Side 26

MilJøkeMi Figur 2. Målinger under Galathea 3-ekspeditioner blev udført under hele turen. Til venstre ses Galathea 3 (Vædderen) til kajs ved Sankt Thomas og til højre ses luftcontaineren, hvorfra kviksølv blev målt i luften. Cyklus er som vist på figur 1. Hg(0) udledes og transporteres i atmosfæren, men omdannes via oxidation på et tidspunkt til Hg(II), hvorefter det deponeres og ophobes i fødekæden. Hg(0) og Hg(II) blev målt under hele Galathea 3-ekspeditionen (figur 2) og er det hidtil største enkeltstående datasæt af kviksølvmålinger i det marine grænselag (de nederste 1000 meter af atmosfæren). Ved at modificere modellen ud fra målingerne fra Galathea 3-ekspeditionen bliver det muligt i fremtiden, bedre at beskrive og forstå transporten af kviksølv i atmosfæren. Dette kan give en større forståelse for de processer, der i øjeblikket forurener en af vores vigtige fødekilder med kviksølv. Boks . GEOS-Chem Boks 3. Målt Hg(II) versus modelleret Hg(II) GEOS–Chem er en global mekanistisk 3-D atmosfærekemisk model, der er udviklet ved Harvard Universitet af gruppen ”Atmospheric Chemistry and Modelling”. Modellen kan ikke kun simulere kviksølv i atmosfæren, men også mange andre stoffers omdannelse og transport. Udviklingen af modellen startede i 1998 og der sker en fortsat revidering af modellens kemi, efterhånden som der opbygges ny viden om processerne i atmosfæren. Samtidig udvikles der nye moduler til modellen, efterhånden som nye stoffer problematiseres. Dette datasæt er med til at udfylde nogle af de huller i vores viden, som har gjort det svært at forstå kviksølvs skæbne i atmosfæren. Datasættet kan bruges til at verificere resultaterne fra GEOS-Chem-modellen. Vi har indgået et samarbejde med Harvard Universitet og arbejder nu på at få vor viden, fra Galathea 3-ekspeditionen inkorporeret i deres kviksølvmodel. Indtil videre er vi i gang med de indledende sammenligninger af vores data med deres modelresultater. Vi har fået bekræftet nogle vigtige informationer om kviksølvkoncentrationen i luften i det marine grænselag, som ikke fanges af modellen i øjeblikket. Dette er vigtigt, da den største del af marint kviksølv stammer fra deposition til havet fra dette lag. Vi finder en tydelig gradient imellem koncentrationen af Hg(0) lige over havet på den nordlige og den sydlige halvkugle, som ikke ses i samme grad i modelsimulationerne (figur 3). Ligeledes er der kontinentale påvirkninger fra det afrikanske kontinent, som er langt større end forventet ifølge modellen. Hg(II) findes i langt mindre koncentrationer, men også her adskiller vores data sig fra modelsimuleringer, der giver 50-75% højere koncentrationer, end dem vi har målt. dansk kemi, 89, nr. 11, 008 Et af de store problemer, ved at lave en model der beskriver transporten af kviksølv i atmosfæren, er manglen på information om de kviksølvfraktioner, man vil simulere. Når Hg(II) måles i luften, kan vi konstatere, i hvilken mængde det er til stede. Ligeledes ved vi, at da Hg(II) har oxidationstrinnet 2, vil det, hvis det er på gasform, findes som en del af et molekyle. Vi har dog ikke mulighed for at måle, hvilke andre stoffer, der indgår i dette molekyle. Når man modellerer, kan man ikke beskrive den totale variation af forskellige Hg(II)-forbindelser, som rent faktisk findes i atmosfæren, men man må bruge den kemiske viden om de vigtigste af de stoffer, der reagerer med kviksølv. Man ved endnu ikke, hvilken oxidant der er vigtigst for omdannelsen af Hg(0) til Hg(II), og hvilken forbindelse der er den mest almindelige Hg(II)-forbindelse. Tidligere har det været kutyme at bruge O3 og OH som oxidanter for Hg(0) i modeller og dermed HgO som den mest almindelige Hg(II)-forbindelse. Hg(0) + O3 → Hg(II) + O2 og Hg(0) + OH →→→ Hg(II) + produkt Der er stærkere og stærkere tegn på, at dette er forkert, og at Br står for langt hovedparten af oxidationen af Hg(0) baseret på laboratoriestudier og teoretisk kemiske beregninger [4,5,6,7]. Dette vil skabe Hg(II)-produkter som HgBr2 eller HgBr(OH). Om oxidationen med Br er bedre til at forklare oxidationen af Hg(0) til Hg(II) end de tidligere oxidanter er i øjeblikket ved at blive undersøgt. Her hjælper modeller med til at beskrive, hvor godt en potentiel oxidant kan forklare vores observationer og giver dermed et hint om, at vi er på rette spor 6

