Ученые раскрыли механизм улавливания углерода почвами с помощью железа

Исследователи из Северо-Западного университета выяснили, как оксиды железа в почве эффективно связывают и удерживают углерод, предотвращая его попадание в атмосферу в виде парниковых газов. Ключевую роль играет минерал ферригидрит.

Хотя общий электрический заряд ферригидрита положительный, его поверхность представляет собой наномозаику из чередующихся положительно и отрицательно заряженных участков. Это позволяет минералу притягивать органические молекулы с разным зарядом.

Неоднородное распределение зарядов на поверхности оксидов железа притягивает различные органические соединения с разной энергией связи. Автор: Людмила Аристильд

Ученые обнаружили, что связывание происходит не только за счет электростатического притяжения. Минерал также использует химические связи и водородные связи, образуя прочные соединения с органическими материалами. Например, сахара удерживаются слабыми водородными связями, а рибонуклеотиды сначала притягиваются электростатически, а затем образуют прочные химические связи с атомами железа.

«Судьба органического углерода в окружающей среде тесно связана с глобальным углеродным циклом. Поэтому важно понимать, как минералы улавливают органическое вещество», — пояснила руководитель исследования Людмила Аристильд.

Почва является вторым по величине хранилищем углерода на Земле после океана, содержа около 2500 миллиардов тонн. Оксиды железа связаны с более чем третью всего органического углерода, хранящегося в почвах. Новое понимание механизмов связывания помогает объяснить, почему некоторые органические молекулы остаются защищенными в почвах десятилетиями или веками, а другие быстро разлагаются микробами.

Исследование опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.