Een nieuwe Canadese studie heeft uitgewezen dat koolstof die vrijkomt bij sommige vijvers in het hoge Noordpoolgebied mogelijk een verborgen bron van broeikasgasemissies kan zijn.

De studie keek naar hoe opgeloste organische koolstof (DOC) opgeslagen in Arctische permafrost - die in een versneld tempo ontdooit als gevolg van klimaatverandering - wordt vrijgegeven in Arctische stroomgebieden als gevolg van fysieke verstoringen die voedingsstoffen door het landschap verplaatsen. Voor het eerst konden onderzoekers vaststellen dat de chemische samenstelling van koolstof in deze vijvers enorm verschilt van die in rivieren in het Hoge Noordpoolgebied.

"Deze vijvers in het Hoge Noordpoolgebied lijken hotspots te zijn voor DOC-degradatie, " zegt Myrna Simpson, Hoogleraar Environmental Science aan de U of T Scarborough en co-auteur van het onderzoek.

"Er is heel weinig aandacht besteed aan wat er gebeurt met DOC in deze vijvers die zich overal in het noordpoolgebied bevinden, en het kan mogelijk een bron zijn van CO2-emissies die met deze verstoringen in de atmosfeer vrijkomen."

DOC is overal - het is te vinden in meren, oceanen en in de bodem. Het is in wezen afgebroken plantaardig of dierlijk materiaal dat kan oplossen door in contact te komen met water. In het Hoge Noordpoolgebied wordt DOC mobiel door stroomgebieden binnen te gaan, die in een versneld tempo gebeurt als gevolg van de snelle dooi van de permafrost en de resulterende verandering in het fysieke landschap.

"Het snelle ontdooien resulteert in zogenaamde actieve laagafscheidingen, " legt Simpson uit. "Zie deze verstoringen als aardverschuivingen waarbij bodem en water helemaal door elkaar worden gehaald."

Wanneer het DOC zich in vijvers nestelt, kan het gemakkelijker biologisch worden afgebroken door microben dan in rivieren, wat betekent dat er meer koolstof in de atmosfeer kan komen. Terwijl eerdere studies hebben onderzocht hoe actieve laagafscheidingen microbiële activiteit in Arctische bodem hebben gestimuleerd, dit is de eerste die voornamelijk kijkt naar waterbronnen, waaronder vijvers.

"We hebben niet gemeten hoeveel koolstof er vrijkwam, omdat we dit niet verwachtten. ", zegt Simpson. "Dit is een van de nieuwe bevindingen van de studie - dat deze vijvers een belangrijke rol zouden kunnen spelen in de wereldwijde koolstofcyclus."

Bovendien, Simpson merkt op, de Arctische permafrost slaat veel koolstof op omdat het over het algemeen bevroren blijft, lang op zijn plaats blijven zitten. Met het snelle ontdooien van de permafrost, dat is aan het veranderen. In feite, met behulp van radiokoolstofdatering, de onderzoekers vonden DOC meer dan 5, 000 jaar oud die werd afgebroken.

De bemonstering van de waterbronnen voor het onderzoek werd gedaan door onderzoekers van de Queen's University, universitair hoofddocent Melissa Lafrenière en professor Scott Lamoureux, vanuit het Cape Bounty Arctic Watershed Observatory bij Melville Island in Nunavut.

Een belangrijke volgende stap voor het onderzoek zal zijn om te zien hoe wijdverbreid het fenomeen is, bijvoorbeeld als het in alle Arctische vijvers gebeurt. Maar zoals Lafrenière opmerkt, het is ook belangrijk om de onderliggende mechanismen te begrijpen die het verschil bepalen tussen DOC in vijvers en rivieren.

"We moeten wat massabalansonderzoeken doen om de koolstofmassa in deze watermassa's te achterhalen. Dit omvat hoeveel koolstof er aanwezig is, en wat zijn de belangrijkste inputs en outputs die bepalen hoeveel koolstof er in het water zit, " ze zegt.

Om dat te doen, ze zullen niet alleen de hoeveelheid koolstof in het water moeten meten, maar ook de verschillende vormen van koolstof, waaronder DOC, opgeloste anorganische koolstof, deeltjes organische koolstof, gasvormig CO2 en methaan.

Toekomstige laboratorium- en veldexperimenten zullen worden ontworpen om de processen te achterhalen die verantwoordelijk zijn voor winst of verlies van koolstof uit deze vijvers, en ook het proces achter het omzetten van koolstof van de ene vorm naar de andere, voegt Lafrenière toe.

Analyse van de DOC voor de studie werd uitgevoerd in drie verschillende laboratoria in heel Canada, zodat onderzoekers een groot aantal geavanceerde metingen konden gebruiken. Professor Yves Gélinas van Concordia University en professor André Simpson van U of T Scarborough leenden hun expertise aan het onderzoek. Gegevens werden ook verzameld en samengesteld door Dr. Jun-Jian Wang, een voormalig postdoctoraal fellow in het laboratorium van professor Myrna Simpson, nu een assistent-professor aan de Southern University of Science and Technology in China.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .