IJs lost ijzer sneller op dan vloeibaar water, verklaring voor roestige rivieren in het Arctisch gebied
Onderzoek toont aan dat ijs ijzer sneller oplost dan vloeibaar water
Wanneer ijs herhaaldelijk bevriest en ontdooit, worden chemische reacties gestimuleerd die een aanzienlijke impact op ecosystemen kunnen hebben. Dit is het geval in Stordalen, Abisko, waar recente foto’s zijn genomen.
Volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Umeå kan ijs ijzerhoudende mineralen effectiever oplossen dan vloeibaar water. Deze ontdekking helpt te verklaren waarom veel Arctische rivieren nu roestig oranje kleuren naarmate de permafrost ontdooit in een opwarmend klimaat.
De studie, gepubliceerd in PNAS, toont aan dat ijs bij min 10 graden Celsius meer ijzer uit gangbare mineralen vrijgeeft dan vloeibaar water bij 4 graden Celsius. Dit daagt de langgehouden overtuiging uit dat bevroren omgevingen chemische reacties vertragen.
“Het klinkt misschien tegenintuïtief, maar ijs is geen passief bevroren blok,” zegt Jean-François Boily, professor aan de Universiteit van Umeå en co-auteur van de studie. “Bevriezing creëert microscopische zakken met vloeibaar water tussen ijskristallen. Deze fungeren als chemische reactors, waar verbindingen geconcentreerd en extreem zuur worden. Dit betekent dat ze zelfs bij temperaturen zo laag als min 30 graden Celsius kunnen reageren met ijzerhoudende mineralen.”
Om het proces te begrijpen, bestudeerden de onderzoekers goethiet—een veelvoorkomend ijzeroxide-mineraal—samen met een van nature voorkomende organische zuur, met behulp van geavanceerde microscopie en experimenten. Ze ontdekten dat herhaalde bevriezen-onthouden cycli het oplossen van ijzer efficiënter maken. Terwijl het ijs bevriest en ontdooit, worden organische verbindingen die eerder in het ijs waren gevangen, vrijgegeven, wat verdere chemische reacties stimuleert. Ook de zoutconcentratie speelt een cruciale rol: zoet en brak water verhogen de oplosbaarheid, terwijl zeewater dit kan onderdrukken.
De bevindingen zijn vooral van toepassing op zure omgevingen, zoals mijnafvoeren, bevroren stof in de atmosfeer, zure sulfaatgronden langs de Baltische Zee, of in elke zure bevroren omgeving waar ijzerhoudende mineralen interageren met organische stoffen. De volgende stap is uit te zoeken of dit ook geldt voor alle ijzerhoudende ijstypes. Dit zal het lopende onderzoek in het laboratorium van Boily binnenkort onthullen.
“Naarmate het klimaat opwarmt, worden bevriezen-onthouden cycli frequenter,” zegt Angelo Pio Sebaaly, promovendi en eerste auteur van de studie. “Elke cyclus geeft ijzer vrij uit bodems en permafrost in het water. Dit kan de waterkwaliteit en aquatische ecosystemen in uitgestrekte gebieden beïnvloeden.”
De bevindingen tonen aan dat ijs geen passief opslagmedium is, maar een actieve speler. Naarmate het bevriezen en ontdooien in polaire en bergachtige gebieden toenemen, kan de impact op ecosystemen en de natuurlijke cyclus van elementen significant zijn.