Side 27

MilJøkeMi E-mail-adresse: A.L. Sørensen: anls@dmu.dk Referencer: 1. Mergler, D., Anderson, H.A., Chan, L.H.M., Mahaffey, K.R., Murray, M., Sakamoto, M., Stern, A.H. (2007). Methylmercury Exposure and Health Effects in Humans: A Worldwide Concern. Ambio 36(1) 2. Pirrone, N., Cinnirella, S., Feng, X., Finkelman, R.B., Friedli, H.R., Leaners, J., Mason, R., Mukherjee, A.B., Stracher, G., Streets, D.G., Telmer, K. Global Mercury Emissions to the Atmosphere from Natural and Anthropogenic sources in: Pirrone, N. & Mason, R. (eds) (2008). Mercury Fate and Transport in the Global Atmosphere: Measurements, Models and Policy Implications. 3. Mason, R.P. & Sheu, G.R. (2002) Global Biogeochemical Cycles 16(4) 4. Goodsite, M.E., Plane, J.M.C. og Skov, H. (2004). A theoretical study of the oxidation of Hg-0 to HgBr2 in the troposphere. Environmental Science & Technology 38(6): 1772-1776 5. Ariya, P.A., Skov, H., Grage, M.L. og Goodsite, M.E. (2008). Gaseous Elemental Mercury in the Ambient Atmosphere: Review of the Application of Theoretical Calculations and Experimental Studies for Determination of Reaction Coefficients and Mechanisms with Halogens and Other Reactants. Advances in Quantum Chemistry 55, Chapter 4, 44-54 6. Steffen, A., Douglas, T., Amyot, M., Ariya, P., Aspmo, K., Berg, T., Bottenheim, J., Brooks, S., Cobbet, F., Dastoor, A., Dommergue, A., Ebinghaus, R., Ferrari, C., Gardfeldt, K., Goodsite, M.E., Lean, D., Poulain, A.J., Scherz, C., Skov, H., Sommar, J. Temme, C. (2008). A synthesis of atmospheric mercury depletion event chemistry in the atmosphere and snow. Atmospheric Chemistry and Physics 8(6):1445-1482 7. Skov, H. Christensen, J. Goodsite, M.E. Heidam, N.Z. Jensen, B. Wåhlin, P. and Geernaert, G. (2004) “The fate of elemental mercury in Arctic during atmospheric mercury depletion episodes and the load of atmospheric mercury to Arctic” ES & T. vol 38, 2373-2382. Figur 3. Sammenligning af Hg(0) gennemsnit fra målinger over havet for august 2006 til april 2007. Det ses, at der er en større gradient i målingerne af kviksølv imellem de to hemisfærer, end der er i modelsimuleringerne, og at koncentrationerne på den nordlige halvkugle ser ud til at bliver underestimerts med mere end 25%. Dette er noget af det, der arbejdes på, at gøres bedre. Taksigelse Dansk Ekspeditionsfond, Villum Kann Rasmussen Fonden, Knud Højgaards Fond, Nordea Fonden, Carlsbergs Mindelegat, Oticon Fonden, Andreassens og Hougaards Almene Fond og DMU takkes for økonomisk støtte. Arbejder du med udvikling inden for bioteknologi, fødevareteknologi, life science eller funktionelle fødevarer, så tag IPB med på råd, hvis du skal have beskyttet dine opfindelser. Vi er eksperter og yder professionel rådgivning inden for alle aspekter af IPR lige fra freedom to operate analyser, udarbejdelse af patentansøgninger og håndhævelse af rettigheder til licensaftaler og IP due diligence. 80 medarbejdere udgør Internationalt Patent-Bureau A/S. Service og specialistviden siden 1860. 7 dansk kemi, 89, nr. 11, 008

    ...