Frontiers in Earth Science

Inleiding

Charles Darwin beschreef het verschijnsel dat hij op de zeilboot Beagle opmerkte dat het dek en alle apparatuur in de negentiende eeuw met fijn stof waren bedekt. Ook was de zee bedekt met een dunne laag stof zolang het zicht zichtbaar was. Dit gebeurde toen het zeilde naar de Atlantische kust van West-Afrika in zijn beroemde expeditie (Darwin, 1845)., Vandaag de dag is het een bekend fenomeen van lange afstand transport van stof en tal van bijwerkingen die een grote impact hebben op het milieu. Zwevende deeltjes kunnen, afhankelijk van hun aerodynamische straal, worden getransporteerd van enkele honderden tot zelfs tien van duizend kilometer (Prospero, 1999; Husar, 2004). Dit mineraalstof komt voornamelijk uit natuurlijke bronnen, terwijl het antropogene effect veel kleiner is (Mahowald et al., 2004; Tegen et al., 2004a, b)., In de afgelopen jaren is steeds meer aandacht besteed aan dit fenomeen, omdat is aangetoond dat zwevende deeltjes die bijdragen aan stof een grote invloed hebben op atmosferische en meteorologische verschijnselen door de absorptie en verstrooiing van zonnestraling, en kerncentra vertegenwoordigen die leiden tot de vorming van wolken, regen en ijs (Sokolik en Toon, 1999; Arimoto, 2001), terwijl ze chemische reactiecentra voor gasvormige verbindingen presenteren door de mechanismen van chemische reacties in de atmosfeer te veranderen (Andreae en Rosenfeld, 2008)., Ook moet worden gewezen op de aanzienlijke afbraak van de bodem door de stofbronnen, terwijl de afzetting van stof leidt tot een toename van de voedingsstoffen van de bodem en dus tot een toename van de vruchtbaarheid van deze gebieden (Swap et al., 1992). Stoftransport over lange afstand treft zowel dieren als mensen in grote mate en kan verschillende pathogenen overdragen, wat een directe bedreiging voor de gezondheid oplevert (Kellogg and Griffin, 2006). Stofdeeltjes met een aërodynamische diameter kleiner dan 2.,5 µm, die meestal transport over lange afstand bevatten, heeft een directe invloed op de gezondheid van mens en dier, omdat ze soepel doordringen in de longen en het gevoelige alveolaire systeem waardoor verschillende ontstekingsprocessen, astma en obstructieve longziekte (Prospero et al., 2008; de Longueville et al., 2010). Hoewel dit verschijnsel van het transport van stof over lange afstand in het algemeen aanwezig is, dient erop te worden gewezen dat Noord-Afrika, meer bepaald de Sahara, de grootste bron van mineraalstof is, met ongeveer 0,8 × 109 ton per jaar en met 20-70% van het wereldwijde mineraalstof (Laurent et al., 2008)., In de Sahara leiden luchtstromen tot stofophoping, die vervolgens naar de Middellandse Zee worden getransporteerd (Rodríguez et al., 2003; Querol et al., 2004) en verder naar het noorden naar arctische gebieden of naar het Westen naar de Atlantische Oceaan en daar met lange afstand transport allemaal weg over de oceaan naar de kust van Amerika.

chemische samenstelling en complexe brekingsindex, chemische en mineralogische deeltjesanalyse van zwevend stof en grootteverdeling van Sahara stof zijn goed onderzocht (Kandler et al., 2007, 2009, 2011; Scheuvens et al.,, 2011, 2013), en de inhoud van talrijke minerale soorten (illiet, albiet, kwarts, calciet, dolomiet, Haliet, Hematiet, enz.), evenals de concentratie en Verhouding van kationische en anionische soorten die de “vingerafdruk” van Saharisch stof vertegenwoordigen (Rodríguez et al., 2003; Querol et al., 2004). Hetzelfde concept wordt ook gebruikt om het bestaan van langeafstandstransporten uit andere gebieden (aerosol op zee, grote steden, industriegebieden, enz.) vast te stellen.) die een aanvulling kunnen vormen op het complexe beeld van de overdracht en de invloed van natuurlijk of antropogeen stof.,Ijsland is de grootste woestijn in Europa en het Noordpoolgebied met een geschatte stofafzetting van 31 tot 40 miljoen ton per jaar (Arnalds et al., 2014). Dit kan ongeveer 7% van de totale wereldwijde stofemissies en tot 21% van de stofemissies in de Sahara vertegenwoordigen. Naar schatting bereikt ongeveer 3% van het stof in IJsland Europa (Groot Zwaaftink et al., 2017). De frequentie van het stof in IJsland is gemiddeld 34-135 stofdagen per jaar (Dagsson-Waldhauserova et al., 2014a). IJslands stof is echter anders dan korststof zoals uit de Sahara., Het is vulkanisch stof, donker van kleur, met>75% vulkanisch glas met hoge percentages FeO, Al2O3 en TiO2 (Dagsson-Waldhauserova et al., 2014b; Arnalds et al., 2016). De identificatie van IJslandse stofdeeltjes die naar Europa worden vervoerd, met uitzondering van vulkaanuitbarstingen, is echter schaars (Ovadnevaite et al., 2009).

