Исследователи раскрывают эффект океанического стока черного углерода, обусловленный микрокаплями морской воды

Пирогенный углерод широко образуется при неполном сгорании биомассы и ископаемого топлива на суше. Около одной трети пирогенного углерода выносится реками в океан, причем его рефракторная (трудноразлагаемая) фракция становится источником океанического черного углерода, который может служить долгосрочным стоком для атмосферного CO₂.

Химическая сигнатура черного углерода в океанах отличается от таковой у пирогенного углерода в реках. В частности, при переходе рефракторного пирогенного углерода через прибрежные воды должны существовать неизвестные процессы деградации, объясняющие его потери, или обогащение изотопом углерод-13. Раскрытие этой загадки важно для понимания роли океанического пирогенного углерода в смягчении изменения климата.

В исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, группа профессора Ван Фэна из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) и их коллеги идентифицировали процесс деградации, который может быть значимым вкладом в осаждение обогащенного ¹³C пирогенного углерода в прибрежных отложениях.

Поверхность прибрежного океана содержит много энергии волн. Рассеяние этой энергии при разрушении волн является важным источником распыленных микрокапель воды на Земле. Микрокапли воды обладают высоким электрическим полем на своей границе, достаточным для отрыва электронов от гидроксид-ионов.

Исследователи обнаружили, что микрокапли морской воды могут сочетать этот путь межфазного переноса электронов с путем, вызванным контактной электризацией на границе раздела микрокапля-углерод, чтобы ускорить деградацию рефракторного пирогенного углерода. Этот электрохимический процесс деградации может приводить к значительной фракционированию стабильных изотопов углерода и объяснять осаждение рефракторного пирогенного углерода.

Кроме того, ученые выдвинули гипотезу, что повторное взмучивание такого осажденного рефракторного пирогенного углерода может служить источником обогащенного ¹³C черного углерода в открытом океане. Они указали, что с усилением энергии волн из-за антропогенного глобального потепления химическому эффекту микрокапель морской воды в морском углеродном цикле требуется больше внимания.