Pyrogener Kohlenstoff entsteht häufig bei der unvollständigen Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen an Land. Etwa ein Drittel des pyrogenen Kohlenstoffs wird über Flüsse in die Ozeane exportiert, und dort wird die feuerfeste Fraktion zur Quelle von ozeanischem Ruß, der langfristig eine Senke für atmosphärisches CO2 darstellen kann.
Die chemische Signatur von schwarzem Kohlenstoff in den Ozeanen unterscheidet sich von pyrogenem Kohlenstoff in Flüssen. Insbesondere dürfte es unbekannte Abbauvorgänge geben, die für den Verlust von pyrogenem Kohlenstoff oder die Kohlenstoff-13-Anreicherung von pyrogenem Kohlenstoff verantwortlich sind, wenn terrigener feuerfester pyrogener Kohlenstoff durch Küstengewässer gelangt. Die Enthüllung dieses Rätsels ist hilfreich, um die Rolle des ozeanischen pyrogenen Kohlenstoffs bei der Abfederung des Klimawandels zu verifizieren, muss aber noch geklärt werden.
In einer Studie veröffentlicht In Zeitschrift der American Chemical SocietyDie Gruppe von Prof. Wang Feng vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und die Mitarbeiter haben einen Abbauprozess identifiziert, der möglicherweise erheblich zur Ablagerung von 13C-angereichertem pyrogenem Kohlenstoff in Küstengebieten beiträgt Sedimente.
Die Meeresoberfläche an der Küste beherbergt reichlich Wellenenergie. Die Dissipation von Wellenenergie durch Wellenbrechen ist eine wichtige Quelle für versprühte Wasser-Mikrotröpfchen auf der Erde. Wasser-Mikrotröpfchen besitzen an der Grenzfläche der Mikrotröpfchen ein hohes elektrisches Feld, das ausreicht, um Elektronen aus Hydroxidionen zu ziehen.
Forscher fanden heraus, dass Meerwasser-Mikrotröpfchen diesen Grenzflächen-Elektronentransferweg mit dem durch Kontaktelektrisierung an Mikrotröpfchen-Wasser-Kohlenstoff-Grenzflächen verursachten Weg koppeln können, um den Abbau von feuerfestem pyrogenem Kohlenstoff zu beschleunigen. Dieser elektrochemische Abbauprozess kann zu einer starken Fraktionierung stabiler Kohlenstoffisotope führen und zur Ablagerung von feuerfestem pyrogenem Kohlenstoff führen.
Darüber hinaus stellten die Forscher die Hypothese auf, dass die Resuspension dieses abgelagerten feuerfesten pyrogenen Kohlenstoffs als Quelle für mit 13C angereicherten schwarzen Kohlenstoff im offenen Ozean dienen könnte. Sie wiesen darauf hin, dass mit zunehmender Wellenenergie aufgrund der anthropogenen globalen Erwärmung die chemische Wirkung von Meerwasser-Mikrotröpfchen im marinen Kohlenstoffkreislauf mehr Aufmerksamkeit erfordert.
Mehr Informationen:
Ruolan Zhang et al., Pyrogener Kohlenstoffabbau durch galvanische Kopplung mit versprühten Meerwasser-Mikrotröpfchen, Zeitschrift der American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c00290