AbstractComprehensive two-dimensional gas chromatography is a multidimensional separation technique. A sample is separated by two properties on two different columns, typically by carbon number and polarity. The two columns are connected by a modulator. The modulator is responsible for collection of three to four fractions of each 1st column separation peak, condensation of the fractions, and introducing them as a sharp narrow band onto the 2nd column. It is a continuous process of condensation of succeeding 1st column fractions and transfer to the 2nd column. The individual separations are “sewn” together by the software to produce a two-dimensional chromatogram. The abscissa displays the carbon number separation and the ordinate axis show the separation of polar compounds.Pre-set parameters such as carrier gas, gas velocities, detector temperatures, and column set were kept on recommendation by the installation contractors. Method development and optimisation was performed by exploring injection volume, oven temperature programs, and modulator time parameters. Hydrocarbon standards and petroleum fractions were analysed for determining the optimal parameter values. The result was two methods, one recommended for atmospheric gas oil (AGO) analyses and another for vacuum gas oil (VGO) analyses. Injection volumes of 0.015 to 0.002 µL gave low risk of column overload while still maintaining the abundance of compounds of low concentration. Temperature programmes of constant ramps gave good separation. A compromise between excellent separation and time of analysis resulted in using temperature ramps of 4.5 oC/min with a start and final temperature of 50 oC and 340 oC, respectively, for AGOs, and 3.5 oC/min with a start and final temperature of 150 oC and 340 oC, respectively for VGOs. A modulation time of 8000 ms and a hot jet duration of 500 ms proved to give good correlation between the 1st separation’s peak widths and the time needed for 2nd dimension separation. Straight run and processed petroleum fractions were analysed by the optimised methods. Constructed templates for dividing the sample’s polarity distribution into groups gave a distribution of volume response of all the compounds within the defined groups. The hydrocarbon analyses of the petroleum fractions were straight forward; volume responses were directly proportional to weight percent of the sample. The hydrocarbon standards gave approximately the same response factor. The same did not apply for sulphur analysis. The standards’ responses were not very reproducible, and the response factors were not similar for the polarity classes. Identification of sulphur compounds in AGOs and VGOs is possible although quantification is not recommended at the present. The methods showed to give good separation of both AGOs and VGOs. Although further optimisation especially of sulphur analysis, is highly encouraged.

In this study, parameters influencing the adsorption of dispersed oil droplets to suspended particulate matter (SPM) in seawater were investigated. The interaction between oil and SPMs can alter the ultimate fate of oil spilled in marine environments, and it is therefore of interest to be able to predict the effect of these interactions. The chosen parameters of this study were sediment type (carbonate sand, quartz sand and clay) and concentration (5-80 g/L seawater), temperature (5-20 °C) and oil type (two crudes, one condensate and a heavy fuel oil). Special attention was given to the effect of adding chemical dispersant to the oil prior to mixing with water and SPMs.The experimental outline included the mechanical generation of oil droplets using an oil droplet generator. Water with oil droplets were added to a beaker with sediment and a suspension was induced by stirring. After settling and filtration, both the water samples and the sediment samples were subject to extraction, clean-up and analysis by GC-FID. A selection of samples was also analysed by GC-MS.The study shows that oil droplets adsorb as a bulk to SPM. An absence of water-soluble oil components adsorbed to the sediment was observed. Oil type, sediment size and the use of chemical dispersant stand out as most influencing on the adsorption properties of oil droplets to SPM in seawater. The effect of varying temperature was not considerable compared to the other parameters in this study. Partitioning of oil components to the water column was also monitored in this study, and found not to be influenced significantly by any of the studied parameters.

