Sigurður Reynir Gíslason

Fyrrverandi og núverandi nýdoktorar og framhaldsnemar frá 1996

Nýdoktorar
Dr Paul Christian Frogner- Kockum 1999 - 2001. Fæddur og uppalinn í Svíþjóð
Dr Domenik Wolff-Boenisch 2001 - 2004. Fæddur og uppalinn í Þýskalandi
Dr Domenik Wolff-Boenisch 2007 - 2011. Fæddur og uppalinn í Þýskalandi
Dr Morgan Tomas Jones 2011 - 2013. Fæddur og uppalinn á Bretlandseyjum
Dr Iwona Monica Gałeczka 2013 - 2016. Fædd og uppalin í Póllandi

Doktorsnemar
Marin Ivanov Kardjilov 2000 - 2008. Fæddur og uppalinn í Búlgaríu
Josh Wimpenny 2004 - 2009.  Fæddur og uppalinn á Bretlandseyjum
Bergur Sigfússon 2005 - 2009.  Fæddur og uppalinn á Íslandi
Therese Kaarbø Flaathen 2006 - 2009.  Fædd og uppalin í Noregi
Gabrielle Jarvik Stockmann 2007 - 2012.  Fædd og uppalin í Danmörku
Iwona Monica Gałeczka 2009 - 2013.  Fædd og uppalin í Póllandi
Snorri Guðbrandsson 2007 - 2013.  Fæddur og uppalinn á Íslandi
Jonas Olsson 2010 - 2014. Fæddur í Þýskalandi en uppalinn í Danmörku
Helgi Alfreðsson 2007 - 2015.  Fæddur og uppalinn á Íslandi
Eydís Salome Eiríksdóttir 2012 - 2016.  Fædd og uppalin á Íslandi

Núverandi doktorsnemar
Sandra Ósk Snæbjörnsdóttir, 1. júní 2012. Fædd og uppalin á Íslandi
Rebecca Anna Neely, 1. ágúst 2012.  Fædd og uppalin á Bretlandseyjum
Deirdre Clark, 1. mars 2014. Fædd og uppalin í Kanada og Bandaríkunum

Meistaranemar
Andri Stefánsson 1996 - 1998. Fæddur og uppalinn á Íslandi
Matthildur Bára Stefánsdóttir 1997 - 1999. Fædd og uppalin á Íslandi
Ingunn María Þorbergsdóttir 1999 - 2002. Fædd og uppalin á Íslandi
Bergur Sigfússon 2002 - 2003. Fæddur og uppalinn á Íslandi
Eydís Salome Eiríksdóttir 2005 - 2007. Fædd og uppalin á Íslandi
Sigríður Magnea Óskarsdóttir 2006 - 2007.  Fædd og uppalin á Íslandi
Mahnaz Rezvani Khalilabad 2007 - 2008. Fædd og uppalin í Íran
Sylviane L. G. Lebon 2008 - 2009.  Fædd og uppalin í Belgíu
Anja Leth 2010 - 2012.  Fædd og uppalin í Danmörku 

Nýdoktorar


Dr. Paul Christian Frogner-Kockum. Nýdoktor frá 1999 til 2001 við Háskóla Íslands og Norrænu eldfallastöðina.  Paul er fæddur og uppalinn í Svíþjóð.

Paul rannsakaði áburðar- og eitrunaráhrif nýfallinnar Heklugjósku með gegnumflæðis hvarfastokkstilraunum á rannsóknarstofu.
Frogner P., Gislason S. R. and Oskarsson N. (2001). Fertilizing potential of volcanic ash in ocean surface water. Geology 29, 487-490.
Paul C. Frogner - Kockum, Roger B. Herbert , Sigurdur R. Gislason (2006). A diverse ecosystem response to volcanic aerosols. Chemical Geology 231, 57–66.
Þessar rannsóknir voru styrktar af Norrænu ráðherranefndinni í gegnum  „Nordvulk“, Norrænu elfjallastöðina, í Reykjavík.

Dr. Domenik Wolff - Boenisch. Nýdoktor frá 2001 til 2004 og aftur 2007 - 2011. Domenik er fæddur og uppalinn í Þýskalandi.
Domenik mældi leysnihraða eldfjallagjósku, af mismunandi efnasamsetningu í vaslausnum af breytilegri efnasamsetningu frá 25°C til 7 °C, í hrærðum gegnumflæðishvarfakútum á rannsóknarstofu. Ennfemur rannsakaði hann áhrif kristöllunarstigs (gler-kristall) á leysnihraða bergs.  Domenik kom aftur til Jarðvísindastofnunar sem verkefnisstjóri í CarbFix tímabilið 2007 til 2011.
Wolff-Boenisch, D., Gislason, S.R. and Oelkers, E.H. (2006). The effect of crystallinity on dissolution rates and CO2 consumption capacity of silicates. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70, 858-870.
Wolff-Boenisch, D., Gislason, S. R., and Oelkers, E. H. (2004). The effect of fluoride on the dissolution rates of natural glasses at pH 4 and 25°C. Geochim. Cosmochim. Acta 68, 4571-4582.
Wolff-Boenisch, D., Gislason, S. R., Oelkers, E. H., and Putnis, C. V. (2004). The dissolution rates of natural glasses as a function of their composition at pH 4 and 10.6, and temperatures from 25 to 74°C. Geochim. Cosmochim. Acta 68, 4843-4858
Rannsókninvar styrkt af Evrópusambandinu  í gegnum rannsóknarnetverkið „Quantifying the dissolution and precipitation of solid solutions in natural and industrial processes” sem var hluti af 5. Rammaáætlun Evrópusambandsins (samningsnúmer: HPRN-CT-2000-00058).

Dr. Morgan Tomas Jones, nýdoktor frá 2011 til 2013 við Jarðvísindastofnun Háskólans og Norræna eldfjallasetrið við Háskóla Íslands. Morgan er fæddur og uppalinn á Bretlandseyjum.
Morgan rannsakaði hvarfgirni svifaurs straumvatna í sjó með tilraunum á rannsóknarstofu og söfnun íssalts vatns í Borgarfirði, allt frá Ferjukoti og út í fjarðarmynni. Lokaárið reyndi hann nýja aðferð  til söfnunar vantssýna úr jökulám með ósmósu-sýnatökum.  Var þetta í fyrsta skipti sem aðferðinni var beitt í jökulvatni.
Morgan T. Jones, Christopher R. Pearce, Catherine Jeandel, Sigurdur R. Gislasona, Eydis S. Eiriksdottir, Vasileios Mavromatis, Eric H. Oelkers (2012).   Riverine particulate material dissolution as a significant flux of strontium to the oceans. Earth and Planetary Science Letters 355-356, 51–59.
Jones MT, SR Gislason, KW Burton, CR Pearce, V Mavromatis, P AE Pogge von Strandmann, EH Oelkers (2014).  Quantifying the impact of riverine particulate dissolution in seawater on ocean chemistry. Earth and Planetary Science Letters 395, 91-100.
Jones MT, IM Gałeczka, A Gkritzalis-Papadopoulos, MR Palmer, MC Mowlem, K Vogfjörð, Þ Jónsson and Gislason (2015). Monitoring of jökulhlaups and element fluxes in proglacial Icelandic rivers using osmotic samplers.  Journal of Volcanology and Geothermal Research 291, 112-124
Rannsóknin var styrkt af Evrópusambandinu  í gegnum 7. Rammaáætlunina „Funding Scheme: FP7-PEOPLE-2009-IEF“, styrknúmer: 254495 verkefnisheiti: „VOLCANIC WEATHERING“ og  rannsóknarnetverkið  „FutureVolc“, styrknúmer: 308377.