verschillende benaderingen zijn gebruikt om de brongebieden van luchtmassa ‘ s te identificeren en te karakteriseren., Achterwaartse trajecten zijn het meest berekende type, de HYSPLIT is het meest gebruikte model en fijn stof is het soort verontreinigende stof het meest onderzocht (Pérez et al., 2015). De nauwkeurigheid van baanmodellen hangt af van de bron van windveldgegevens, resolutie van beschikbare meteorologische velden, baantype, enz. (Fleming et al., 2012). Achterwaartse trajecten worden meestal geschat op basis van gearchiveerde windveldgegevens en drukgegevens en vertegenwoordigen het geschatte driedimensionale stromingspad van een luchtpakket., Het HYSPLIT-model werd gebruikt om transport, mengen, chemische transformatie en depositie van verontreinigende stoffen en gevaarlijke materialen te berekenen (Stein et al., 2015). Het werd uitgebreid toegepast voor onderzoek van het Fukushima ongeval en de Eyjafjallajökull vulkaanuitbarsting, evenals verschillende wereldwijde onderzoeken van regionale tot lokale schaal stof en luchtvervuiling transport (bijvoorbeeld McGowan and Clark, 2008; Wang et al., 2010; Cristofanelli et al., 2011; Liu et al., 2013; Draxler et al., 2015; Leelõssy et al., 2017)., De achterwaartse trajecten van HYSPLIT zijn ook veelvuldig toegepast bij het transport van stof over lange afstand en bij de binnendringing van stof uit de Sahara (Hamonou e.a., 1999; Varga et al., 2013, 2014).

de belangrijkste reden waarom het HYSPLIT-model op grote schaal wordt gebruikt, is dat het vrij verkrijgbaar is en zeer eenvoudig aan te brengen is (Pérez et al., 2015). Het HYSPLIT-model is toegankelijk via het webgebaseerde Real-time Environmental Applications and Display sYstem (READY), ontwikkeld door het Air Resources Laboratory van NOAA (Arl) (Draxler et al., 2013).,

in dit werk willen we karakteristieke verhoudingen van elementen gebruiken als vingerafdrukken voor de identificatie van IJslandse vulkanische stofdeeltjes in de centrale Balkan. Bovendien wordt het transport over lange afstand van atmosferische aërosolen die de atmosfeer binnendringen door suspensie van materiaal van korstelementen uit de oppervlaktegrond en woestijnen in IJsland besproken. De grote hoeveelheid aërosolmonsters in het gebied van de voorsteden van de centrale Balkan en de oppervlaktebodem van het gebied van Rangárvellir in IJsland en hun analyses zijn waardevolle unieke dataset.,

materialen en methoden

bemonstering

Atmosferische aërosolen werden gemeten in het voorstedelijke gebied (figuur 1) van Belgrado (φ= 44°48′; λ= 20°28′; 240 m hoogte) als 48 uur cumulatieve monsters om de 6 dagen, te beginnen om 8 uur ‘ s ochtends lagedrukcascade impactors door Prof.Dr. Berner met vacuümpomp met een debiet van 25 l min-1 werd gebruikt voor bemonstering (Berner, 1972; Wang en John, 1988). Gesegregeerde aerosolen werden verzameld op Tedlar-folie met de volgende fasen: PM0. 27-0.53, PM0.53-1.06, PM1.06-2.09, PM2.09-4.11, PM4.11-8.11 en PM8.11-16., De monsters en blanks werden tot de verwerking bewaard in Petri cups in de vriezer (-20°C).

