Svovl forbedrer kulstoflagringen i Sortehavet

En undersøgelse ledet af Oldenburg-forskere finder en ny forklaring på ophobningen af ​​organiske forbindelser i iltfattige havområder. Effekten kan have en negativ feedback på klimaet på geologiske tidsskalaer.

Sortehavet er et usædvanligt vandområde:under en dybde på 150 meter synker koncentrationen af ​​opløst ilt til omkring nul, betyder, at højere livsformer såsom planter og dyr ikke kan eksistere i disse områder. På samme tid, dette halvt lukkede hav opbevarer forholdsvis store mængder organisk kulstof. Et team af forskere ledet af Dr. Gonzalo V. Gomez-Saez og Dr. Jutta Niggemann fra University of Oldenburg's Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) har nu fremlagt en ny hypotese om, hvorfor organiske forbindelser ophobes i dybder af Sortehavet - og andre iltfattige (iltfattige) farvande i det videnskabelige tidsskrift Videnskab fremskridt .

Forskerne hævder, at reaktioner med hydrogensulfid spiller en vigtig rolle i stabiliseringen af ​​kulstofforbindelser. "Denne mekanisme bidrager tilsyneladende til, at der er mere end dobbelt så meget organisk kulstof i vandet i Sortehavet som i iltrige havområder, ", siger Niggemann. "Dette giver en negativ feedback i klimasystemet, der kan modvirke global opvarmning over geologiske perioder."

I Sortehavet, som dækker et område næsten dobbelt så stort som Frankrig, forhold, der sjældent findes i andre havområder, har været fremherskende i omkring 7, 000 år:Stabil lagdeling forhindrer i høj grad blanding af overflade- og dybt vand. Vandet i de øverste 150 meter er saltfattigt og iltrigt, og kommer hovedsageligt fra floder som Donau. Herunder der er et lag af saltvand med højere tæthed, der strømmer ind i Sortehavet fra Middelhavet via Bosporus. "Når du åbner en vandprøve fra de dybere områder af Sortehavet, lugten af ​​rådne æg vælter dig næsten, " siger Niggemann. På overfladen, imidlertid, der er intet, der tyder på, at Sortehavet er et stillestående vandområde, hvori på grund af iltmangel, bakterier producerer ildelugtende svovlbrinte.

Svovlbrinte reagerer med opløst organisk stof

Som den nye undersøgelse viser, dette meget reaktive molekyle binder sig til stoffer fra en mangfoldig gruppe af kulstofholdige materialer, der er til stede i hver liter havvand. Disse stoffer er kendt som opløst organisk stof (DOM) – en kompleks blanding af utallige forskellige molekyler, der er et produkt af nedbrudt organisk stof eller bakterielle metaboliske processer. "Vi var i stand til at vise meget tydeligt, at svovlbrinte reagerer med det ekstremt fortyndede organiske stof direkte i vandet, Niggemann forklarer. Produkterne fra reaktionen er potentielt mere holdbare end udgangsmaterialerne og ophobes derfor i vandet.

Holdet sammenlignede vandprøver fra forskellige steder i Sortehavet og andre have og floder. Ved hjælp af forskellige analysemetoder, herunder massespektrometeret med ultrahøj opløsning fra forskningsgruppen Marine Geochemistry ved University of Oldenburg, forskerne var i stand til at karakterisere det opløste organiske stof i detaljer. De fandt ud af, at næsten en femtedel af de organiske molekyler i de iltfattige områder af Sortehavet indeholdt svovl - væsentligt mere end i andre have. Ud over, holdet var i stand til at fastslå, at en høj andel af disse forbindelser kun findes i disse områder, får forskerne til at konkludere, at svovlforbindelserne dannes der gennem kemiske reaktioner i det sulfidholdige vand.

Negativ feedback relevant på geologiske tidsskalaer

I betragtning af at enorme mængder kulstof er lagret i opløst organisk stof - verdenshavene indeholder nogenlunde lige så meget opløst organisk kulstof som der er CO ₂ i jordens atmosfære – resultaterne af denne nye undersøgelse er også relevante for klimaet. "Mængden af ​​havvand, der var fuldstændig opbrugt for ilt, blev firedoblet mellem 1960 og 2010. Som følge heraf, denne svovlbaserede mekanisme for kulstoflagring kan påvirke havenes kemi i fremtiden, " siger Gomez-Saez, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. Men denne negative feedback er for svag til at have en mærkbar indvirkning på klimaændringer under de nuværende forhold, tilføjer han. I geologisk historie, imidlertid, der har været flere perioder, hvor store områder af havene var iltmangel. I disse perioder kunne denne effekt have bidraget til langsigtet fjernelse af kuldioxid fra atmosfæren.

Vandprøverne fra Sortehavet blev taget under en ekspedition med forskningsfartøjet Maria S. Merian. Ud over holdet fra ICBM, forskere fra Alfred Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning (AWI) i Bremerhaven, MARUM-centeret for havmiljøvidenskab ved universitetet i Bremen, og Max Planck Institute for Marine Microbiology i Bremen deltog i undersøgelsen.