Fraksjonering av atmosfærisk kvikksølv på Zeppelin, Ny-Ålesund: Sammenhenger mellom kvikksølv, atmosfæriske aerosolstørrelsesfordelinger og meteorologi

Abstract

Fraksjonering av atmosfærisk kvikksølv ble i perioden 1. juni 2010 til 25. august 2011 utført ved Zeppelinstasjonen for atmosfærisk forskning og overvåkning, Ny-Ålesund(78˚54 N, 11˚53 E). Målet med denne masteroppgaven er å undersøke hvordan fordelingen mellom de tre kvikksølvfraksjonene elementært gassfasekvikksølv (GEM), oksidert gassfasekvikksølv (GOM) og kvikksølv bundet til partikler (PBM) påvirkes av metrologiske forhold, og endringer i størrelsesfordeling og tetthet av aerosoler. GEM ble detektert ved bruk av et Tekran 2537-instrument. RGM og PBM ble bestemt ved et fraksjoneringssystem bestående av Tekran 1130 og 1135-enheter koblet til en annen Tekran 2537-enhet. Instrumentet detekterer kvikksølv i gassfase ved bruk av metoden kalddamps atomfluoressensspektroskopi. Størrelsesfordeling og tetthet av aerosoler ble også målt ved Zeppelinstasjonen, det samme ble metrologiske forhold som temperatur, trykk, relativ luftfuktighet og vindforhold. Flere episoder med markert endring i fordelingen mellom de ulike fraksjoner av atmosfærisk kvikksølv ble valgt ut for å studere hvilke forhold som påvirker endringen. Hovedfunnene i denne oppgaven er at fraksjonene GOM og PBM er negativt korrelert med luftfuktighet og temperatur, men positivt korrelert med trykk. Endringer i vindforhold synes også å være en viktig faktor, men grunnet den lokale topografien er det usikkerhet knyttet til vindmålingene ved Zeppelinstasjonen.Tettheten av aerosoler i atmosfæren varierer til en viss grad på samme vis som GEM. Det er ingen klar sammenheng mellom tetthet av aerosoler og konsentrasjon av PBM. PBM korrelerer i mange episoder med aerosoler i størrelsesområdet 0,2-0,6µm, GOM korrelerer ofte med de samme størrelsesfraksjonene som PBM. Når en størrelsesfraksjon er positivt korrelert med GOM og/eller PBM er ofte at den samtidig negativt korrelert med GEM, og motsatt.Fenomenet hvor GOM forekommer i høye konsentrasjoner i korte perioder sommerstid i Ny-Ålesund har også blitt undersøkt i denne oppgaven. Fenomenet ser ut til å ha lignende metrologiske forhold som AMDEer, men foregår ved høyere temperatur. Videre undersøkelser er nødvendig for å forstå mekanismene bak fenomenet, fortrinnsvis undersøkelser hvor overvåkning av ozon og BrO inngår. PBM ble funnet ved konsentrasjoner godt over deteksjonsgrensen gjennom hele vinterhalvåret. Dette har ikke blitt observert i Ny-Ålesund tidligere. Den gjennomsnittlige konsentrasjonen for PBM i hele måleperioden var 25,5(±25)pgm-3.