figuur 1

oppervlakte bodemmonsters werden verzameld in het Rangárvellir-gebied in het zuiden van IJsland (63° nb; 20° ol; 50m hoogte) in de buurt van Mt Hekla, de meest actieve vulkaan van IJsland en onder hoge erosieprocessen (Thorarinsdottir and Arnalds, 2012). De bodem van dit gebied bestaat uit verschillende materialen afkomstig van de omliggende vulkanen en lava.,

dagelijkse samengestelde gemiddelden van geopotentiële hoogten en windsnelheid op specifieke isobarische niveaus werden verkregen uit de datasets van de National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) voor de studieperiode (2012-2013).

analytische Procedure

monsters van atmosferische aërosolen werden gravimetrisch gemeten in een handschoenenkastsysteem met gecontroleerde stikstofatmosfeer (temperatuur 20 ± 5 °C en vochtigheid 45 ± 5%)., De digesties van verzamelde aerosolen werden uitgevoerd met behulp van geavanceerde Microgolfdigestiesysteem (ETHOS 1, Milestone, Italië) met HPR-1000/10S hogedruk gesegmenteerde rotor en drukbestendige PTFE vaten. De monsters werden overgebracht naar de PTFE-vaten met HNO3 (62%, UltraPure, Merck), H2O2 (30%, Sigma-Aldrich) en HF (UltraPure, Merck) en vervolgens gedurende 50 minuten met microgolfenergie verwarmd., Het gehalte aan elementen in oplossingsmonsters van atmosferische aërosolen werd bepaald met inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS) met behulp van een Thermo Fisher Scientific iCAP Qc ICP-MS (Bremen, Duitsland) met behulp van de EPA–methode standaard, low Level Elements Calibration Stock (10 mg L-1) van elementen. Elk tiende monster was blanco, verzameld volgens dezelfde procedure als voor de aerosolmonsters, maar zonder gebruik van de pomp om lucht door het filter te zuigen (Karanasiou et al., 2007; Đuričić-Milanković et al., 2018).,

inductief gekoppeld plasma iCAP-6500 Duo (Thermo Scientific, Verenigd Koninkrijk) met een atoomemissiespectrometer werd gebruikt voor het bepalen van elementconcentraties in de extracten van bodem uit IJsland. Bij de bepaling van de elementconcentraties werden laboratoriumkwaliteitswaarborgings-en kwaliteitscontrolemethoden gebruikt, waaronder de standaardwerkprocedures, kalibratie met normen en analyse van zowel reagensvlekken als replicaten. Concentraties van elementen worden gerapporteerd in mg kg-1 op een droog gewicht van de bodem (Sakan et al., 2016).,

het HYSPLIT-Model van achterwaartse trajecten

het HYSPLIT-model is een compleet systeem voor het berekenen van complexe dispersie-en depositie-simulaties van trajecten met behulp van puff-of deeltjesbenaderingen (Draxler en Hess, 1998). De HYSPLIT blijft een van de meest gebruikte atmosferische transport-en dispersie modellen in de atmosferische wetenschappen gemeenschap (Stein et al., 2015). Het HYSPLIT model wordt veel gebruikt om achterwaartse trajecten te genereren in bepaalde startlocaties (bijvoorbeeld Rozwadowska et al., 2010; Freitag et al., 2014; Pérez et al., 2015; Su et al., 2015).,

