토양가스

Soil gas

토양 기체는 토양 성분들 사이의 공기 공간에서 발견되는 기체들이다. 고체 토양 입자 사이의 공간은, 만약 물을 포함하지 않는다면, 공기로 채워진다. 1차 토양 가스는 질소, 이산화탄소, 산소다.[1] 산소는 식물 뿌리와 토양 유기체의 호흡을 허용하기 때문에 중요하다. 다른 천연 토양 가스로는 아산화질소, 아산화질소, 메탄, 암모니아 등이 있다.[2] 지하의 일부 환경오염물질은 쓰레기 매립, 채굴 활동, 휘발성 유기화합물을 생산하는 석유 탄화수소에 의한 오염 등 토양을 통해 확산되는 가스를 생산한다.[3]

기체는 물이 빠지거나 증발이나 뿌리 흡수에 의해 토양 모공에서 제거되면서 토양 구조의 토양 모공을 채운다. 토양 내의 모공 네트워크는 토양을 공기 또는 환기시킨다. 이 aeration 네트워크는 물이 토양의 모공에 들어가면 막히게 된다. 토양 공기와 토양 물 모두 토양에서 매우 역동적인 부분일 뿐만 아니라, 두 가지 모두 반비례적인 관계가 있는 경우가 많다.

구성

토양과 대기의[4] 공기구성
가스 흙 대기
질소 79.2% 78.0%
산소 20.6% 20.9%
이산화탄소 0.25% 0.04%

일반적으로 토양의 토양 대기 또는 대기라고 하는 토양의 모공에 존재하는 기체의 구성은 지구 대기와 유사하다.[4] 더욱이 토양 가스 구성은 대기와는 달리 토양에서 일어나는 다양한 화학적 생물학적 작용으로 인해 정체성이 덜하다.[4] 이러한 공정에서 발생하는 구성의 변화는 변동 시간(즉, 일일 대 계절)으로 정의할 수 있다. 이러한 공간적, 시간적 의존적 변화에도 불구하고 토양 가스는 대기에 비해 이산화탄소와 수증기의 농도가 더 높다.[4] 게다가, 메탄과 아산화질소와 같은 다른 기체의 농도는 상대적으로 작지만 온실 가스 흐름과 토양에 대한 인공적인 영향을 결정하는데 있어 유의하다.[2]

과정

자동화된 CO2 교환 시스템 토양 호흡 측정.

토양에 있는 가스 분자는 기체의 운동 이론에 따라 연속적인 열 운동을 하고 있으며, 분자 간에는 무작위 보행이라는 충돌도 있다. 토양에서 농도 구배는 분자의 그물 이동을 고농도에서 저농도로 유발하여 확산에 의한 기체의 움직임을 준다. 수치상으로는 픽의 확산 법칙에 의해 설명된다. 토양 가스 이동, 특히 탄화수소가 1~5개인 탄화수소 종의 이동도 미세 시피에 의해 발생할 수 있다.[5]

토양 대기의 가변적 구성과 끊임없는 움직임은 확산, 분해, 그리고 세계 일부 지역에서 해빙과 같은 화학적 작용에 기인할 수 있다. 토양 공기가 대기와 함께 확산되면 토양 가스를 대기 공기로 우선 대체하게 된다.[4] 더욱이 계절적, 심지어 매일의 온도 및/또는 습기 변화에 의한 토양 가스 구성의 변화는 토양 호흡 속도에 영향을 미칠 수 있다.[6]

USDA에 따르면, 토양 호흡은 토양에서 배출되는 이산화탄소의 양을 말한다. 이 과잉 이산화탄소는 산소가 존재하는 곳에서 미생물 유기체에 의한 유기물질의 분해에 의해 생성된다.[6] 토양 생물에 대한 두 토양 가스의 중요성을 감안할 때 이산화탄소와 산소의 현저한 변동은 붕괴율의 변화를 초래할 [6]수 있는 반면 미생물 풍부성의 변화는 토양 가스 구성의 역효과를 가져올 수 있다.

토양이 얼거나 가뭄이 많은 세계 지역에서는 계절적 또는 기상학적 변화에 따른 토양이 해동되고 재조정이 토양 가스 유량에 영향을 미친다.[2] 두 공정 모두 토양에 수분을 공급하고 영양소 가용성을 높여 미생물 활동량을 증가시킨다.[2] 이것은 토양 호흡을 더 크게 하고 토양 가스의 구성에 영향을 미친다.[6][2]

연구와 연구

토양 가스는 여러 과학 연구에 사용되어 흙과 대기 사이의 미세한 시피,[5] 지진,[7] 기체 교환과 같은 주제를 탐구해 왔다.[8][2] 마이크로시피지는 토양 표면에 탄화수소가 제한적으로 방출되는 것을 말하며, 탄화수소가 적은 양으로 토양 표면으로 수직 이동한다는 가정 하에 석유 침전물을 찾는 데 사용할 수 있다.[5] 토양 가스, 특히 라돈의 이동도 지진 전구로서 검사할 수 있다.[7] 게다가, 예를 들어, 토양 해빙과 재조명과 같은 과정의 경우, 토양 호흡의 큰 급격한 변화는 온실 가스인 이산화탄소와 메탄과 같은 토양 가스의 유속을 증가시킬 수 있다. [2] 이러한 유동과 토양 기체와 대기 사이의 상호작용은 토양 표면으로부터의 거리에 의해 더욱 분석될 수 있다.[8]

참조

  1. ^ 피에르진스키, 게리 M, J. T. 심스. 토양과 환경 품질. 보카 라톤: 루이스, 1994. 72. 인쇄.
  2. ^ a b c d e f g Kim, D; Vargas, R; Bond-Lamberty, B; Turetsky, M (2012). "Effects of soil rewetting and thawing on soil gas flaxes: a review of current literature and suggestions for future research". Biogeosciences. 9: 2459–2483.
  3. ^ 나다니일, 주디스, 폴 바도스. 오염된 토지 관리: Ready Ready Reference. 노팅엄: 토지 품질 :, 2002. 44. 인쇄.
  4. ^ a b c d e Russell, Edward John; Appleyard, Alfred (1915). "The Atmosphere of the Soil: Its Composition and the Causes of Variation". The Journal of Agricultural Science. 7 (1): 1–48. doi:10.1017/S0021859600002410. ISSN 1469-5146.
  5. ^ a b c Dembicki, Jr. , Harry (2017), Dembicki, Jr. , Harry (ed.), "Chapter 6 - Surface Geochemistry", Practical Petroleum Geochemistry for Exploration and Production, Elsevier, pp. 217–252, ISBN 978-0-12-803350-0
  6. ^ a b c d Singh, J. S.; Gupta, S. R. (1977). "Plant decomposition and soil respiration in terrestrial ecosystems". The Botanical Review. 43 (4): 449–528. doi:10.1007/BF02860844. ISSN 1874-9372.
  7. ^ a b Papastefanou, C. (2002). "An overview of instrumentantion for measuring radon in soil gas and groundwaters". Journal of Environmental Radioactivity. 63 (3): 271–283. doi:10.1016/S0265-931X(02)00034-6. ISSN 0265-931X.
  8. ^ a b Balesdent, Jérôme; Basile-Doelsch, Isabelle; Chadoeuf, Joël; Cornu, Sophie; Derrien, Delphine; Fekiacova, Zuzana; Hatté, Christine (2018). "Atmosphere–soil carbon transfer as a function of soil depth". Nature. 559 (7715): 599–602. doi:10.1038/s41586-018-0328-3. ISSN 1476-4687.