Reëndruppels moet verskeie struikelblokke op pad na die aardoppervlak oorbrug en kan as gevolg daarvan in kleiner druppels opbreek. Een so 'n natuurlike hindernis is die bogrondse dele van plantgroei wat die blarekroon van bome insluit.
Wat behels water se spat-effek?
Normale reënval in die natuur word meestal met vreugde geassosieer, veral in tye van langdurige droogtes (behalwe natuurlik in die geval van ernstige vloede en oorstromings). Wat sou die relevansie wees van navorsing oor reëndruppels wat die grondoppervlak vanuit die lug aanhoudend "bombardeer"?
Die term spat-effek (raindrop splash) of impakfragmentasie verwys na die verbandhoudende prosesse wanneer reëndruppels die grondoppervlak tref. Spat-erosie behels die heel eerste fase van gronderosie wat deur reënval veroorsaak word. Wanneer 'n druppel die grondoppervlak tref, word 'n gedeelte van die kinetiese energie na die oppervlak oorgedra en sodoende word grondpartikels verskuif en herversprei. Die daaropvolgende fase staan bekend as oppervlak- of plaatvloei (overland/sheet flow) wat teen 'n afwaartse helling plaasvind.
Die vorm, grootte en samestelling van sedimentêre partikels bepaal hul reaksies en bewegings in vloedwater. Groot hoeveelhede deeltjies per hektaar kan in 'n enkele sterk reënbui verskuif word. Kleiagtige partikels wat in bundels saamgebind is, beweeg vinniger as partikels wat losstaande beweeg. Hoe growwer die deeltjies hoe meer geneig is hulle om naby die grondoppervlak te gly, rol en spring, terwyl die fyner stukkies materiaal in suspensie saamgevoer word. Die spat-effek van reëndruppels varieer en hou verband met druppelgrootte, temperatuurverspreiding, lugdigtheid asook die relatiewe hoogte van die reënval. Verdere bydraende faktore met 'n invloed op impakfragmentasie is die aantrekkingskrag van die aarde, opwaartse drukkrag, interne wrywing, en Corioliskrag (met ander woorde defleksie van 'n bewegende objek as gevolg van die aarde se draaibeweging).
Die fisies-chemiese eienskappe van die grondoppervlak is uit die aard van die saak ook 'n belangrike faktor. 'n Voorbeeld van 'n fisies-chemiese eienskap is verdigting en seëling van die grond. Grond wat 'n rooi of geelbruin kleur het, of waar die organiese materiaalinhoud nie baie laag is nie, is gewoonlik stabiel teen dispersie (fyn gronddeeltjies wat tydens benatting in suspensie kom). Grond van skalie-oorsprong bevat baie fyn gronddeeltjies en staan ook as "korsgrond" bekend. Indien reëndruppels die grondsoort tref, veral as die grondkleur grys en die organiese materiaalinhoud laag is, word kleipartikels losgeslaan, met die gevolg dat die porieë in die boonste grondlae verseël word. Die kors- of seëllaag verhinder dat water die grond doeltreffend binnedring.
Navorsing oor die spat-effek en -sones van reëndruppels is uiteenlopend van aard, omdat 'n verskeidenheid vakdissiplines (onder meer hidrologie, grondkunde en bosbou) daarby betrokke is.
Navorsing
Jian Zhang en sy kollegas in die departement bosbou aan die Universiteit van Goeizou, China, stel ondersoek in na die invloed van die sny-effek van masson-denneboomnaalde (Pinus Massoniana Lamb) op reëndruppels se grootte, deursnee en energievlak.
Die sny-effek van dennenaalde het die eienskappe van reëndruppels verander. Een groot rëendruppel kan in sowat 12 kleiner druppels verdeel. Die deursnit en snelheid van die druppels het met onderskeidelik 59% en 19% afgeneem. Dit lei tot 'n afname in reëndruppels se energiedoeltreffendheid van ongeveer 85%. Die sny-effek het drie subprosesse ingesluit: botsing, splitsing en onderskepping. Die sny-effek word beïnvloed deur die eienskappe van dennenaalde, naamlik die afweerbaarheid van die naalde se oppervlak, die dwarsdeursnee-morfologie en die buigsaamheid.
Soos die naalde van vars en groen tot geel en harder naalde en gedeeltelik verweerde naalde ontwikkel, neem die naalddeursnit-rondheid af, terwyl die oppervlakwater-afweerbaarheid en onbuigsaamheid toeneem. Die sny-effek van die naalde verhoog dus met tydsverloop. Hoe hoër die hoogte waarteen die reëndruppels val, hoe doeltreffender word die sny-effek van die naalde. Meer gekontroleerde navorsing is nodig oor die verband tussen die sny-effek van dennenaalde en reënvalverdamping, grondinfiltrasie, en grond-erosie.
Probleem met salmonella
Voedseloordraagbare siektes kan onder sekere omstandighede aan die verbruik van vars produkte toegeskryf word. Die aanplantingsfase van produkte bied 'n gulde geleentheid om produk-kontaminasie in die landerye te voorkom, sodat verbruikers nie in 'n later stadium aan voedselpatogene blootstel word nie. Een moontlike roete van produk-kontaminasie wat nie dikwels ondersoek word nie, is die oordrag van patogene in die grond deur spat-reënwater na die eetbare dele van gewasse. Uitbrake van Salmonella enterica word ál meer geassosieer met tamatieproduksie, en die oorsake word dikwels na produksiegebiede teruggevoer. Salmonella-patogene dring 'n tamatieplant binne deur die wortels, blare, stam en blomme en beweeg dan na die tamaties self, waar die vermeerdering van die patogene plaasvind nadat dit geoes is.