vier dagen achterwaartse trajecten werden berekend om de luchtgeschiedenis te traceren met behulp van het HYSPLIT model. De deeltjesbeweging wordt gedefinieerd als de superpositie van een deterministische downwind term (advection) en een stochastische turbulente beweging (Draxler and Hess, 1998). De deterministische term wordt geïnterpoleerd naar elke deeltjespositie vanuit het windveld door een input numerical weather prognostic (NWP) model. Input meteorologische gegevens worden verkregen uit de analyse van de gegevens van het Global Data Assimilation System (Gdas)., De GDAS wordt 4 keer per dag (om 00, 06, 12 en 18 UTC) operationeel uitgevoerd door de nationale centra voor Milieuvoorspelling van de NOAA (NCEP). NCEP post-processing van de GDA ‘ s zet de gegevens van spectrale coëfficiënt vorm naar 1 graden breedtegraad (360 bij 181) grids en van sigma niveaus naar drukniveaus. Het ARL van NOAA slaat de opeenvolgende analyses en 3-h-prognoses vier keer per dag op om een continu gegevensarchief te produceren. De beslissing om deze gegevens te gebruiken werd veroorzaakt door verbeterde assimilatiemethoden en de hoogste horizontale, verticale en temporele resolutie., 4 dagen achterwaartse trajecten werden geselecteerd omdat het voldoende tijd is om regionale transportroutes te bepalen. De trajecten werden van 14 maart 2012 tot 26 December 2013 om de 1 uur berekend voor vier aankomsthoogtes: 500, 1500, 3000 en 5000 m boven de zeespiegel. De keuze van 500 m als laagste niveau kwam voort uit de orografie rond het station. Om het effect van transport over lange afstand te verduidelijken, worden trajecten geanalyseerd op lage en mid troposferische hoogten, tot 5000 m (bijv. Ogawa et al., 2004; Sangeetha et al., 2018)., De trajecten en samengestelde kaarten worden gepresenteerd voor 700 mb niveau als de meest representatieve hysplit achterwaartse trajectniveau op basis van eerdere analyses van lange afstand stof transport episodes voor Midden-Europese en Mediterrane case studies (Hamonou et al., 1999; Varga et al., 2013, 2014).

resultaten

de bijdrage van mineraal stof uit bronnen op grote breedtegraden van de Globale stofcyclus is nog niet voldoende onderzocht (Baddock et al., 2017)., In het nabije verleden zijn er enkele werken die betrekking hebben op het atmosferische transport van IJslandse vulkanische as tijdens de uitbarsting van Eyjafjallajökull (Langmann et al., 2012) en vulkanisch stof tijdens stormgebeurtenissen (Dagsson-Waldhauserova et al., 2015; Taylor et al., 2015; Wilkins et al., 2016) maar er zijn nog niet voldoende onderzoeken naar vulkanische deeltjes in atmosferische aërosolen afkomstig van stofstormen in IJsland boven continentaal deel van Europa.,

gehalte aan elementen en hun verhoudingen

in dit werk beschouwden we volgende elementen Al, Ca, Fe, K, Na, Mg en Mn en hun karakteristieke verhoudingen als vingerafdrukken voor IJslands vulkanisch stof in atmosferische aërosolen van de centrale Balkan. De inhoud van de elementen werd weergegeven in Tabel 1 als verdelingen van gemiddelde waarden met standaarddeviaties, minimum en maximum in voorstedelijke aerosol gescheiden in zes DP fracties voor monsters gemeten en verzameld in Belgrado (Đuričić-Milanković et al., 2018) en voor de bodem van het Rangárvellir gebied (IJsland)., Het belangrijkste verschil tussen atmosferische aërosolen van de centrale Balkan en de oppervlaktebodem van het Rangárvellir-gebied is dat de dominante massabijdrage van Ca In gemeten atmosferische aërosolen ligt, terwijl het dominante element in de oppervlaktebodem van het onderzochte gebied in IJsland Fe is.

tabel 1

Tabel 1. Gemiddeld gehalte aan elementen in atmosferische aërosolen in het voorstedelijke gebied van Belgrado (Servië) en in de bodem van het Rangárvellir-gebied (IJsland).,

de karakteristieke verhoudingen die we in dit werk beschouwden waren Ca/Al, Fe/Al, K/Al, Mg/Al, Mn/al, Ca/Fe en Mg / Fe. Tabel 2 geeft de gemiddelden, standaardafwijkingen, minima en maxima’ s van de onderzochte verhoudingen in atmosferische aërosols van het voorstedelijke gebied van de centrale Balkan en in de oppervlaktebodem van Zuid-IJsland weer., Deze in deeltjes van atmosferische aërosolen gemeten verhoudingen variëren tot verschillende grootten, afhankelijk van de herkomst van de luchtmassa, terwijl de afwijkingen van de gemiddelde waarden van de verhoudingen elementen in de oppervlaktebodem van het Rangárvellir-gebied in IJsland aanzienlijk lager zijn, hetgeen wijst op de overeenkomst in de samenstellingen van elementen van alle onderzochte monsters. De hoogste gemiddelde ratio ’s vertoonden Ca/Al in atmosferische aërosolen van de centrale Balkan, terwijl de hoogste gemiddelde ratio’ s in de oppervlaktebodem van het Rangárvellir-gebied in IJsland Voor Fe/al zijn.

