Un team di ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst, specializzato nella contabilizzazione del rilascio di anidride carbonica da corsi d’acqua, fiumi e laghi, ha recentemente dimostrato che il processo chimico noto come “carbonate buffering” può rappresentare la maggior parte delle emissioni in acque altamente alcaline. Inoltre, il tamponamento del carbonato distorce il metodo più comunemente utilizzato per tracciare le origini della CO₂ negli stream.

La ricerca, pubblicata su Global Biogeochemical Cycles , propone un metodo migliore per tracciare l'origine della CO₂ fluviale emissioni.

Le acque interne, inclusi corsi d'acqua, fiumi e laghi, rappresentano circa 5,5 gigatonnellate di CO₂ emissioni annuali:circa il 15% di ciò che emettono gli esseri umani. Ma gli attuali modelli climatici hanno difficoltà a tenere conto di questo carbonio, afferma Matthew Winnick, assistente professore di Scienze della Terra, Geografiche e Climatiche all’UMass Amherst e autore principale dello studio, in parte perché gran parte di questo carbonio sembra essere prodotto in modo criptico, attraverso il buffering del carbonato.

"Il processo è un po' strano", dice Winnick. "Agisce come una sorta di riserva nascosta di CO₂ , reintegrando il carbonio perso nell'atmosfera e, in definitiva, aumentando la quantità di CO₂ disponibile per la degassificazione."

Per mostrare come funziona questa piscina nascosta, Winnick e il suo coautore, l’allora studente laureato dell’UMass Brian Saccardi, hanno esaminato studi incentrati sul contenuto di carbonio degli oceani. "Il buffering dei carbonati è un fenomeno molto noto negli oceani", afferma Winnick, "e anche se gli oceani funzionano in modo diverso dalle acque interne, siamo stati in grado di prendere in prestito le equazioni geochimiche per costruire una serie di modelli che potrebbero spiegare un'ampia gamma delle condizioni dei fiumi e dei torrenti."

Allora, cos'è il buffering del carbonato? Inizia con CO₂ – che è ovunque:nell’aria, nel suolo e nell’acqua. Quando CO₂ si scioglie in acqua, può reagire formando acido carbonico che, attraverso ulteriori reazioni, può poi diventare bicarbonato e carbonato. Questa reazione può anche avvenire al contrario, il che significa che alti livelli di bicarbonato e carbonato possono agire come riserve di CO₂ , determinando emissioni. L'intero bilancio di CO₂ , acqua e carbonato è chiamato "tamponamento del carbonato" e le riserve di carbonato possono essere emesse come gas serra dai sistemi di flusso.

Infatti, Winnick e Saccardi hanno scoperto che questa riserva nascosta può rappresentare oltre il 60% della CO₂ emissioni in condizioni alcaline.

C'è ancora un altro trucco che il buffering del carbonato ha nella manica. Nell’era del riscaldamento globale, è di fondamentale importanza sapere sia la quantità di carbonio emessa complessivamente sia la sua provenienza. "Anche se non pensiamo che le emissioni dei flussi di CO2 contribuiscano al riscaldamento globale, c'è una grande domanda sul fatto se queste emissioni cambieranno con il riscaldamento del clima, il che potrebbe amplificare il riscaldamento in futuro. Per prevedere i cambiamenti, dobbiamo sapere dove si trova la CO_>2 viene da", dice Winnick.

Ma capire quale molecola di CO₂ provenivano da tale fonte non è un compito semplice. Per tenere traccia del carbonio, in particolare del carbonio emesso dai corpi idrici, gli scienziati spesso utilizzano isotopi di carbonio o versioni di carbonio con masse diverse, che agiscono come una sorta di firma forense che può indicare l'origine del carbonio.

Tuttavia, Winnick e Saccardi hanno scoperto che i segnali isotopici nei flussi sono altamente sensibili alle reazioni di buffering del carbonato. "Il modo principale in cui utilizziamo gli isotopi per tracciare le fonti è attraverso la loro relazione con la CO₂ concentrazioni, ma il buffering del carbonato causa la rottura di queste relazioni," dice Winnick. Questa rottura può indicare il colpevole sbagliato del carbonio se non adeguatamente presa in considerazione.

Un modo per tenere conto del buffering del carbonato è misurare più isotopi di carbonio, suggerisce il nuovo studio. Gli scienziati in genere si concentrano solo su uno dei due isotopi traccianti, a causa dei costi elevati di analisi di entrambi, ma il team ha scoperto che tracciare le origini di entrambi gli isotopi può aiutare a smascherare le fonti nascoste di CO₂ .

Ulteriori informazioni: Matthew J. Winnick et al, Impatti del tamponamento dei carbonati sull'equilibrio atmosferico di CO2, δ13CDIC e Δ14CDIC in fiumi e torrenti, Cicli biogeochimici globali (2024). DOI:10.1029/2023GB007860

Fornito dall'Università del Massachusetts Amherst