Skogsbränder lämnar efter sig stora delar av svartad jord när de rasar ett landskap. Det förkolnade materialet innehåller en mängd molekyler som kan fortsätta släppa ut koldioxid i atmosfären dagar och veckor efter att elden släckts, enligt ny forskning.

En ny studie som presenterades vid AGU:s höstmöte i San Francisco visar att bränt lövskräp och andra biomaterial kan läcka ut dessa molekyler - kallat pyrogen kol - i färskvatten där de reagerar med solljus. Det betyder att pyrogen kol i våra vattenvägar kan brytas ned i koldioxid snabbare än tidigare föreslagits, ge en oväntad källa till denna växthusgas till atmosfären, enligt forskarna.

Forskare trodde tidigare att pyrogen kol inte reagerade med solljus, men de nya fynden drar tillbaka tanken på att detta material är inert, sa Jessica Egan, en hydrolog och doktorand vid University of Colorado Boulder som presenterade forskningen.

Nästan 80 procent av färskvatten i USA har sitt ursprung i skogsområden med risk för skogsbränder, enligt U.S. Geological Survey. Det gör det lätt för brända skräp, och kolet det innehåller, att infiltrera vattendrag i hela landet.

Det "typiska, old school view "är att temperaturen i skogsbränder brinner tillräckligt varmt för att göra de kolbaserade molekylerna i denna röding icke-reaktiva, Förklarade Egan. "Jag vet inte om det är en helt rättvis bedömning, "sa hon. Det beror främst på att tidigare forskning om pyrogen koldioxidnedbrytning fokuserade på kolet som blev kvar i jorden - inte i vatten - som kan dröja kvar i årtusenden.

I den nya studien, Egan ville veta vad som hände med pyrogen kol från skogsbränder som sköljde in i vattendelarna i USA. Så hon och hennes team bestämde sig för att förstå om pyrogen kol upplöst i vatten kunde fortsätta att reagera.

Att göra det, Egan gick till Great Smoky Mountains National Park i Tennessee där hon samlade lövskräp och matjord som hon senare brände i laboratoriet vid temperaturer mellan 200 och 700 grader Celsius (400 och 1300 grader Fahrenheit) för att replikera värmen från skogsbränder. Det förfarandet producerade ett spektrum av pyrogena kolmolekyler för teamet att analysera.

Egan extraherade vattenlösligt pyrogen kol från de brända materialen och löste dem i vatten. Hon lämnade flaskor med de lösta lösningarna i solljus och mörka förhållanden i 25 dagar, för att se om molekylerna gick sönder när de utsattes för ljus. Hon tog prover med jämna mellanrum under hela försöket för att övervaka tecknen på att molekylerna hade förändrats.

Resultaten visade att det pyrogena kolet sönderdelades som svar på exponering för solljus. Forskarna såg en ökning av koncentrationen av väteperoxid i proverna exponerade för ljus, men ingen sådan förändring för de mörka proverna. Väteperoxid är en biprodukt av processen som bryter ner kolbaserade molekyler till komponenter som mer liknar koldioxid.

"Det som är riktigt coolt och oväntat också är att du kan se en förändring, "Sa Egan. Och den förändringen skedde på dagar och veckor, inte tusentals år, som forskare tidigare trodde.

När forskarna tittade på förekomsten av allt organiskt material i sina prover, de såg att signalen förknippad med labil, lätt nedbrytbara pyrogena kolmolekyler minskade betydligt efter exponering för solljus, allt utom försvinner i slutet av rättegången. Det tyder starkt på att de pyrogena kolen omvandlas av solljus, Sa Egan.

"Så det finns en intressant dynamik att kolla där, "sa Egan." Om du får dessa enorma utsläpp av kol från flera källor [i skogsbränder], och [pyrogena kol] är tillgängliga och klart oxiderade till koldioxid, det blir ett större problem för koldioxidbudgeten. "

Andra forskare är fascinerade av forskningen. "[Egan] använde en ganska enkel, men jag tycker verkligen en smart design, "sa Cristina Santin, en löpeldforskare vid Swansea University i Storbritannien som inte var inblandad i studien. Särskilt, Santin var imponerad av väteperoxidtestet som Egan använde för att detektera sönderdelningen av pyrogen kol.

Forskargruppen fortsätter att undersöka exakt vilka molekyler som påverkas av lätt nedbrytning så att de bättre kan förstå hur pyrogena kol deltar i kolcykeln efter skogsbränder. Så småningom, de skulle vilja utöka sitt projekt till att omfatta regioner utanför USA som Arktis. Santin föreslog också att forskarna använde prover från hanterade skogsbränder som skulle vara mer representativa för realistiska förkolningsförhållanden än ugnen Egan använde i labbet.

Övergripande, Santin sa att lagets resultat passar ihop med andra framsteg inom området, som alla tyder på att forskare måste tänka om sitt koncept med pyrogen kol som en kolsänka.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd för American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.