Cómo los incendios forestales cambian la química del suelo

Los incendios forestales grandes y duraderos que se han vuelto comunes en los últimos años pueden causar cambios en la química del suelo que afectan la contaminación del agua, la calidad del aire y el crecimiento de las plantas. Pero estos cambios están mal monitoreados y rara vez se tienen en cuenta en los esfuerzos de recuperación posteriores al incendio o en las evaluaciones de riesgos, según un estudio de revisión publicado el 14 de mayo. Revisión de la naturaleza Tierra y medio ambiente.

El estudio, dirigido por científicos de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Colorado, encontró que se necesitan mejores técnicas para monitorear los cambios en el suelo y los ecosistemas circundantes. Este monitoreo mejorado puede informar decisiones sobre cómo tratar el agua potable de áreas quemadas, apoyar la reforestación y proteger a los trabajadores de la contaminación durante las operaciones de limpieza, reconstrucción o replantación.

«En nuestro estudio, combinamos la química orgánica e inorgánica, mientras que la mayoría de las investigaciones sobre incendios normalmente solo considerarían un área temática», dijo la biogeoquímica de suelos Claudia Ávila, quien, junto con Alandra López, dirigió el estudio con un doctorado. ’22, mientras que ambos investigadores eran becarios postdoctorales en el laboratorio del profesor Scott Fendorf de la Escuela de Sostenibilidad de Stanford Durer.

«Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares del suelo puede ayudar a explicar, por ejemplo, por qué beber agua de una cuenca afectada por un incendio forestal es de repente más tóxica», dijo el químico de suelos Thomas Borch de la Universidad Estatal de Colorado. volver», dijo Thomas Borch, químico de suelos de la Universidad Estatal de Colorado. , autor principal del estudio.

Impactos climáticos y ecosistémicos

La revisión destaca la evidencia de estudios recientes de que los incendios forestales pueden causar más dióxido de carbono que el que se libera a la atmósfera, que calienta el planeta. Es posible que la madera quemada y otros materiales orgánicos, conocidos como carbono negro, un residuo similar al carbón, no atrapen el dióxido de carbono durante tanto tiempo como esperaban los científicos.

«El carbono que pasa a través de los incendios forestales y se convierte en carbono negro puede ser convertido en dióxido de carbono por los microbios más fácilmente de lo que se pensaba», dijo Terry Huffington, profesor Fendorf de Stanford.

«Desde el punto de vista climático, todavía sabemos poco sobre qué cantidad de carbono que queda después de un incendio tiene el potencial de convertirse en gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono», dijo Borch, que trabajó en el laboratorio de Fendorf. Becario postdoctoral hace 20 años.

Los incendios forestales pueden tener muchos beneficios para los ecosistemas, señalan los autores. Algunos incendios pueden aumentar el nitrógeno en el suelo y aumentar la solubilidad en agua del carbono orgánico del suelo, preparando el terreno para el rebrote. Sin embargo, la recuperación depende de la presencia de otras sustancias químicas. Por ejemplo, ciertos tipos de moléculas orgánicas que se forman en el suelo durante un incendio son esenciales para la germinación de muchas semillas.

Si la química local del suelo y las condiciones del fuego no producen suficientes moléculas, llamadas karrikins, las plantas pueden crecer.

Otra investigación incluida en la nueva revisión mostró que los incendios forestales pueden duplicar las concentraciones en el suelo de un grupo de sustancias químicas tóxicas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, que pueden provocar reacciones químicas que inhiben la vegetación. Borch dijo que estos efectos a escala molecular bien podrían explicar el misterio de las vastas áreas donde los árboles han luchado por regenerarse después de los incendios forestales en las montañas Rikki.

Los incendios forestales también pueden cambiar las propiedades químicas de materiales inorgánicos como los metales en el suelo. El fuego puede transformar los metales en formas peligrosas que se transportan fácilmente a través del medio ambiente y terminan en el aire o en aguas cercanas, explicaron los autores, citando su reciente investigación de Fendorf y López.

Los científicos documentaron altos niveles de formas peligrosas del cromo metálico en los lugares de incendios forestales como resultado de la conversión inducida por el calor de formas raras de cromo que se encuentran en la naturaleza. En sitios donde incendios extremadamente calientes y de larga duración expusieron el suelo a altas temperaturas durante períodos prolongados, el cromo persistió durante varios meses hasta el siguiente evento importante de lluvia.

Otra investigación sobre el cromo muestra que después de un incendio de baja intensidad, el tejido vegetal y animal que queda en el suelo puede permitir que la forma tóxica del cromo vuelva a su forma inactiva. En conjunto, estos estudios ilustran la realidad más amplia de que los efectos de los incendios forestales en la química del suelo dependen de la naturaleza compleja del incendio y del paisaje, incluida la duración y la temperatura del incendio.

Predecir y mitigar los riesgos de incendios forestales

Un monitoreo y modelado exhaustivos pueden informar estrategias para proteger la vida, la propiedad y los recursos naturales, así como las decisiones de manejo de la vida silvestre. Ávila ofrece un ejemplo de cómo este enfoque de administración informada puede ayudar a prevenir la lixiviación de metales en el suministro de agua potable.

«Al identificar un área con un alto potencial para liberar cromo, digamos, podemos solicitar quemas prescritas que sean menos intensas y reduzcan la probabilidad de incendios tóxicos de alta intensidad», dijo Ávila, quien ahora es el asistente. Profesor de Ciencias Ambientales y Marinas de la Universidad de San Diego.

«Si podemos comprender la complejidad de los procesos interconectados que tienen lugar tanto en el lado orgánico como en el inorgánico, entonces tendremos la capacidad de predecir el resultado de diferentes incendios, paisajes y condiciones geológicas», dijo Fendorf.