Впервые на это явление обратил внимание Слихтер, который при изучении движения грунтовых вод использовал электролит и наблюдал постепенное возрастание концентрации индикатора вниз по потоку. Лабораторные фильтрационные опыты на колонках почвы впервые были проведены в России А.Н. Остряковым. Он промывал почву растворами различной концентрации и анализировал порции фильтрата, поступающие с нижней границы колонки. Остряков отметил, что в исследованных почвах (песчаная аллювиальная, серая лесная, чернозем) перемешивание тем больше, чем длиннее путь фильтрации и выше скорость движущегося раствора. На основании этих опытов, а также последующими экспериментами Л.П. Розова, Г.М. Меерсона, И.Н. Антипова-Каратаева и др., было установлено, что распределение движущегося иона в поровом пространстве связано с его сложной траекторией движения, вызванной извилистостью и пересеченностью порового пространства почвы.
Поровое пространство почв имеет сложную форму с влагопроводящими путями, весьма далекими от цилиндрических капилляров. Представим, что в почве имеются крупные прямолинейные и тонкие извилистые поры. Ионы, передвигающиеся в крупных капиллярах, будут достигать нижней границы почвы раньше движущихся в более тонких и извилистых порах. Кроме того, скорость движения раствора максимальна в центре поры и минимальна у стенок, что связано с влиянием поверхности почв и наличием двойного электрического слоя, оказывающего тормозящее действие на перемещение растворов. В результате в поровом пространстве почв возникают процессы местного микромасштабного перемешивания растворов. В почве имеют место и макроструктурные явления, приводящие к изменению скорости движения раствора - это различная водопроницаемость в слоистых и трещиноватых почвах и грунтах, наличие в почве кротовин и пустот.
Таким образом, при движении растворенных веществ в пористых средах, таких как почва, наблюдаются следующие явления:
- нет четкой границы между поступающим раствором и почвенной влагой, происходит «размыв» фронта движущегося раствора;
- при движении происходит непрерывное перемешивание раствора и почвенной влаги, в результате образуется расширяющаяся зона дисперсии (зона смешивания, переходная зона, шаг смешения);
- интенсивность изменения концентрации индикатора больше в направлении движения потока по сравнению с направлением, перпендикулярным движению;
- явление перемешивания или «размыва» фронта движущегося раствора тем сильнее, чем выше скорость потока и большая дифференциация размеров пор.