Geografia Solurilor

Apa din sol

Apa reprezintă unul din elementele esenţiale ale vieţii, găsindu-se în natură sub formă de vapori, lichidă şi solidă. Ca stare lichidă, apa ocupă 3 / 4 din suprafaţa globului terestru. Ea nu este o substanţă pură, deoarece conţine suspensii solide, diverse substanţe dizolvate, microorganisme etc. Moleculele de apă din starea lichidă sau solidă se găsesc asociate (H2O)n , datorită faptului că molecula este un dipol, iar între molecule apar legături de hidrogen. La solidificare, apa îşi măreşte volumul, aducându-şi o contribuţie însemnată în procesele de dezagregare a rocilor.

În sol, apa are o importanţă deosebită, ea contribuind într-o formă sau alta la toate procesele pedogenetice, fie că este vorba de alterarea mineralelor, fie că este mijloc de transport pentru diverse substanţe, fie că organismele vegetale sau animale nu pot trăi fără apă, de ele fiind legate procesele de bioacumulare şi formare a humusului.

Sursa de apă din sol o constituie în primul rând precipitaţiile atmosferice, iar în anumite condiţii ea poate proveni din apele subterane freatice, din apele de inundaţie, prin condensarea vaporilor de apă sau este adusă de om prin sistemele de irigaţie.

1. Forţele care acţionează asupra apei din sol

Solul este un corp cu o structură poroasă, fiecare particulă din el fiind acoperită cu o peliculă mai groasă sau mai subţire de apă, iar spaţiile dintre particule pot fi şi ele ocupate de o anumită cantitate de apă.

Asupra apei din sol se manifestă diverse forţe, fiecare având un anumit efect asupra mişcării apei în interiorul acestui mediu. Natura forţelor şi intensitatea cu care ele acţionează sunt în funcţie de cantitatea de apă din sol şi de temperatura acesteia.

Forţele de adsorbţie sunt de natură electrostatică, ele manifestându-se reciproc, între dipolii de apă şi suprafaţa particulelor de sol pe care se găsesc sarcini electrice libere. Moleculele de apă formează la suprafaţa particulelor solide o peliculă, grosimea acesteia fiind în funcţie de umiditatea solului. Forţa cu care sunt reţinute moleculele de apă este foarte mare, ea putând ajunge la 10000 atmosfere. Apa se poate mişca doar când peliculele au o anumită grosime, ea deplasându-se lent de la peliculele mai groase spre cele mai subţiri sau se evaporă când tensiunea de vapori creşte.

Forţele capilare se manifestă asupra apei prezente în spaţiul capilar al solului. Natura forţelor în virtutea cărora apa se deplasează în spaţiile capilare este determinată de tensiunea superficială a meniscului. Apa, fiind un lichid ce umectează pereţii porilor capilari, creează un menisc concav, iar energia potenţială a acestuia este cu atât mai mare cu cât raza de curbură a meniscului este mai mică. Prin urmare, cu cât pori capilari sunt mai fini cu atât forţa de reţinere a apei în spaţiul capilar este mai mare. Aceste forţe determină mişcarea apei în porii capilari ai solului, în toate direcţiile, inclusiv de jos în sus, anihilând în parte acţiunea forţei gravitaţionale.

Având în vedere faptul că spaţiul capilar al solului este neuniform, iar forţele capilare sunt mai puternice în capilarele cu diametrul mai mic, direcţia de mişcare a apei se va produce numai dinspre capilarele mai mari către cele mai mici.

În legătură cu mărimea acestor forţe capilare este şi nivelul ascensiunii apei capilare provenită din stratul acvifer freatic. Franja de apă capilară se ridică până acolo unde forţa de ascensiune capilară este anihilată de forţa gravitaţională. În solurile cu textură grosieră, ce au pori capilari de dimensiuni mari, forţele capilare sunt reduse, astfel că, franja capilară se ridică pe o mică distanţă deasupra nivelului hidrostatic al apei freatice, comparativ cu solurile fin poroase, cum sunt cele lutoase sau argiloase.