tabel 2

Tabel 2., Gemiddelde, standaardafwijking, minimum en maximum van de karakteristieke verhoudingen in atmosferische aërosolen van het gebied van de centrale Balkan in de voorsteden en de oppervlaktebodem in Zuid-IJsland.

de achterwaartse Trajectanalyse

achterwaartse trajecten op een hoogte van 500, 1500, 3000 en 5000 m voor 101 gevallen werden getraceerd voor 96 uur met behulp van het HYSPLIT-model voor Belgrado (φ= 44°48′; λ= 20°28′). De trajecten worden ingedeeld in twee groepen als ze voldoen aan de volgende criteria: hun richting van aanpak en passage over potentiële brongebieden (Ijsland of Sahara)., Elk van de twee trajectgroepen vanaf 3000 m wordt weergegeven in respectievelijk de figuren 2A en B. We analyseerden 101 gevallen en vonden dat er 17 (18) gevallen waren waarin trajecten Belgrado benaderden vanuit Ijsland (de Sahara). Bijna alle trajecten vanuit IJsland (figuur 2A) hebben een Noord/noordwestelijke richting, terwijl die vanuit de Sahara (figuur 2B) een Zuid/zuidwestelijke richting hebben. Een voorbeeld van de horizontale en verticale terugwaartse luchttrajecten van IJsland naar Belgrado is weergegeven in Figuur 2C., De luchtstroom van luchtpakketten in de laag tot 3000 m was vanuit noordwestelijke richting op 7 December 2013. Het kan worden gezien een tillen van lucht pakketten op alle niveaus. Geselecteerd geval voor de Sahara stof transport naar Belgrado op 6 April 2012 wordt weergegeven in Figuur 2D. achterwaartse trajecten tonen een stroom van luchtmassa ‘ s uit de Zuid-en zuidwestelijke richting in de laag boven 1500 m. een verlaging van lucht pakketten boven 1500 m in de eerste dag wordt gevolgd door het heffen en verlagen in de laatste 2 dagen.

figuur 2

Figuur 2., Achterwaartse luchttrajecten die Belgrado naderen voor de aankomsthoogte van 3000 m vanaf: A) IJsland (17 gevallen) en B) Sahara (18 gevallen) gedurende de periode 2012-2013. Geselecteerde 4 dagen achterwaartse trajecten eindigend in Belgrado op 500, 1500 en 3000 m op: (C) 7 December 2013 en (D) 6 April 2012.

de achterwaartse trajecten van HYSPLIT op verschillende hoogten van 500, 1500, 3000 en 5000 m werden in dit onderzoek als afzonderlijke paden geteld. Uit de trajectanalyses van alle cases blijkt dat het overheersende stroomregime NW en SW is., Dit is in overeenstemming met de resultaten voor Belgrado in de zomer en herfst van 2008 door Mihajlidi-Zelić et al. (2015).

