Examinando el impacto de la contaminación por carbón en las propiedades estructurales y de humedad del suelo: un estudio comparativo de suelos libres de carbón y suelos impactados por carbón
Autores: Zhang, Wenjing; Nie, Xiaoju; Zhao, Tongqian; Liu, Xuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Examinando el impacto de la contaminación por carbón en las propiedades estructurales y de humedad del suelo: un estudio comparativo de suelos libres de carbón y suelos impactados por carbón
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Porosidad del suelo
Humedad
Contaminación por carbón
Parámetros de poros
Parámetros de humedad
Partículas de carbón
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La porosidad y la humedad del suelo son indicadores críticos de la calidad del suelo. En las áreas de cultivo intercalado de carbón y grano, siglos de actividades de la industria del carbón han resultado en la contaminación por partículas de carbón, lo que ha afectado las propiedades del suelo; sin embargo, su impacto en la porosidad y la humedad del suelo sigue siendo poco explorado. Este estudio compara suelos contaminados por carbón (CCS) y suelos libres de carbón (CFS) en Jiaozuo, empleando escaneo por tomografía computarizada (CT) y mediciones de humedad para analizar cómo la contaminación por carbón influye en la porosidad y la humedad del suelo. Nuestros hallazgos indican que los CCS, en comparación con los CFS, presentan reducciones significativas en la porosidad total (TP), la porosidad medida por CT (CTP), el número de poros (CTN) y la proporción y volumen de poros reguladores de agua-aire (CTNWA/CTN y CTPWA). Estos resultados subrayan que la contaminación por carbón altera sustancialmente la porosidad del suelo y el número de poros. Además, la contaminación por carbón modifica la morfología de los poros del suelo, lo que lleva a reducciones en el número y la longitud de las gargantas de los poros (Nthroat y Lthroat) y provoca que los poros se vuelvan más aplanados y redondeados, con un aumento en el ángulo de inclinación de los poros interconectados (IAic). A medida que aumentan los niveles de contaminación por carbón, la porosidad interconectada (Pic) y el número de coordinación (CNic) disminuyen, mientras que la porosidad aislada (Pisolated) aumenta. En términos de parámetros de humedad, la contaminación por carbón disminuye la capacidad máxima de retención de agua, el punto de marchitez permanente del suelo, la conductividad hidráulica saturada y la tasa de evaporación de humedad. En contraste, la capacidad de retención de agua en el campo y el contenido máximo efectivo de agua se ven mejorados. Además, con el aumento de la contaminación por carbón, la capacidad máxima de retención de agua, el punto de marchitez permanente del suelo y la conductividad hidráulica saturada disminuyeron, mientras que la capacidad de retención de agua en el campo y el contenido máximo efectivo de agua aumentaron. El análisis de correlación revela que los cambios en CTN, Nthroat y Lthroat influyen significativamente en las variaciones de los parámetros de humedad, siendo la mayoría de los cambios en los parámetros de poros los que afectan la conductividad hidráulica saturada. Los efectos observados de la contaminación por carbón en los parámetros de los poros del suelo se atribuyen a las acciones de llenado y obstrucción de las partículas de carbón, mientras que su impacto en los parámetros de humedad resulta principalmente de estas partículas llenando y obstruyendo los poros del suelo. Este estudio proporciona una base científica para gestionar la humedad del suelo en áreas afectadas por la contaminación por carbón, particularmente en regiones de cultivo intercalado de carbón y grano.
Descripción
La porosidad y la humedad del suelo son indicadores críticos de la calidad del suelo. En las áreas de cultivo intercalado de carbón y grano, siglos de actividades de la industria del carbón han resultado en la contaminación por partículas de carbón, lo que ha afectado las propiedades del suelo; sin embargo, su impacto en la porosidad y la humedad del suelo sigue siendo poco explorado. Este estudio compara suelos contaminados por carbón (CCS) y suelos libres de carbón (CFS) en Jiaozuo, empleando escaneo por tomografía computarizada (CT) y mediciones de humedad para analizar cómo la contaminación por carbón influye en la porosidad y la humedad del suelo. Nuestros hallazgos indican que los CCS, en comparación con los CFS, presentan reducciones significativas en la porosidad total (TP), la porosidad medida por CT (CTP), el número de poros (CTN) y la proporción y volumen de poros reguladores de agua-aire (CTNWA/CTN y CTPWA). Estos resultados subrayan que la contaminación por carbón altera sustancialmente la porosidad del suelo y el número de poros. Además, la contaminación por carbón modifica la morfología de los poros del suelo, lo que lleva a reducciones en el número y la longitud de las gargantas de los poros (Nthroat y Lthroat) y provoca que los poros se vuelvan más aplanados y redondeados, con un aumento en el ángulo de inclinación de los poros interconectados (IAic). A medida que aumentan los niveles de contaminación por carbón, la porosidad interconectada (Pic) y el número de coordinación (CNic) disminuyen, mientras que la porosidad aislada (Pisolated) aumenta. En términos de parámetros de humedad, la contaminación por carbón disminuye la capacidad máxima de retención de agua, el punto de marchitez permanente del suelo, la conductividad hidráulica saturada y la tasa de evaporación de humedad. En contraste, la capacidad de retención de agua en el campo y el contenido máximo efectivo de agua se ven mejorados. Además, con el aumento de la contaminación por carbón, la capacidad máxima de retención de agua, el punto de marchitez permanente del suelo y la conductividad hidráulica saturada disminuyeron, mientras que la capacidad de retención de agua en el campo y el contenido máximo efectivo de agua aumentaron. El análisis de correlación revela que los cambios en CTN, Nthroat y Lthroat influyen significativamente en las variaciones de los parámetros de humedad, siendo la mayoría de los cambios en los parámetros de poros los que afectan la conductividad hidráulica saturada. Los efectos observados de la contaminación por carbón en los parámetros de los poros del suelo se atribuyen a las acciones de llenado y obstrucción de las partículas de carbón, mientras que su impacto en los parámetros de humedad resulta principalmente de estas partículas llenando y obstruyendo los poros del suelo. Este estudio proporciona una base científica para gestionar la humedad del suelo en áreas afectadas por la contaminación por carbón, particularmente en regiones de cultivo intercalado de carbón y grano.