흙,토양을 딱딱하게 경화,압밀

 

'물 (H₂O)의 부분 전하 https://infos.tistory.com/7143' 물(H2O)은 분자 내에서 산소(O)와 수소(H) 원자 사이에 전자 분포가 비대칭적으로 나뉘어, 산소는 음전하(δ-)를, 수소는 양전하(δ+)를 띈다.

'수소결합(HydrogenBond) https://infos.tistory.com/7141' 물(H₂O)은 전기 음성도가 높은 산소(O)와, 전기 음성도가 낮은 수소(H)가 공유결합으로 이어져 있다. 공유 전자쌍은 전기 음성도가 높은 O쪽으로 치우처져 있다. 이로 인해 O에 부분음전하, H에 부분 양전하가 나타난다. 양전하와 음전하는 결합하므로, 부분음전하인 O가 2개 있다면, 사이에 부분양전하인 H를 두면 두O는 서로 끌어당긴다.

'모세관력(CapillaryForce) https://infos.tistory.com/7142' 모세관력은 액체의 표면장력(수축력)이 좁은 관 (모세관) 내부의 수면을 상승시키거나 하강시키는 힘을 의미. 유리관의 경우, 유리 표면의 부분 음전하를 띤 영역과 물분자의 '부분양전하(delta^+)'를 띤 수소 원자, 이 둘 사이에 정전기적 인력이 작용하여 물 분자의 수소 부분이 유리 표면에 강하게 끌어당겨져 달라붙게 된다. 이 힘이 부착력이며, 물이 유리관 벽을 따라 올라가게 만드는 직접적인 힘이 된다. 식물 '물관(Xylem)'의 벽은 일반적으로 '음전하(-)'를 띠는 것으로 알려져 있다. 이는 유리관이 중성 수용액에서 음전하를 띠는 원리와 유사하다.

'수축력 (Contractile Force), 표면장력 (Surface Tension)'

'반데르발스힘(van der Waals force) https://infos.tistory.com/7144': 토양 입자들의 표면이 서로 매우 가까워졌을 때 발생하는 미세한 분자 간 인력이다. 토양 입자를 구성하는 분자 또는 원자 간에 발생하는 약한 전기적 인력이다. 이 힘은 토양 입자가 서로 뭉치려는 기본적인 경향을 제공하지만, 입자 간 거리가 멀어지면 급격히 약해진다. 모세관력에 비하면 영향력이 작다. 중장비 등의 외부 압력으로 공극이 사라져 입자들이 억지로 초근접 상태로 밀착되면, 반 데르 발스 힘이 활성화되어 뭉침이 더욱 강해진다. 이 경우 경화에 기여하지만, 경화를 '유발'하는 주된 힘은 외부 압력이다.

'토양 경화와 유기물 영향 https://infos.tistory.com/7151' 보습 향상으로 모세관력 발생 지연, 토양 속 동물 증가로 떼알 구조 형성을 증가시키고 접착력이 향상 된다. 그로인하여 대공극 증가와 통기성 향상. 그외 CEC향상으로 EDL압축(다가 이온 등) 향상으로 응집력 향상.

'떼알구조에 유기물의 물리적 영향 https://infos.tistory.com/7152' 유기물을 먹고 자라는 미생물(특히 곰팡이와 박테리아)이 분비하는 '끈끈한 점액질(다당류)'은 미세한 흙 입자(점토, 실트)들을 서로 접착시켜 흙 입자들을 포도송이처럼 끈끈하게 감싸고 '안정적이고 구형에 가까운 알갱이(떼알 구조)'를 형성한다. 지렁이 등의 토양 동물은 토양 속을 이동하며 굴을 파고, 이 굴 자체가 대공극을 형성하여 떼알 구조 사이의 연속적인 통로 역할을 한다. 균근균은 토양에 균사를 뻗어 점토 입자들을 엮고, '글로말린(Glomalin)'이라는 끈적한 물질을 분비하여 떼알 구조의 안정성을 크게 높인다

'EDL(Electric Double Layer, 전기 이중층) https://infos.tistory.com/7149': 토양 입자 주변에는 입자 표면의 음전하를 상쇄시키기 위해 양이온이 모여 얇은 층을 형성한 것. 표면에 이온인 다가 이온일 수록 강한 인력으로 점토 표면에 밀착하여 EDL이 압축되고 얇아진다. 이 상태에서는 점토 입자끼리 가까이 다가갈 수 있어 서로 '응집(뭉침)'이 잘 일어난다. 그렇지 못한 경우 EDL을 확장시키고 두껍게 만들어 EDL이 두꺼워지고 겹치게 되면, 인접한 점토 입자들 사이에 '강한 정전기적 반발력(척력)'이 발생하게 되면 점토 입자들을 서로 멀리 밀어내어 '분산(Dispersion)'시킨다.

 

 

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토양 경화 주요 요인

수분으로 인한 '표면장력(Surface Tension)' '모세관력(Capillary Force)'이 주요 요인이다.

유기물로 경화를 줄일 수 있다. 유기물 영향: 보습 향상, 토양 속 동물로 떼알 구조 형성을 증가와 접착력이 향상. 대공극 증가와 통기성 향상. 그외 CEC향상으로 EDL압축(다가 이온 등) 향상으로 응집력 향상.

농기계등 압밀로 경화를 심하게 만든다.