verwacht wordt dat elk individueel traject geassocieerd wordt met een synoptisch patroon, aangezien trajecten geconstrueerd worden uit windvelden. Ter verificatie wordt een samengestelde kaart van al die dagen waarop trajecten worden toegewezen aan een bepaalde groep (cluster) uitgezet voor het niveau van 700 hPa (3000 3000 m) in Figuur 3. Composieten worden verkregen als het gemiddelde van de geopotentiële hoogte en windvelden, en meridionale windcomponent van alle 17 gebeurtenissen (figuren 3A, C), d.w.z.,, 18 gebeurtenissen (figuren 3B,D) geanalyseerd voor de periode maart 2012–December 2013. Figuur 3A geeft een composiet geopotentieel hoogte-en windstrompatroon voor de cluster van trajecten weergegeven in Figuur 2A, die de stroming naar Belgrado vanuit noordwestelijke richting aangeeft. Lage druk boven Noord-Europa met een dal boven Oost-Europa, en een hoge druk systeem west-Europa produceert noordwestelijke boven Servië. In deze synoptische situaties kan lucht uit de Atlantische Oceaan en ook uit IJsland Belgrado benaderen., De negatieve meridionale windcomponenten bevinden zich boven Europa (figuur 3C), met de sterkste waarden boven de Noordzee en Frankrijk, wat wijst op het binnendringen van stof vanuit het noordwesten naar Midden-Europa en Servië. Figuur 3B toont het samengestelde geopotentiële hoogte-en windstroompatroon voor dagen van trajecten die Belgrado vanuit Afrika naderen, weergegeven in Figuur 2B., Na deze circulatie werd het stof uit Noord-Afrika opgevangen en in overeenkomstige circulatie over de Middellandse Zee naar Zuidoost-Europa en ook naar Belgrado getransporteerd. De sterkste meridionale windstromingen bevinden zich boven de zuidelijke Adriatische Zee (figuur 3D), wat wijst op stofdoorbraken vanuit het zuidzuidwesten naar de Balkan., Synoptische situaties met trajecten die Belgrado vanuit Afrika naderden werden meestal gekenmerkt door een cycloon in de lagere troposfeer, die zich over Noord-Italië ontwikkelde en zich uitstrekte tot het noordelijke deel van Afrika en de Sahara woestijn (Vukmirović et al., 2004).

figuur 3

Figuur 3., Een samengestelde geopotentiële hoogte (m) en windstroom (m/s) kaart (A,B) en meridionale windcomponent (C, D) Voor dagen van 17 en 18 gebeurtenissen geanalyseerd van maart 2012 tot December 2013 voor trajecten weergegeven in respectievelijk figuur 2A (links) en 2B (rechts).

Chemical Fingerprinters Model

In dit werk hebben we de karakteristieke elementen geanalyseerd die overeenkomen met korstmateriaal van Noord-Afrika (Kandler et al., 2007, 2009, 2011; Scheuvens et al.,, 2011, 2013), en met bodem van vulkanische oorsprong in IJsland in atmosferische aërosolen van voorstedelijk gebied van de centrale Balkan van luchtmassa ’s afkomstig uit Zuidelijke en westelijke zuidelijke regio’ s evenals luchtmassa ‘ s die over Ijsland komen uit noordwestelijke richtingen.

De Ca / Al-verhouding in de bodem van IJsland ligt voornamelijk tussen 0,7 en 1,0, terwijl in het Afrikaanse stof varieert. Deze verhouding in Atlas regio is > 1,0, in sommige regio ‘ s van Egypte en Noord-Soedan <0,5, maar in het noorden van Mali De verhouding Ca/Al ≈ 8. De verhouding Mg / Al in Afrikaans stof is >0.,3 (Scheuvens et al., 2013) en ook in soil of south Iceland Mg/Al > 0.3. In crustal material of Africa 0.1< K/Al < 0,5 en we vonden dezelfde verhouding in aerosolen uit zuidelijke luchtmassa ‘ s. De verhouding Fe/Al in korstmateriaal van Afrika was 0,2 en 1,2, terwijl in korstmateriaal van IJsland deze verhouding tussen 1,0 en 3,0 ligt. Mn / Al < 0,03 in korstmateriaal van Afrikaanse regio ‘ s (Scheuvens et al., 2013) en ook in onderzochte samples uit IJsland is deze verhouding laag en de waarde is ongeveer 0.,03 en in sommige monsters van riviersedimenten was het ongeveer 0,06, terwijl het in vulkaanas bijna 0,08 was.

Tabel 3 toont de karakteristieke verhoudingen van elementen in atmosferische aërosolen van de centrale Balkan die overeenkomen met de verhouding in korstmateriaal van Noord-Afrika in episodes van Zuidelijke en zuidwestelijke luchtmassa ‘ s.

tabel 3

Tabel 3., Verhouding van de elementen in atmosferische aërosolen van de centrale Balkan, overeenkomend met hun verhouding in materiaal van de oppervlaktekorst van Noord-Afrika (NA) voor luchtmassa ‘ s afkomstig uit Noord-Afrika.

