Согласно исследованию Согласно исследованиям специалистов из Университета Умео, талая вода способна растворять минералы железа более эффективно, чем обычная вода. Данное открытие может прояснить причину того, почему арктические реки часто имеют ржаво-оранжевый цвет, когда тает вечная мерзлота на фоне глобального потепления.
Исследование, опубликованное в научном журнале PNAS, полученные данные демонстрируют, что лёд при температуре минус 10 градусов Цельсия высвобождает больше железа из обычных минералов, чем вода в жидком состоянии при температуре 4 градуса Цельсия. Это противоречит общепринятому представлению о том, что химические процессы замедляются в условиях низких температур.
«По мнению Жан-Франсуа Бойли, профессора из Университета Умео и соавтора исследования, лед не является просто неподвижной замороженной массой. В процессе замерзания между кристаллами льда формируются микроскопические скопления жидкости, содержащей воду. Эти скопления функционируют как своеобразные химические реакторы, где вещества концентрируются и приобретают высокую кислотность. В результате они способны реагировать с минералами железа даже при температурах, достигающих -30°C».
Для изучения данного процесса ученые проанализировали гетит, распространенный минерал, представляющий собой оксид железа, и природную органическую кислоту.
Повторные циклы замораживания и оттаивания повышают эффективность растворения железа. В процессе замерзания и таяния льда органические соединения, ранее находящиеся в его структуре, высвобождаются, что способствует протеканию дополнительных химических реакций. Соленость также оказывает влияние на этот процесс: пресная и солоноватая вода ускоряют растворение, тогда как морская вода может его замедлить.
Данные результаты в первую очередь применимы к кислым условиям, к примеру, к местам отвода шахтных вод, замерзшей пыли в атмосфере, кислым сульфатным почвам на побережье Балтийского моря, а также к любой кислой замерзшей среде, где минералы железа вступают во взаимодействие с органическими соединениями. В дальнейшем необходимо установить, распространяется ли это утверждение на все железосодержащие ледяные образования. Результаты лабораторных исследований, проведенных в лаборатории Бойли, прояснят этот вопрос.
«С увеличением температуры климата процессы замораживания и оттаивания происходят всё чаще, — отмечает Анджело Пио Себаали, первый автор исследования. — Каждый такой цикл вызывает высвобождение железа из почвы и вечной мерзлоты, которое попадает в воду. Это может негативно сказаться на качестве воды и экосистемах, расположенных на значительных территориях».
Согласно полученным данным, лёд выступает не просто как резервуар, а как активный фактор, влияющий на происходящие процессы. С увеличением числа циклов замораживания и оттаивания воздействие льда на экосистемы и естественный круговорот веществ в полярных и горных районах может оказаться существенным.
[Фото: Jean-François Boily / Umea University]