Dr. Iwona Monica Gałeczka nýdoktor frá 2013 til 2016. Iwona er fædd og uppalin í Póllandi.
Iwona  betrumbætti háþrýstihvarfastokkinn sem hún hannaði og byggði í doktrorsverkefninu sínu. Hún hélt áfram að rannsaka efnabúskap jökulhlaupa og hún reyndi nýja aðferð  til söfnunar vantssýna úr straumvötnum með ósmósu-sýnatökum í samvinnu við Morgan Jones, og hún beytti aðferðinnn við rannsóknir á efnasamsetningu Jökulsár á Fjöllum á meðan eldgosið í Bárðarbungu 2014-15 stóð yfir.
Galeczka I. M., D. Wolff-Boenisch, E. H. Oelkers, S. R. Gislason (2014). An experimental study of basaltic glass–H2O-CO2 interaction at 22 and 50° C: Implications for subsurface storage of CO2. Geochimica et Cosmochimica Acta 126, 123-145.
Galeczka IM, ES Eiriksdottir, J Hardardottir, EH Oelkers, P Torssander, and SR Gislason (2015). The effect of the 2002 glacial flood on dissolved and suspended chemical fluxes in the Skaftá river, Iceland.  Journal of Volcanology and Geothermal Research 301, 253-276.
Iwona Galeczka, Gunnar Sigurdsson, Eydis Salome Eiriksdottir, Eric H. Oelkers, Sigurdur R. Gislason (2016). The chemical composition of rivers and snow affected by the 2014/2015 Bárðarbunga eruption, Iceland Journal of Volcanology and Geothermal Research, í prentun, handrit á vefnum;  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027316000615
Verkefnið var styrkt af Evrópusambandinu í gegnum 7. Rammaáætlunina  „European R&D Project CARBFIX (FP7-ENERGY-2011-1-283148 CarbFix”), Norrænu ráðherranefndinni í gegnum „Nordic Innovation, Top Level Initiative“ verkefni: „1029-NORDICCS – The Nordic CCS Competence Centre and SPI-Cooperation“, og Ríkisstjórn Íslands í gegnum Almannavarnir vegna gossins í Bárðarbúngu 2014-15.


Doktorsnemar


Marin Ivanov Kardjilov doktorsnemi frá 2000 to 2006. Fæddur og uppalinn í Búlgaríu.
Kolefnisbúskapurinn á Íslandi
Leiðbeinendur:  Guðrún Gísladóttir prófessor við Háskóla Íslands og Sigurður Reynir Gíslason vísindamaður við Háskóla Íslands.

Marin Ivanov Kardjilov varði doktorsritgerð sína við Háskóla Íslands í Öskju, sal 132 í júní  2008. Andmælendur voru Dr. Rattan Lal, School of Environment and Natural Resources, Ohio State University, Columbus, Ohio, USA, og Dr. Bjarni Didrik Sigurðsson, Faculty of Environmental Sciences, Agricultural University of Iceland, Hvanneyri, Iceland. Doktorsnefndin var skipuð leiðbeinendunum tveimur og  Dr. Björn Birnir, Department of Mathematics, University of California, Santa Barbara, USA. Doktorsvörninni stjórnaði Anna Dóra Sæþórsdóttir the Head of the Department of Geography and Tourism, Faculty of Sciences, University of Iceland. 
Doktorsgráða frá: The Department of Geography and Tourism, Faculty of Sciences, University of Iceland. 

Verkefnið var styrkt af  RANNÍS, Rannsóknarsjóði Háskólans og Jarðvísindastofnun Háskólans.

Ágrip: Lífrænt og ólífrænt kolefni er eitt af mikilvægustu efnum á jörðinni. Kolefni er sérstaklega áhugavert, vegna samfelldra og flókinna efnaskipta þess við andrúmsloft, land og sjó. Það er mikilvægt að mæla og skilja hvernig og hversu hratt kolefni flyst á milli andrúmslofts, lands og sjávar, vegna aukins styrks koltvíoxíðs í andrúmslofti og áhrifa þess á loftslag. Tilgangur þessarar rannsóknar var að bæta við þekkingu á hreyfanleika kolefnis við margbreytilegar landfræðilegar, jarðfræðilegar og vatnafræðilegar aðstæður, við breytilegt loftslag og mismunandi mælikvarða, allt frá einstökum vatnasviðum til alls Íslands. Í rannsókninni var binding koltvíoxíðs mæld í landrænum gróðri og í jarðvegi. Ennfremur var binding koltvíoxíðs vegna veðrunar bergs mæld í straumvötnum á Austurlandi frá 1998 til 2006. Landfræðileg upplýsingakerfi voru notuð til þess að meta og greina gögn frá gervihnöttum og kortagögn varðandi gróðurfar, jarðveg, jarð- og landfræði, ásamt hundruðum greininga af lífrænu og ólífrænu kolefni í straumvatnasýnum og samfelldum upplýsingum um veðurfar og rennsli straumvatna á rannsóknartímabilinu. Breytileiki í bindingu kolefnis í gróður frá einu ári til annars var mældur með MODIS-gervihnettinum, bæði fyrir einstök vatnasvið á Austurlandi og einnig fyrir allt Ísland. Vensl kolefnisflutninga um gróður, jarðveg og straumvötn við loftslag, gróðurfar, jarðvegsþekju, jarðfræði og landfræði voru rannsökuð. Stærsti hluti kolefnisins, sem barst fram með straumvötnum, var í formi uppleysts ólífræns kolefnis, en það binst í vatni við veðrun bergs. Framburður vatnsfallanna á uppleystu ólífrænu kolefni var meiri en flutningur kolefnis um gróður, á gróðursnauðum vatnasviðum. Á vatnasviðum með meiri gróðurþekju voru flutningar kolefnis um gróður meiri en straumvatnaflutningarnir. Ársmeðalhiti vatnasviðanna á Austurlandi steig um 2°C fyrstu fimm árin á rannsóknartímabilinu og afrennsli vatns af vatnasviðunum tvöfaldaðist á sama tíma. Það tekur gróður á Íslandi um eitt ár að svara loftslagsbreytingunum og því leiðir hlýtt og rakt ár til aukinna kolefnisflutninga um gróður, árið eftir hlýnunina. Í þessari rannsókn var lagt mat á heildarmagn kolefnis sem bundið var í gróður, það sem tapaðist við öndun og framburð kolefnis með straumvötnum frá landi, bundið í vatni og lífrænum leifum. Þetta er fyrsta tilraunin til þess að mæla og greina samspil kolefnisflutninga um landrænan gróður og straumvötn og það hvernig kolefnisflutningarnir svara loftslagsbreytingum.

