ก๊าซในดิน ( บรรยากาศดิน^{[ 1 ]} ) คือก๊าซที่พบในช่องว่างอากาศระหว่าง ส่วนประกอบ ของดินช่องว่างระหว่างอนุภาคดินแข็ง หากไม่มีน้ำจะเต็มไปด้วยอากาศก๊าซในดินหลัก ได้แก่ไนโตรเจนคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจน^{[ 2 ]}ออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะช่วยให้รากพืชและสิ่งมีชีวิตในดินหายใจได้ก๊าซในดินตามธรรมชาติอื่นๆ ได้แก่ไนตริกออกไซด์ไนตรัสออกไซด์มีเทนและแอมโมเนีย[ ^{3 ]} สาร ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมบางชนิดใต้ดินก่อให้เกิดก๊าซที่แพร่กระจายผ่านดิน เช่น จากขยะฝังกลบ กิจกรรม เหมืองแร่และการปนเปื้อนจากไฮโดรคาร์บอนปิโตรเลียมซึ่งก่อให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย[ ^{4 ​​] บรรยากาศ}ดินยังประกอบด้วยสารประกอบระเหยง่ายหลากหลายชนิดที่ปล่อยออกมาจากสิ่งมีชีวิตในดิน เช่นเม^ตาบอไล ต์ จากการหายใจ^{[ 5 ]}สารประกอบอัลเลโลพาติก^{[ 6 ]}หรือ สัญญาณ เซมิโอเคมีที่ใช้ในการสื่อสารภายในสายพันธุ์^{[ 7 ]}และระหว่างสายพันธุ์^{[ 8 ]}ดินเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิ[ 9 ^{]โดยเฉพาะ}อย่างยิ่งเมื่อและที่ซึ่งชั้นดินเยือกแข็งละลายและปล่อยก๊าซภายใต้อิทธิพลของ^ภาวะโลกร้อน [ ^{10 ]}

ก๊าซจะเติมเต็มรูพรุนในโครงสร้างดินเมื่อน้ำระบายออกหรือถูกกำจัดออกจากรูพรุนในดินโดยการระเหยหรือการดูดซึมของราก เครือข่ายของรูพรุนภายในดินจะเติมอากาศหรือระบายอากาศให้กับดิน^{[ 11 ]}เครือข่ายการเติมอากาศนี้จะถูกปิดกั้นเมื่อน้ำเข้าสู่รูพรุนในดิน ทั้งอากาศในดินและน้ำในดินไม่เพียงแต่เป็นส่วนประกอบที่มีพลวัตสูงของดินเท่านั้น แต่ทั้งสองมักมีความสัมพันธ์แบบผกผันกันด้วย^{[ 12 ]}

องค์ประกอบของก๊าซที่มีอยู่ในรูพรุนของดินซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าบรรยากาศของดินหรือบรรยากาศของดินนั้น คล้ายคลึงกับบรรยากาศ ของ โลก^{[ 13 ]}อย่างไรก็ตาม ต่างจากบรรยากาศ องค์ประกอบของก๊าซในดินนั้นไม่คงที่นักเนื่องจากกระบวนการทางเคมีและชีวภาพ ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในดิน^{[ 13 ]}การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเหล่านี้สามารถกำหนดได้ตามเวลาการเปลี่ยนแปลง (เช่น รายวันเทียบกับรายฤดูกาล) แม้จะมีความผันผวนที่ขึ้นอยู่กับพื้นที่และเวลาดังกล่าว ก๊าซในดินโดยทั่วไปมักมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำมากกว่าเมื่อเทียบกับบรรยากาศ [ ^{13 ] นอกจาก}นี้ ความเข้มข้นของก๊าซอื่นๆ เช่นมีเทนและไนตรัสออกไซด์นั้นค่อนข้างน้อยแต่มีความสำคัญในการกำหนดการไหลของก๊าซเรือนกระจก และผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์ต่อดิน^{[ 3 ]}

