Rimozione della cima di una montagna, una tecnica di estrazione del carbone utilizzata in gran parte degli Appalachi centrali, è una forma estrema di estrazione di superficie, che scava creste profonde fino a 600 piedi, il doppio della lunghezza di un campo da calcio, e seppellisce valli e ruscelli adiacenti nel substrato roccioso e nei residui di carbone. Questa attività mineraria è nota da tempo per avere impatti negativi sulla qualità dell'acqua a valle.

Un nuovo studio condotto dallo scienziato del bacino idrografico Matthew Ross della Colorado State University ha scoperto che molti di questi impatti sulla qualità dell'acqua sono causati da un drammatico aumento dei tassi di alterazione chimica dei paesaggi minati, che stanno sciogliendo il substrato roccioso fino a 45 volte più velocemente delle aree non minate. Inoltre, gli agenti atmosferici hanno conseguenze globali per il ciclo dello zolfo, che è un nutriente chiave per tutte le forme di vita.

I risultati mostrano che quando le persone spostano grandi quantità di roccia e suolo per costruire città o per estrarre risorse, possono alterare e accelerare completamente i naturali processi di invecchiamento della terra, che possono influire sulla qualità dell'acqua a valle.

Rossi, un assistant professor presso il Dipartimento di Scienze degli ecosistemi e sostenibilità, ha descritto i tassi di alterazione chimica come uno dei tassi più alti mai osservati, rispetto ai paesaggi di tutto il mondo.

Lo studio, "L'ossidazione della pirite porta a tassi di invecchiamento eccezionalmente elevati e CO . geologica ₂ rilascio nei paesaggi minati di montagna, " è stato pubblicato sulla rivista Cicli biogeochimici globali .

Ciclo del carbonio interrotto

Questo aumento degli agenti atmosferici, come molti impatti legati alle miniere, inizia quando il solfuro di ferro o la pirite, un minerale noto anche come oro degli sciocchi che si trova spesso nel carbone, è esposto all'aria. Questo crea acido solforico, rendendo l'acqua drenante dalla miniera estremamente acida e caustica. Per neutralizzare l'acido, in gran parte degli Appalachi centrali la roccia contenente pirite è intenzionalmente circondata e mescolata con rocce carbonatiche.

Mentre questo limita i problemi di drenaggio delle miniere acide, queste reazioni di produzione di acido e neutralizzazione creano le condizioni ideali per un rapido disfacimento chimico del substrato roccioso, con implicazioni sorprendenti per il ciclo geologico del carbonio di questi paesaggi.

Nella maggior parte delle aree soggette all'erosione chimica, l'anidride carbonica si dissolve in acido carbonico, un debole agente atmosferico. Quando l'acido carbonico reagisce con silicati o minerali che formano rocce, l'anidride carbonica è permanentemente bloccata nel substrato roccioso, bilanciare il ciclo del carbonio in milioni di anni. In paesaggi incontaminati, questo processo fornisce un lento ma inevitabile pozzo per l'anidride carbonica atmosferica, o CO ₂ .

Nei paesaggi minati con abbondante acido solforico, le reazioni di invecchiamento non si basano più sull'acido carbonico, e viene eliminato il potenziale per il sequestro geologico del carbonio. Anziché, l'acido solforico espelle i carbonati che neutralizzano gli acidi, che rilascia anidride carbonica nell'atmosfera.

Ciò significa che molto tempo dopo che l'estrazione mineraria in queste aree si è interrotta, i ricercatori stimano che tra il 20 e il 90% del carbonio assorbito dalle piante sulla superficie sarà annullato dal rilascio di carbonio delle rocce nell'atmosfera.

"Poiché questo invecchiamento sta avvenendo così velocemente ed è alimentato dall'acido solforico, crea un paesaggio che è una fonte di anidride carbonica, "Ha detto Ross. "Stai rapidamente dissolvendo il paesaggio e rilasciando un mucchio di roccia carboniosa."

Questo impatto regionale ha anche conseguenze globali per il ciclo dello zolfo, un elemento importante per tutte le forme di vita. Mentre le operazioni minerarie in cima alle montagne negli Appalachi coprono una piccola parte, 0,006 percento, della superficie terrestre sulla Terra, possono contribuire fino al 7% della fornitura globale totale di zolfo dalla terra all'oceano.

Questa ricerca, finanziato dalla National Science Foundation, fa parte di un progetto in corso guidato da Ross, che di recente si è unito alla facoltà del Warner College of Natural Resources.