Josh Wimpenny doktorsnemi við Open University á Bretlandseyjum 2004-2009.  Fæddur og uppalinn á Bretlandseyjum.
„Chemical weathering and erosional transport in an ancient shield terrain“
Leiðbeinendur voru Kevin Burton og Rachael James við  Open University, UK og Sigurður Reynir Gíslason Háskóla Íslands
Doktorsgráðan var veitt af The Department of Earth and Environmental Sciences, Centre for Earth, Planetary, Space and Astronomical Research, The Open University, Walton Hall, Milton Keynes, UK Open University, UK.
Rannsóknirnar beindust að hegðun óhefbundinna samsætna við veðrun bergs og jarðvegs, í tilraunum á rannsóknarstofu og í náttúrunni (Grænlandi og Indlandi).  Josh varði einum vetri við tilraunir á rannsóknarstofu í vatsefnafræði á Jarðvísindastofnun Háskólans. 



Bergur Sigfússon 2005 - 2009.  Fæddur og uppalinn á Íslandi.
Streymi arsens um basískt berg („Reactive transport of Arsenic through basaltic media“)

Leiðbeinendur voru Andy Meharg, Háskólanum í  Aberdeen í Skotlandi, og Sigurður Reynir Gíslason við Háskóla Íslands. Meirihluti verksins var unninn á Íslandi en doktorsgráðan var veitt af Háskólanum í Aberdeen.
Doktorsverkefnið var styrkt af RANNÍS, Orkuveitu Reykjavíkur og Landsvirkjun.

Ágrip: Efnaflutningur arsens frá eldstöðvum og jarðhitakerfum var rannsakaður í verkefninu. Tilraunir og vettvangsrannsóknir voru notaðar til að skýra afdrif arsens í grunnvatni og á mótum straumvatna og sjávar. Ennfremur var jarðefnafræðilegum líkönum beitt til að spá fyrir um afdrif arsens í umhverfinu.
Arsen berst til yfirborðs og í andrúmsloftið frá storknandi kviku eða við eldsumbrot. Í Grímsvatnagosinu 2004, gafst mjög gott tækifæri til að ákvarða efnaflutninga valinna frumefna út í umhverfið við eldsumbrot. Útreikningar gáfu vísbendingu um lækkandi pH gildis vatns vegna kvikugastegunda sem leiddu til ákafrar leysingar gosefna og þar af leiðandi hás styrks leystra efna í hlaupvatni frá Grímsvötnum. Við blöndun hlaupvatns og sjávar bentu hermireikningar til að arsen og brennisteinsstyrkur lækkaði í sjó vegna ásogs þessara efna á svifaur sem barst með hlaupvatninu. Við frekari þynningu hlaupvatns og svifaurs í sjó minnkuðu þessi áhrif og efnin losnuðu af yfirborði svifaurs í sjó.
Ásogsfastar arseníts og arsenats á basaltgler voru ákvarðaðir með tilraunum við pH á bilinu 3 til 10. Hreyfanleiki arseníts minnkaði við hækkandi pH. Í tilfelli arsenats var þessu öfugt farið. Arsenat var nánast óhreyfanlegt við pH 3 en mjög hreyfanlegt við pH 10.
Einvítt líkan af grunnvatnskerfi var kvarðað með langri tímaröð mælinga á efnainnihaldi í affallsvatni háhitavirkjunar. Þíóarsen spesíur voru algengasta form uppleysts arsens í affallsvatninu. Þessar spesíur breyttust að hluta í arsenít og arsenat innan fárra mínútna í straumvatni áður en vatnið rann ofan í gjótur á yfirborði. Klóríð frá virkjuninni mældist í lindum í 4100 metrum neðan við upprunastað, innan 10 ára eftir að hún tók til starfa. Aftur á móti hafði arsenat frá virkjun einungis ferðast 850 metra í hrauninu á sama tíma.  Líkanreikningar spá að fullum arsenstyrk verði náð í lindunum á u.þ.b. 100 árum. Þessi töf skýrist af ásogi arsens á gleryfirborð hraunlaga í jarðlagastaflanum. Þá gera líkanreikningar ráð fyrir að fullum arsenítstyrk verði náð í lindunum eftir 1000 ár.

Therese Kaarbø Flaathen 2006 - 2009.  Fædd og uppalin í Noregi
Efnaskipti vatns og bergs við kolefnisbindingu  í basalti 

Photo Therese K. Flaathen.jpg

Leiðbeinendur í verkefninu voru Sigurður Reynir Gíslason Jarðvísindastofnun Háskólans og Dr. Eric Oelkers CNRS í Toulouse í Frakklandi.

Fimmtudaginn 3. September  2009 fór fram doktorsvörn við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands. Þá varði Therese Kaarbø Flaathen doktorsritgerð sína „Water rock interaction during CO2 sequestration in basalt“ (Efnaskipti vatns og bergs við kolefnisbindingu í basalti). Andmælendur voru Dr. Yousif Kharaka, US Geological Survey í Bandaríkjunum og Dr. Luigi Marini, University of Genova, Italíu og á vegum Université de Toulouse III; Dr. Halldór Ármannsson, Íslenskum Orkurannsóknum,  Dr. Kevin Burton, Université de Toulouse III – Paul Sabatier, Frakklandi and Dr. Pierre Agrinier, Institue de Physique de Globe de Paris, Frakklandi.  Umsjónarkennari var Dr. Stefán Arnórsson við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands. Dr. Magnús Tumi Guðmundsson, forseti Jarðvísindadeildar stjórnaði athöfninni í Hátíðarsal Háskólans og hófst hún klukkan 15:00.
Sameiginleg doktorsgráða frá: Faculty of Earth Science, School of Engineering and Natural Sciences, University of Iceland & Université de Toulouse, Universitée III Toulouse - Paul Sabatier, Géosciences Environment Toulouse, France, 3. september 2013.
Doktorsverkefnið var styrkt af Norrænu ráðherranefndinni í gegnum Nordvulk og af Evrópusambandinu í gegnum “ The MIN-GRO Research and Training Network (MRM-RTN-CT-2006-035488).

