Studies of environmental footprint in Brøggerdalen after rocket launching in Ny-Ålesund

Abstract

I denne masteroppgåva blei nivå av eit utval sporelement og polyklorerte bifenyl (PCB) målt i sedimentprøver frå Brøggerdalen, Ny- Ålesund, Sval- bard. Prøvetaking vart gjennomført i august 2021. Målet med denne oppgåva var å identifisera mogleg forureining i forbindelse med nyleg rakettaktivitet i området. Dei utvalde sporelementa var kadmium (Cd), jern (Fe), bly (Pb), arsenikk (As), aluminium (Al), titan (Ti), litium (Li), kopar (Cu), sink (Zn), tinn (Sn), kobalt (Co), magnesium (Mg) og beryllium (Be), og dei utvalde PCB var PCB-28, PCB-52, PCB-101, PCB-118, PCB-138, PCB-153 og PCB-180. For sporelementanalyse vart prøvane frysetørka, behandla med mikrobølgeassistert syrefordøying og analysert med induktivt koblet plas- mamassespektrometri (ICP-MS), og for PCB-analyse vart prøvane lufttørka, ekstrahert med akselert løysingsekstraksjon (ASE), konsentrert, og analysert med gasskromatografi-massespektrometri (GC-MS). Prøvane forbundne med boosterlandingssona A (78°54.59’ N 11°49.41 E) viste signifikant høgare nivå av Fe, Pb, As, Li, Zn og Co, medan prøvane forbundne med boosterlandingssona B (78°55.33’ N 11°49.43’ E) viste signifikant høgare nivå av Cd, Sn og Mg. Nivåa av Fe og Li kan vera knytta til jordskorpekom- posisjonen, nivåa av As, Fe, Pb, Zn og Co kan vera knytta til nærleik til gamle gruveområde, nivåa av Mg kan vera knytta til sedimentære bergartar, og nivåa av Cd og Sn kan vera knytta til sporelementforureining i fuglar. To prøvar, 20 og 23, viste forhøgde nivå av Cu (437.9 μg/g), Zn (229.0 μg/g) og Sn (0.9280 μg/g), og Cd (123.4 μg/g) respektivt. Desse ser ut til å vera knytta til metallfragment og det var ingen indikasjon på forhøgde nivå i an- dre, nærliggande prøver. PCA viser at jordskorpekomposisjonen bidreg til PC1, geologiske forskjeller mellom Vestre og Austre Brøggerdalen og nærleik til gamle kullgruver bidreg til PC2 og prøve 20 bidreg til PC3 for 47%, 13% and 10% av den totale variansen respektivt. Ingen PCB blei m ̊alt over deteksjonsgrensa.

In this master thesis levels of selected trace metals and polychlorinated biphenyls (PCBs) were determined in sediment samples from Brøggerdalen, Ny- ̊Alesund, Svalbard. Sampling was conducted in August 2021. The aim of this thesis was to identify possible pollution in connection with recent rocket activity in the area. The selected trace elements were cadmium (Cd), iron (Fe), lead (Pb), arsenic (As), aluminium (Al), titanium (Ti), lithium (Li), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), cobalt (Co), magnesium (Mg) and beryllium (Be), and the selected PCBs were PCB-28, PCB-52, PCB-101, PCB-118, PCB-138, PCB-153 and PCB-180. For trace element analysis the samples were freeze-dried, treated with microwave-assisted acid digestion and anal- ysed in inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), and for PCB analysis the samples were air-dried, extracted with accelerated solvent extraction (ASE), concentrated, and analysed with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The samples connected to booster impact area A (78°54.59’ N 11°49.41 E) showed significantly higher levels of Fe, Pb, As, Li, Zn and Co, while the sam- ples connected to booster impact area B (78°55.33’ N 11°49.43’ E) showed significantly higher levels of Cd, Sn and Mg. The levels of Fe and Li can be connected to the crustal composition, the levels of As, Fe, Pb, Zn and Co can be connected to the vicinity of old mining sites, the levels of Mg can be connected to the sedimentary rocks, and the levels of Cd and Sn can be connected to trace element contamination in birds. Two samples, 20 and 23, showed elevated levels of Cu (437.9 μg/g), Zn (229.0 μg/g) and Sn (0.9280 μg/g), and Cd (123.4 μg/g) respectively. These outliers can be connected to metal fragments, and there was no indication of these elevated levels in other, nearby samples. PCA shows that the crustal composition contributes to PC1, the geological difference between Vestre and Austre Brøggerdalen and vicinity to old coal mines contribute to PC2 and the outlier, sample 20, contributes to PC3 for 47%, 13% and 10% of the variance respectively. None of the PCBs were detected above the limit of detection.