Tabel 4 bevat episodes van Noordwestelijke luchtmassa ‘ s die Ijsland passeren, met elementverhoudingen die overeenkomen met hun verhoudingen in de oppervlaktebodem van vulkanen afkomstig uit het zuiden van IJsland.

tabel 4

Tabel 4., Verhouding van de elementen in atmosferische aërosolen van de centrale Balkan, overeenkomend met vulkanische bodem in Zuid-IJsland.

Tabel 5 toont het optreden van stofstorm in IJsland met de overeenkomstige episodes van gemeten aerosolen in het centrale Balkangebied.

tabel 5

Tabel 5. Stofstorm voor bepaalde perioden in IJsland in 2012 en 2013.,

achterwaartse trajecten zijn berekend voor elk genomen monster van atmosferische aërosols in Centraal Balkangebied – in totaal 101 achterwaartse trajecten die overeenkomen met monsters van atmosferische aërosols verzameld in voorstedelijk gebied van de centrale Balkan. We ontdekten dat 17 van de totale luchtmassa ‘ s uit de gebieden rond IJsland kwamen. In 13 daarvan vonden we verhoudingen van sommige elementen die overeenkomen met IJsland bodem (vulkaan stof)., We hebben alleen gekozen voor die (1) die Ijsland passeren, (2) waarvoor de karakteristieke verhoudingen van de elementen overeenkomen met de vulkanische grond in Zuid-IJsland (Tabel 5), en (3) die samenvallen met het optreden van stofstorm in IJsland (Figuur 4). Aan de hand van dit criterium hebben wij 3 episodes gevonden die als bijdrage van natuurlijke bronnen van stof op hoge breedtegraad op aerosol in de centrale Balkan moeten worden beschouwd. Rekening houdend met deze criteria kunnen we betrouwbaar stellen dat de centrale Balkan onder IJslandse stof invloed is., Volgens onze resultaten komen er minstens 3% luchtmassa ‘ s uit IJsland met zwevend vulkanisch stof tijdens stormvoorvallen in IJsland. Het is aangetoond dat stofstormen voorvallen op 16 en 17 September 2013 overeenkomend met achterwaartse trajecten van luchtmassa ‘ s die Belgrado bereiken berekend voor de periode van 18 tot 20 September 2013 hebben gedocumenteerd (Beckett et al., 2017).

figuur 4

Figuur 4., Satellietbeelden van stofstormen in Zuid-Ijsland op 16 (A) en 17 (B) september 2013 in ware kleuren vastgelegd door de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) die op de Terra-satelliet van NASA vliegt (bron: NASA/MODIS).

het meeste stof uit de IJslandse woestijn is afkomstig van” stofhot-spots ” die zich in de buurt van gletsjers en langs de kustlijn bevinden. Dit stof komt voort uit slijtage onder gletsjers en wordt afgezet door glacio-fluvial processen., Verder van de hotspots kan ook stof worden afgezet op woestijngebieden weg van deze hotspots en opnieuw worden opgehangen. De primaire stof-hotspots dragen bij aan grotere hoeveelheden stof uit IJsland dan andere gebieden samen (Arnalds et al., 2016).

Temporele variaties van karakteristieke elementverhoudingen met episodes van IJslands stof (IC) en Noord-Afrikaans stof (NA) zijn weergegeven in Figuur 5., Rode pijlen geven perioden aan met karakteristieke elementen verhoudingen die overeenkomen met Afrikaans stof en zwarte pijlen geven karakteristieke elementen verhoudingen aan met IJslandse vulkanische grond gemeten in atmosferische aërosolen in voorstedelijk gebied van Belgrado. De frequenties van luchtmassa ‘ s uit NW en Zuidelijke segmenten zijn bijna hetzelfde met iets hogere uit NW segmenten., Niettemin werd in SW-en S-luchtmassa ’s een aanzienlijk groter aantal gevallen met karakteristieke elementenverhoudingen in atmosferische aërosols van de centrale Balkan aangetroffen (Tabel 3) dan die welke overeenkomen met vulkanisch stof in luchtmassa’ s van het NW-segment (Tabel 4). Dit verschil is het gevolg van Grotere stofstormen in Noord-Afrika dan in IJsland.

figuur 5

Figuur 5., Temporele variaties van elementen ratio ‘ s met episodes van IJslands stof (IC) en Noord-Afrika stof (NA).