Ágrip:  Áhugi á bindingu koltvíoxíðs í bergi, í svokölluðum karbónat steintegundum eða karbónötum, hefur vaxið hratt undanfarin ár vegna hækkandi styrks koltvíoxíðs í andrúmslofti. Binding kolefnis í steini er stöðugasta bindingarform kolefnis. Möguleikar á bindingu kolefnis í basalti eru nú rannsakaðir á Íslandi og víða annars staðar. Tilgangur þessarar doktorsritgerðar var að rannsaka hvernig best væri að mynda karbónat steindir þegar koltvíoxíð er bundið í basalti. Rannsóknir voru gerðar úti í náttúrunni og með tilraunum á rannsóknarstofu. Grunnvatnskerfið í nágrenni Heklu er náttúruleg hliðstæða við niðurdælingu koltvíoxíðs í basalt. Koltvíoxíðið á Heklusvæðinu er upprunnið úr kviku undir fjallinu, það leitar til yfirborðs og blandast grunnvatninu í nágrenni fjallsins í gosum og milli gosa og gastegundir og málmar berast beint til andrúmslofts í eldgosum. Þarna má sjá hvernig efnaskipti vatns og bergs í náttúrunni binda kolefni sem er upprunnið úr kviku. Styrkur mengandi efna í grunnvatni við Heklurætur er lítill, og líkanareikningar benda til að steindirnar kalsít og járnoxíhydroxíð (FeOOH) bindi þungmálmanna samfara efnaskiptum vatns og bergs. Þungmálmarnir geta losnað úr bergi á fyrstu stigum efnaskipta vatns, gastegunda og bergs við lágt pH.
Talið er að losun tvígildra katjóna úr basalti samfara upplausn þess í vatni, stjórni hraða bindingar koltvíoxíðs í berginu. Það má hraða þessu ferli með því að bæta uppleystum efnum, svokölluðum hvötum, í vatnið. Súlfat, sem er oxað form brennisteins, getur haft þessi áhrif. Áhrif súlfats á leysnihraða basaltglers voru rannsökuð á rannsóknarstofu. Brennisteinn er algeng gastegund í útblæstri orkuvera og iðnaðarvera og losun hans til andrúmslofts getur valdið skaða. Ef brennisteinn hvatar efnahvörfin gæti verið hagkvæmt að dæla báðum gastegundunum samtímis í berg þar sem brennisteinn og kolefni myndu bindast varanlega. Tilraunirnar sýna að súlfat hraðar upplausn basaltglers við lágt pH en hefur engin áhrif við hátt pH. Þetta bendir til þess að það gæti hraðað bindingu koltvíoxíðs í basalti að dæla oxuðum brennisteinssamböndum og koltvíoxíði samtímis í bergið. Til þess að rannsaka frekar áhrif brennisteins á bindingu koltvíoxíðs í basalti, voru gerðar tilraunir á rannsóknarstofu með áhrif súlfats á útfellingarhraða karbónatsins kalsíts. Niðurstöður sýna að súlfat getur minnkað útfellingarhraðann. Þetta bendir til að samhliða niðurdæling brennisteins og koltvíoxíðs hægi á útfellingu kalsíts. Frekari tilrauna er þörf til þess að kanna þessi áhrif á útfellingarhraða karbónata og heildaráhrif brennisteins á upplausn basalts og útfellingu karbónata.
Um Therese: Therese Kaarbø Flaathen fæddist 1980 og ólst upp í Vestfossen í Noregi. Foreldrar hennar eru Elisabeth Kaarbø Flaathen and Per Alexander Flaathen. Hún lauk stúdentsprófi 1999 og hóf nám í jarðfræði við háskólann í Tromsø árið 2000. Þar lauk Therese mastersnámi í jarðefnafræði snemma vors árið 2005. Sama vor varð hún styrkþegi við Norræna eldfjallasetrið við Jarðvísindastofnun Háskólans. Beindust rannsóknir hennar að efnaskiptum vatns og bergs í nágrenni Heklu. Therese hóf doktorsnám sitt við Háskóla Íslands um haustið 2006. Árin 2008 og 2009 vann hún að doktorsverkefni sínu við Paul Sabatier háskólann í Toulouse í Frakklandi.



Gabrielle Jarvik Stockmann 2007-2012. Fædd og uppalin í Danmörku.

Photo Gabrielle J. Stockmann

Leiðbeinendur voru  Sigurður Reynir Gíslason, Jarðvísindastofnun Háskólans,  Eric Oelkers, CNRS í Toulouse í Frakklandi og Domenik Wolff-Boenisch, Curtin Háskólanum í Perth í Ástralíu.

Sameiginleg doktorsgráða frá Háskóla Íslands og Paul Sabatier háskólanum í Toulouse í Frakklandi.
Verkefnið var unnið jöfnum höndum við Háskóla Íslands og Paul Sabatier háskólann í Toulouse og var  styrkt af Umhverfis og auðlindasjóði Orkuveitu Reykjavíkur, Rannsóknarsjóði Háskólans, Norræna eldfjallsetrinu (NORDVULK) við HÍ, Evrópusambandinu í gegnum “The MIN-GRO Research and Training Network (MRTN-CT-2006-035488)” og ERASMUS stúdentaskiptasjóðnum. 

Ágrip: Ísland er eitt fárra landa þar sem binding koltvíoxíðs í steindum er rannsökuð með tilraunum í náttúrunni og á rannsóknarstofu.  Þetta íslenska og jafnframt alþjóðlega rannsóknarverkefni ber heitið „carbfix“ (www.carbfix.com).  Það byrjaði haustið 2007 og fyrsta niðurdæling koltvíoxíðs í berg, sunnan Hellisheiðarvirkjunar, hófst í janúar 2012. Koltvíoxíð er leyst upp í vatni í niðurdælingunni, en við það verður vatnið hvarfgjarnt og leysir tvígildar jónir úr berginu. Jónirnar ganga í efnasamband við kolefni í vatnslausninni og mynda karbónatsteindir sem falla út úr vatninu og geta verið stöðugar í þúsundir ára. Þar með er koltvíoxíðið steinrunnið. Talið er að leysing tvígildra jóna úr bergi ráði hraða steinrenningarinnar. Það er því brýnt að rannsaka þau ferli, sem gætu haft áhrif á leysnihraða jónanna úr berginu.  Doktorsverkefnið er eitt af mörgum verkefnum carbfix rannsóknarverkefnisins og beinist það að áhrifum karbónata og baktería (Pseudomonas reactans) á leysnihraða bergs.

Heildarniðurstöður  rannsóknarinnar eru að karbónatútfellingar og bakteríur hafa ekki afgerandi áhrif á leysnihraða þeirra frumsteinda basalts og basaltglers sem rannsakaðar voru. Útfellingarnar og bakteríurnar ættu því ekki að letja steinrenningu koltvíoxíðs í basalti. Kalsít fellur hraðar út á kristölluðu basalti en á glerjuðu, en þrátt fyrir það myndast einnig kalsít á yfirborði basaltglers.

