Na een bosbrand, bodems in verbrande gebieden worden vaak waterafstotend, wat leidt tot meer erosie en overstromingen na regenval - een fenomeen dat veel wetenschappers hebben toegeschreven aan door rook en hitte veroorzaakte veranderingen in de bodemchemie. Maar deze waterafstotendheid na brand kan ook worden veroorzaakt door natuurbrandrook in afwezigheid van hitte, volgens een nieuw artikel van het Desert Research Institute (DRI) in Nevada.

In deze pilotstudie (verkennend onderzoek dat voorafgaat aan een grootschaliger onderzoek), een interdisciplinair team van wetenschappers onder leiding van DRI Associate Research Professor of Atmospheric Science Vera Samburova, doctoraat, blootgestelde monsters van schoon zand om te roken van brandende Jeffrey dennennaalden en takken in de verbrandingskamer van DRI, analyseerde vervolgens de tijd die nodig was voordat waterdruppels op het zandoppervlak werden geabsorbeerd - een maat voor waterafstotendheid.

De pilotstudie onderzocht de effecten van rook en hitte op de waterafstotendheid van het zand, en was de eerste studie waarin ook een analyse van koude rook werd opgenomen. In de experimenten, zand werd gebruikt in plaats van grond omdat het grondig kon worden schoongemaakt en nauwkeurig kon worden geanalyseerd, en Jeffrey Pine voor een brandstofbron omdat het een veel voorkomende brandstof voor bosbranden in het westen van de VS is.

Vóór blootstelling aan Jeffrey-dennenrook, waterdruppels op het oppervlak van de zandmonsters werden snel geabsorbeerd. Maar na blootstelling aan rook, de zandmonsters vertoonden een ernstige tot extreme waterafstotendheid, in sommige gevallen waterdruppels meer dan 50 minuten op het grondoppervlak vasthouden zonder erin te trekken. Het maakte weinig uit of monsters al dan niet waren blootgesteld aan hitte en rook, of gewoon koude rook.

"De klassieke verklaring voor door vuur veroorzaakte waterafstotendheid is dat het wordt veroorzaakt doordat rook onder tamelijk warme omstandigheden diffundeert en neerslaat in de bodem, maar ons werk laat zien dat de rook niet heet hoeft te zijn om het zand hydrofoob te maken - alleen de aanwezigheid van de chemische stoffen in de rook is voldoende, "Zei Samburova. "Dit is iets waar we echt dieper naar moeten kijken, omdat de waterafstotendheid van de bodem leidt tot meer overstromingen, erosie, en oppervlakteafvoer."

Deze studie bouwde voort op eerder gepubliceerd werk van voormalig DRI-postdoctoraal onderzoeker Rose Shillito, doctoraat, (momenteel bij het US Army Corps of Engineers), Markus Berli, doctoraat, van DRI, en Teamrat Ghezzhei, doctoraat, van de Universiteit van Californië, Merced, waarin de onderzoekers een analytisch model ontwikkelden om bodemwaterafstotendheid te relateren aan infiltratie van water.

"Ons eerdere artikel richtte zich op hoe vuur de eigenschappen van bodems verandert, vanuit een hydrologisch perspectief, " zei Berli. "In onze huidige studie, we waren geïnteresseerd om meer te weten te komen over de chemie achter het proces van hoe bodems hydrofoob worden. We brengen geochemie en organische geochemie samen met bodemfysica en hydrologie om de impact van door vuur veroorzaakte waterafstotendheid op de hydrologie te begrijpen."

Het projectteam werkt nu aan een groter voorstel om de vragen die in dit onderzoek aan de orde zijn gesteld, over de rol van hitte en rook bij door brand veroorzaakte waterafstotendheid, verder te onderzoeken. Onder andere, ze willen weten hoe lang de waterafstotendheid van de bodem na een brand duurt, en een beter begrip te krijgen van de gedetailleerde processen en mechanismen waardoor koude rook de bodem aantast.

Het is belangrijk om een ​​grondig begrip te krijgen van het proces dat leidt tot door brand veroorzaakte waterafstotendheid. omdat en managers deze informatie nodig hebben om nauwkeurig te voorspellen waar de bodem na een brand hydrofoob zal zijn, legde Berli uit.

"We begrijpen nog steeds niet echt de processen die leiden tot deze door vuur veroorzaakte bodemwaterafstotendheid, ' zei Berli. 'Afhankelijk van wat we vinden, de maatregelen om door brand veroorzaakte waterafstotendheid te voorspellen kunnen verschillen, en dit kan een aanzienlijke impact hebben op hoe we overstromingen of puinstromen na een brand kunnen voorspellen en voorkomen."

"Deze studie was een grote stap voorwaarts, maar het benadrukt het belang van toekomstig onderzoek naar de invloed van branden op de bodem, omdat bosbranden elk jaar duizenden en duizenden vierkante kilometers land in het westen van de VS treffen, " voegde Samburova toe. "Sommige van onze toekomstige doelen zijn om uit te zoeken hoe deze bodemwaterafstotendheid precies gebeurt, waar het gebeurt, en hoe lang het duurt."