Det overordnede temaet for denne masteroppgaven er undervisning av kjemiske bindinger, og da spesielt med tanke på elever i den videregående skolen. Temaet er likevel så generelt behandlet at prinsippene også kan overføres til andre undervisningstrinn. I oppgaven blir alternative oppfatninger av kjemiske bindinger sett i lys av forklaringsmodeller som kan gi elevene et forvrengt "kjemisk verdensbilde". Det er derfor viktig å benytte forklaringsmodeller som ikke blir til hinder for videre læring. I den sammenheng blir det foreslått her å legge mer vekt på elektrostatiske krefter. For at elevene skal få størst mulig læringsutbytte av emnet bør læreren videre utfordre elevene til å bruke informasjonen om kjemiske bindinger i møte med nye problemstillinger. I oppgaven blir det også lagt vekt på at stoffer kan tilnærmes via det makroskopiske, det molekylære og det elektriske nivået, og en viktig erkjennelse er at kjemiske bindinger bør belyse sider ved oppbygning og egenskaper knyttet til de konkrete stoffene vi kan erfare på det makroskopiske nivået - ikke motsatt. For at elevene skal utvikle forståelse av kjemiske bindinger er det viktig at disse tre nivåene som er nevnt over blir koblet sammen. Avslutningsvis blir det anbefalt å legge vekt på at alle kjemiske bindinger kan knyttes til elektrostatiske tiltreknings- og frastøtningskrefter. Det blir også lagt frem et forslag om å benytte partikkelmodellen mer aktivt, samt å legge mer vekt på fysiske egenskaper for å skape en sammenheng mellom det makroskopiske, det molekylære og det elektriske nivået.

Denne oppgaven kartlegger forurensning i overflatejord i Sandnes og Stavanger og identifiserer mulige kilder. Konsentrasjonene av bly i jorden er brukt til å foreslå to ulike byjordsområder for Sandnes og Stavanger. Resultatene fra denne undersøkelsen er blitt sammenlignet med tidligere undersøkelser gjort i Bergen, Oslo, Tromsø og Trondheim, og med tidligere undersøkelser av sandfangere og jorden ved bygg i Stavanger. Oppgaven er en del av Stavanger kommunes pågående arbeid med å rydde opp i tidligere påvist forurensing i Stavanger havn. Noe opprydning er blitt utført, men det finnes fremdeles uidentifiserte kilder på land som kan bidra til at forurensingen spres til havnen. NGU har tatt 508 prøver av overflatejorden (0-5 cm) etter metodikk fra det europeiske prosjektet URGE. Alle prøvene ble analysert for arsen, bly, kadmium, kobber, krom, kvikksølv, nikkel og sink. I tillegg ble et utvalg på 128 og 130 prøver analysert for hhv. PAH og PCB. Undersøkelsene viste generelt lavere konsentrasjoner av miljøgifter enn forventet, med tanke på resultater fra tidligere undersøkelser, aktivitet og industri. Totalt sett viste resultatene at 101 av 510 (19,8%) prøver overskred tilstandsklasse II med en eller flere miljøgifter. To av prøvene inneholdt konsentrasjoner av tungmetaller som overskred grensen for farlig avfall. For bly, kobber og sink viste de geokjemiske kartene en klar trend med mest foruren- sning i områder der mennesker har bodd lengst. Kartene for arsen, kadmium, krom, kvikksølv og nikkel viste ikke en like klar trend, men det er likevel tegn til forurensning i urbane omr ̊ader. Trender i kartene for PAH og PCB er vanskelig å se da kartene er laget med få prøvepunkter og mange av resultatene ligger under rapporteringsgrensen. Det var fem mulige kilder til forurensning som utmerket seg. Disse var: båthavner og aktiviteter knyttet til dette, CCA-impregnert tremateriale, industri, maling og ukontrollert forflytning av byjord. Resultatene i denne undersøkelsen indikerer at båthavner og aktivitet knyttet til dette, muligens utgjør et av de største miljø- problemene i Sandnes og Stavanger. Det er funnet høye verdier av blant annet bly, kobber, kvikksølv og sink på flere av disse plassene. Bly, kobber, kvikksølv, sink, PAH og PCB har alle antakeligvis antropogen påvirkning som den viktigste kilden, mens for kadmium, krom og nikkel er den viktigste kilden antakeligvis den underliggende berggrunnen. Den viktigste kilden til arsen er mest sannsynlig både den underliggende berggrunnen og menneskelig påvirkning. Det anbefales at aktsomhetskartet for byjordsområdet tas i bruk og det bør vises varsomhet ved graving i det avmerkede området. Ved graving i byjordsområdene bør det settes krav om grunnundersøkelser, spesielt ved omdisponering av arealer. CCA-imprignert tremateriale bør fjernes fra alle områder, eller oljebeises. Det bør tas prøver ved skipsverft og småbåthavner som analyseres for TBT for å kartlegge omfanget av denne forurensningen. Ved oppussing av hus anbefales det at malingflak samles opp og leveres til deponi slik at malingflak ikke havner i barns lekemiljø eller i overvannet. Eventuell jordforurensning bør leveres til godkjent mottak.

