Эксперты по подземным водам из ANSTO и UNSW возглавили сотрудничество австралийских и американских исследователей для анализа состава глубоких, очень старых подземных вод и разработки новой концептуальной основы, описывающей разложение углерода с течением времени в недрах.

«Лучшее понимание стабильности органического вещества подземных вод из глубоких бассейнов, когда оно извлекается или достигает поверхности или водной среды, необходимо для управления этим ценным ресурсом в будущем», — сказала доктор Карина Мередит, соавтор. статьи, опубликованной в Nature Communications .

Ранее очень мало было известно о составе и реакционной способности подземных вод и о том, как растворенное органическое вещество преобразуется микробными процессами.

Исследователи определили новый путь деградации подземных вод, который бросает вызов парадигме того, как обычно считалось, что растворенные органические вещества перерабатываются в водной среде.

Для разработки схемы были объединены высокочувствительные методы изотопного и радиоуглеродного датирования в ANSTO, химические анализы в UNSW и масс-спектрометрия сверхвысокого разрешения в Университете штата Флорида (США).

«Большая часть нашего понимания круговорота, стабильности и деградации растворенного органического вещества в водной среде основана на поверхностных водах , таких как озера, реки и океаны. Эти поверхностные среды обычно содержат кислород и подвергаются воздействию солнечного света, который может разрушать органические вещества. В глубоких подземных водах условия совсем другие, потому что там нет солнечного света или растворенного кислорода», — объяснила доктор Лиза Макдонаф, первый автор публикации, работа которой руководила доктор Мередит из ANSTO.

Предыдущие исследования выявили неизменно стабильную группу молекул растворенного органического вещества в поверхностных средах, численность которых со временем увеличивается по мере удаления других, более легко разлагаемых молекул органического вещества.

Это было предложено в качестве модели круговорота растворенного органического вещества, когда считалось, что сочетание процессов разложения приводит к накоплению стабильных молекул растворенного органического вещества с аналогичным составом.

«Используя образцы глубоких подземных вод из Большого артезианского бассейна, которые содержали органические вещества возрастом более 20 000 лет, мы теперь понимаем круговорот и трансформацию растворенных органических веществ в подземных водах с течением времени», — сказал доктор Макдонаф.

Впервые исследователи показали, что темная и бескислородная среда водоносного горизонта приводит к накоплению молекул растворенного органического вещества, которые отличаются от типов стабильных молекул, наблюдаемых в поверхностных водах.

Количество кислорода в воде влияет на разложение. Поскольку количество кислорода в подземных водах со временем и с глубиной уменьшается, микробы используют кислород, содержащийся в органическом веществе.

Это приводит к накоплению других типов молекул, которые стабильны в грунтовых водах, но могут быть легко разрушены поверхностными микробами и солнечным светом после повторного воздействия поверхностных сред.

«Поскольку подземные воды могут выделять углекислый газ или метан при взаимодействии с атмосферой и вносить свой вклад в глобальный углеродный баланс , важно также оценить количество углерода в этих источниках», — сказал доктор Макдонаф.