Novas ferramentas analíticas identificam componentes distintos da matéria orgânica dissolvida na coluna de água do oceano

Grandes quantidades de carbono são armazenadas no ambiente como matéria orgânica dissolvida de ocorrência natural. No oceano, esse carbono orgânico tem uma idade média de milhares de anos, mas flutuações sazonais nas concentrações de matéria orgânica dissolvida na superfície do oceano implicam que alguma matéria orgânica dissolvida é produzida e degradada muito mais rapidamente.

A razão pela qual algumas frações de carbono orgânico persistem por mais tempo do que outras permanece desconhecida há muito tempo. Usando novas ferramentas analíticas construídas pelo Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), uma equipe multi-institucional de pesquisadores identificou componentes distintos de matéria orgânica dissolvida (DOM) com diferentes composições moleculares que sustentam sua persistência.

O estudo deles foi publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental.

A superfície do oceano absorve aproximadamente um terço do dióxido de carbono produzido pela queima de combustíveis fósseis, e muito desse carbono é transferido para o interior do oceano como carbono orgânico dissolvido e particulado. No entanto, os controles sobre esse processo permanecem mal compreendidos.

O estudo lança luz sobre as origens e o destino final desse carbono orgânico ao resolver componentes distintos que circulam em taxas diferentes. Essas informações são cruciais para fazer previsões mais precisas sobre mudanças futuras no sequestro de carbono.

DOM contém uma mistura complexa de pequenas moléculas que escapam à rápida degradação biológica. Variações espaciais e temporais na abundância de DOM refletem a existência de frações que são removidas do oceano em diferentes escalas de tempo, variando de segundos a milênios. No entanto, permanece desconhecido se as propriedades químicas intrínsecas desses componentes orgânicos se relacionam com sua persistência.

A equipe de pesquisa investigou essa questão comparando a composição molecular de diferentes tipos de DOM com diferentes tempos de vida em uma coluna de água no Giro do Atlântico Norte.

A análise utilizou espectrometria de massas de ressonância cíclotron de íons com transformada de Fourier de 21 Tesla de ultra-alta resolução acoplada à cromatografia líquida, além de aproveitar o software CoreMS da EMSL, um novo pipeline de dados desenvolvido na EMSL que gera atribuições de fórmulas moleculares e métricas de complexidade isomérica.

Essa análise permitiu que a equipe agrupasse componentes moleculares distintos com diferentes labilidades. As frações mais lábeis estavam concentradas perto da superfície do oceano e continham mais moléculas alifáticas, hidrofóbicas e reduzidas do que a fração refratária, que ocorreu uniformemente por toda a coluna d’água.

Essas descobertas sugerem que processos que removem seletivamente compostos por agregação e sorção de partículas podem explicar por que alguns tipos de DOM desaparecem do oceano mais rápido do que outros.