Dette prosjektet omhandler identifikasjon av oljetyper i tjæreballer og oljeflekker funnet langs Trøndelagskysten. Prøvematerialet ble samlet inn på øyene Sula, Kunna, Vesterkalven, Storkalven og Aursøya langs Trøndelagskysten. Prøvene ble opparbeidet på et laboratorium og analysert ved GC-FID, for å kartlegge hvilke prøver som inneholdt olje. Prøver som inneholdt olje ble videre analysert ved GC-MS-SIM for å identifisere biomarkør- og polyaromatiske hydrokarbon (PAH) komponenter, samt bestemme topphøyde og toppareal for disse. Utvalgte forholdstall (diagnostiske forhold) mellom spesifikke biomakør- eller PAH-komponenter ble brukt som sammenligningsgrunnlag for å identifisere prøvenes diversitet med hensyn på oljetyper og spredning. Prinsipalkomponentanalyse (PCA) ble brukt til å klassifisere like og ulike oljeprøver, og til å sammenligne de ukjente prøvene med SOLID (SINTEF OiL Identification Database) oljedatabasen for å identifisere oljetypene. SOLID-databasen inneholder spesifikke biomarkør- og PAH-fordelinger av utvalgte nordsjø- og ikke-nordsjøoljer. Delvis minstekvadrat - diskriminantanalyse (PLS-DA) ble anvendt for å identifisere prøvenes oljetyper og hvilke råoljer som var nordsjø- og ikke-nordsjøoljer. De kjemiske- og multivariable analysene fant at prøvematerialet bestod av råoljer og bunkersoljer. 100 prøver ble samlet inn, av de var 53 råoljer og 15 bunkersoljer. 8 prøver var av annet materiale, som forbrent plastikk eller kullrester, og 24 oljeprøver falt utenfor klassifiseringen i prinsipalkomponentanalysen. Gjennom PLS-DA-modellen ble råoljene klassifisert som 20 nordsjøoljer og 33 ikke-nordsjøoljer. Det betydde at store deler av oljeprøvene hadde et opphav lengre borte fra norskekysten enn først antatt. Oljetypene var spredt over alle øyene som ble undersøkt. Resultatene antyder at det var flere forskjellige oljesøl med ulikt opphav som hadde strandet.  

Etter forliset av tankeren Torrey Canyon i den engelske kanal i 1967 har det vært økt fokus rundt problemer med oljeforurensninger i miljøet. Etter grunnstøtingen av tankeren Exxon Valdez i 1989 ble det også en økt interesse og fokus rundt oljesøl i Arktis. Degradering av hydrokarboner av naturlig tilstedeværende mikroorganismer er en viktig prosess for å fjerne hydrokarboner fra miljøet. Målet med denne studien er å karakterisere oljeforurensninger av et 14 år gammelt eksperimentelt oljesøl på en strandsone i Arktis. Konsentrasjonsendringer og biodegraderingsmønster skal vurderes. Det er antatt at mikroorganismer vil bryte ned hydrokarbonene, og at dette vil gjenspeile den gjenværende konsentrasjonen av oljekomponenter i sedimentet etter 14 år med biodegradering. Oljeprøver som er samlet inn i 9 av 13 år siden 1999, og prøver fra kartleggingen av feltet i 2011 er evaluert. n-alkanene viste å degraderes etter deres størrelse, isoprenoidene pristan og fytan var mer resistent mot degradering, men også disse viste seg å bli degradert. Degraderingsmønsteret for PAH-forbindelsene viste at de ikke-alkylerte forbindelsene av alle to- og trerings PAHer er mer omfattende degradert enn de alkylsubstituerte forbindelsene. Krysenene viste en tregere biodegraderingshastighet enn de mindre forbindelsene. De C0- – C4-alkylerte krysenforbindelsene var omtrent like mye påvirket av degradering. Flere femrings PAHer viser enda mindre påvirkning av degradering enn krysenene. Dekalinene er i denne studien mindre påvirket av degradering enn andre komponenter med omtrent samme størrelse. Konsentrasjonene av oljekomponentene i sedimentet viste for de fleste prøvene at det var en sammenheng med hvor i feltet prøvene var samlet inn og mengde olje i sedimentet, de laveste konsentrasjoner ble observert i prøvene nærmest vannkanten. Prøvene samlet inn fra området nærmest vannkanten viste også mer omfattende degraderte PAH-forbindelser.

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.

