Zeebodemverstoring in de Oostzee verandert koolstofput in verrassende CO₂-bron

Herontspanning van zeebodem sedimenten en CO2-uitstoot

De herontspanning van zeebodem sedimenten, veroorzaakt door menselijke activiteiten zoals bodemvisserij en natuurlijke processen zoals stormen en getijden, kan de afgifte van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer aanzienlijk verhogen. Wanneer deze sedimenten worden blootgesteld aan zuurstofrijk zeewater, vindt er op grote schaal oxidatie van pyriet plaats.

Deze reactie speelt een veel grotere rol in CO2-emissies dan voorheen werd aangenomen, en overtreft de bijdrage van de oxidatie van organische koolstof. Een nieuwe studie, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, biedt het eerste kwantitatieve bewijs van dit effect in de westelijke Baltische Zee.

“Fijnkorrelige, modderige sedimenten zijn belangrijke reservoirs van organische koolstof en pyriet,” zegt hoofdonderzoeker Habeeb Thanveer Kalapurakkal, een Ph.D. student in de Benthic Biogeochemistry werkgroep bij GEOMAR. “We wisten al dat sedimentherontspanning aanzienlijke hoeveelheden CO2 in de waterkolom kan vrijgeven. Maar tot nu toe werd aangenomen dat dit voornamelijk te wijten was aan de oxidatie van organische koolstof.” De nieuwe studie toont nu aan dat het grootste deel van de CO2-uitstoot wordt veroorzaakt door pyrietoxidatie.

Kiel Bight: Een belangrijke koolstofput in gevaar

De studie richtte zich op Kiel Bight, een kustgebied in de westelijke Baltische Zee, gelegen tussen het Duitse eiland Fehmarn en de Deense eilanden. Dit gebied bevat verschillende sedimenttypen: grove zandige sedimenten in ondiepe wateren en fijnkorrelige modder in diepere regio’s. Deze modderige sedimenten zijn rijk aan organisch materiaal en spelen een centrale rol in de koolstofcyclus van de Baltische Zee. Ze worden beïnvloed door zowel natuurlijke krachten zoals stormen als door antropogene invloeden zoals bodemvisserij.

Om de effecten van sedimentherontspanning te bestuderen, voerden de onderzoekers incubaties van sedimentpasta uit. Ze verzamelden sedimentmonsters van verschillende locaties in Kiel Bight, variërend van grove zandige tot fijnkorrelige modderige sedimenten, en roerden deze in laboratoriumcontainers gevuld met zeewater. De experimenten simuleerden zowel zuurstofrijke als zuurstofarme omstandigheden.

Tijdens de incubatieperiode hield het team veranderingen in belangrijke chemische parameters in de gaten, waaronder CO₂-concentraties, pH, sulfaat, voedingsstoffen en isotopenconcentraties. Deze metingen stelden hen in staat om de onderliggende processen te identificeren en hun impact op de lokale koolstofcyclus te beoordelen. De laboratoriumgegevens werden vervolgens geïntegreerd in een biogeochemisch model om de effecten van sedimentherontspanning en zuurstofbeschikbaarheid beter te begrijpen.

De resultaten tonen aan dat sedimentherontspanning leidt tot aanzienlijk grotere CO₂-emissies dan voorheen gedacht, voornamelijk als gevolg van de oxidatie van pyriet. Wanneer dit ijzerhoudende mineraal, dat typisch wordt aangetroffen in zuurstofarme, modderige zeebodem sedimenten, wordt verstoord, reageert het met zuurstof in het water. Deze reactie genereert zuur dat klimaatneutraal bicarbonaat omzet in het broeikasgas CO2.

Een groot deel van de CO2 die wordt gegenereerd door pyrietoxidatie wordt vervolgens in de atmosfeer vrijgegeven. Modellering suggereert dat deze processen de CO2-opvangcapaciteit van de regio aanzienlijk kunnen verminderen. Met andere woorden, herontspanning kan de zeebodem tijdelijk omzetten van een koolstofput in een koolstofbron.

“Kiel Bight, net als andere delen van de Baltische Zee, fungeert als een belangrijke put voor atmosferische CO₂,” zegt Kalapurakkal. “Onze experimenten en modelsimulaties tonen aan dat activiteiten zoals bodemvisserij deze capaciteit aanzienlijk verminderen door pyrietoxidatie en verzuring te bevorderen.”

De bevindingen benadrukken de noodzaak om zeebodems met fijnkorrelige, modderige sedimenten te beschermen—gebieden die typisch rijk zijn aan pyriet. Kalapurakkal concludeert: “Deze gebieden moeten worden beschermd om de CO2-opvangcapaciteit van de Baltische Zee te behouden.”