В этом пилотном исследовании (предварительное исследование, которое проводится перед более масштабным исследованием) междисциплинарная группа ученых под руководством доцента исследований атмосферы DRI Веры Самбуровой, доктора философии.D., подвергали образцы чистого песка дыму от горящих игл и ветвей сосны Джеффри в камере сгорания DRI, а затем анализировали время, необходимое для впитывания капель воды, помещенных на поверхность песка, – показатель водоотталкивающих свойств.
Пилотное исследование изучало влияние дыма и тепла на водоотталкивающие свойства песка и было первым исследованием, которое также включало анализ холодного дыма. В экспериментах песок использовался вместо почвы, потому что его можно было тщательно очистить и точно проанализировать, а сосна Джеффри использовалась в качестве источника топлива, потому что она представляет собой обычное топливо для лесных пожаров на западе США.S.
До воздействия дыма сосны Джеффри капли воды, помещенные на поверхность образцов песка, быстро впитывались.
Но после воздействия дыма образцы песка показали водоотталкивающие свойства от сильных до экстремальных, в некоторых случаях капли воды удерживали на поверхности почвы более 50 минут без впитывания. Не имело значения, подвергались ли образцы воздействию тепла и дыма или просто холодного дыма.
«Классическое объяснение водоотталкивающих свойств, вызванных возгоранием, заключается в том, что они возникают из-за того, что дым распространяется в довольно жарких условиях и оседает в почве, но наша работа показывает, что дым не обязательно должен быть горячим, чтобы сделать песок гидрофобным – просто наличия химических веществ в дыме достаточно », – сказала Самбурова. "Это то, что нам действительно нужно изучить глубже, потому что водоотталкивающие свойства почвы приводят к увеличению наводнений, эрозии и поверхностного стока."
Это исследование основано на ранее опубликованной работе бывшего научного сотрудника DRI Роуз Шиллито, доктора философии.D., (в настоящее время с U.S. Инженерный корпус армии), Маркус Берли, к.D., DRI и Тимрат Геззехей, Ph.D., Калифорнийского университета в Мерседе, в которой исследователи разработали аналитическую модель для установления связи между водоотталкивающими свойствами почвы и проникновением воды.
«В нашей предыдущей статье основное внимание уделялось тому, как огонь изменяет свойства почв с точки зрения гидрологии», – сказал Берли. «В нашем текущем исследовании мы были заинтересованы в том, чтобы узнать больше о химии, лежащей в основе процесса того, как почвы становятся гидрофобными.
Мы объединяем геохимию и органическую геохимию с физикой почвы и гидрологией, чтобы понять влияние водоотталкивающих свойств, вызванных пожарами, на гидрологию."
Команда проекта в настоящее время работает над более крупным предложением по дальнейшему изучению вопросов, затронутых в этом исследовании, о роли тепла и дыма в водоотталкивающих свойствах при возгорании.
Среди прочего, они хотели бы знать, как долго сохраняется водоотталкивающая способность почвы после пожара, и лучше понять подробные процессы и механизмы, посредством которых холодный дым влияет на почву.
Получение полного понимания процесса, который приводит к водоотталкивающей способности почвы, вызванной пожарами, очень важно, «потому что и менеджерам нужна эта информация для того, чтобы точно предсказать, где почвы могут стать гидрофобными после пожара, – пояснил Берли.
«Мы до сих пор не совсем понимаем процессы, которые приводят к этой водоотталкивающей способности почвы, вызванной огнем», – сказал Берли. "В зависимости от того, что мы обнаружим, меры по прогнозированию водоотталкивающих свойств, вызванных возгоранием, могут быть разными, и это может существенно повлиять на то, как мы можем прогнозировать и предотвращать наводнения или селевые потоки, которые происходят после пожара."
«Это исследование было большим шагом вперед, но оно подчеркивает важность будущих исследований того, как пожары влияют на почву, потому что лесные пожары поражают тысячи и тысячи квадратных километров земли каждый год в Западной Европе.S.,"Добавила Самбурова. «Некоторые из наших будущих целей – выяснить, как именно проявляется эта водоотталкивающая способность почвы, где это происходит и как долго она сохраняется."