Stortingsmeldingen “Rent og Rikt hav“ (2001-2002) fra Miljøverndepartementet satte miljøtilstanden til marine sediment i kyst- og fjordområder i fokus. Selv om utslipp fra industri har minsket de siste årene vil sjøbunnen fortsatt være forurenset og sterkt preget av tidligere miljøsynder i lang tid fremover. Det har derfor blitt utført en større kartlegging av forurensningssituasjonen i sjøbunnen langs norskekysten der Klima- og forurensningsdirektoratet (Klif) har prioritert 17 områder for ytterligere undersøkelser og tiltak. For hvert av områdene er det utarbeidet en tiltaksplan der hensikten med planen er å oppnå en helhetlig behandling av forurenset sjøbunn. Klif er interessert i videre undersøkelser av kvaliteten på risikovurderingene og konsekvensen av ulike statistiske tilnærmelser som brukes for å dokumentere miljøtilstanden før og etter opprydding av sjøbunn.I oppgaven er forskjellige prosjekter med ferdigstilte risikovurderinger og utført tiltak evaluert, hvorav fire områder ble plukket ut til videre vurdering. Disse områdene er Trondheim, Sandefjord, Kristiansand og Stamsund. På bakgrunn av datasettene har risikovurderingen blitt re-evaluert for å se om kvaliteten og resultatene av undersøkelsen er tilfredsstillende og prosjekter som har utført tiltak har blitt vurdert på nytt for å se om miljøtilstanden er forbedret etter opprydding. I arbeidet er programmene R (statistical computing environment) blitt benyttet for å lage kumulative frekvensfordelingsplott og ArcGIS for å lage geokjemisk kart. Risikoverkøyet TA2802 som er utviklet av NGI og NIVA på oppdrag fra Klif har blitt brukt for å estimere spredning av miljøgifter fra et sediment. Ved bruk av disse programmene og TA2802-verktøyet er nye datatolkninger av sedimentkonsentrasjonene før opprydding gjennomført. Kumulativ frekvensfordeling gir mye verdifull informasjon om et område. Man kan se om forurensningen har opphav i flere kilder, skille mellom bakgrunn og antropogene nivå, og utfra denne informasjonen finne ut hvilken statistisk tilnærmelse som er best for å dokumentere måloppnåelsen i området før og etter opprydding. Havnene er også sammenlignet med data fra Barentshavet ved hjelp av kumulative frekvensfordelinger. Sedimentkonsentrasjonene fra Barentshavet er samlet inn gjennom prosjektet MAREANO, og miljøundersøkelser fra prosjektet har stadfestet at området er et rent hav med lave konsentrasjoner av de miljøgifter som er analysert. Sammenligningen viser hvor viktig det er med stedsspesifikke vurderinger for et område. Det er tydelig at alle havnene er forskjellige med hensyn på arealstørrelse, kilder til forurensning og berggrunn. Etter opprydding viser beregninger at et område statistisk sett har oppnådd tiltaksmålet, men de kumulative frekvensfordelingene viser at området har prøver som kan indikere at sjøbunnen fortsatt er forurenset. Prøvetettheten etter tiltak bør derfor være høy nok for å være sikker på at forurensningen som ligger igjen ikke stammer fra en aktiv kilde som potensielt kan bli et miljøproblem i fremtiden og for å forsikre at oppryddingen ikke har ført til videre kontaminering av området. Det er beregnet spredning basert på to hypotetiske tiltaksmål med et hypotetisk datasett. Beregningene ble sammenlignet med beregnet spredning for delområdene Nyhavna, Brattøra Nord og Ilsvika Øst i Trondheim havn. Enkelte parametere (kadmium og arsen) hadde samme spredningsnivå som de verste parameterne i Nyhavna (arsen og kobber), et område som er ansett for å være sterkt forurenset. Det er vanskelig å avgjøre om spredning for disse to tiltaksmålene er uakseptabel, men beregnet spredning etter tiltak bør vektlegges i like stor grad som før tiltak.

Fra 27. april 2010 til midten av juni 2011 ble det målt konsentrasjoner av elementær gassfasekvikksølv (GEM) ved fire ulike høyder, og med to ulike instrumenter. Ved hjelp av disse målingene ble det beregnet flukser av GEM mellom atmosfæren og snø- eller jordoverflaten (emisjon og deposisjon). Flukser har blitt beregnet ved bruk av mikrometeorologiske målinger som har målt nødvendige parametere som er nødvendig for å beregne flukser mellom luft og jordoverflaten. På grunn av ulike problemer med meteorologimålingene har man bare kontinuerlige målinger av flukser for perioden januar-juni 2011.Studien har vist netto avsetning av GEM på mellom 2000 og 3500 ng m-2 for våren 2011. Hoveddelen av avsetningen fant sted i april etter solas tilbakekomst. Da snøen forsvant minket avsetningen. I forhold til studier gjort ved Ny-Ålesund tidligere er disse resultatene overraskende. Tidligere har det vært netto emisjon av kvikksølv fra snø til luft gjennom våren. Dette kvikksølvet har kommet fra tidligere avsatt reaktivt kvikksølv (RGM), som blir re-emitert som elementært kvikksølv.