Tilbake til søkeresultatene

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling

Forurens: Mercury in the Arctic: The roles that atmosphere, aerosols, snow and ground play on the mercury cycle at Ny-Ålesund.

Tildelt: kr 5,0 mill.

På nittitallet ble det oppdaget at det om våren ble funnet helt unormale, lave nivåer av elementært kvikksølv (Hg) i lufta på arktiske målestasjoner. Dette var veldig overaskende for en forbindelse som var kjent for å ha lang oppholdstid i atmosfæren. Noen helt spesielle forhold i Arktis måtte være årsak til denne fortynninga av Hg. Fenomenet kalles på engelsk: "atmospheric depletion events" (AMEDs), og denne oppdagelsen har revolusjonert vår forståelse Hgs kretsløp i polare områder, og har leda til mye forskning for å finne ut hvilken påvirkning dette har på skjøre arktiske økosystemer. Dette fordi noen studier har indikert at store mengder Hg kan bli avsatt under AMDEs. Mens den økologiske påvirkninga av AMDEs er godtatt av de vitenskapelige miljøene, gjenstår fortsatt veldig mange usikkerheter for å forstå dette fenomenet. Dette prosjektet tar sikte på å løse noen av disse: WP1: Reaktivt gassfasekvikksølv viser negativ trend for noen måneder, mens partikulært Hg viser en positiv trend for noen måneder. Samspillet mellom aerosolpartikler og forskjellige Hg-reservoarer ble studert ytterligere ved hjelp av størrelsesspesifikke korrelasjoner. De siste undersøkelsene bekrefter at perioder med høy korrelasjon (både positiv eller negativ) mellom aerosolegenskaper og Hg, men at forskjellige størrelsesområder korrelerer ved forskjellige tidsperioder. Den eksakte naturen til de kontrollerende prosessene er ikke kjent, og videre forskning er nødvendig. Imidlertid gir resentresultater (Dell'Osto et al. 2017) ved bruk av aerosoldata fra Zeppelin-stasjonen, en sammenheng mellom partikkeldannelse og biogene prosesser i havet. Siden de samme biogenetiske prosessene frigjør store mengder halokarboner som deltar i ozonkjemi, er det en interessant utsikter for at koblingen mellom Hg og partikler kan være via havet. I hvert fall i løpet av sensommeren og sommeren når luften når Svalbard, har det vært en sjanse for å reise over åpent vann. Imidlertid må denne hypotesen bli ytterligere testet. WP2: Kvantifisering av luftflateutvekslingen av Hg er avgjørende for å forstå den arktiske og globale Hg-syklusen. Målingene har opphørt og mye ressurser er brukt på kvalitetssikring av data. Det har vært svært utfordrende å opprettholde kontinuerlige feltmålinger i det harde arktiske miljøet, med stadig skiftende meteorologiske forhold. Siden vi har kontinuerlige målinger fra mange år kan vi si noe om den generelle luftflateutvekslingen og hvordan den endrer seg over tid. Vi observerer netto avsetting om vinteren når bakken er dekket med snø og er fraværende. Om våren er det ekstrem variasjon som henger sammen med fortynningingsepisoder, om våren og lite utveksling om sommeren. I løpet av den 9 år lange måleperioden ser vi liten endring i utvekslingen bortsett fra om høsten hvor det observeres minkende emisjon. Årsaken til dette er foreløpig ukjent men kan henge sammen med endret klima. WP3 UV-strålingsprofiler og meteorologiske data antas å være de viktigste kjøringsfaktorene for kvikksølvavsetninger. Imidlertid er en kvantitativ forståelse utilstrekkelig. Ikke-lineære egenskaper observeres. Vi studerer effekten av strålingsregimet på dannelsen av reaktivt gassformig kvikksølv. Dette omfatter målinger og rekonstruksjon av relevante UV-strålingskvantiteter assosiert med AMDEs, samt multivariate statistisk analyse og modellering av relasjoner til det omgivende Hg. Analysen er nå gjennomført og presentert i en MSc-avhandling. WP4: Hg-nivåene ble studert i humusrik overflatejord og mineraljord fra flere prøvetakingssteder rundt Ny-Ålesund og Longyearbyen. En gjennomsnittlig Hg-konsentrasjon på 0,111 ± 0,036 µg/g i overflatejord ble oppnådd. Hg-nivåer i mineraljord var vesentlig lavere enn i de tilsvarende overflatejordene. Hg akkumulerer kraftig i overflatjordlaget (øvre 3 cm) og er assosiert med SOM (overflatejord: 59 ± 14%). Hg-konsentrasjonene i overflatejorda var litt lavere enn de i humuslaget på fastlandet og var sammenlignbare med nivåer i jord på andre steder i Arktis. En invers forhold av Hg ble funnet med elementer som tilskrives mineraljordet, hvilket indikerer at Hg hovedsakelig er avledet fra atmosfærisk avsetning. Videre ble Hg og andre typiske atmosfærisk avsatte metaller i Bayelva elvevann studert. Her ble forskjeller i konsentrasjoner mellom tidlig vår og sommer / høst studert basert på prøver samlet over flere år. I tillegg ble snøprøver samlet i april 2017, og analysert for elementær sammensetning og organisk materiale (både i filtrerte og ufiltrerte smeltede snøprøver). Kort sagt ble det observert en signifikant høyere konsentrasjon av Hg og typiske atmosfærisk avsatte elementer i den tidlige vårens snøsmelteperiode.

