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In condizioni ambientali i radicali liberi persistenti trovati in carboni di incendio violento rimangono stabili per anni

Ogni anno, i quattro per cento stimato della superficie vegetata dello sbarco del mondo bruciano, lasciando più di 250 megatone degli impianti carbonizzati dietro. Per la prima volta, uno studio dall'università di Vienna ora ha registrato le concentrazioni elevate di radicali liberi in condizioni ambientali persistenti (EPFR) in questi carboni - in alcuni casi anche fino a cinque anni dopo l'incendio. Questi EPFR possono generare le sostanze reattive, che a loro volta nocciono agli impianti ed agli organismi viventi.

Il gruppo di ricerca piombo da Gabriel Sigmund e da Thilo Hofmann ha analizzato i campioni del carbone raccolti dagli incendi della foresta, dello shrubland e del pascolo nelle zone climatiche differenti. Lo studio è pubblicato nella terra & nell'ambiente di comunicazioni della natura.

Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) causano lo sforzo ossidativo al livello cellulare. Ricerchi indica che questo modo, tra l'altro, essi inibiscono la capacità di germinazione degli impianti, cytotoxins dei prodotti o esercitano gli effetti tossici sugli invertebrati acquatici. In condizioni ambientali i radicali liberi persistenti (EPFR) sono precursori potenziali del ROS perché possono reagire con acqua per formare queste specie radicali. “Di conseguenza, EPFR sono associati con gli effetti nocivi sull'ecosistema e la sanità,„ spiega Gabriel Sigmund, il principale inquirente dello studio.

Il nostro studio indica che questi radicali liberi in condizioni ambientali persistenti possono essere trovati in grande quantità e su un lungo periodo di tempo in carbone derivato incendio.„

Gabriel Sigmund, Geoscientist ambientale, centro per microbiologia e scienza di sistemi ambientali (CMESS), università di Vienna

In tutti e 60 i campioni del carbone da dieci incendi differenti, i ricercatori hanno individuato EPFR nelle concentrazioni che hanno superato quelle trovate tipicamente in terreni vicino fino a dieci ad mille volte.

All'infuori del preveduto di, questa concentrazione è rimanere stabile per almeno cinque anni, poichè un'analisi dei campioni del carbone ha mostrato quale sono stati riuniti alla stessa posizione ed in parecchi anni dopo un incendio forestale. “Più stabili i radicali liberi in condizioni ambientali persistenti sono, più probabile è che avrà un impatto sugli ecosistemi durante i periodi più lunghi,„ spiega Thilo Hofmann, co-author dello studio e testa del gruppo di ricerca.

Campioni dagli incendi in foresta, nello shrubland ed in pascolo misuranti i climi differenti

I ricercatori hanno raccolto i campioni del carbone dagli incendi di diversa intensità nei climi boreali, temperati, subtropicali e tropicali. Hanno considerato la foresta, incendi del pascolo e dello shrubland e, così, anche materiali differenti del combustibile (legno ed erbe). Il materiale originale e le circostanze di carbonizzazione determinano il grado di carbonizzazione. Di conseguenza, entrambi influenzano indirettamente le dimensioni a cui EPFR sono formati e quanto persistente sono. “Le analisi mostrano che la concentrazione di radicali liberi in condizioni ambientali persistenti è aumentato con il grado di carbonizzazione,„ Sigmund riferisce. I combustibili di Woody hanno favorito le più alte concentrazioni. Per questi, i ricercatori potevano egualmente dimostrare la stabilità di EPFR in parecchi anni. “Supponiamo che il carbone derivato incendio violento boscoso è una sorgente globalmente importante di questi radicali liberi e così potenzialmente anche delle specie reattive nocive dell'ossigeno,„ aggiungiamo Hofmann.

Collaborazione internazionale attraverso le discipline

“È la nostra collaborazione con i colleghi all'università di Swansea nel Regno Unito che ci permette di rilasciare queste istruzione altamente differenziate,„ spiega Sigmund. Gli esperti in incendio violento all'università di Swansea stanno conducendo la ricerca globale sugli effetti di incendio sui trattamenti ambientali quali il ciclo del carbonio e l'erosione. Hanno raccolto i campioni del carbone intorno al mondo e li hanno inviati a Vienna per l'analisi, con informazioni sulla sincronizzazione, sulla durata e sull'intensità degli incendi. I ricercatori di CMESS hanno analizzato i campioni in collaborazione con Marc Pignitter della facoltà di chimica facendo uso della spettroscopia di risonanza di rotazione di elettrone (spettroscopia di esr). La spettroscopia di esr ha permesso di quantificare i radicali liberi in condizioni ambientali persistenti nel materiale studiato e di identificare le loro strutture chimiche adiacenti.

Domande circa le conseguenze per l'ecosistema

Lo studio ha fornito le comprensioni, ma egualmente ha sollevato ulteriori questioni: Il fatto che in condizioni ambientali i radicali liberi persistenti si presentano in tali alte concentrazioni e rimangono stabili in parecchi anni era sorprendente. Negli studi futuri, i ricercatori pianificazione anche valutare le conseguenze che questo può avere per l'ambiente. “Fino a che punto è questo un fattore di stress per i microrganismi dopo un incendio? Come pregiudica un ecosistema? Lo studio è uno slancio per ulteriore ricerca,„ rapporti Sigmund.

Source:
Journal reference:

Sigmund, G., et al. (2021) Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years. Communications Earth & Environment. doi.org/10.1038/s43247-021-00138-2.