Como os incêndios florestais alteram a química do solo

Fatores que afetam a geração e transferência de calor. Crédito:Nature Reviews Earth &Environment (2024). https://doi.org/10.1038/s43017-024-00548-8

Os enormes e duradouros incêndios florestais que se tornaram cada vez mais comuns nos últimos anos podem causar alterações na química do solo que afectam a contaminação da água, a qualidade do ar e o crescimento das plantas. Mas essas mudanças são mal monitoradas e raramente são levadas em consideração nos esforços de recuperação pós-incêndio ou nas avaliações de risco, de acordo com um estudo de revisão publicado em 14 de maio na revista Nature Reviews Earth &Environment. .

O estudo, liderado por cientistas da Universidade de Stanford e da Universidade Estadual do Colorado, descobriu que são necessárias melhores técnicas para monitorar as mudanças no solo e nos ecossistemas circundantes. Esta monitorização melhorada poderia informar decisões sobre como tratar a água potável proveniente de áreas queimadas, apoiar a reflorestação e proteger os trabalhadores contra toxinas durante a limpeza, reconstrução ou revegetação.

"Em nosso estudo, combinamos a química orgânica e inorgânica, enquanto muitas pesquisas sobre incêndios normalmente consideram apenas uma área de assunto", disse a biogeoquímica do solo Claudia Avila, que co-liderou o estudo com Alandra Lopez, Ph.D. '22, enquanto ambos os pesquisadores eram bolsistas de pós-doutorado no laboratório do professor da Escola de Sustentabilidade Stanford Doerr, Scott Fendorf.

“Uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares no solo pode ajudar a explicar, por exemplo, por que a água potável de uma bacia hidrográfica afetada por um incêndio florestal se torna repentinamente mais tóxica, ou por que uma floresta não está voltando”, disse o químico de solos da Universidade Estadual do Colorado, Thomas Borch. , autor sênior do estudo.

Impactos climáticos e ecossistêmicos

A revisão destaca evidências de estudos recentes que sugerem que os incêndios florestais podem libertar na atmosfera mais dióxido de carbono, que aquece o planeta, do que o previsto. Restos semelhantes a carvão de madeira queimada e outros materiais orgânicos, conhecidos como carbono negro, podem não reter dióxido de carbono por longos períodos, como os cientistas esperavam.

“O carbono que passou por incêndios florestais e se tornou carbono negro pode, na verdade, transformar-se mais facilmente em dióxido de carbono pelos micróbios do que se pensava anteriormente”, disse Fendorf, professor Terry Huffington em Stanford.

"Do ponto de vista climático, ainda temos uma má compreensão de quanto do carbono que resta após um incêndio tem potencial para ser transformado em gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono", disse Borch, que trabalhou no laboratório de Fendorf como pesquisador. pós-doutorado há 20 anos.

Os incêndios florestais podem trazer muitos benefícios para os ecossistemas, observam os autores. Alguns incêndios podem aumentar o nitrogênio nos solos e aumentar a solubilidade do carbono orgânico do solo em água, por exemplo, preparando o terreno para o novo crescimento. Contudo, a recuperação depende da presença de outros produtos químicos. Por exemplo, certos tipos de moléculas orgânicas formadas no solo durante os incêndios são necessários para que muitas sementes germinem.

Se a química local do solo e as condições de incêndio não produzirem quantidades suficientes destas moléculas, chamadas karrikins, a revegetação pode ser atrofiada.

Outra investigação incluída na nova revisão mostrou que os incêndios florestais podem duplicar a concentração no solo de um grupo de produtos químicos tóxicos conhecidos como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que podem induzir reações químicas que inibem a revegetação. Esses efeitos em escala molecular poderiam muito bem explicar o mistério de vastas áreas onde as árvores têm lutado para se restabelecer após os incêndios florestais nas Montanhas Rochosas, disse Borch.

Os incêndios florestais também podem alterar as propriedades químicas de materiais inorgânicos, como os metais, nos solos. O fogo pode transformar os metais em formas perigosas que se movem facilmente pelo meio ambiente, terminando no ar ou na água próxima, explicaram os autores, citando a pesquisa recente de Fendorf e Lopez.

Os cientistas documentaram altos níveis de uma forma perigosa do metal cromo em locais de incêndios florestais, resultantes da transformação induzida pelo calor de formas benignas de cromo que ocorrem naturalmente. Em locais onde incêndios extremamente quentes e duradouros cozinharam os solos a altas temperaturas durante longos períodos, o crómio persistiu durante muitos meses até à próxima grande chuva.

Outras pesquisas sobre o cromo indicam que, após incêndios de menor intensidade, os tecidos vegetais e animais remanescentes no solo podem permitir que a forma tóxica do cromo retorne à sua forma inerte. Tomados em conjunto, estes estudos ilustram a realidade mais ampla de que os impactos dos incêndios florestais na química do solo dependem da natureza complexa do fogo e da paisagem, incluindo a duração e a temperatura do incêndio.

Previsão e mitigação de riscos de incêndios florestais

Uma vigilância e modelização mais amplas poderiam informar estratégias para proteger vidas, propriedades e recursos naturais, bem como decisões de gestão da vida selvagem. Ávila oferece um exemplo de como esta abordagem de gestão informada poderia ajudar a prevenir a lixiviação de metais no abastecimento de água potável.

“Ao identificar uma área com alto potencial para, por exemplo, liberação de cromo, podemos exigir queimadas prescritas de menor intensidade e reduzir o potencial de incêndios de alta intensidade e liberação de toxinas”, disse Avila, que agora é assistente professor de ciências ambientais e oceânicas na Universidade de San Diego.

"Se pudermos compreender a complexidade dos processos interligados que estão acontecendo tanto no lado orgânico quanto no inorgânico, isso nos ajudará a ter a capacidade de prever resultados para diferentes incêndios, paisagens e condições geológicas", disse Fendorf.

Mais informações: Alandra Marie Lopez et al, Insights moleculares e impactos das mudanças químicas do solo induzidas por incêndios florestais, Nature Reviews Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43017-024-00548-8
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