Los gases del suelo ( atmósfera del suelo [1] ) son los gases que se encuentran en el espacio de aire entre los componentes del suelo . Los espacios entre las partículas sólidas del suelo, si no contienen agua , se llenan de aire . Los principales gases del suelo son nitrógeno , dióxido de carbono y oxígeno . [2] El oxígeno es fundamental porque permite la respiración tanto de las raíces de las plantas como de los organismos del suelo . Otros gases naturales del suelo incluyen óxido nítrico , óxido nitroso , metano y amoníaco . [3] Algunos contaminantes ambientales subterráneos producen gases que se difunden a través del suelo, como los de los desechos de los vertederos, las actividades mineras y la contaminación por hidrocarburos de petróleo que producen compuestos orgánicos volátiles . [4]
Los gases llenan los poros del suelo en la estructura del suelo a medida que el agua se drena o se elimina de un poro del suelo por evaporación o absorción por las raíces. La red de poros dentro del suelo airea o ventila el suelo. Esta red de aireación se bloquea cuando el agua ingresa a los poros del suelo. No sólo el aire y el agua del suelo son partes muy dinámicas del suelo, sino que a menudo ambos están inversamente relacionados.
La composición de los gases presentes en los poros del suelo , denominada comúnmente atmósfera del suelo o atmósfera del suelo, es similar a la de la atmósfera terrestre . [5] Además, a diferencia de la atmósfera, la composición del gas del suelo está menos estancada debido a los diversos procesos químicos y biológicos que tienen lugar en el suelo . [5] Los cambios resultantes en la composición de estos procesos pueden definirse por su tiempo de variación (es decir, diario versus estacional). A pesar de esta fluctuación espacial y temporal, los gases del suelo suelen presentar mayores concentraciones de dióxido de carbono y vapor de agua en comparación con la atmósfera. [5] Además, la concentración de otros gases, como el metano y el óxido nitroso , son relativamente menores pero significativas para determinar el flujo de gases de efecto invernadero y el impacto antropogénico en los suelos . [3]
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Las moléculas de gas en el suelo están en movimiento térmico continuo según la teoría cinética de los gases , y también hay colisiones entre moléculas: un proceso de caminata aleatoria . En el suelo, un gradiente de concentración provoca un movimiento neto de moléculas de alta concentración a baja concentración, lo que da lugar al movimiento del gas por difusión . Numéricamente, se explica por la ley de difusión de Fick . La migración de gases del suelo, específicamente la de especies de hidrocarburos con uno a cinco carbonos, también puede ser causada por microfiltración. [6]
La composición variable y el movimiento constante de la atmósfera del suelo se pueden atribuir a procesos químicos como la difusión, la descomposición y, en algunas regiones del mundo, el deshielo , entre otros procesos. La difusión del aire del suelo con la atmósfera provoca la sustitución preferencial de los gases del suelo por aire atmosférico . [5] Más significativamente, además, la variación en la composición del gas del suelo debido a cambios estacionales, o incluso diarios, de temperatura y/o humedad puede influir en la tasa de respiración del suelo . [7]
Según el USDA , la respiración del suelo se refiere a la cantidad de dióxido de carbono liberado del suelo. Este exceso de dióxido de carbono se crea por la descomposición de materia orgánica por parte de organismos microbianos , en presencia de oxígeno . [7] Dada la importancia de ambos gases del suelo para la vida del suelo , una fluctuación significativa del dióxido de carbono y el oxígeno puede provocar cambios en la tasa de descomposición, [7] mientras que los cambios en la abundancia microbiana pueden influir inversamente en la composición de los gases del suelo.
En regiones del mundo donde la congelación de los suelos o la sequía son comunes, el descongelamiento y la rehumidificación del suelo debido a cambios estacionales o meteorológicos influyen en el flujo de gases del suelo . [3] Ambos procesos hidratan el suelo y aumentan la disponibilidad de nutrientes , lo que lleva a un aumento de la actividad microbiana. [3] Esto da como resultado una mayor respiración del suelo e influye en la composición de los gases del suelo. [7] [3]
Los gases del suelo se han utilizado en múltiples estudios científicos para explorar temas como la microfiltración, [6] terremotos , [8] y el intercambio gaseoso entre el suelo y la atmósfera . [9] [3] La microfiltración se refiere a la liberación limitada de hidrocarburos en la superficie del suelo y puede usarse para buscar depósitos de petróleo basándose en el supuesto de que los hidrocarburos migran verticalmente a la superficie del suelo en pequeñas cantidades. [6] La migración de gases del suelo, específicamente el radón , también puede examinarse como precursores de terremotos . [8] Además, para procesos como el descongelamiento y la rehumidificación del suelo, por ejemplo, grandes cambios repentinos en la respiración del suelo pueden causar un mayor flujo de gases del suelo como el dióxido de carbono y el metano , que son gases de efecto invernadero . [3] Estos flujos e interacciones entre los gases del suelo y el aire atmosférico pueden analizarse además por la distancia desde la superficie del suelo. [9]