Feltforsking på svevestøv i Geirangerfjorden
Som ein del av eit sju dagar langt feltseminar deltok geografistudentar på bachelornivå frå Universitetet i Bonn i eit pågåande forskingsprosjekt som undersøker forureining frå svevestøv i Geirangerfjorden. Etter ei fastlagd rute målte og analyserte gruppa regelmessig konsentrasjonane av støv i storleik PM1, PM2,5 og PM10. Målet med prosjektet er å få ei betre forståing av korleis svevestøv oppfører seg under dei særskilde tilhøva i eit fjordmiljø, og kva for faktorar som påverkar spreiinga og fordelinga av partiklane.
Studentane diskuterer dei første resultata frå feltarbeidet sitt i det «opne klasserommet» under opphaldet i Geiranger. Foto: Aaron Hager
"Eg synest det er fascinerande at ein stad som Geirangerfjorden – ein stad dei fleste forbinder med rein luft og avkopling – kan ha relativt høge nivå av luftforureining. Eg er interessert i å forstå kvifor dette skjer her, og kva slags vêrforhold som bidreg til det."
Matthis Kühlke
Utsagnet til Matthis speglar dei sentrale spørsmåla i forskingsprosjektet: Korleis bevegar partiklane seg i fjorden? Kva meteorologiske og miljømessige forhold påverkar fordelinga deira? Og kva avgjer om dei blir verande i fjordsystemet eller blir transporterte bort?
Kva er svevestøv?
Svevestøv (particulate matter, PM) viser til svært små faste eller flytande partiklar som svevar i lufta. Desse partiklane kjem både frå naturlege kjelder og frå menneskeleg aktivitet, mellom anna forbrenningsprosessar knytte til vegtrafikk og sjøtransport.
Dei mest undersøkte storleiksklassane er:
- PM10: partiklar mindre enn 10 mikrometer
- PM2,5: partiklar mindre enn 2,5 mikrometer
- PM1: partiklar mindre enn 1 mikrometer
Til samanlikning har eit menneskehår ein diameter på omtrent 70 mikrometer.
Nokre partiklar blir sleppte direkte ut i atmosfæren, til dømes gjennom motorar eller andre forbrenningsprosessar. Andre blir danna gjennom kjemiske reaksjonar i atmosfæren. Svevestøv er derfor ikkje eitt enkelt stoff, men ei kompleks blanding av partiklar med ulikt opphav, samansetjing og eigenskapar.
Student som gjennomfører målingar av svevestøv under ei mobil undersøking i Geiranger. Fotografiet viser måleoppsettet og instrumenta som blei brukte til å registrere konsentrasjonen av luftborne partiklar under seminaret. Foto: Brian Stommel
Geirangerfjorden som eit naturleg laboratorium
Frå eit vitskapleg perspektiv er Geirangerfjorden eit særleg interessant forskingsområde. Her møtest to tilsynelatande motstridande realitetar: eit UNESCO-verdsarvområde med eineståande naturverdiar og ein intensiv cruiseturisme i sommarsesongen.
Som alle fartøy som blir drivne av forbrenningsmotorar, slepper cruiseskip ut forureinande stoff, mellom anna svevestøv. Samstundes påverkar dei bratte fjellsidene, den smale fjordforma og stadig skiftande vêrforhold korleis luftmassar og luftborne partiklar bevegar seg gjennom landskapet.
Luftsirkulasjonen er ofte meir lokal og kompleks enn i opne kystområde. Dette kan føre til store skilnader i forureiningskonsentrasjonar sjølv over korte avstandar.
Eitt av dei sentrale forskingsspørsmåla i prosjektet handlar om den vertikale transporten av partiklar: Medan stigande luftmassar kan føre svevestøv frå dalbotnen opp i høgare luftlag, er det framleis uklart om desse partiklane seinare blir transporterte ut av fjordsystemet, eller om dei blir verande svevande over dalen og seinare kan søkke ned att når dei meteorologiske forholda endrar seg.
Dette inneber at betre luftkvalitet nær bakken ikkje nødvendigvis betyr at partiklane faktisk er fjerna, men kan vere eit resultat av ei mellombels omfordeling i atmosfæren.
Det er nettopp samspelet mellom utslepp, vêrforhold, topografi og vertikale luftstraumar som gjer Geirangerfjorden til eit så interessant, men også utfordrande naturleg laboratorium.
