3. Трансформація ґрунтом атмосферних опадів

в ґрунтові і підґрунтові води

Ця функція є одною з важливих ґрунтових гідрологічних функцій. Ґрунтова волога є складовою частиною ґрунту, його рідкою фазою і представлена трьома формами: хімічно-зв’язаною, сербоційно-зв’язаною і вільною. Вільна (гравітаційна вода) ділиться на просочувальну і підперту. Просочувальна вода пересувається по порах і тріщинах ґрунту зверху вниз під впливом гравітації. Підперта (або підґрунтова) вода насичує ґрунтово-підґрунтову товщу і підтримується водоупором – шаром породи, який не пропускає або слабко пропускає воду (щільні глинисті та важко суглинкові шари ґрунтоутворюючої породи). Ця вода міститься у водоносному горизонті – породі, яка легко пропускає вільну воду (піщані та супіщані відклади). Крім того існує ще міжпластова вода, яка знаходиться у водоносних горизонтах, що залягають між водотривкими пластами.

У літературних джерелах з гідрології ґрунтів накопичено достатньо матеріалу, який характеризує важливу і багатогранну роль ґрунтів у формуванні підґрунтових вод, які мають важливе значення в колообізі води у природі.

Щодо походження підґрунтових вод, то це питання тривалий час залишалось дискусійним. Спочатку була висунута інфільтраційна гіпотеза, згідно якої утворення підґрунтових вод пояснювалось процесом просочування атмосферних опадів в глиб ґрунту. У 1877 р. Фольгер зробив спробу пояснити утворення підґрунтових вод внаслідок конденсації водяї пари, яка проникає в ґрунт і підґрунтя. Конденсаційна теорія Фольгера базувалася на твердженні, що атмосферні опади (навіть сильні зливи) зволожують лише верхній шар ґрунту, а водоносний горизонт знаходиться значно нижче.

Експерементальні праці А.Ф. Лебедєва (1936) показали, що в утворенні підґрунтових вод беруть участь як конденсаційні води, так і опади які інфільтруються в глиб ґрунту. Фільтрація атмосферних опадів та конднсація водяної пари залежить від конкретних властивостей ґрунту і ґрунтотворюючої породи (механічний склад, ступінь оструктореності, коливання температури тощо). Звідси видно, що ґрунт контролює всі основні процеси утворення підґрунтових вод. Залежно від природних умов та властивостей ґрунту утворення підґрунтових вод відбувається по різному. Так в умовах рівнинного ландшафту Полісся основним фактором утворення підґрунтових вод є фільтрація атмосферних опадів, а в південних областях України ситуація інша.

Важливе значення у формуванні підґрунтових вод мають вертикальні тріщини, які виконують роль внутрішньоґрунтових “магістральних” каналів, по яких значна частина опадів швидко проникає в нижні горизонти ґрунту та за їх межі.

При формуванні підґрунтових вод змінюється хімічний склад атмосферних опадів, які проходять черех профіль ґрунту. Детальнo це питання висвітлено в праці О.А. Алекіна “Основи гідрохімії” (1970). В цій роботі він відзначає, що ґрунтовий покрив відграє значну роль у трансформації хімічного складу води атмосферних опадів. Вплив ґрунту на хімічний склад природної води має двоякий характер: по-перше, на формування первинного складу атмосферних опадів, які фільтруються через нього (формуючий характер), по-друге, на якісну зміну іонного і газового складу води на шляху її проникнення до нижніх горизонтів профілю (метаморфізуючий характер). При цьому в обох випадках хімічний склад води буде повністю залежати від хімічного складу ґрунту та ґрунтоутворюючої породи. Якщо вода фільтрується через бідні на солі торфянисті ґрунти, то вона збагачується значною кількістю органічних речовин і незначною – солями. Підзолисті ґрунти також бідні на водорозчинні солі і тому атмосферні опади практично залишаються прісними. Значно більше збагачують солями воду чорноземи, каштанові ґрунти, солонці та солончаки.

Зміна газового складу атмосферних опадів, які фільтруюються крізь ґрунт, зумовлена тим, що в ґрунті йдуть процеси окиснення органічних речовин, які потребують значної кількості кисню. Одночасно ґрунтове повітря значно збагачується на СО₂. У звязку з цим у ґрунтовій воді різко зменшується вміст кисню і значно зростає вміст вуглекилого газу. Це, в свою чергу, посилює розчинність карбонатів підстилаючої породи і збагачення ними підґрунтових вод.

Крім генетичних особливостей ґрунтів на зміну атмосферних опадів впливають властивості успадковані від материнської породи. Так складні силікати і алюмосилікати є важкорозчинними у воді. Але при тривалому перебуванні їх у воді частина сполук з них переходить у розчини (це перш за все СаСО₃, MgCO₃, NaHCO₃, KHCO₃). Значно інтенсивніше збагачують приґрунтові води осадові породи: вапняки, доломіти, мергелі, гіпс, кухонна сіль та інші.

Зміна хімічного складу атмосферних опадів при проходженні їх через товщу ґрунту залежить ще від самих опадів. Так встановлено, що при взаємодії підзолистого ґрунту з атмосферними опадами, які мають кислу реакцію (рН<7), посилюється розчинність солей ґрунту і перехід їх у ґрунтовий розчин. Крім того ґрунтові води збагачуються на катіони, які витіснені Н⁺ з ґрунтового вбирного комплексу (ГВК). У тих випадках, коли атмосферні опади мають лужну реакцію (рН>7) у підзолистих ґрунтах відбувається зворотний процес – розчин втрачає деякі катіони, а в ГВК кількість їх збільшується.

В інших ґрунтах ці процеси протікають інакше. Наприклад, при взаємодії засолених ґрунтів з лужними опадами, їх хімічний склад збагачується сполуками ґрунту або солями гумінових кислот, які легко розчиняються в лужному середовищі.

Наведені приклади свідчать про те, що перетворення атмосферних опадів в ґрунтові і підґрунтові води залежить як від первісного складу самих опадів, так і від конкретних властивостей і складу ґрунтів.

У наш час в атмосферу нашої планети промислові підприємства викидають величезну кількість газоподібних сполук хлору, соляної і сірчаної кислот, які значно підкислюють атмосферні опади. Внаслідок цьго посилюються вимивання з ґрунту цілого ряду хімічних елементів. Такі зміни зумовлюють зниження родючості ґрунтів.

На склад ґрунтових і підґрунтових вод впливає виробнича діяльність людини і, зокрема, внесення мінеральних добрив і засобів хімічної меліорації. Ці заходи не рідко спричиняють забруднення ґрунтових вод у зв’язку з чим виникла серйозна проблема їх охорони.