Et større riveprosjekt ble igangsatt ved St. Olavs hospital høsten 2010. Riveprosjektet ble også kalt for Norges største riveprosjekt, og tidlige estimater anslo at opp til 50 000 tonn betongbygg skulle rives. I forbindelse med dette ble det gjennomført en miljøkartlegging av NGU shortciteN{andersson2009} som konkluderte med at mange av byggene var lavkontaminert med PCB. Entrepenørfelleskapet DOKKEN AS og PeWe sto for rivingen av sykeshuset.Dokken AS hadde samlet inn data som antydet at PCB vil oppkonsentreres i en finfraksjon (mhp kornstørrelse) ved knusing og påfølgende sikting. Dette ble min oppgave å undersøke. Videre ble det også gjennomført undersøkelser mhp spredning fra anleggsområdet, samt enkelte metallanalyser. Hypotesen for undersøkelsen var: ''PCB konsentrasjonen i betongmasser som inneholder puss og maling vil oppkonsentreres i en finfraksjon (mhp kornstørrelse) ved en knuseprosessen beskrevet av Dokken AS''. Det ble funnet at PCB ble oppkonsentrert i en finfraksjon (0-10 mm) med en prosentfaktor på omlag 87 %. En massebalanse for PCB i et globalt og nordisk perspektiv har i tillegg blitt utarbeidet i forbindelse med skrivingen av masteroppgaven

Membranintroduksjonsmassespektrometri (MIMS) bruker en semipermeabel membran for å introdusere analytter til et massespektrometer. En stor del av en prøvematriks holdes tilbake, mens bare enkelte stoffer diffunderer gjennom membranen og inn i en bæregass som transporterer stoffene til massespektrometeret. Membranen kan være laget av mange ulike materialer, men mest vanlig er polydimetylsiloksan (PDMS). MIMS er en selektiv og sensitiv teknikk som er spesielt egnet for miljøanalyser av flyktige og semiflyktige organiske forbindelser i jord, luft og vann. Det optimale er at stoffet som skal analyseres er upolart til moderat polart og har moderat løselighet i PDMS.I dette prosjektet har anvendbarheten av membranintroduksjonsmassespektrometri for analyser av 17 ulike aminer blitt testet. I utvalget fantes både alifatiske, sykliske og aromatiske aminer. Det har blitt brukt membran av PDMS og massespektrometer med ionefelle. Alle aminene har blitt analysert i luft, mens fire av aminene også ble analysert i vann/bufferløsning. I tillegg har de fleste av aminene blitt analysert i luft med tandemmassespektrometri (MS/MS).Aminer i luft gir de beste resultatene. Her oppnås det for en del av aminene god respons og korte respons- og halveringstider. Massespektrene er relativt like referansespektrene, som er hentet fra MS-bibliotek. Fra dette prosjektet gjelder dette i størst grad tripropylamin, diisopropyletylamin, pyridin og pyrrol. Det er også mulig å identifisere en del av aminene med MS/MS. Analyser av aminer med MIMS har noen begrensninger. Blant annet kan ikke stoffene som skal analyseres ha for stor løselighet i membranmaterialet eller være altfor polare. Det vil føre til meget lange analysetider eller at stoffene ikke passerer membranen. MIMS-analyse av aminoalkoholer var ikke mulig under de betingelsene som var gjeldende i dette prosjektet.Vannanalyser er mer krevende enn luftanalyser når det gjelder både utstyr og tidsforbruk. Analyse av aminer i vann krever i tillegg kontroll av pH. Aminene må foreligge i nøytral form dersom analyse skal være mulig.

