土壤气体

土壤气体（土壤大气）是在土壤成分之间的空气空间中发现的气体。 固体土壤颗粒之间的空间如果不含水，则充满空气。

主要的土壤气体是氮气、二氧化碳和氧气。氧气至关重要，因为它可以让植物根系和土壤生物进行呼吸作用。其他天然土壤气体包括一氧化氮、一氧化二氮、甲烷和氨气。

地下的一些环境污染物产生气体，这些气体通过土壤扩散，例如来自垃圾填埋场废物、采矿活动以及产生挥发性有机化合物的石油碳氢化合物的污染。

当水分流失或通过蒸发或根部吸收从土壤孔隙中去除时，气体会填充土壤结构中的土壤孔隙。土壤中的孔隙网络使土壤通气或通风。当水进入土壤孔隙时，通气网络就会被阻塞。土壤空气和土壤水不仅是土壤中非常活跃的部分，而且两者通常呈负相关。

存在于土壤孔隙中的气体成分，通常称为土壤气体或土壤大气，与地球大气相似。此外，与大气不同，由于土壤中发生的各种化学和生物过程，土壤气体成分不会停滞。这些过程所导致的成分变化可以通过它们的变化时间（即每日与季节性）来定义。

尽管存在这种空间和时间相关的波动，但与大气相比，土壤气体通常含有更高浓度的二氧化碳和水蒸气。此外，甲烷和一氧化二氮等其他气体的浓度相对较小，但在确定温室气体通量和人为对土壤的影响方面却很重要。

根据气体动力学理论，土壤中的气体分子处于连续的热运动中，分子之间也存在着碰撞——一个随机游走过程。在土壤中，浓度梯度导致分子从高浓度净运动到低浓度，这导致气体通过扩散运动。在数值上，它可以用菲克扩散定律来解释。土壤气体迁移，特别是具有 1 到 5 个碳的碳氢化合物的迁移，也可能由微渗流引起。

土壤气体的可变成分和持续运动可归因于化学过程，例如扩散、分解，以及在世界某些地区的解冻等过程。土壤空气与大气的扩散导致土壤气体优先被大气置换。此外，更重要的是，由于季节性甚至每日温度和/或湿度变化引起的土壤气体成分变化会影响土壤呼吸速率。

土壤呼吸是指从土壤中释放的二氧化碳量。这种过量的二氧化碳是由微生物在氧气存在下分解有机物质产生的。鉴于这两种土壤气体对土壤生命的重要性，二氧化碳和氧气的显着波动会导致腐烂率的变化，而微生物丰度的变化会对土壤气体成分产生相反的影响。

在世界上经常发生土壤冻结或干旱的地区，由于季节或气象变化导致的土壤解冻和再润湿会影响土壤气体通量。这两个过程都会使土壤水合并增加养分可用性，从而导致微生物活动增加。这导致更大的土壤呼吸并影响土壤气体的组成。

土壤气体已被用于多项科学研究，以探索诸如微渗漏、地震以及土壤与大气之间的气体交换等主题。

微渗漏是指碳氢化合物在土壤表面的有限释放，可以根据碳氢化合物少量垂直迁移到土壤表面的假设来寻找石油矿床。

土壤气体的迁移，特别是氡，也可以作为地震前兆进行检查。

此外，对于土壤解冻和再湿润等过程，例如，土壤呼吸的大幅突然变化会导致二氧化碳和甲烷等温室气体等土壤气体通量增加。这些通量和土壤气体与大气之间的相互作用可以通过距土壤表面的距离进一步分析。