RGM viser negativ trend for noen måneder, mens partikulært Hg viser positiv trend for noen måneder. ' Det er perioder med høy korrelasjon mellom aerosolegenskaper og Hg, men forskjellige størrelsesområder korrelerer ved forskjellige tidsperioder. Den eksakte naturen til de kontrollerende prosessene er ikke kjent, og videre forskning er nødvendig. Det observeres netto avsetting om vinteren når bakken er dekket med snø. Om våren er det ekstrem variasjon som henger sammen med fortynningingsepisoder og lite utveksling om sommeren. Om høsten observeres det minkende emisjon, som kan skyldes endret klima. Målinger og rekonstruksjon av relevante UV-strålingskvantiteter assosiert med AMDEs har blitt utført. Hg-nivået i overflatejorda var høyere enn i mineraljorda pga atmosfæren som hovedkilde. Nivået var litt lavere enn fastlandet og var sammenlignbare med nivåer i jord på andre steder i Arktis. I Bayelva ble det funnet forskjeller i konsentrasjoner av Hg gjennom sesongen.

It was discovered in 1995 that, during the spring time, unexpectedly low concentrations of gaseous elemental mercury (GEM) occurred in the Arctic air. This was surprising for a pollutant known to have a long residence time in the atmosphere; however cond itions appeared to exist in the Arctic that promoted this depletion of mercury (Hg). The phenomenon is called Atmospheric Mercury Depetion Events (AMDE) and its discovery has revolutionized our understanding of the cycling of Hg in Polar Regions while sti mulating a significant amount of research to understand its impact to this fragile ecosystem.This is because studies have indicated the possibility of large depositional fluxes of Hg occurring during AMDEs. While the ecological importance of AMDEs in cold environments is now accepted by the scientific community, several uncertainties remain in our understanding of the AMDE phenomenon. The present project include research efforts that are needed to move the state of knowledge further: These are: 1) What p article size range is most characteristic for hosting particulate Hg? 2) How is the distribution of Hg on aerosol particles dependent on regional vs local processes? 3) Can we detect a cloud-signal in the particulate distribution of Hg based on air mass h istory? 4)Can we observe systematic similarities/ differences between Hg and other aerosol species such as Black Carbon with respect to the questions above? 5) What is the annual and seasonal variability in the mercury flux? 6) Is the surface (snow and soil) in Ny-Ålesund a sink for mercury? 7) What effect has the radiative regime (solar elevation, clouds, aerosols, surface reflection, etc.) and the associated ultraviolet radiation profiles on the formation of reactive gaseous mercury? 8) What effect h as the complexation capacity and redox properties of dissolved natural organic matter in soil water and rivers?

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling