Förutom delar av förstörd vegetation, skogsbränder i Amazonas sätter sitt avtryck på Amazonfloden och dess bifloder. Ofullständig förbränning av träd leder till produktion av svart kol, fasta partiklar som kommer in i Amazonas vatten i form av träkol och sot och transporteras till Atlanten som löst organiskt kol.

För första gången, en internationell grupp forskare har kvantifierat och karakteriserat det svarta kolet som strömmar i Amazonfloden. Deras resultat, publiceras i Naturkommunikation , visa att det mesta av det svarta kolet som transporteras till havet är "ungt" och troligen härrör från nyligen genomförda skogsbränder.

"Genom radiometrisk datering [en metod som kvantifierar mängden kol-14 eller andra naturligt förekommande radioaktiva isotoper som finns i material baserat på deras kända sönderfallshastighet för att bestämma materialets ålder till cirka 60, 000 år sedan] och analys av molekylär sammansättning, vi drog slutsatsen att det mesta av det svarta kolet vi hittade i Amazonfloden producerades under de senaste åren genom att träd brändes, " sa Jeffrey E. Richey, en professor vid University of Washington i USA och medförfattare till studien.

Som gästforskare vid University of São Paulo Center for Nuclear Energy in Agriculture (CENA-USP), under de senaste fem åren, Richey har genomfört ett projekt som stöds av São Paulo Research Foundation—FAPESP under överinseende av dess São Paulo Excellence Chair-program (SPEC), med syftet att belysa Amazonflodens roll i den globala kolcykeln.

I november 2015, under en av de torraste årstiderna i regionen, forskarna som arbetade med projektet samlade in prover av svart kol löst i Amazonas huvudkanal och i fyra bifloder – negern, Madeira, Trombetas och Tapajós.

Denna period valdes för genomförandet av studien eftersom vattennivåerna var låga och anslutningen mellan Amazonas och dess översvämningsslätter var begränsad. "Som ett resultat, vi kunde bara få prover av permanent vatten och mer exakt identifiera källorna till svart kol i flodbassängen, " sa Richey.

Molekylära markörer

Kol-14 nivåer och innehåll i prover mättes med hjälp av molekylära markörer, såsom polykarboxylsyran som frigörs genom oxidation av aromatiska polycykliska kolväten i svart kol.

Kvantitativ mätning av markörerna kombinerades med molekylär karakterisering av proverna med hjälp av ultrahögupplöst masspektrometri.

Resultaten av analyserna visade att det svarta kolet som lösts i Amazonas och dess bifloder i allmänhet är "ungt" men åldras när det fortsätter mot havet.

Prover insamlade på platser relativt långt från Atlanten, såsom Óbidos i delstaten Pará, var yngre, medan de som samlades längre nedströms var äldre.

"Detta tyder på att det svarta kolet kan åldras när det rör sig från torrt land till floden och sedan rinner vidare till havet. Dessutom, mer reaktiva komponenter kan avlägsnas under transporten av detta material, " sa Richey.

"Det nyare materialet kan utsättas för en mineraliseringsprocess i floden när det rinner till havet. Detta kan orsaka en förändring i dess molekylära profil så att det avger en "äldre" signal. Det finns fortfarande olika aspekter av lagringen och transport av detta material från torrt land till floder och sedan havet som vi behöver förstå bättre."

I ett nytt projekt, stöds även av FAPESP, forskarna planerar att utföra ett större antal mätningar för jämförelse med data för 2015 i ett försök att ta reda på om produktionen av "ungt" svart kol och därmed frekvensen av skogsbränder har ökat de senaste åren.

Oron för den senaste tidens bränningar i Amazonia är särskilt akut när det gäller det kol som genereras. En del av det går ut i atmosfären i form av koldioxid, men en stor del hålls kvar i jorden eller vattnet i form av svart kol, " sa Richey.

Största källan till organiskt material

Enligt forskarna, Amazonfloden står för en femtedel av det globala sötvattenutsläppet till haven och är den största enskilda källan till havsburet landbaserat organiskt material, "exporterar" mellan 22 och 27 miljoner ton löst organiskt kol per år i genomsnitt. Av denna anledning, det är ett avgörande system för att förstå cyklingen och transporten av svart kol, den mest stabila kolföreningen i naturen.

En stor och eldfast komponent i den globala kolcykeln, svart kol i partikelform fungerar som en biosfärisk kolsänka genom att ta bort kol från snabbare atmosfär-biosfärprocesser och lagra det i sedimentära reservoarer. Kunskap om ursprunget, dynamiken och ödet för detta material är avgörande för utvecklingen av modeller för att förutsäga hur den globala kolcykeln kan interagera med klimatförändringar, Richey stressade.

"Vår förståelse av svart kols roll på regional och global skala är otillräcklig, till stor del beroende på begränsad kunskap om bearbetningen, kvalitet och öde för löst svart kol under dess export av floder till havet, " han sa.

"Till exempel, vi behöver veta hur lång tid det tar för det svarta kolet som producerats av de senaste skogsbränderna att nå Amazonfloden."