Kystområdet er en viktig sone der produksjon av viktige næringsstoffer finner sted, og det er derfor viktig at disse områdene er så rene som mulig. Kystsonen er også en høyproduktiv sone for mat, og er et viktig område i forhold til rekreasjon og byutvikling. Kystsonen kan lett eksponeres for forurensninger noe som kan få konsekvenser for dyre- og plantelivet der, som igjen vil være en konsekvens for oss mennesker. Det er derfor viktig å undersøke hvordan forholdene er i kystområdet, og det er derfor masteroppgaven handler om akkurat dette. Både metaller i sedimenter og i vannfase over sedimentene ble undersøkt. Sedimentene ble undersøkt på grunn av at mange miljøgifter, deriblant metaller, har en tendens til å akkumulere i sedimentfasen. Det vil da dannes forurensede bunnsedimenter, og de er i følge Statens forurensningstilsyn (2000) et av vårt største gjenværende lokale og nasjonale miljøproblem. Dette er på grunn av at sedimentene kan spres, noe som kan føre til frigjøring av forurensede stoffer fra potensielle reservoar. Undersøkelsene i vann ble gjort med tanke på karakterisering av miljøstatus og for studie av metallers biotilgjengelighet. Kartleggingsområdet for oppgaven er Indre Trondheimsfjord, nærmere bestemt Ilsvika/Fagervika. I forbindelse med kartleggingen av sedimenter, ble sedimentprøvene frysetørket og nedbrutt av UltraClave før de ble analysert med ICP-MS. Deretter ble resultatene fremstilt i dybdeprofiler og kartframstillinger. Funnene som ble gjort ble så diskutert opp mot EUs grenseverdier for metaller, for deretter å bli vurdert ut fra et helse/miljømessig perspektiv. Sedimentprøvene ble innhentet i september 2011. Biotilgjengelighet av metaller ble sjekket ved å bruke passive prøvetakere (Diffusive Gradient Thin films). DGT prøvetakere ble plassert ved havbunnen på seks prøvepunkter i Ilsvika. Når DGT prøvetakerne var tatt opp ble det foretatt en videre analyse med ICP-MS. Prøvetakingen med DGT ble gjort i løpet av februar 2012. Det ble til sammen tatt 138 sedimentprøver og 19 vannprøver, som danner grunnlaget for resultatet og diskusjonen i oppgaven. Resultatene fra sedimentprøvene viste høye metallkonsentrasjoner. De metallene som utmerket seg spesielt var arsen, bly, kadmium, kobber og sink, der en del konsentrasjoner av sedimentlag lå innen tilstandsklassene IV (dårlig) og V (svært dårlig). De høye verdiene av metaller skyldes i hovedsak utslippet av malmen fra Killingdal Gruveselskap. Dette underbygges av korrelasjonsanalysene, der både sink og kobber, sink og bly, kobber og bly, kadmium og sink, og bly og arsen korrelerte bra. Ved å se på den prosentvise fordelingen av sink, kobber og bly i malmen fra Killingdal, ser man også her at sammensetningen av metallene i sedimentene passer godt overens med denne fordelingen. De høyeste konsentrasjonene av metaller ble funnet ved land og ved dypere områder, som i kanalen som er dannet i Ilsvika. I resultatene fra DGT prøvetakerne som lå i vannfasen rett over sedimentene, kom det fram at det var metallene kobber, sink og nikkel som utgjorde en trussel for det akvatiske livet. Det skyldes nok også Killingdals avfallsmasser, siden det var disse metallene det var mest av. Det ble funnet høyest verdier av kobber og sink, med verdier inne tilstandsklasse V (svært dårlig). Siden det er gjort undersøkelser som viser at det per i dag ikke er mye forurensning fra Killingdal Gruveselskap etter oppryddingen, tyder dette på at konsentrasjonene av metaller som er funnet ved DGT i hovedsak kommer fra spredning fra sedimentene eller andre lokale kilder. Den planlagte oppryddingen på området bør derfor settes i gang så raskt som mulig, før de forurensede sedimentene spres mer enn de allerede er gjort.

Denne oppgaven tar for seg noen av grunnene til at eksperimentelt arbeid i kjemi ikke har vært så læringseffektivt som man har trodd og ønsket. Den beskriver videre muligheter for å gjøre noe med problemene, både ved hjelp av skriving og andre verktøy som metakognisjon og vurdering. Skriving er her i en særstilling fordi læring er skriving, og skriving er læring - på en helt grunnleggende måte. Jeg konkluderer med at den viktigste faktoren for effektivitet, er læreren selv. Han (eller hun) må gjøre bevisste valg for at elevene skal få det utbyttet som ønskes. Elevene lærer ikke automatisk bare ved å gjennomføre eksperimentelt arbeid. Med utgangspunkt i en teoretisk studie om eksperimentelt arbeid og skriving i kjemi, har jeg så utviklet et opplegg hvor eksperimentelt arbeid og skriving sammen kan bidra til at det ønskede utbyttet og læringseffektiviteten i kjemifaget øker.

