Determinação de elementos traços em testemunho de firn Antártico usando espectrometria de massa.

Abstract

O testemunho de firn IC-6 de 35,06 m de comprimento foi coletado no manto de gelo antártico (81°03’10,1”S e 79°50’09,1”W; 750 m de altitude) no verão austral de 2004/05. Este testemunho foi subamostrado usando um sistema de fusão contínua desenvolvido pela equipe do Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA) em sala limpa (CLASSE 100). As 1380 amostras geradas foram analisadas em baixa, média e alta resolução no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos traços (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). O testemunho representa 68 anos (1934 – 2002) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações dos elementos Na, Mg, Sr e Ca e dos íons Cl-, Na+ e Mg2+. A taxa de acumulação média para o local de amostragem é calculada em 0,30 m a-1 em Eq. H2O. As concentrações medidas foram consideradas baixas, dentro do esperado para o continente antártico e são similares a de outros estudos. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Contribuições naturais de poeira continental e solo, oriundas principalmente da região de Patriot Hills, são as principais fontes para os elementos césio, bário, alumínio, titânio, vanádio, cromo, ferro, cobalto, manganês e terras raras. Os aerossóis marinhos, oriundos da superfície da cobertura de gelo marinho e transportados pelas massas de ar são fontes importantes de sódio, magnésio, estrôncio e enxofre. Os elementos lítio, cálcio e potássio apresentaram aportes consideráveis tanto de poeira continental como de aerossóis marinhos. Emissões vulcânicas globais e regionais (Monte Erebus e Ilha Deception) são consideradas importantes fontes de elementos traços. Elementos como vanádio, cromo, manganês, cobalto, bismuto, arsênio, cádmio e chumbo apresentaram uma significativa contribuição dessas fontes, variando desde 20% (chumbo e manganês) até 70% (cádmio e bismuto). Os fluxos de deposição natural de chumbo, cádmio, bismuto e arsênio, representam apenas uma pequena fração do total depositado na neve. Para esses elementos, as atividades antrópicas constituem o principal fator responsável por sua mobilização e transporte.

This dissertation examines a 35.06 m long firn core (IC-6) obtained in the Austral summer of 2004/2005 in the West Antarctic Sheet (at 81°03’10.1”S, 79°50’09.1”W; 750 m above sea level). This core was subsampled using a continuous melting system at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine, Orono, Maine, USA) under a Class 100 room conditions. At CCI, 1380 samples went through an Element 2 mass spectrometer to determine (at low, middle and high resolutions) the concentration of 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). The core records 38 years (1934 – 2002) of snow accumulation, as dated by seasonal variations of Na, Mg, Sr e Ca elements and Cl-, Na+ e Mg2+ ionic concentrations. The calculated mean annual accumulation is 0.30 m yr-1 (in H2O equivalent). Their mean concentrations are low and are similar to the ones found in other Antarctic ice core studies. Trace concentrations are controlled by seasonal variations (summer/winter), transport distance and by natural and anthropogenic sources. Cesium, barium, aluminium, titanium, vanadium, chrome, iron, cobalt, manganese and rare earths come from continental dust (mainly from the nearby Patriot Hills). Marine aerosols, from the pack ice surface and transported by air masses, are the sources for sodium, magnesium, strontium and sulphur. Both continental dust and marine aerosols contribute to the lithium, calcium and potassium concentrations. Global and regional (Mount Erebus and Deception Island) volcanic emissions are important trace elements sources, such as vanadium, chrome, manganese, cobalt, bismuth, arsenic, cadmium and lead, varying from 20% (lead and manganese) to 70% (cadmium e bismuth). Trace elements as lead, cadmium, bismuth e arsenic from natural sources have a minor contribution in the samples, human activities are thought to be the main cause for their mobilization and transport.