Forţa gravitaţională acţionează atunci când solul este puternic umezit şi există apă liberă în spaţiul necapilar al solului. Acţiunea gravitaţiei cauzează deplasarea apei spre partea inferioară a solului şi dacă există o cantitate suficientă de apă liberă, umectarea solului se poate produce până la mare adâncime, uneori fluxul de apă ajunând până la stratul acvifer freatic. Pe terenurile în pantă, mişcarea apei se produce din părţile mai înalte ale reliefului către cele mai coborâte; ea se produce la suprafaţa solului şi prin masa solului.

Forţele de sucţiune ale rădăcinilor plantelor determină mişcarea apei din zonele mai îndepărtate către zona de sucţiune. Prin utilizarea apei de către plante, în vecinătatea rădăcinilor se produce o creştere a potenţialului de reţinere a apei, ceea ce cauzează o deplasare din regiunea înconjurătoare mai umedă către zona rădăcinilor.

Forţele osmotice au importanţă în transportul apei din sol în interiorul organismelor, precum şi în sens invers, prin difuziunea de molecule de apă sau de diferite alte substanţe, de către rădăcinile plantelor sau de alte organisme.

Prin osmoză are loc trecerea prin membranele semipermeabile numai a moleculelor dizolvantului, în cazul nostru al apei, aceste membrane oprind trecerea moleculelor substanţelor dizolvate. Presiunea osmotică a soluţiilor creşte proporţional cu concentraţia substanţelor dizolvate. Ca urmare, cu cât concentraţia în săruri solubile este mai mare, cu atât presiunea osmotică este mai mare. În cazul celulelor organismelor vii, în speţă a rădăcinilor plantelor, dacă presiunea osmotică a soluţiei din sol este mai mică decât presiunea din interiorul celulelor, are loc difuzarea apei prin membrana celulară în interiorul celulei, aceasta devenind turgescentă. Dacă soluţia solului are o concentraţie ridicată în săruri solubile, deci o presiune osmotică mai mare decât presiunea osmotică din interiorul celulei, atunci apa difuzează din celulă în mediul exterior, iar celula se zbârceşte, planta suferind de aşa numita secetă fiziologică.

Forţele hidrostatice acţionează asupra apei libere din sol, atunci când solul este saturat cu apă şi are un strat de apă deasupra. Ele provoacă pătrunderea apei spre adâncime, cât şi mişcarea laterală a acesteia. Deplasarea aceasta se face pentru echilibrarea presiunilor hidrostatice şi se realizează către arealele unde ele sunt mai reduse. Forţele hidrostatice determină circulaţia apelor subterane, inclusiv a celor freatice, ele sunt cele care alimentează sau drenează unele strate acvifere.

Forţele determinate de tensiunea vaporilor de apă. Tensiunea (presiunea) vaporilor dintr-un anumit spaţiu tinde, la o anumită temperatură, să ajungă în echilibru cu lichidul din care aceştia provin, realizându-se aşa numita presiune de saturaţie. Atunci, când partea din spaţiul lacunar al solului, ce este ocupată de aer, conţine maximum posibil de vapori de apă, deci s-a realizat presiunea de saturaţie, presiunea vaporilor de apă este maximă. Creşterea temperaturii mediului face ca tensiunea vaporilor de apă să crească şi ea. Dacă la 0 º C, tensiunea de saturaţie a vaporilor de apă este de 4,6 mm coloană de Hg, la 20 º C, ea ajunge la 17,5 mm Hg, iar la 100 º C la 760 mm Hg (1 atmosferă). În cazul că temperatura solului scade, vaporii de apă din spaţiul lacunar ajung la o stare de suprasaturaţie, iar pentru ca presiunea lor să se echilibreze, ei vor trece în stare lichidă, adică se vor condensa. Aşa este cazul producerii fenomenului de rouă, chiar şi în cele mai aride regiuni ale globului. Atunci când temperatura mediului creşte, presiunea vaporilor devine mai mică decât presiunea maximă de vapori la acea temperatură. În acest caz, vapori de apă sunt nesaturaţi, ceea ce provoacă evaporarea continuă a apei până la realizarea presiunii de saturaţie.

În sol, se constată că diferitele orizonturi sau diferitele părţi ale solului prezintă umidităţi şi temperaturi diferite, ceea ce face să apară diferenţe de tensiune a vaporilor de apă între aceste părţi. Acest fapt determină o deplasare a vaporilor de apă din părţile cu tensiune ridicată către cele unde tensiunea lor este mai mică.