Wetenschappers van Stanford University openen een venster op organische koolstof in de bodem, een cruciaal onderdeel van de wereldwijde koolstofcyclus en klimaatverandering.

"We moeten weten wat voor soort koolstof zich in de bodem bevindt om te begrijpen waar de koolstof vandaan komt en waar het naartoe zal gaan. " zei Hsiao-Tieh Hsu, een promovendus scheikunde aan de Stanford University en lid van de onderzoeksgroep van Kate Maher.

De natuurlijke fluxen van organische koolstof in de bodem, de uitwisseling van koolstof die van de vegetatie naar de bodem gaat en wordt gerecycled door micro-organismen voordat het in de bodem wordt gestabiliseerd of in de atmosfeer wordt teruggebracht, 10 tot 20 keer hoger is dan de menselijke uitstoot. Zelfs de kleinste verandering in de flux van organische koolstof in de bodem zou een enorme impact hebben op het klimaat.

Organische koolstof in de bodem komt van nature voor en maakt deel uit van de koolstofkringloop. Door fotosynthese, planten nemen koolstofdioxide op uit de atmosfeer. Terwijl planten en hun wortels uiteenvallen, ze deponeren organische koolstof in de bodem. Micro-organismen, ontbindende dieren, Ook dierlijke uitwerpselen en mineralen dragen bij aan de organische koolstof in de bodem. Beurtelings, planten en micro-organismen "eten" die koolstof, wat een essentiële voedingsstof is.

Dit alles resulteert in verschillende "smaken" of verbindingen in de bodem, zeg Hsu en Maher, die ook een faculteitslid is van het Stanford Center for Carbon Storage.

Het was moeilijk om onderscheid te maken tussen de verschillende "smaken" van organische koolstof. Eerder onderzoek omvatte het analyseren van de bodem met behulp van agressieve chemicaliën.

"Het probleem hiermee is dat het de chemische samenstelling zou veranderen van wat je wilt bestuderen. Wat je zou zien na alle verwerking is niet wat er van nature in de bodem voorkwam, " zei Hsu, in een interview.

Hsu ontwikkelde een nieuwe aanpak om gegevens die zijn verzameld bij de Canadian Light Source te gebruiken en te combineren met resultaten van andere experimenten die ze heeft uitgevoerd. Omdat de methode gebruik maakte van het briljant heldere licht van de synchrotron, ze hoefde geen chemicaliën te gebruiken. Ze droogde grondmonsters, vermaalde de grond tot poeder en analyseerde vervolgens de samenstelling van de grond.

Hsu, Maher en hun team publiceerden de resultaten van hun onderzoek, "Een moleculair onderzoek naar de samenstelling van organische koolstof in de bodem in een subalpine stroomgebied, " in een recent nummer van Soil Systems.

"Bodemkoolstof is de grootste terrestrische koolstofpool die actief circuleert. Het vertegenwoordigt een aanzienlijk koolstofreservoir, daarom is het belangrijk om het te begrijpen, " zei Hsu, die eraan toevoegde dat hoewel de oceaan meer koolstof bevat, zijn koolstofdynamiek is goed ingeburgerd.

"Bodem organische koolstof, echter, wordt niet goed begrepen. Als een belangrijk onderdeel van de wereldwijde koolstofcyclus, en een die gevoelig is voor veranderingen in temperatuur en vochtigheid, veranderingen in de wereldwijde koolstofvoorraad kunnen een aanzienlijke impact hebben op de uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer, zowel in positieve als in negatieve zin."

De wetenschappers waren verrast dat de organische koolstof in de bodem verschilde in de monsters die ze verzamelden in het East River Basin in Colorado, hoewel de bodem en de vegetatie vergelijkbaar waren.

"Als je naar de grond in het veld kijkt en ze zien er hetzelfde uit, je denkt dat ze chemisch hetzelfde zouden moeten zijn. Wat Hsiao-Tieh met de nieuwe methode bij de CLS heeft gecreëerd, is een nieuw venster op koolstof in de bodem dat ons zal helpen begrijpen hoe we ecosystemen en bodems in de toekomst beter kunnen beheren. Doordat er zoveel verschil is, kan de bodem op verschillende manieren reageren op veranderingen in het klimaat of veranderingen in landgebruik, " zei Maher, in een interview.

Hoewel dit onderzoek voorlopig is en er nog veel werk moet worden verzet om hun technieken voor bodemanalyse te verfijnen, het draagt ​​bij aan het begrip van de mechanismen in de koolstofcyclus die nodig zijn om te voorspellen wat er zou gebeuren als de temperatuur stijgt door klimaatverandering.

Hsu is gepassioneerd over het gebruik van haar kennis van chemie en analytische chemie om een ​​verschil te maken in de wereld. Ze is er meer dan ooit van overtuigd dat de stem van wetenschappers gehoord moet worden. Ze nam deel aan het Rising Environmental Leaders Program aan Stanford en bracht tijd door in Washington, gelijkstroom, leren hoe de Amerikaanse regering beleidsbeslissingen neemt waarbij wetenschap betrokken is.

"Ik voel me nog meer geïnvesteerd om mijn gemeenschap te helpen begrijpen hoe koolstof zich over de planeet beweegt. Dit heeft zo'n enorme impact op ons milieu, maar ook op onze samenleving, onze cultuur, onze economie en onze gezondheid."