The international polar year (IPY) circumpolar flaw lead (CFL) system study: The importance of brine processes for α‐ and γ‐hexachlorocyclohexane (HCH) accumulation or rejection in sea ice

Abstract

We present evidence that both geophysical and thermodynamic conditions in sea ice are important in understanding pathways of accumulation or rejection of hexachlorocyclohexanes (HCHs). α‐ and γ‐HCH concentrations and α‐HCH enantiomer fractions have been measured in various ice classes and ages from the Canadian High Arctic. Mean α‐HCH concentrations reached 0.642 ± 0.046 ng L–1 in new and young ice (<30 cm), 0.261 ±0.015 ng L–1 in the first‐year ice (30–200 cm) and 0.208 ±0.045 in the old ice (>200 cm). Mean γ‐HCH concentrations were 0.066 ± 0.006 ng L–1 in new and young ice, 0.040 ±0.002 ng L–1 in the first‐year ice and 0.040 ±0.007 ng L–1 in the old ice. In general, α‐HCH concentrations and vertical distributions were highly dependent on the initial entrapment of brine and the subsequent desalination process. γ‐HCH levels and distribution in sea ice were not as clearly related to ice formation processes. During the year, first‐year ice progressed from freezing (accumulation) to melting (ablation). Relations between the geophysical state of the sea ice and the vertical distribution of HCHs are described as ice passes through these thermodynamic states. In melting ice, which corresponded to the algal bloom period, the influence of biological processes within the bottom part of the ice on HCH concentrations and α‐HCH enantiomer fraction is discussed using both univariate and multivariate approaches.

Résumé

[Traduit par la rédaction] Nous présentons des faits montrant que tant les conditions géophysiques que les conditions thermodynamiques dans la glace de mer sont importantes pour la compréhension des voies d'accumulation ou de rejet des hexachlorocyclohexanes (HCH). Nous avons mesuré les concentrations de α‐HCH et de γ‐HCH ainsi que les fractions des énantiomères α‐HCH dans diverses classes et divers âges de la glace de l'Arctique septentrional canadien. Les concentrations moyennes de α‐HCH ont atteint 0,642 ±0,046 ng L–1 dans la nouvelle glace et la jeune glace (<30 cm), 0,261 ±0,015 ng L–1 dans la glace de première année (30–200 cm) et 0,208 ±0,045 ng L–1 dans la vieille glace (>200 cm). Les concentrations moyennes de γ‐HCH étaient de 0,066 ±0.006 ng L–1 dans la nouvelle glace et la jeune glace, 0,040 ±0,002 ng L–1 dans la glace de première année et 0,040 ±0,007 ng L–1 dans la vieille glace. En général, les concentrations et les distributions verticales de α‐HCH étaient fortement liées au piégeage initial de la saumure et au processus de dessalement subséquent. Les niveaux et la distribution de γ‐HCH dans la glace de mer n'étaient pas clairement liés aux processus de formation de la glace. Au cours de l'année, la glace de première année a progressé de la congélation (accumulation) à la fonte (ablation). Nous décrivons les relations entre l'état géophysique de la glace de mer et la distribution verticale des HCH au fur et à mesure que la glace passe par ces états thermodynamiques. Dans la glace fondante, c'est‐à‐dire pendant la période de prolifération des algues, nous étudions l'influence des processus biologiques dans la partie inférieure de la glace sur les concentrations de HCH et la fraction des énantiomères α‐HCH, tant au moyen d'approches à une variable que d'approches à plusieurs variables.

Notes

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