โมเลกุลของก๊าซในดินมีการเคลื่อนที่ทางความร้อนอย่างต่อเนื่องตามทฤษฎีจลน์ของก๊าซและยังมีการชนกันระหว่างโมเลกุล ซึ่งเป็นกระบวนการเดินแบบสุ่ม^{[ 14 ]}ในดินความแตกต่างของความเข้มข้นทำให้เกิดการเคลื่อนที่สุทธิของโมเลกุลจากความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำ ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของก๊าซโดยการแพร่^{[ 15 ]}ในเชิงตัวเลข สามารถอธิบายได้ด้วยกฎการแพร่ของฟิกก์การเคลื่อนตัวของก๊าซในดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนหนึ่งถึงห้าอะตอม อาจเกิดจากการซึมผ่าน ขนาด เล็ก ได้เช่นกัน ^{[ 16 ]}

องค์ประกอบที่แปรผันและการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของบรรยากาศในดินสามารถอธิบายได้ด้วยกระบวนการทางเคมี เช่นการแพร่การสลายตัวและในบางภูมิภาคของโลกการละลาย น้ำแข็ง เป็นต้น การแพร่ของอากาศในดินกับบรรยากาศทำให้เกิดการแทนที่ก๊าซในดินด้วยอากาศในบรรยากาศเป็น หลัก ^{[ 13 ]}ยิ่งไปกว่านั้น การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของก๊าซในดินอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและ/หรือความชื้นตามฤดูกาล หรือแม้แต่รายวัน สามารถส่งผลต่ออัตราการหายใจของดินได้^{[ 17 ]}

ตามข้อมูลของUSDA การหายใจของดินหมายถึงปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากดิน^{[ 18 ]}คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินนี้เกิดขึ้นจากการย่อยสลายของสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ในที่ที่มีออกซิเจน^{[ 17 ]}เนื่องจากความสำคัญของก๊าซในดินทั้งสองชนิดต่อสิ่งมีชีวิตในดินการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนอาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอัตราการย่อยสลาย[ ^{17 ]}ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงในปริมาณจุลินทรีย์อาจส่งผลตรงกันข้ามต่อองค์ประกอบของก๊าซใน^{ดิน[ 19 ]}

ในภูมิภาคของโลกที่การแข็งตัวของดินหรือภัยแล้ง เป็นเรื่องปกติ การละลายและการเปียกชื้นของดินอีก ครั้งเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลหรือทางอุตุนิยมวิทยา จะส่งผลต่อ การไหล ของก๊าซในดิน ^{[ 3 ]}ทั้งสองกระบวนการนี้ทำให้ดินชุ่มชื้นและเพิ่ม ความพร้อมใช้งาน ของสารอาหารซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของจุลินทรีย์^{[ 3 ]}ส่งผลให้การหายใจของดิน เพิ่มมากขึ้น และส่งผลต่อองค์ประกอบของก๊าซในดิน^{[ 17 ] [ 3 ]}

ก๊าซในดินถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์หลายด้านเพื่อสำรวจหัวข้อต่างๆ เช่น การซึมผ่านของดินในระดับจุลภาค^{[ 16 ] แผ่นดินไหว [} 20 ^{]และการ}แลกเปลี่ยนก๊าซ^{ระหว่างดิน}กับบรรยากาศ [ 21 ^{] [ 3 ]การซึม}ผ่านของดินในระดับจุลภาคหมายถึงการปล่อยไฮโดรคาร์บอน ในปริมาณจำกัด บนพื้นผิวของดิน และสามารถใช้ในการค้นหา แหล่งสะสม ปิโตรเลียมโดยอาศัยสมมติฐานว่าไฮโดรคาร์บอนจะเคลื่อนที่ในแนวดิ่งไปยังพื้นผิวของดินในปริมาณเล็กน้อย^{[ 16 ]}การเคลื่อนที่ของก๊าซในดิน โดยเฉพาะเรดอนสามารถตรวจสอบได้ว่าเป็น สัญญาณเตือนล่วงหน้า ของแผ่นดินไหว^{[ 20 ]}นอกจากนี้ สำหรับกระบวนการต่างๆ เช่นการละลายและการเปียกชื้นของดิน การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในอัตราการหายใจของดินสามารถทำให้เกิดการไหลของก๊าซในดินเพิ่มขึ้น เช่นคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก [ ^{3 ] การ}ไหลและการปฏิสัมพันธ์ระหว่างก๊าซในดินกับอากาศในบรรยากาศสามารถวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ตามระยะทางจากพื้นผิวของดิน^{[ 21 ]}