Um doktorsnemann:  Gabrielle Jarvik Stockmann fæddist í Kaupmannahöfn árið 1969 og ólst upp í Danmörku og Grænlandi.  Hún lauk BS-prófi í efnafræði árið 1996 og meistaragráðu í jarðfræði 1998 frá Kaupmannahafnarháskóla.  Meistaraprófsritgerð hennar fjallaði um strýtur á hafsbotni á Suður Grænlandi, sem eru gerðar úr steindinni ikaít (CaCO3x6H2O).  Eftir námið vann Gabriella í fjögur ár fyrir dönsku heimskautastofnunina, eitt ár við Jarðvísindastofnun Kaupmannahafnarháskóla og loks tvö ár sem verkefnisstjóri við sama skóla, áður en hún flutti til Íslands haustið 2007 og hóf doktorsnám. Sama ár skrifaði Gabrielle bók um ikaít-strýturnar með jarðfræðingnum Uffe Wilken, og er hún notuð við kennslu í grunnskólum og framhaldsskólum í Danmörku. Gabriella er gift Erik Sturkell sem er prófessor í jarðeðlisfræði við Gautaborgarháskóla.


Iwona Monika Gałeczka 2009 - 2013. Fædd og uppalin í Póllandi.

Photo Iwona Galeczka

Leiðbeinindur voru Dr. Sigurður Reynir Gíslason,  Dr. Domenik Wolff-Boenisch, Department of Applied Geology, Curtin University, Australia & Dr. Eric Oelkers, CNRS Toulouse France.
Doktorsgráða frá Jarðvísindadeild, Verkfræði og náttúruvísindasviði, Háskóla Íslands í september 2013.

Útdráttur: Megintilgangur rannsóknarinnar var að hanna, byggja og prófa stóran háþrýstihvarfastokk (e. high pressure column flow reactor) til notkunar við tilraunir á rannsóknarstofu á efnaskiptum bergs og gasríks vökva, í þessu tilviki koltvíoxíðs (CO2). Hvarfastokkurinn er 2,3 m langur og gerður úr títani. Stokkinn er hægt að fylla með steindum og/eða gleri og hönnun hans gerir kleift að taka sýni af gasríkum vökva í snertingu við steindirnar/glerið undir þrýstingi. Framkvæmd var röð tilrauna með hreinu vatni og kolsýrðum vatnslausnum (0,3-1,2 M CO2(aq)) og basaltglerkornum. Stærð hvarfastokksins, möguleikinn á að taka vökvasýni á mismunandi lengdarbilum undir þrýstingi og að fylgjast með þróun uppleysts ólífræns kolefnis (DIC) og pH in-situ gerir hvarfastokkinn einstakan í samanburði við aðra slíka stokka sem hannaðir eru fyrir rannsóknir á efnahvörfum vatns og bergs. Niðurstöður tilrauna við 22°C og án teljandi íblöndunar koltvíoxíðs sýndu að pH-gildi hreins vatns breyttist frá 6,7 í 9-9,5 við það að flæða í gegnum stokkinn og stærstur hluti uppleysts járns féll út í síðsteindum, líkt og í náttúrulegum kerfum basalts, regnvatns og grunnvatns (e. meteoric waters). Við það að skipta út alkalíska vökvanum í stokknum fyrir kolsýrt vatn varð vökvinn í fyrstu yfirmettaður með tilliti til karbónatsteinda en um leið og kolsýrða vatnið fyllti stokkinn og pH-gildið lækkaði í 4,5 hélst vökvinn undirmettaður með tilliti til allra karbónata. Hreyfanleiki og styrkur nokkurra málma jókst umtalsvert í CO2-vökvafasanum og sumir málmanna, m.a. Mn, Fe, Cr, Al og As, fóru yfir leyfileg mörk í drykkjarvatni. Járn leystist og hlutfallslegur styrkur Fe2+/Fe3+ í vatnslausn jókst við gegnumflæðið. Leysing basaltglersins náði ekki að brjóta niður búffereiginleika kolsýrða vatnsins. Á fyrstu 40 mínútunum, á meðan vatnið flæddi um fyrstu 18,5 cm stokksins, urðu efnaskipti kolsýrða vatnsins við basaltglerið til þess að pH-gildið hækkaði úr 3,4 í 4,5 en hélst svo stöðugt í gegnum seinni 2,1 metra stokksins.
Þar sem eldvirk svæði eru hulin jöklum myndast vatnsfylltir katlar undir jöklunum vegna jarðhita og jafnvel eldgosa. Katlarnir tæmast reglulega í jökulhlaupum. Sum þessara hlaupa, sér í lagi hlaup vegna eldvirkni, geta valdið miklum skaða og getur stærð þeirra verið á við Amazonfljótið (>200.000 m3/s). Í júlí 2011 brutust tvö lítil jökulhlaup (um 2000 m3/s) undan Mýrdalsjökli í Múlakvísl og undan Vatnajökli í Köldukvísl. Það má líta á efnaskipti vatns, bergs og gastegunda í jökulkötlum, sem efnaskipti í háþrýstihvarfastokk. Stokkurinn er þá fylltur með bergi með ákveðinni efnasamsetningu og þekktu yfirborðsflatarmáli og vökvi og gas látið leika um bergið svo vökvi, gas og berg geti hvarfast. Vökvinn er lýsandi fyrir jökulbráð og gasið kvikugastegundir á borð við CO2, SO2, HCl og HF. Gildi pH vatnssýna sem safnað var á meðan flóðunum tveimur stóð voru hlutlaus eða basísk og leiðni allt að 900 µS/cm. Basavirkni (e. alkalinity), aðallega vegna bíkarbónats (HCO3- ), mældist hæst ~9 meq/kg við hámark flóðsins úr Mýrdalsjökli en náði jafnvægi við um 1 meq/kg er líða tók á flóðin. Styrkur H2S var lítill í vatninu (minni en 1,5 µmol/kg). Styrkur flestra uppleystra efna í flóðvatninu, m.a. styrkur jónanna Cl-, F- og SO42-, sem geta rakið uppruna sinn til kvikugass, var sambærilegur árssveiflu þessara efna í umræddum ám. Samanburður á flóðvatninu við íslenskt grunnvatn og einfaldir líkanareikningar á þróun vökvans benda til þess að efnasamsetning leystra efna í leysingarvatninu þróaðist við efnaskipti vatns og bergs á löngum tíma (a.m.k. á nokkrum dögum) þar sem gas var í takmörkuðu magni og án beinnar snertingar vökvans við kviku. Þetta bendir til þess að hitagjafinn sem olli bráðnuninni, og þar með jökulhlaupunum, hafi verið jarðhiti fremur en eldsumbrot.

Um Iwonu:  Iwona Monika Gałeczka  er fædd 1984 í Tarnowskie Gory í Póllandi.  Hún lauk MS námi í grunnvatnsjarðfræði og verkfræði við  “AGH-University of Science and Technology, Krakow“, Póllandi 2008.  Eftir það vann hún sem jarðfræðingur við Pólsku jarðvísindastofnunina í Sosnowiec þar til hún flutti til Íslands 2009.

Snorri Guðbrandsson 2007 - 2013.  Fæddur og uppalinn á Íslandi.

