Nuevas herramientas analíticas identifican distintos componentes de la materia orgánica disuelta
Grandes cantidades de carbono se almacenan en el medio ambiente en forma de materia orgánica disuelta de origen natural. En el océano, este carbono orgánico tiene una edad promedio de miles de años, pero las fluctuaciones estacionales en las concentraciones de materia orgánica disuelta en la superficie del océano implican que parte de esta materia orgánica disuelta se produce y se degrada mucho más rápidamente.
La razón por la que algunas fracciones de carbono orgánico persisten más tiempo que otras ha permanecido desconocida durante mucho tiempo. Utilizando nuevas herramientas analíticas construidas por el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales (EMSL), un equipo multiinstitucional de investigadores identificó distintos componentes de la materia orgánica disuelta (DOM) con diferentes composiciones moleculares que sustentan su persistencia.
La superficie del océano absorbe aproximadamente un tercio del dióxido de carbono que se produce por la quema de combustibles fósiles, y gran parte de este carbono se transfiere al interior del océano en forma de partículas y carbono orgánico disuelto. Sin embargo, los mecanismos que controlan este proceso siguen siendo poco conocidos.
El estudio arroja luz sobre los orígenes y el destino final de este carbono orgánico al analizar distintos componentes que se reciclan a diferentes velocidades. Esta información es crucial para realizar cálculos más precisos sobre los futuros cambios en el secuestro de carbono.
Imagen: Recolección de muestras de materia orgánica durante la puesta de sol en la serie temporal del Atlántico de las Bermudas en el océano Pacífico norte. Crédito: Rene Boiteau | Universidad de Minnesota
La materia orgánica disuelta (DOM) contiene una compleja mezcla de pequeñas moléculas que eluden la rápida degradación biológica. Las variaciones espaciales y temporales en la abundancia de DOM reflejan la existencia de fracciones que se eliminan del océano en diferentes escalas de tiempo, que van desde segundos hasta milenios. Sin embargo, aún se desconoce si las propiedades químicas intrínsecas de estos componentes orgánicos están relacionadas con su persistencia.
El equipo científico investigó esta cuestión comparando la composición molecular de diferentes tipos de DOM con diferentes esperanzas de vida en una columna de agua en el Giro del Atlántico Norte.
El análisis utilizó espectrometría de masas por resonancia de iones por transformada de Fourier de 21 Tesla de ultra alta resolución acoplada a cromatografía líquida, además de aprovechar el software CoreMS de EMSL, una novedosa tubería de datos desarrollada en EMSL que genera asignaciones de fórmulas moleculares y métricas de complejidad isomérica.
Este análisis permitió al equipo agrupar distintos componentes moleculares con diferentes capacidades. Las fracciones más lábiles se concentraron cerca de la superficie del océano y contenían más moléculas alifáticas, hidrófobas y reducidas que la fracción refractaria, que se encontraba uniformemente en toda la columna de agua.
Estos hallazgos sugieren que los procesos que eliminan selectivamente compuestos por agregación y sorción de partículas podrían explicar por qué algunos tipos de DOM desaparecen del océano más rápido que otros.
El estudio se publica en Environmental Science & Technology: Relating Molecular Properties to the Persistence of Marine Dissolved Organic Matter with Liquid Chromatography–Ultrahigh-Resolution Mass Spectrometry
