Hielo como motor cinético y mecánico de la disolución de oxihidróxido de hierro promovida por oxalato

Área de la Ciencia:

• Geoquímica
• Ciencias del medio ambiente
• Ciencia de la criosfera

Sus antecedentes:

• Las interacciones mineral-orgánicas en entornos congelados son clave para comprender el flujo de hierro durante el derretimiento.
• Los mecanismos de disolución del hierro en el hielo siguen siendo poco conocidos.
• El hielo actúa como un reactor geoquímico único, mediando reacciones inesperadas.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el papel de la congelación en la disolución de nanopartículas de oxihidróxido de hierro (α-FeOOH) por oxalato.
• Investigar la influencia de la concentración de congelación y la temperatura en la disolución del hierro.
• Comprender el impacto de la salinidad y los ciclos de congelación y deshielo en la liberación de hierro.

Principales métodos:

• Los experimentos de resolución temporal se llevaron a cabo durante 4 días.
• Investigación de las reacciones en bolsas de agua líquida dentro de microgranos de hielo.
• Variaciones controladas de temperatura, concentración de oxalato y salinidad.

Principales resultados:

• La liberación de hierro soluble se produjo en microvolúmenes de agua líquida atrapada en el hielo.
• Congelar la concentración de nanopartículas, oxalato y protones mejoró la disolución a temperaturas tan bajas como -30°C.
• El hielo a -10 °C mostró una mayor disolución de hierro que el agua líquida a 4 °C y 25 °C en condiciones específicas; la alta salinidad inhibió la disolución.
• Los ciclos secuenciales de congelación y deshielo aumentaron la disolución del hierro al liberar oxalato atrapado.

Conclusiones:

• La congelación promueve significativamente la disolución del oxihidróxido de hierro por oxalato y protones a través de la concentración de congelación en agua intersticial.
• Las reacciones de disolución pueden ocurrir a temperaturas bajo cero, desafiando suposiciones anteriores.
• Comprender estos procesos mediados por el hielo es crucial para predecir los flujos de hierro soluble del deshielo del permafrost y los suelos.