Учёные раскрыли, как ржавчина помогает хранить углерод в почве
Исследователи из Северо-Западного университета объяснили, почему оксиды железа, похожие на ржавчину, являются одними из лучших природных хранилищ углерода. Они выяснили, что минерал ферригидрит использует несколько химических механизмов для связывания органических соединений, предотвращая их превращение в парниковые газы.
Почва является вторым по величине резервуаром углерода на планете после океана, содержа около 2500 миллиардов тонн. Оксиды железа связаны с более чем третью всего органического углерода в почвах. Новое исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology, детально описывает химию поверхности ферригидрита.
Учёные обнаружили, что поверхность минерала неоднородна и состоит из участков с положительными и отрицательными зарядами. Эта «пятнистая» структура позволяет ферригидриту связывать органические молекулы с разным зарядом не только за счёт электростатического притяжения, но и через образование химических и водородных связей.
«Судьба органического углерода в окружающей среде тесно связана с глобальным углеродным циклом... Поэтому важно понимать, как минералы улавливают органическое вещество», — пояснила руководитель исследования, профессор Людмила Аристильд.
В экспериментах минерал успешно связывал аминокислоты, растительные кислоты, сахара и рибонуклеотиды. Положительно заряженные молекулы притягивались к отрицательным участкам поверхности, а отрицательные — к положительным. Некоторые соединения формировали прочные химические связи с атомами железа.
Это открытие помогает объяснить, почему часть органического углерода остаётся защищённой в почвах десятилетиями и веками, а другая быстро разлагается микробами. В дальнейшем команда планирует изучить, что происходит с молекулами после их связывания с минералами.
Исследование поддержано Министерством энергетики США и Международным институтом нанотехнологий.
0 комментариев