Måling af urenheder i isen - Continuous Flow Analysis (CFA) – Københavns Universitet

Måling af urenheder i isen - Continuous Flow Analysis (CFA)

Iskerner fra Grønland og Antarktis indeholder kun meget små mængder af urenheder, fordi de er dannet på steder, der ligger meget langt fra kilder til urenheder og forurening.

Indholdet af urenheder er typisk af størrelsesordenen ppb (parts per billion, 1: 109). Derfor må man anvende meget følsomme måleinstrumenter. De skal kunne måle koncentrationer, der svarer til en knivspids salt i et 50 m svømmebassin fyldt med rent vand.

Dette betyder, at overfladen af hver eneste isprøve må renses omhyggeligt under meget rene forhold, før den smeltes og analyseres. En smartere måde at undgå forurening af prøverne, er at smelte isen på en måde, så kun den rene indre del af prøven bruges til analysen.

Prøver udskåret fra iskernen smeltes løbende med en hastighed på ca. 3 cm/min. Dette gøres på en guldbelagt varmeplade, der står i et koldt laboratorium (-20°C). Kun prøvens indre del, som aldrig har været i kontakt med den omgivende luft, pumpes ind i det varme laboratorium og analyseres, hvorimod vandet fra de ydre dele, der kan være forurenede, ledes væk. Smeltevandet fra prøven indeholder stadig luftbobler (ca. 10% af det totale volumen) fra boblerne i isen.

Luften fjernes i en såkaldt debubbler, før prøvevandet deles og løber ind i de forskellige analysesystemer, hvor de følgende komponenter måles:

  • Mængden af uopløst støv og partiklernes størrelsesfordeling.
  • Koncentationen af NH4+, Ca2+, NO3-, Na+, SO42-, HCHO og H2O2.
  • Smeltevandets ledningevne (som har en tæt sammenhæng med indholdet af ioner)

    Urenhederne kommer fra forskellige kilder, og giver således information om forskellige dele af klimasystemet. Nogle af urenhederne har en årlig svingning, og indholdet af disse urenheder kan derfor bruges til at identificere årlag i isen. Et eksempel på dette er Ca2+, som hovedsaglig stammer fra støv og har højest koncentration om foråret.

    CFA setup

    CFA-systemet.

    CFA-systemet

    CFA-systemet ser indviklet ud selvom det består af en lang række relativt simple måleinstrumenter. Sofistikeret soft- og hardware er nødvendigt for at bevare overblikket, kontrollere systemet samt indsamle og behandle data. Med sådan et system kan 6-8 personer måle indholdet af urenheder i op til 30 m iskerne i løbet af 24 timer. Opløsningen er høj nok til, at man kan identificere årlag, der er bare få cm tykke.