分子扩散缓慢冻土尽可能的限制因素

纯冰不允许气体扩散;这就是为什么空气滞留在格陵兰岛和南极的冰已用于实足的重建地球大气(布鲁克et al . 1996年)。在极地冰透镜土壤和底土作为气体扩散的障碍。然而,永久冻土和季节性冻土的大部分由马赛克的表示冷冻水、固体有机颗粒和细的充气毛孔和渠道网络应该为气体和导电可能可溶性化合物。发现气体扩散的速率,我们使用下面的实验方法。首先,我们获得完整的冻土骨料由温柔的避免其崩溃的核心融化。一个完整的聚合(ca。直径15毫米)放入瓶预冷到-20°C, 14 co2

土壤微生物种群,ng C (g) 1

土壤微生物种群,ng C (g) 1

图9.5垂直分布的微生物组由膜脂肪酸分析。网站:费尔班克斯,森林土埋有机层

注入顶部空间,曝光/ 0.5 4天后,量化了标签渗透系列洗涤冷却的聚合(0.5 ~ 0°C) N NaON。碱性溶液用于删除层表面材料包含标签,离开总核心冻结。伴随减少骨料粒度记录电视摄像机和转换成卷的图像分析,和淋溶标签被闪烁数。

结果呈现在图9.6费尔班克斯土壤样本取自第二埋有机层。与纯冰,这冻土高导电气体。二氧化碳的表观扩散系数估计的空间梯度被发现6.9 x10-9 cm2 s - 1。相比之下,空气中二氧化碳的扩散系数在同一温度-20°C s - 1是0.119厘米,或107倍。另一个费尔班克斯样本取自低矿物层(70 - 80厘米)显示慢15倍14 co2扩散。气体的最可能的机制

012345678骨料表面的距离(毫米)

图9.6扩散14 co2冻聚合的内部空间。插入显示14 co2浓度分布在14.5毫米冻土总量从费尔班克斯,层50 - 60厘米,48 h后接触标记气体在-20°C

渗透冻土是通过小分子扩散曝气毛孔。从气体渗透动力学、曝气的部分贡献毛孔总体积的永久冻结土壤有机层(约50%的有机物)低见5.8每秒(0.2 - -0.4的典型值最高土壤的含水率50%的最大持水)。很明显这些冻结土壤矿物更不导电。在任何情况下,测试了土壤有足够的支持缓慢充气微孔隙有氧的增长。除了二氧化碳和氧气,冻土也应该允许交付挥发性有机基质(醇类、碳氢化合物、脂肪酸)异养微生物的碳和能量来源。

我们没有测量无瓦斯的流动化合物,和各自的利率预计将放缓10倍5、气体和液体中气体的扩散系数的不同阶段。即使如此低的流动性也足以提供化合物溶于水解冻电影周围细胞。间接确认这种可能性来自于我们的数据在氧化比较添加到巴罗的冻土温度范围从0到-35°C (Panikov et al . 2006年)。

继续阅读:氨氧化环境中

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