'n Groep Amerikaanse navorsers verbonde aan die departement plantpatologie aan die Universiteit van Florida, het die verspreiding van salmonellabesmetting van 'n puntbron na 'n tamatielandery eksperimenteel ondersoek. Hul hipotese was dat die spat-effek deur reëndruppels moontlik een wyse is waarop salmonella versprei word. Salmonella enterica Serovar Typhimurium is op die oppervlak van plastiek en organiese strooi en oop grond geplaas. Die plasings het dus 'n verspreidingspuntbron gevorm wat in die middel van 'n reënsimuleerder geleë was. Tamatieplante is in oop grond, met en sonder deklae van plastiek- of organiese strooi, rondom die puntbron geplant. Reënintensiteite van tussen 60 mm en 110 mm/h is vir vyf, tien, 20, en 30 minute toegepas. Die verspreide salmonella het drie dae op die tamatieblaartjies oorleef, met 'n totale afname van 99,9% na gelang van die tydsduur van die reënperiodes. Die verspreiding van salmonella op tamaties, wat geplant is met of sonder strooi, was groter wanneer die tydsduur van die reënval van nul tot tien minute verhoog is. Die besmetting was minder wanneer die tydsduur toegeneem het van tien tot 30 minute, omdat die afwas-effek doeltreffender was.
Die resultate dui daarop dat die spat-oordrag van salmonella vanuit die grond na gewasse plaasvind en dat grondvoginhoud die doeltreffendheid van mikrobiese oordrag bevorder.
Die finale gevolgtrekking was dat salmonella deur die spat-effek versprei word en sodoende tamatieplante kontamineer. Tydens korter reënbuie, wat sowat tien minute duur, was die verspreiding doeltreffend, asook wanneer plastiekstrooi gebruik word. Organiese deklae verminder dus die verspreiding van salmonella.
'n Groep navorsers verbonde aan die departement omgewingstudies aan die Emory-Universiteit in Atlanta, Georgia, se werk sluit aan by bogenoemde studie. Hulle doen verslag oor die resultate van 'n reeks veld- en mikrokosmos-eksperimente waartydens die potensiaal vir salmonella-besmetting van gewasproduksie deur spat-oordag van reënwater ondersoek is. Hulle het salmonella agt tot tien dae lank ná inokulasie in die grond en op produkte waargeneem. Salmonella en gesuspendeerde vaste stowwe is waargeneem in spat-water tot op hoogtes van 80 cm vanaf die grondoppervlak. Salmonella-konsentrasies op die gewasse ná reënval was veel hoër in natter as droër beddings. Die konsentrasie salmonella in spat-water wat in natter beddings voorgekom het, was ook beduidend hoër as die konsentrasie wat in water in die droër beddings voorgekom het.
Die resultate dui daarop dat die spat-oordrag van salmonella vanuit die grond na gewasse plaasvind en dat grondvoginhoud die doeltreffendheid van mikrobiese oordrag bevorder. Die verspreiding van salmonella deur die spat-oordrag van reënwater kan dus 'n groot gevaar vir die veiligheid van landbougewasse inhou. Die risiko behoort verder ondersoek te word in landboustreke waar daar patogene in die grond is.
Gevolgtrekking
Die impak van reëndruppels op verskillende oppervlakke kom veral in die natuur en wetenskaplike navorsing ter sprake. Daadwerklike pogings word aangewend om die eienskappe en onderliggende meganismes van druppel-impak op oppervlakke beter te verstaan. Druppeldinamika en uitkomste van die impak word beïnvloed deur verskeie parameters, soos die vogtigheid van oppervlakke, asook die ongelykheid, tekstuur en helling daarvan.
Die splitsing van reëndruppels is 'n belangrike kwessie, veral omdat die energievlak van reëndruppels beduidend afneem en die risiko van die beginstadium van gronderosie op dié wyse beperk word. Biologiese metodes soos die blarekroon van bome is 'n bewese suksesvolle metode, maar is nie altyd onder alle omstandighede uitvoerbaar nie.
Tweedens is aangetoon dat die spat-effek of impakfragmentasie van reëndruppels met die verspreiding van gevaarlike bakteriese patogene soos salmonella in verband gebring word, terwyl die gebruik van organiese deklae 'n beperkende impak op die tempo van verspreiding het. Nuwe metodes en tegnieke oor die spat-effek en fragmentasie van reëndruppels behoort voortdurend wetenskaplik en tegnologies deeglik ondersoek en nagevors te word.
Bronne: Dr. Freddie Ellis , "Entrainment and transport of sedimentary particles", "Rainsplash: Stages of sheet erosion", "Landowners Guide to Soil", "Dispersal of Salmonella Typhimurium by rain splash onto tomato plants", " ‘Cutting effect' of needles on the raindrop characteristics", "Salmonella survival in soil and transfer onto produce via splash events", "Processes of raindrop splash and effects on soil erosion", "Applied mechanics and engineering model on raindrops falling", en "Bouncing dynamics of spheroidal drops on macro-ridge structure".
• Dr. Brand is 'n afgetrede voorligtingsielkundige van Stellenbosch.
