Reaktiva syrearter (ROS) orsakar oxidativ stress på cellnivå. Forskning visar att detta sätt, bland andra, de hämmar växternas grobarhet, producera cytotoxiner eller utöva toxiska effekter på ryggradslösa djur i vatten. Miljöbeständiga fria radikaler (EPFR) är potentiella föregångare till ROS eftersom de kan reagera med vatten för att bilda dessa radikala arter. "Därför, EPFR är förknippade med skadliga effekter på ekosystemet och människors hälsa, "förklarar Gabriel Sigmund, den ledande utredaren av studien.

"Vår studie visar att dessa miljömässigt beständiga fria radikaler kan hittas i stora mängder och under en lång tid i kol från eld, "rapporterar Sigmund, miljögeovetare vid Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS) vid universitetet i Wien. I alla 60 kolprover från tio olika bränder, forskarna upptäckte EPFR i koncentrationer som översteg de som vanligtvis finns i jord med så mycket som tio till tusen gånger. Annat än väntat, denna koncentration förblev stabil i minst fem år, som en analys av kolprover visade vilka samlades på samma plats och under flera år efter en skogsbrand. "Ju mer stabil de miljömässigt ihållande fria radikalerna är, desto mer sannolikt är det att de kommer att påverka ekosystemen under längre perioder, "förklarar Thilo Hofmann, medförfattare till studien och chef för forskargruppen.

Prover från bränder i skogen, buskmark och gräsmark som spänner över olika klimat

Forskarna samlade kolprover från bränder med olika intensitet i borealt, tempererad, subtropisk, och tropiska klimat. De ansåg skog, buskage och gräsmarkbränder och, Således, också olika bränslematerial (skog och gräs). Ursprungsmaterialet och förkolningsförhållandena bestämmer graden av karbonisering. Följaktligen, båda påverkar indirekt i vilken utsträckning EPFR bildas och hur beständiga de är. "Analyserna visar att koncentrationen av miljömässigt beständiga fria radikaler ökade med graden av karbonisering, "Sigmund rapporterar. Träbränslen gynnade högre koncentrationer. För dessa, forskarna kunde också demonstrera stabiliteten hos EPFR under flera år. "Vi antar att träkol som härrör från ved från en löpeld är en globalt viktig källa för dessa fria radikaler och därmed potentiellt också för skadliga reaktiva syrearter, "tillägger Hofmann.

Internationellt samarbete över olika discipliner

"Det är vårt samarbete med kollegor vid Swansea University i Storbritannien som gör att vi kan göra dessa starkt differentierade uttalanden, "förklarar Sigmund. Brandeldsexperterna vid Swansea University bedriver global forskning om brandens effekter på miljöprocesser som koldioxidcykel och erosion. De har samlat kolprover från hela världen och skickat dem till Wien för analys, tillsammans med information om tidpunkten, brändernas varaktighet och intensitet. CMESS -forskare analyserade proverna i samarbete med Marc Pignitter från kemiska fakulteten med hjälp av elektronspinnresonansspektroskopi (ESR -spektroskopi). ESR -spektroskopi gjorde det möjligt att kvantifiera de miljömässigt beständiga fria radikalerna i det studerade materialet och identifiera deras närliggande kemiska strukturer.

Frågor om konsekvenser för ekosystemet

Studien har gett insikter, men väckte också ytterligare frågor:Det faktum att miljömässigt beständiga fria radikaler förekommer i så höga koncentrationer och förblir stabila under flera år var överraskande. I framtida studier, forskarna planerar också att bedöma vilka konsekvenser detta kan få för miljön. "I vilken utsträckning är detta en stressfaktor för mikroorganismer efter en brand? Hur påverkar det ett ekosystem? Studien är en drivkraft för vidare forskning, "rapporterar Sigmund.