Исследователи используют нейтроны и моделирование для изучения почвенного углерода

Углерод в атмосфере привлекает основное внимание в дискуссиях об изменении климата, однако крупнейшим его резервуаром являются почвы: в них хранится около 2,5 трлн тонн углерода в форме органического вещества. Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) использовали комбинацию нейтронного анализа и суперкомпьютерного моделирования, чтобы изучить наноразмерные взаимодействия между органическим веществом и минералами в почве.

Это исследование важно, поскольку скорость перемещения углерода в почвах и из них остается одной из крупнейших неопределенностей в моделях углеродного цикла. Новый подход позволил экспериментально подтвердить теоретическую модель, согласно которой органические соединения могут образовывать слои на минералах почвы, связываясь как с ними, так и друг с другом. Ранее большинство моделей, описывающих загрязнение или плодородие почв, не учитывали возможность такого многослойного расположения.

«Это меняет весь наш взгляд на то, как углерод, питательные вещества и загрязнители взаимодействуют с почвами, что, в свою очередь, влияет на плодородие, качество воды и наземный углеродный цикл», — отметил Лукас Петридис из ORNL. Команда использовала нейтронную рефлектометрию на источнике расщепленных нейтронов (Spallation Neutron Source) и молекулярно-динамическое моделирование, чтобы верифицировать формирование слоев и понять движущие силы этого процесса. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Science & Technology.