Yeraltı suyu genellikle metan içerir, ancak bu önemli sera gazının yüzey sularına veya atmosfere kaçabilecek miktarı oldukça belirsizdir. Max Planck Biyojeokimya Enstitüsü ve Jena Üniversitesi’nden bir ekip, yer altı suyundaki mikropların metan emisyonlarını önemli ölçüde azalttığını gösterdi. PNAS.
Araştırmacılar, mikropların serbest bırakılmadan önce yeraltı suyundaki metanın yarısından fazlasını tükettiğini göstermek için oldukça hassas bir radyokarbon izleme yöntemi kullandılar. Bu mikrobiyal metan “filtresi”, atmosferdeki en büyük doğal metan kaynağı olan yeraltı suyunun iç tatlı sulara ve sulak alanlara katkısını sınırlar.
Metan güçlü bir sera gazıdır ve ısıyı tutma yeteneği onu yakın vadede karbondioksitten çok daha tehlikeli hale getirir (20 yılda yaklaşık 84 kat daha güçlü), metan emisyonlarındaki hızlı azalmalar küresel ısınmayı yavaşlatmanın en hızlı yollarından biri haline gelir. Yeraltı suyu genellikle mikrobiyal veya fosil kaynaklardan gelen metan içerir.
Yüksek konsantrasyonlarda bu gaz içme suyu kalitesini etkileyebilir ve toprağa, yüzey sularına veya atmosfere karışabilir. Mikrobiyal oksidasyon bilinen tek biyolojik metan havuzudur. Ancak yeraltı suyunun küresel metan bütçelerine katkısı oldukça belirsizdir.
Max Planck Biyojeokimya Enstitüsü ve Jena Üniversitesi’nden Beatrix M. Heinze, Valérie F. Schwab, Kirsten Küsel ve Susan Trumbore, yeni geliştirilmiş bir radyokarbon izleme tekniği kullanarak, farklı litolojilere ve metan konsantrasyonlarına sahip yeraltı sularındaki mikrobiyal metan tüketimini ölçtüler.
Çalışma, Federal Yer Bilimleri ve Doğal Kaynaklar Enstitüsü ve Devlet Su Yönetimi, Kıyı ve Doğa Koruma Ajansı’ndan Stefan Schloemer ve Andreas Roskam ile işbirliği içinde yürütüldü.
Doktora araştırmacısı Heinze, “Sonuçlarımız, yeraltı sularında metan salınımının yüzey sularına, toprağa ve atmosfere sınırlandırılmasında çok önemli bir rol oynayan oldukça aktif bir mikrobiyal metan filtresini ortaya koyuyor” diyor.
Metanın uzaklaştırılması metan konsantrasyonuna bağlıdır
Ekip, orta ve kuzey Almanya’daki sığ karbonatlı ve kumlu akiferlerden, zorlukla tespit edilebilenden aşırı doygunluğa kadar beş mertebeden fazla metan konsantrasyonuna sahip yeraltı suyunu örnekledi. Mikrobiyal metan oksidasyon oranları benzer şekilde beş büyüklük mertebesinde değişiyordu ve yeraltı suyundaki metan konsantrasyonlarıyla yüksek oranda ilişkiliydi.
Heinze şöyle açıklıyor: “Yöntemimiz yalnızca mikrobiyal metan oksidasyonunu ölçmemize değil, aynı zamanda metan mikroplarının ne kadarının biyokütle üretmek için kullanıldığını belirlememize de olanak sağladı.” “Yeraltı suyundaki mikropların öncelikle biyokütle oluşturmak yerine enerji üretmek için metan kullandığını bulduk.”
Bu yöntemleri geliştirmek ve hassaslaştırmak için Heinze, Irvine’deki California Üniversitesi’nde, “Mikro Evrenin Dengesi” Mükemmeliyet Kümesi Bilimsel Değişim Fonları tarafından desteklenen bir araştırma ziyareti gerçekleştirdi. Bu ziyaretler onun yeraltı suyundaki mikrobiyal metan oksidasyonunu analiz etmek için ileri radyokarbon bazlı teknikleri öğrenmesini ve uygulamasını sağladı.
Mikropların mevcut metanı tamamen tüketmesi için gereken süre olan metan devri, konsantrasyona bağlı olarak sadece birkaç günden birkaç on yıla kadar değişiyordu.
Max Planck Jena Biyojeokimya Enstitüsü müdürü Trumbore, “Birçok bölgede metanın yeraltı suyu mikropları tarafından tamamen tüketilmesini beklerken, kuzey Almanya’daki en yüksek metan konsantrasyonuna sahip bazı alanlar, sulak alanlara veya nehirlere giden önemli bir metan kaynağı olabilir ve buradan atmosfere yayılabilir” diyor.
“Çalışmamız, tatlı suların doğal metan kaynakları olarak rolüne ilişkin önemli belirsizliği ve gelecekteki değerlendirmeler için sağlam temeller oluşturmanın önemini vurgulamaktadır.”
Mikroplar küresel olarak yer altı suyundaki metanın yarısından fazlasını temizliyor
Metan oksidasyon oranları ile metan konsantrasyonları arasındaki ilişkinin gücü göz önüne alındığında, yazarlar dünya çapında yeraltı suyu metan konsantrasyonları hakkında yayınlanmış verileri topladılar.
Metan konsantrasyonu ile mikrobiyal oksidasyon arasında gözlemlenen ilişkiyi tahmin ederek, metanı oksitleyen mikropların yılda 167 ila 778 teragram metan uzaklaştırdığını tahmin ediyorlar; bu, dünya çapında yeraltı suyunda üretilen metanın kabaca üçte ikisine eşdeğer.
Perspektif açısından mevcut tahminler, iç suların ve sulak alanların yılda 164 ila 329 teragram metan yaydığını gösteriyor.
Yüksek konsantrasyonlardaki metan, iklim etkisine ek olarak yeraltı suyu kalitesi açısından da risk oluşturmaktadır. Jena Üniversitesi’nde “Mikro Evrenin Dengesi” Mükemmeliyet Kümesi başkanı Kirsten Küsel, “Metodumuz gelecekte kullanım için temiz ve güvenli olduğu düşünülen yeraltı sularında bile potansiyel risklerin belirlenmesine yardımcı olabilir” diyor.
“Bu bulgular, hem iklimi hem de içme suyu kaynaklarını korumak için sürdürülebilir yeraltı suyu yönetimine olan acil ihtiyacın altını çiziyor.”
Çalışma, Kirsten Küsel, Susan Trumbore ve Kai Totsche liderliğindeki İşbirliğine Dayalı Araştırma Merkezi AquaDiva çerçevesinde, yüzey ve yeraltı ekosistemleri arasındaki etkileşimleri ve bunların çevresel değişikliklere tepkilerini anlamaya odaklanan disiplinlerarası bir girişim çerçevesinde gerçekleştirildi.
AquaDiva, biyojeokimya, hidrojeoloji ve mikrobiyoloji uzmanlığını birleştirerek yeraltı suyu ekosistemlerini yöneten karmaşık süreçleri ve bunların iklim değişikliğine karşı direncini ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır.