Denne undersøkelsen er en del av Stavanger Kommunes pågående arbeid med opprydding av forurensning i Stavanger havn. Dette arbeidet er en del av Klifs fokus på forurenset sjøbunn. Det er miljøvernmyndighetenes mål at sedimenter som er forurenset med helse- eller miljøfarlige kjemikalier, ikke skal medføre fare for alvorlige forurensningsproblemer. Den nasjonale handlingsplanen omfatter totalt 17 prioriterte fjordområder. Det har tidligere vært gjennomført en rekke studier og risikovurderinger for å etablere en oversikt over forurensningssituasjonen i Stavanger. Denne undersøkelsen har som mål å identifisere områder på land med aktive kilder, evaluere hvilke kilder som eventuelt finnes og hvor stort bidrag disse kildene utgjør i forhold til forurensningen i havnebassenget; i tillegg til å foreslå tiltak for å begrense/eliminere disse kildene.Det ble tatt prøver fra totalt 94 sandfangskummer ved forskjellige lokaliteter i Stavanger. Sedimentene fra disse kummene ble analysert med hensyn på å bestemme konsentrasjonene av arsen, barium, bly, kadmium, kobolt, kobber, krom, kvikksølv, nikkel, sink, PAH16 og PCB7. Resultatene ble vurdert ut fra gjeldende tilstandsklasser for innhold av metaller og organiske stoffer i sedimenter. Det ble i tillegg utført 145 analyser av maling og betong/murpuss på eldre stående bygningsmasse i Vågen i Stavanger med et håndholdt XRF-apparat for å gi en indikasjon på om stående bygningsmasse kan være en potensiell forurensningskilde.Konsentrasjonene av de utvalgte uorganiske og organiske miljøgiftene i sandfangsprøvene viser at det finnes flere aktive kilder i de undersøkte områdene. De største samlede konsentrasjonene ble påvist på verftsområdene på Buøy, i tillegg til at det ble funnet tegn til aktive kilder til enkelte miljøgifter på oljebasen i Dusavika og ved noen enkeltpunkter spredt rundt i byen. Det ble også funnet høye konsentrasjoner av miljøgifter tilknyttet flere av småbåthavnene i byen. XRF-analysene av stående bygningsmasse viser at mengden tungmetaller i gamle bygninger i Stavanger er til dels meget høy, og utgjør dermed en potensielt stor forurensningskilde. Generelt sett bærer Stavanger preg av høye konsentrasjoner av kobber og sink. I begge tilfellene overskrider medianene for hvert metall (hhv. 82 og 430 mg/kg) grensen for potensielle toksiske effekter (hhv. 51 og 360 mg/kg) jmfr. tilstandsklasseindelingen. I tillegg ble det funnet bekymringsverdig høye konsentrasjoner av bly (makskons. 2 400 mg/kg) og nikkel (makskons. 670 mg/kg) på verftsområdene og på oljebasen i Dusavika. Det finnes også en mengde spredte kilder til PCB7, samt tegn til aktive bly-kilder i Gamle Stavanger.De aktive kildene til bly i Gamle Stavanger er sannsynligvis blybeslag og maling. Bly og sink er ikke uventet to av tungmetallene det ble funnet mest av i maling på stående bygningsmasse. Det ble også funnet høye konsentrasjoner av arsen og krom. For alle disse fire metallene ble grensen for farlig avfall overskredet ved flere prøvepunkter. I tillegg ble det funnet store mengder barium, jern og titan på bygningene, men disse metallene regnes som mindre bekymringsfulle da de har begrenset eller ingen påvist toksisk effekt på mennesker.De viktigste kildene til miljøgifter på land i Stavanger er knyttet til verfts- og oljeindustrien, renovasjon/oppussing av gamle bygninger og de mange småbåthavnene. Det er også til dels store bidrag fra vegtrafikken. Det foreslås strengere kontroll av aktiviteten tilknyttet vedlikehold av båter ved de mange småbåthavnene, krav til oppsamling av malingsrester og annet avfall ved riving/oppussing av gamle bygg, hyppigere tømming av sandfangskummer for å minske videre partikulær transport av miljøgifter til havnebassenget, jevnlig prøvetaking av sandfangssedimenter for å overvåke situasjonen og eventuelt utbytting av sandfangskummer til mer effektive konstruksjoner. I tillegg så foreslås det etablering av et sedimenteringssytem tilknyttet overvannssystemet på Buøy for å minske utslippene derfra.