FIZYKA I CHEMIA GLEB

Literatura przedmiotu:

Zawadzki S. red. Gleboznastwo, PWRiL 1999 Kowalik P. Ochrona środowiska glebowego,

PWN, Warszawa 2001

Tematyka wykładów Bilans wodny i cieplny gleb, właściwości wodne gleb Rodzaje wód glebowych, ocena ich dostępności Charakterystyczne stany uwilgotnienia i pojemności

wodnej gleb Retencja wodna gleb, powietrze glebowe,

zwierciadło wody w glebie Degradacja gleb, erozja, skażenie i monitoring,

aspekty prawne ochrony i rekultywacji gleb Przesłanki rekultywacji terenów, zasady,kierunki Rekultywacja biologiczna, klasyfikacja gleb

zrekultywowanych, oceny postępu rekultywacji

Czynniki powodujące obieg wody w przyrodzie Energia promienista słońca Siła grawitacji Obrót kuli ziemskiej wokół osi Ciśnienie atmosferyczne Siły międzycząsteczkowe (kapilarne) Procesy biologiczne Czynniki antropogeniczne

Duży i mały obieg wody w przyrodzie duży obieg – parowanie z oceanów - kondensacja w atmosferze

- przemieszczanie się pary wodnej - opady na lądy - wsiąkanie - spływ powierzchniowy i podziemny

mały obieg – parowanie - kondensacja - opad - wsiąkanie - odpływ

Rola wody w glebie- Udział w procesie glebotwórczym (wietrzenie minerałów i

skał glebotwórczych, mineralizacja zwiążków organicznych)

Wody powierzchniowe i gruntowe powodują:- zwywanie gleb (erozja, unoszenie, transport)- akumulację (namulanie, sedymentację)- zabagnianie- zasolenie (z podsiąku wód gruntowych)- wymywanie i przenoszenie substancji organicznych,

związków mineralnych

Funkcje wody w glebie Woda glebowa jest:- rozpuszczalnikiem i środkiem transportowym składników

pokarmowych- niezbędna w procesach fizjologicznych roślin- regulatora ciepła i wilgoci w otoczeniu rośliny- woda kształtuje zawartość ciepła w roślinie- niezbędna w procesach glebotwórczych- formuje mikroklimat i klimat

FIZYCZNY SYSTEM KLIMATU

Fizyka - dynamika atmosfery Zmianaklimatu

Dynamika oceanów

Globalnawilgotność Gleby

Biogeochemia oceanów

Ekosystemy lądowe

Chemizm troposfery

BIOGEOCHEMICZNE OBIEGI MATERII

Gazy cieplarniane

Energia i wilgotność kontynentów

Dyn

amik

a i c

hem

izm

stra

tosf

ery

Dzi

ałal

ność

czło

wie

ka

Zanieczyszczenia /gazy cieplarniane

Użytkowanie ziemi

Elementy środowiska

Atmosfera – najbardziej zmienna część środowiska, układ dynamiczny, w którym zachodzi ciągłe przemieszczanie się mas powietrza.

Hydrosfera – woda w stanie ciekłym znajdująca się na powierzchni Ziemi, w oceanach, jeziorach, rzekach i pod powierzchnią Ziemi.

Kriosfera – światowe zasoby lodu i śniegu, obejmujące lądolody, lodowce górskie, lód morski, pokrywę śnieżną, lód rzeczny i jeziorny.

Litosfera – Kontynenty wraz z masywami górskimi i basenami oceanicznymi, osady i gleby. Elementy te ulegają zmianom bardzo powoli i należy je rozpatrywać w skali życia Ziemi.

Biosfera - roślinność lądowa i morska, zwierzęta lądowe (w tym człowiek) i morskie oraz ptaki. Elementy biosfery są bardzo czułe na zmiany klimatu i ze swej strony mogą wpływać na jego zmiany.

Hydrosfera

Przeważająca ilość wody jest zmagazynowana w oceanach. Ocenia się, że około 96.5% całkowitych zasobów światowych wody (1 386 000 000 km3) znajduje się w oceanach. Szacuje się również, że oceany w około 90% zasilają proces parowania.

Hydrosfera (Mook 2001)

40 114RAZEM 0.0052Biomasa

0.05 40 0.0052Rzeki 0.0135Zbiorniki wodne

0.03496 0.03815Atmosfera 0.8 90 0.270Wilgoć glebowa

0.5220Jeziora 500 15308 000Wody podziemne12 000 2.469 27 800Lód

Woda słodka 3 0004251 350 000Oceany

Woda słona

czas obieguw latach

Strumieńw tys.

km3/rok

% całości wody

słodkiej

Objętośćw tys. km3

Bilans wodny obszaru

Rp + P = Rk + H + E Rp Rpp retencja powierzchniowa

Rpg retencja gruntowa P opad w okresie bilansowym H Hp odpływ powierzchniowy

Hg odpływ gruntowy E Eg parowanie z gleby i gruntu

Et transpiracja roslinEi intercepcja, parowanie z liści

Rk Rkp retencja wód powierzchniowychRkg retencja wód w glebie

Bilans cieplny gleby

Rs

Rd=Rg - Ra

E H

G – wymiana ciepła z glebą

Ra

Rg

E

H

Równanie bilansu cieplnego Rn – G – H – E = 0

E - energia zużyta na parowanie, H – energia oddana drogą konwekcji i turbulencji

Rn – bilans promieniowania

Rn = Rs + Ra – Ro - Rg

Rs – promieniowanie słoneczne

Ra – promieniowanie atmosfery

Ro – promieniowanie odbite od powierzchni

Rg – promieniowanie od powierzchni czynnej

Ro

Związek bilansu wodnego z bilansem cieplnymE i H zależą od charakteru powierzchni czynnej

H = -rpcpKH ∆T/∆z (energia oddana drogą konwekcji)

E = -rpLKv ∆w/∆z (energia zużyta na parowanie)∆T/∆z – pionowy gradient temperatury∆w/∆z – gradient wilgotnościρp – gęstość powietrzacp – ciepło właściwe powietrzaL – utajone ciepło parowaniaKH – współczynnik dyfuzyjności ciepłaKv – współczynnik dyfuzyjności pary wodnej

Właściwości wodne gleb