Photo Snorri Guðbrandsson

Leiðbeinendur voru  Sigurður Reynir Gislason, Domenik Wolff-Boenisch og Eric Oelkers.
Sameiginleg doktorsgráða frá: Faculty of Earth Science, School of Engineering and Natural Sciences, University of Iceland & Université de Toulouse, Universitée III Toulouse - Paul Sabatier, Géosciences Environment Toulouse, France, september 2013.
Experimental weathering rates of aluminium-silicates. Dissolution of crystalline basalt and plagioclase, and precipitation of aluminium rich secondary minerals.

Ágrip af rannsókn:  Leysing frumsteinda er einn meginþáttur efnaveðrunar bergs. Við leysingu berast ýmis efni úr berginu í grunnvatn og yfirborðsvatn. Þessi leystu efni hafa áhrif á steindasamsetningu ummyndaðs bergs og jarðvegs því þau mynda síðsteindir í berggrunninum, svo sem geislasteina, leirsteindir og karbónöt.
Í þessari ritgerð er fjallað um leysnihraða kristallaðs basalts og plagíóklas feldspata við pH-gildi frá 2 til 11 og hita frá 5° til 75°C. Leysniferill kristallaðs basalts fyrir kísil og kalsíum sem fall af pH-gildi í kristölluðu basalti er U-laga, líkt og leysniferlar basaltglers og albítríks plagíóklass. Leysnihraði minnkar með hækkandi pH-gildi í súrri lausn (pH < 7), en eykst með hækkandi pH-gildi í basískri lausn. Niðurstöður mælinga á leysnihraða plagíóklasa með efnasamsetningu sem spannar röðina frá albíti að anortíti sýna að plagíóklas leysist því hraðar sem meira kalsíum er í steindinni ef vökvinn er súr. Í basískri lausn leysast hins vegar öll plagíóklös jafnhratt upp, óháð efnasamsetningu.
Gibbsít, sem er algeng álsteind í jarðvegi, er talið myndast við efnaveðrun plagíóklass við lágan hita og nægan raka. Gibbsít er ein álsteindanna í báxíti, sem er helsta hráefni í álframleiðslu. Tilraunir voru gerðar með útfellingu gibbsíts í lokuðum hvarfakútum með "kími" gibbsítkristalla til að hvetja útfellingu. Þessar tilraunir voru gerðar sem fall af mettunarstigi við 22°C og pH=11 annars vegar og við 80°C og pH=9 hins vegar. Könnun á kristalkíminu með rafeindasmásjá leiddi í ljós útfellingar í öllum tilraununum. Hraði útfellingar gibbsíts sem fall af mettun var ákvarðaður, og reyndist hann vera álíka mikill og leysnihraði plagíóklas við sama pH. Kaólínít er algeng Al-síðsteind sem myndast úr plagíóklasi við veðrun, líkt og gibbsít. Gerðar voru tilraunir með útfellingu kaólíníts í hvarfakút við 25°C og pH=4 með kristalkími sem hvata, og var hraði mældur sem fall af mettunarstigi. Vatnslausninar gefa hins vegar til kynna að mjög hægar útfellingar eigi sér stað. Þetta bendir til þess að við lágan hita sé það í reynd útfellingahraði kaólíníts sem stjórni vexti þess fremur en leysnihraði plagíóklasa.
Um Snorra:  Snorri Guðbrandsson er fæddur árið 1976 í Reykjavík. Hann hóf nám í jarðfræði við Háskóla Íslands árið 2003 og lauk B.Sc. gráðu árið 2007. Á meðan námi stóð starfaði hann sem sumarstarfsmaður hjá Náttúrufræðistofnun Íslands og Íslenskum orkurannsóknum. Haustið 2007 hóf Snorri nám til doktorsprófs við Háskóla Íslands og Paul Sabatier háskólann í Toulouse. Verkefnið hefur verið unnið við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands, GET/CNRS, Midi-Pyrenees rannsóknastofuna í Toulouse, en einnig dvaldi Snorri við NanoGeo-Science rannsóknarstofuna við Kaupmannahafnarháskóla.
 

Jonas Olsson 2010 - 2014. Fæddur í Þýskalandi en uppalinn í Danmörku.

Photo Jonas Olsson

Leðbeinendur voru Sigurður Reynir Gislason Háskóla Íslands og  Susan Luise Svane Stipp, Háskólanum í Kaupmannahöfn.
Tvöföld gráða í jarðefnafræði við Háskóla Íslands og Háskólann í Kaupmannahöfn í maí 2014.
Verkefnið var styrkt af Norrænu ráðherranefndinni í gegnum „Nordic Volcanological Center (NORDVULK), Jarðvísindastofnun Háskólans og „The NanoGeoScience Group, Department of Chemistry, Copenhagen, Denmark“.
Mánudaginn 26. maí kynnti Jonas Olsson doktorsverkefni sitt í jarðefnafræði við Háskóla Íslands. Jonas stundaði doktorsnám samhliða við Kaupmannahafnarháskóla og Háskóla Íslands og fór vörnin fram við Kaupmannahafnarháskóla. Andmælendur voru Prof. Bjørn Jamtveit, Department of Geosciences, University of Oslo, Konrad Herbst, Principal Research Chemist, Chemical Catalyst Department, Haldor Topsøe, Denmark og Hans Christian Bruun Hansen, Professor, Plant Science, University of Copenhagen, Denmark. Í doktorsnefnd sátu  Professor Susan S. Stipp University of Copenhagen,   Dr. Sigurður Reynir Gíslason University of Iceland, Dr. Emil Makovicky University of Copenhagen

