Flyktiga organiska föreningar (VOC) är kända som orenheter från industriella processer och material som försämrar inomhusluftens kvalitet, men de bildas också i naturen, till exempel i träsk, skogar, vulkaner och varma källor.
Forskare vid Helsingfors universitet och Teknologiska forskningscentralen VTT tog gas- och mikrobprover från ett djuphål som Geologiska forskningscentralen (GTK) borrat för forskningsändamål i Outokumpu, i ett område som är känt för sina malmfyndigheter.
Många olika typer av naturliga VOC-föreningar hittades i berggrundens vatten på 500–2 300 meters djup.
Tidigare har man inte vetat mycket om VOC-föreningar som förekommer i oförorenat grundvatten i kristallin berggrund. Resultaten publicerades nyligen i artikelserien Communications Earth & Environment.
Hjälper att förstå kolets kretslopp
Forskningsresultaten kan bidra till att bättre förstå både den globala kolcykeln och luftkvaliteten i underjordiska utrymmen (till exempel gruvor).
Studien visade att mikrober i djupbiosfären, särskilt bakterier och svampar, spelar en viktig roll när VOC-föreningar bildas och bryts ner. Halterna och sammansättningen i VOC-föreningarna återspeglar också egenskaperna i den lokala berggrunden, till exempel kol- och svavelhalten samt oxidationen och reduktionen.
”Det var lukten som ledde oss till VOC-föreningarna”, säger Riikka Kietäväinen, biträdande professor vid Helsingfors universitet och ansvarig för den geokemiska delen av studien.
Flera av föreningarna, till exempel de aromatiska kolvätena och svavelföreningarna, luktar också vid mycket låga halter.
”Beroende på vem som luktade i hålet i Outokumpu beskrevs berggrundvattnets lukt som havs- eller kloakliknande, till och med lite söt. Den exakta källan till lukten hittades med hjälp av analytiska metoder som termisk desorption gaskromatografi masspektrometri”, berättar Kietäväinen.
Forskarna upptäckte över fyrtio olika VOC-föreningar. De vanligaste var butan, bensen och dimetylsulfid. Bland föreningarna fanns också andra kolväten, alkoholer, ketoner och aldehyder.
”Vi undersökte mikrobernas roll vid bildandet eller nedbrytningen av de här VOC-föreningarna genom att analysera den genetiska informationen i mikrobiella samhällen”, berättar Mari Nyyssönen, specialforskare vid VTT.
”Djupt inne i berggrunden har mikroberna få källor till näring och kol, och resultaten av studien visar att de här VOC-föreningarna för med sig nya möjligheter till mikrobernas matbord”, fortsätter Nyyssönen.
Grundvatten som är tiotals miljoner år gammalt
Borrningen av djuphålet i Outokumpu slutfördes för exakt tjugo år sedan, den 31 januari 2005. Forskningssamarbetet mellan Helsingfors universitet, VTT och Geologiska forskningscentralen GTK i Outokumpu har tills vidare bland annat lett till upptäckten av tiotals miljoner år gammalt grundvatten och ett mångsidigt mikrobiellt samhälle som lever i berggrundvatten och på stenytor.
”Med den här forskningen har vi tagit nästa steg mot att förstå interaktionen mellan den levande och den livlösa världen. Forskningen i djuphålet pågår fortfarande”, avslutar Kietäväinen och Nyyssönen.
- Borrat sydost om staden Outokumpu, nära den gamla stationen i Sysmäjärvi, 2004—2005.
- 2 516 m djupt, 22 cm i diameter, lodrätt hål in i 1,9 miljarder år gammal kristallin berggrund.
- Temperatur i botten av hålet cirka +40 °C.
- Ingår i ett internationellt program där kontinentala borrningar genomförs (International Continental Scientific Drilling Program, ICDP). Mer information om ICDP-projektet i Outokumpu:
Under ICDP-projektet i Outokumpu har man också studerat hur bakterier och svampar från djuphålet tar fäste på en stenyta.