NYHET Is kan lösa upp järnmineral mer effektivt än flytande vatten, visar en ny studie från Umeå universitet. Upptäckten kan hjälpa till att förklara varför arktiska vattendrag allt oftare färgas roströda när permafrosten tinar och klimatet blir varmare.
När is fryser och tinar upprepade gånger startar kemiska reaktioner som kan få stora konsekvenser för ekosystemen. Bilden är tagen i Stordalen, Abisko.
BildJean-François BoilyStudien, som nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften PNAS, visar att tio grader kall is frigör mer järn från vanliga mineraler än vad fyragradigt vatten gör – något som förändrar den sedan länge vedertagna uppfattningen att frusna miljöer saktar ner kemiska reaktioner.
– Det kan låta motsägelsefullt, men is är inte en passiv frusen massa. När vatten fryser bildas mikroskopiska fickor av vätska mellan iskristallerna. De fungerar som kemiska reaktorer där lösta ämnen koncentreras och blir extremt sura. Det gör att de kan reagera med järnmineral även vid så låga temperaturer som minus 30 grader, säger Jean-François Boily, professor vid Umeå universitet och medförfattare till studien.
För att förstå processen studerade forskarna goethit, ett vanligt järnoxidmineral, tillsammans med en naturligt förekommande organisk syra, med hjälp av avancerad mikroskopi och experiment.
De upptäckte att när is fryser och tinar upprepade gånger löses järnet upp mer effektivt. Frys-tö-cyklerna frigör organiska ämnen som tidigare varit instängda i isen, vilket driver på fortsatta kemiska reaktioner. Salthalten spelar också en avgörande roll: sötvatten och bräckt vatten påskyndar upplösningen, medan havsvatten kan hämma den.
Resultaten gäller framför allt i sura miljöer – som vid gruvvatten, i fruset stoft i atmosfären, i sura sulfatjordar längs Östersjökusten eller i andra frusna miljöer där järnmineral möter organiska syror.
Angelo Sebaaly, doktorand vid Kemiska institutionen.
BildGiacomo GorzaNästa steg är att ta reda på om samma sak också gäller i all järnhaltig is. Det är något som den pågående forskningen i Boilys laboratorium snart kan ge svar på.
– När klimatet blir varmare ökar frekvensen av frys-tö-cykler. Varje cykel frigör järn från jordar och permafrost till vattendragen. Det kan påverka både vattenkvalitet och ekosystem i stora områden, säger Angelo Sebaaly, doktorand och förstaförfattare till studien.
Resultaten visar att is inte bara är ett passivt lagringsmedium, utan en aktiv spelare i miljökemiska processer. När perioder av frysning och upptining blir vanligare i polar- och bergsområden kan det få stora konsekvenser för ekosystemen och hur olika ämnen cirkulerar i naturen.
Angelo P. Sebaaly, Frank van Rijn, Khalil Hanna och Jean-François Boily. Ice as a kinetic and mechanistic driver of oxalate-promoted iron oxyhydroxide dissolution. Proceedings of the National Academy of Sciences. 26 augusti 2025.