Útdráttur: CarbFix er tilraunaverkefni sem beinist að steinrenningu koltvíoxíðs (CO2), þ.e. bindingu þess í bergi til frambúðar. Markmið verkefnisins er að fanga koldíoxíð úr útblæstri orkuvers, í þessu tilviki Hellisheiðarvirkjunar, leysa það upp í vatni og dæla því djúpt niður í jarðlög, þar sem það mun væntanlega bindast varanlega í karbónatsteindum. Kolsúrt vatnið leysir úr berginu efni, katjónir, sem ganga í samband við kolsýruna og mynda karbónatsteindir í holrýmum basaltjarðlaga. Um leið getur vökvinn að vísu leyst eitraða málma úr berginu, og gætu þeir hugsanlega spillt grunnvatni og yfirborðsvatni. Ýmsar ummyndunarsteindir aðrar en karbónatsteindir geta myndast, svo sem járnhýdroxíð og leir, en þær þykja óæskilegar því þær keppa við karbónatsteindirnar um tvígildar katjónir, sem binda koldíoxíð, og þessar steindir geta einnig myndað lag á yfirborði bergs í holrýmum og hindrað þannig efnaskipti þess við vatn.
Tilgangur verkefnisins, sem þessi ritgerð fjallar um, var að rannsaka ummyndunarsteindir sem verða til við efnaskipti vatns, koltvíoxíðs og bergs, við þær aðstæður sem ríkja í CarbFix tilrauninni, og að meta getu þeirra til að nema burt skaðlega málma sem losna úr basaltinu. Rannsóknarverkefnið skiptist í fjóra hluta.
Fyrsti hluti verkefnisins var rannsókn á efnaeiginleikum gosösku. Fersk gjóska úr Grímsvatnagosinu 2011 reyndist vera þóleiítískt basasltgler að mestu, en minna en 10% af massa hennar var plagíóklas og pýroxen. Eimuðu vatni var dælt í gegnum hvarfastokk fylltan gjóskunni, og styrkur 74 uppleystra efna var ákvarðaður. Útfallsvatnið var basískt, og styrkur S, Na, Ca, Mg, F og Cl var mestur fyrstu tíu mínúturnar, en eftir tólf klukkustundir var styrkur Si ráðandi. Járn- og ál-ummyndunarsteindir mynduðust á yfirborði gjóskunnar, og eru þær taldar hafa tekið til sín úr lausn efnin As, Ba, Cr, Co, Cu, Ga, Mn, Mo, Ni, P, Te, V og Zn. Fleira má álykta af þessari rannsókn. Vegna þess hversu fínkornótt askan er, getur hún borist um langan veg og því truflað flugumferð og haft áhrif á efnabúskap ferskvatns og sjávar fjarri eldstöðvunum jafnt sem nær þeim.
Annar hluti rannsóknarverkefnisins beindist að kalkútfellingum í Hvanná á Goðalandi, en þær mynduðust nokkrum vikum eftir að gosið á Fimmvörðuhálsi hófst í mars 2010. Styrkur Cd, Co, Cu, Mg, Mn og Sr í ánni minnkaði eftir því sem neðar dró og fylgdi þannig styrk Ca. Dreifistuðlar, sem lýsa hlutfalli styrks málma í vatni og kalsíti, voru ákvarðaðir fyrir Hvannárkalkið og þeir síðan bornir saman við sömu dreifistuðla, sem fundnir höfðu verið með tilraunum á rannsókarstofu. Dreifistuðlunum ber afar vel saman fyrir málmana Ba, Cd, Co, Cu, Mg, Mn, Na, Ni, Sr og Zn. Hvannárkalkið tók einnig upp fágæta jarðmálma (REE), svo og málmana As og Pb, sem eru eitraðir mörgum lífverum. Líta má á þennan hluta verkefnisins og þann næsta sem rannsókn á náttúrulegum hliðstæðum CarbFix verkefnisins.
Kalk og yfirbasískt vatn úr tveimur lindum í Óman voru viðfangsefni þriðja hluta rannsóknarinnar. Frumefnin sem mældust í lindarvatninu röðuðust þannig eftir styrk: Na, Cl, DIC, Ca, Mg, SO4, K, Br, Si, F, B, Sr, Al, Fe, Mo, Zn, Ni, Cu, Mn, V, Ba, Cr, Co, Ti, Hg og Pb. Kalksýnin reyndust að mestu nálar úr aragóníti og rósir úr kalsíti. Þó fannst í þeim lítilræði af serpentíníti og dypingíti. Meðalstyrkur efna í kalkinu, reiknaður sem μmól í hverju grammi CaCO3, mældist sem hér segir: Mg(430) > Na(81) > Si(46) > Sr(11) > K(1) > Al(0,95) > P(0,39) > Fe(0,26) > Ba(0,22) > Mn(0,13) > Zn(0,08) > Ni(0,07) > V(0,005) > Cr, Cu, Ti(0,003) > As, Ce(0,001) > Pb, Nd, La, Mo, Pr, Sm, Gd, Dy, Er, Cd, Yb, Eu, Th, Ho, Tb, Lu, Tm(< 0,001). Þetta bendir til þess, að kalkið taki til sín bæði fágæta jarðmálma (REE) og eitraða málma, svo sem As, Ba, Cd og Pb. Hins vegar hvarf Hg ekki úr lausn.

Lokahluti verkefnisins snerist um rannsókn á efnaskiptum vatns og koldíoxíðs við basaltsteindina ólivín ((Mg,Fe)2SiO4), við hita frá 25 °C til 120 °C og CO2-þrýsting (heildarþrýsting) frá 1 bar til 80 bar, en við efnaskiptin mynduðust járn- og magnesíumkarbónöt. Rannsóknin var gerð við bæði súrefnisríkar og súrefnisfirrðar aðstæður. Þegar ólivínkristallar voru látnir hvarfast við vatn eingöngu, leystust úr þeim efni, og ummyndunarsteindir urðu til eftir fáeina daga. Þegar ólivínið var einnig látið hvarfast við koldíoxíð, og við hærri hita, myndaðist rauð útfelling innan fjögurra daga. Hún reyndist blanda af göthíti, hematíti og kísli, svo og leir og karbónatsteindum. Tilraunirnar benda til þess, að koldíoxíð í yfirkrítískum ham ráði miklu um myndun magnesíts. Uppleyst járn náði ekki að mynda karbónat, heldur féll úr lausn sem járnoxíð.

Um Jonas: Jonas Olsson er fæddur 1983. Hann lauk M.Sc. gráðu í nanótækni 2009 við Háskólann í Kaupmannahöfn, en vann að því loknu við rannsóknir hjá NanoGeoScience Group sama háskóla og við grunnvatnsrannsóknir hjá University of Waterloo í Ontario, Kanada. Jonas stundaði doktorsnám við Kaupmannahafnarháskóla og Háskóla Íslands frá 2010, en hann var m.a. styrkþegi um árs skeið við Norræna eldfjallasetrið, undir leiðsögn Sigurðar Reynis Gíslasonar.


Helgi Alfreðsson 2007-2015.  Fæddur og uppalinn á Íslandi
.

Photo Helgi Alfreðsson
Leiðbeinindur voru Dr. Sigurður Reynir Gíslason  Dr. Domenik Wolff-Boenisch Department of Applied Geology, Curtin University, Australia, & Dr. Eric Oelkers, CNRS Toulouse France.
Doctorsgráða í Jarðfræði frá Jarðvísindadeild, Verkfræði og náttúruvísindasviði, Háskóla Íslands í september 2015.

Verkefnið var styrkt af Evrópusambandinu (“MIN-GRO Research and Training Network (MRTN-CT-2006–035488) and the European R&D Project CARBFIX (FP7-ENERGY-2011-1-283148 CarbFix”), Umhverfissjóði Orkuveitu Reykjavíkur, Orkuveitu Reykjavíkur, Háskóla Íslands og Almannavörnum.

