Bosbranden laten grote delen zwartgeblakerde aarde achter wanneer ze een landschap met de grond gelijk maken. Dat verkoolde materiaal bevat een groot aantal moleculen die dagen en weken nadat het vuur is gedoofd koolstofdioxide in de atmosfeer kunnen afgeven. volgens nieuw onderzoek.

Een nieuwe studie gepresenteerd op AGU's Fall Meeting in San Francisco toont aan dat verbrand bladafval en andere biomaterialen deze moleculen, pyrogene koolstof genaamd, kunnen uitlogen naar zoet water waar ze reageren met zonlicht. Dat betekent dat pyrogene koolstof in onze waterwegen sneller kan worden afgebroken tot koolstofdioxide dan eerder werd gesuggereerd. het verstrekken van een onverwachte bron van dit broeikasgas aan de atmosfeer, volgens de onderzoekers.

Wetenschappers dachten eerder dat pyrogene koolstof niet reageerde met zonlicht, maar de nieuwe bevindingen doen afbreuk aan het idee dat dit materiaal inert is, zei Jessica Egan, een hydroloog en afgestudeerde student aan de Universiteit van Colorado Boulder die het onderzoek presenteerde.

Bijna 80 procent van het zoet water in de Verenigde Staten is afkomstig uit bosrijke omgevingen met een risico op bosbranden, volgens de U.S. Geological Survey. Dat maakt het gemakkelijk voor verschroeid vuil, en de koolstof die het bevat, om stroomgebieden in het hele land te infiltreren.

De typische, old school view" is dat de temperaturen in bosbranden heet genoeg worden om de op koolstof gebaseerde moleculen in deze verkoling niet-reactief te maken, legde Egan uit. "Ik weet niet of dat een volledig eerlijke beoordeling is, " zei ze. Dat komt vooral omdat eerder onderzoek naar pyrogene koolstofafbraak zich richtte op de houtskool die achterblijft in de bodem - niet in water - die millennia kan blijven hangen.

In de nieuwe studie Egan wilde weten wat er gebeurde met pyrogene koolstof van bosbranden die in de stroomgebieden in de VS spoelden. Dus gingen zij en haar team op zoek naar de mogelijkheid om te begrijpen of pyrogene koolstof opgelost in water zou kunnen blijven reageren.

Om dat te doen, Egan ging naar het Great Smoky Mountains National Park in Tennessee, waar ze bladafval en teelaarde verzamelde die ze later in het laboratorium verbrandde bij temperaturen tussen 200 en 700 graden Celsius (400 en 1300 graden Fahrenheit) om de hitte van bosbranden na te bootsen. Die procedure produceerde een spectrum van pyrogene koolstofmoleculen die het team kon analyseren.

Egan haalde de in water oplosbare pyrogene koolstof uit de verbrande materialen en loste deze op in water. Ze liet flessen met de opgeloste oplossingen 25 dagen in zonlicht en donkere omstandigheden staan, om te zien of de moleculen kapot gingen bij blootstelling aan licht. Ze nam tijdens het onderzoek met regelmatige tussenpozen monsters om de tekenen te controleren dat de moleculen waren veranderd.

De resultaten toonden aan dat de pyrogene koolstof aan het ontbinden was als reactie op blootstelling aan zonlicht. De onderzoekers zagen een toename van de concentratie waterstofperoxide in de aan licht blootgestelde monsters, maar niet zo'n verandering voor de donkere monsters. Waterstofperoxide is een bijproduct van het proces dat op koolstof gebaseerde moleculen afbreekt in componenten die meer op koolstofdioxide lijken.

"Wat ook heel cool en onverwacht is, is dat je een verandering kunt zien, " zei Egan. En die verandering gebeurde in dagen en weken, niet duizenden jaren, zoals wetenschappers eerder dachten.

Toen de onderzoekers keken naar de aanwezigheid van al het organische materiaal in hun monsters, ze zagen dat het signaal geassocieerd met labiele, gemakkelijk afbreekbare pyrogene koolstofmoleculen aanzienlijk verminderd na blootstelling aan zonlicht, alles behalve verdwijnen aan het einde van het proces. Dat suggereert sterk dat de pyrogene koolstoffen worden getransformeerd door zonlicht, zei Egan.

"Dus er is een interessante dynamiek om daar te controleren, " zei Egan. "Als je deze enorme hoeveelheden koolstof uit meerdere bronnen krijgt [in bosbranden], en [pyrogene koolstoffen] beschikbaar zijn en duidelijk kunnen worden geoxideerd tot koolstofdioxide, dat wordt een groter probleem voor het koolstofbudget."

Andere wetenschappers zijn geïntrigeerd door het onderzoek. "[Egan] gebruikte een vrij eenvoudige, maar ik vind het echt een slim ontwerp, " zei Cristina Santin, een natuurbrandwetenschapper aan de Swansea University in het Verenigd Koninkrijk die niet betrokken was bij het onderzoek. Vooral, Santin was onder de indruk van de waterstofperoxidetest die Egan gebruikte om de ontleding van pyrogene koolstof te detecteren.

Het onderzoeksteam blijft precies onderzoeken welke moleculen worden beïnvloed door lichtafbraak, zodat ze beter kunnen begrijpen hoe pyrogene koolstoffen deelnemen aan de koolstofcyclus na bosbranden. Eventueel, ze willen hun project uitbreiden naar regio's buiten de VS, zoals het Noordpoolgebied. Santin suggereerde ook dat de onderzoekers monsters van beheerde bosbranden zouden gebruiken die representatiever zouden zijn voor realistische verkolingsomstandigheden dan de oven die Egan in het laboratorium gebruikte.

Algemeen, Santin zei dat de resultaten van het team passen bij andere ontwikkelingen in het veld, Dit alles suggereert dat wetenschappers hun concept van pyrogene koolstof als koolstofput moeten heroverwegen.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.