conclusie

karakteristieke elementen verhoudingen die overeenkomen met korstmateriaal van Noord-Afrika en bodem van vulkanische oorsprong in IJsland in atmosferische aërosolen van voorstedelijk gebied van de centrale Balkan werden geanalyseerd. We beschouwden luchtmassa ’s uit Zuidelijke en zuidwestelijke regio’ s als luchtmassa ‘ s uit noordwestelijke richtingen die over Ijsland kwamen., Een totaal van 101 luchtparcel achterwaartse trajecten die Belgrado in Servië bereikten werden geïdentificeerd door middel van een Lagrangian integrated trajection (HYSPLIT) op vier verschillende eindhoogten van 500, 1500, 3000 en 5000 m. Uit de luchtmassatrajecten blijkt dat emissies uit verre bronnen grenzen kunnen overschrijden en van invloed kunnen zijn op afgelegen gebieden of plaatsen waar het gebruik van bepaalde stoffen is beperkt., Er werden drie gebeurtenissen vastgesteld die aan drie vastgestelde voorwaarden voldeden: luchtmassa ’s die over Ijsland vlogen, de karakteristieke verhoudingen van de elementen kwamen overeen met de vulkanische grond in het zuiden van IJsland en deze luchtmassa’ s vielen samen met het optreden van stofstorm in IJsland. We kunnen concluderen dat de centrale Balkan onder invloed is van IJslands stof afkomstig van geresuspendeerde vulkanische deeltjes ten minste 3% van de totale luchtmassa ‘ s die de centrale Balkan beïnvloeden. Dit toont aan hoe belangrijk het is om stofbronnen op hoge breedtegraad te monitoren, met name Ijsland als de grootste Europese en arctische woestijn., IJslands vulkanisch stof kan bijdragen aan een verminderde luchtkwaliteit op het vasteland van Europa.

Auteursbijdragen

DĐ heeft bijgedragen aan de organisatie van metingen, de interpretatie van de resultaten en de voorbereiding van het manuscript. Het droeg bij aan de berekening van het traject en de voorbereiding van het manuscript. SS heeft bijgedragen aan het analyseren van de bodem en het verwerken van gegevens. SP heeft bijgedragen aan aerosolmeting en gegevensverwerking. JĐ-M bijgedragen in het analyseren van de aerosol en gegevensverwerking. DF draagt bij aan de organisatie van bodembemonstering en-meting in IJsland., PD-W bij te dragen aan stofobservatie in IJsland en het manuscript voor te bereiden.

financiering

deze studie werd gefinancierd door het Ministerie van Onderwijs, Wetenschap en technologische ontwikkeling van Servië (projecten: ON172001, ON176013, en III43007). De voorbereiding van dit manuscript werd gedeeltelijk gefinancierd door het IJslandse Onderzoeksfonds (Rannis) subsidie Nr. 152248-051 en COST STSM referentienummer: COST-STSM-ES1306-34336 (Subsidiehouder DĐ).,

belangenconflict verklaring

De auteurs verklaren dat het onderzoek werd uitgevoerd zonder enige commerciële of financiële relatie die als een potentieel belangenconflict kon worden opgevat.,

Dankbetuigingen

De auteurs erkennen dankbaar het NOAA Air Resources Laboratory (ARL) voor de levering van het hysplit transport and dispersion model en de READY website (http://ready.arl.noaa.gov), National Centers for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research Voor het leveren van de dagelijkse samengestelde middelen die in deze publicatie worden gebruikt en om actie ES1306 – Connecteur te COST.

Berner, A. (1972). Praktische erfahrungen mit einem 20-onderdelen-botslichaam. Staub Reinhalt. Luft 32: 315.,

Google Scholar

Darwin, C. (1845). Journal of Researches into the Natural History and Geology of the Countries Visited During the Voyage of H. M. S. Beagle Round the World, Under the Command of Capt. Fitz Roy, R. N, 2 Edn. London: John Murray.

Google Scholar

Sokolik, I. N., and Toon, O. B. (1999). Integratie van mineralogische samenstelling in modellen van de stralingseigenschappen van minerale aerosol van UV-tot IR-golflengten. J. Geophys. Res. 104, 9423-9444. doi: 10.,1029 / 1998jd200048

CrossRef Full Text / Google Scholar

Leave a Comment