Utsikt over Geirangerfjorden frå Flydalsjuvet. Topografien i fjorden kan påverke om svevestøv blir transportert ut av systemet eller mellombels blir fanga inne i fjorden. Foto: Aaron Hager
Problemet med svevestøv
Svevestøv er ein av dei viktigaste luftforureiningskjeldene i verda og utgjer ein betydeleg risiko for folkehelsa. Verknaden av partiklane er sterkt knytt til storleiken deira: Medan større partiklar ofte blir stoppa i dei øvre luftvegane, kan fine og ultrafine partiklar trenge djupt ned i lungene og nå alveolane, der gassutvekslinga skjer.
Forsking har vist at desse partiklane kan passere luft–blod-barrieren i lungene og kome over i blodomløpet. Når dei blir transporterte rundt i kroppen, har partikkomponentar blitt påviste i organ som hjartet, leveren, nyrene og hjernen. Dette viser at verknadene av svevestøv ikkje berre er avgrensa til luftvegssystemet.
Langvarig eksponering for svevestøv er knytt til ulike helseproblem, særleg luftvegs- og hjarte- og karsjukdommar. Dei minste partiklane blir òg undersøkte med tanke på moglege verknader på andre organ, fordi dei kan utløyse prosessar som oksidativt stress og betennelsesreaksjonar.
Sjølv om ein i dag veit mykje om helseeffektane av svevestøv, står mange spørsmål framleis ubesvarte – særleg når det gjeld dei minste partiklane og korleis dei oppfører seg i miljøet. Å forstå korleis partiklar blir sleppte ut, transporterte og fordelte på nytt i atmosfæren, er derfor avgjerande, ikkje berre for å vurdere luftkvalitet, men også for å få ei betre forståing av korleis menneske blir eksponerte for dei.
Meir enn berre målingar
Å gi påliteleg innsikt i dei komplekse prosessane som styrer svevestøv i Geirangerfjorden, krev meir enn éi veke med feltarbeid. Å forstå samspelet mellom utslepp, atmosfæriske forhold, topografi og transport av partiklar er ein del av eit større, langsiktig forskingsarbeid.
Resultata frå dette pågåande arbeidet vil gi meir kunnskap om korleis svevestøv oppfører seg i fjordsystemet.
For studentane gav feltseminaret høvet til å oppleve korleis vitskapleg forsking blir gjennomført i praksis. Ved å delta i eit pågåande forskingsprosjekt fekk dei innsikt i prosessen bak vitskaplege undersøkingar – frå innsamling av målingar og tolking av observasjonar til handtering av usikkerheit og uventa resultat.
Erfaringa gjorde det mogleg for dei å knyte teoretisk kunnskap saman med observasjonar frå den verkelege verda og å forstå betre både utfordringane og moglegheitene ved feltbasert forsking.
“Kvar moglegheit til å bruke teoretisk kunnskap ute i felt er verdifull. Ein lærer òg kvar grensene for teorien går, og kor viktig det er å ta eigne idear på alvor og følgje dei vidare, sjølv som student.”
Lukas Wegeleben
“Det er spennande å delta i pågåande forsking. Ein undersøker noko der det enno ikkje er heilt klart kva som eigentleg skjer. Ein blir ein del av prosjektet og lærer korleis forsking faktisk fungerer, og korleis ein kan stille spørsmål ved situasjonar som ikkje nødvendigvis oppfører seg slik lærebøkene seier at dei skal.”
Florian Blank
Intervjua studentar frå prosjektseminaret: Lukas Wegeleben, Florian Blank, Matthis Kühlke, Brian Stommel
Referansar
Farmer, D. K., Boedicker, E., & DeBolt, H. (2021). Dry Deposition of Atmospheric Aerosols: Approaches, Observations, and Mechanisms. Annual Review of Physical Chemistry, 72, 375–397. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-090519-034936
Guha, A. (2008). Transport and Deposition of Particles in Turbulent and Laminar Flow. Annual Review of Fluid Mechanics, 40, 311–341. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.40.111406.102220
Gunasingam, G., He, R., Taladriz-Blanco, P., Balog, S., Petri-Fink, A., & Rothen-Rutishauser, B. (2024). Combining analytical techniques to assess the translocation of diesel particles across an alveolar tissue barrier in vitro. Particle and Fibre Toxicology, 21, Article 26. https://doi.org/10.1186/s12989-024-00585-7
Zhang, Y., Li, S., Zhang, X., & Wang, Y. (2024). Adverse effects of exposure to fine particles and ultrafine particles in the environment on different organs of organisms. Journal of Environmental Sciences, 135, 449–473. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.08.013
Skrive av Aaron Hager