Ágrip af rannsókn: Minnkun á magni koltvíoxíðs (CO2) í andrúmslofti er ein mesta áskorun mannkyns á þessari öld. Föngun og binding CO2 („carbon capture and storage“) er talin fýsileg lausn á þessum vanda. Markmið CarbFix verkefnisins á Íslandi er að hanna og prófa niðurdælingarkerfi fyrirbindingu og föngun koltvíoxíðs. Koltvíoxíð frá jarðvarmavirkjuninni á Hellisheiði var leyst upp í vatni svo það myndaði kolsýru, sem dælt var niður í basaltberglög á svæðinu. Með tímanum mun kolefnið svo bindast málmum sem sýran leysir úr berginu og mynda fast efni, karbónatsteindir. Kolefnið er þá „steinrunnið“ og geta steindirnar verið stöðugar í milljónir ára. Í þessari ritgerð er fjallað um rannsóknir á tilraunasvæði CarbFix fyrir niðurdælingu, ásamt hermilíkani af afdrifum kolefnisins eftir niðurdælingu. Jarðlög svæðisins eru að mestu frumstætt basalt, bæði kristallað og glerað. Grunnvatnið sem koltvíoxíðið var leyst í, mældist 15–35°C heitt áður en niðurdæling hófst og einangrað frá andrúmslofti. Vatnið var í efnajafnvægi við síðsteindir á borð við leir, geislasteina og kalsít (kalsíumkarbónat). Hermilíkan af niðurdælingunni leiddi í ljós að leysa þurfti upp um 1–2 mól af basalti til að lækka kolsýrumagnið í hverju kg af vatninu niður í gildin fyrir niðurdælingu með útfellingu á kalsíum-, magnesíum- eða járnríkum karbónatsteindum. Í ritgerðinni er enn fremur lýst þróun, smíði og prófunum á djúpsýnataka fyrir borholuvökva sem notaður hefur verið við vöktun á niðurdælingarvökvanum og þróun hans við efnaskipti vatns og bergs.
Eldgosið í Eyjafjallajökli 2010 gaf fágætt tækifæri til að kanna annars vegar umhverfisáhrif sprengigoss undir jökli, þar sem vatn á greiða leið að gosrásinni, og hins vegar sprengigoss við þurrar aðstæður, eftir að gosrásin einangraðist frá bráðvatninu. Fersk öskusýni frá báðum þessum gosfösum voru skoluð í þar til gerðum hvarfastokkum til að kanna samspil nýmyndaðrar gjósku og vatns. Rannsóknin leiddi í ljós gríðarlegan mun á pH-gildi hvarfaða vatnsins frá þessum tveimur gosfösum. Vatn í snertingu við gjósku, sem myndaðist á meðan bráðvatn átti greiða leið að gosrásinni, var með hátt pH-gildi, en þurra sprengigosaskan sýrði vatnið svo munaði mörgum stærðargráðum. Skolvökvinn úr fyrri fasanum var því alkalískur (lútkenndur) og vatnið mettað eða yfirmettað með tilliti til margra algengra síðsteinda sem finnast í gosbergi. Súri skolvökvinn sem hafði leikið um sprengigosöskuna var hinsvegar undirmettaður m.t.t. þessara sömu steinda og innihélt mun meira af nærandi og mengandi málmum eins og járni og áli.
Sýni úr jökulhlaupum sem urðu í kjölfar gossins í Eyjafjallajökli, sem og úr öskumenguðu yfirborðsvatni og straumvötnum við eldfjallið sýndu svipaðar niðurstöður og fyrrgreindar tilraunir. Jökulhlaupin báru fram mikið magn leystra kvikusalta og stóru flóðin niður Markarfljót gáfu til kynna leysingu á gosösku og öðru gruggi. Þessi sýni úr straumvötnum og öskumenguðu yfirborðsvatni mældust með pH-gildi milli 4,8 og 8,2. Flóðið í Svaðbælisá var minna en í Markarfljóti, en það hafði lægra pH-gildi. Mesta sýrumengunin var í flóðvatninu í Svaðbælisá og í gjóskumenguðum ám, en gjóskumengað vatn sem komst í snertingu við gjósku úr báðum gosfösunum var basískara og innihélt bæði mengandi málma og næringarefni. Mikið magn af uppleystum efnum og gjóskukornum barst til sjávar með fallvötnum í kjölfar gossins. Framburður leysts kolefnis í Markarfljóti var um 15 tonn/s fyrstu dagana, á meðan gosið var undir jökli. Eftir að gosrásin einangraðist frá bráðvatni jökulsins lækkaði framburður kolefnis í um 4 tonn/s. Heildarframburður á leystu kolefni til sjávar í kjölfar gossins var um 10.000 tonn. Ofangreind gagnstæð umhverfisáhrif þessara tveggja gosfasa leiddu í ljós að járnauðgun hafsvæðisins við landið af auðleystum söltum var eingöngu möguleg eftir að gosrásin þornaði. Askan úr gosinu undir jökli í byrjun hamfaranna veitti gróðri og jarðvegi á landi nokkra vörn gegn sýringu og annarri mengun þurru sprengiöskunnar, sem féll síðar í gosinu.

Um Helga: Helgi Arnar Alfreðsson fæddist 9. júlí 1984 á Sauðárkróki. Foreldrar hans eru Helga Kristín Sigurðardóttir og Alfreð Guðmundsson. Helgi hóf nám í jarðfræði við Háskóla Íslands 2004 og lauk BSc-prófi frá Jarðvísindadeild árið 2007. Með námi vann hann meðal annars sem sumarstarfsmaður hjá Jarðborunum við boranir á niðurrennslissvæði Hellisheiðarvirkjunar og hjá Íslenskum orkurannsóknum við borholurannsóknir á sama svæði. Haustið 2007 hóf Helgi doktorsnám við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands og hefur hann unnið að rannsóknum sínum við Jarðvísindastofnun Háskólans, Edinborgarháskóla í Skotlandi og Oxfordháskóla í Englandi. Eiginkona hans er Júlía Katrín Björke og eiga þau tvo syni, Halldór f. 2007, og Alfreð Vilhelm, f. 2014.


Eydís Salome Eiríksdóttir 2012-2016. Fædd og uppalin á Íslandi.

Photo Eydís Salome Eiríksdóttir

Leiðbeinendur voru dr. Sigurður Reynir Gíslason, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans og dr. Eric H. Oelkers, prófessor við University College í London

Doctorsgráða frá Jarðvísindadeild, Verkfræði og náttúruvísindasviði, Háskóla Íslands í mars 2016.
Verkefnið var styrkt af Landsvirkjun, Umhverfis og auðlindaráðuneytinu í gegnum Umhverfisstofnun, Ransóknarsjóði Háskóla Íslands og af Vegagerðinni.

Útdráttur: Á undanförnum áratugum hefur aukin þörf mannkyns fyrir vatn, orku og flutninga haft í för með sér vaxandi áhrif á umhverfi straumvatna. Eitt þessara fallvatna er Jökulsá á Dal, sem stífluð var við Kárahnjúka á árunum 2004-2007. Við þá framkvæmd myndaðist Hálslón, sem geymir vatn til raforkuframleiðslu í Fljótsdalsstöð. Náttúrulegt ástand vatnasviðanna var rannsakað í fimm ár áður en framkvæmdir við Kárahnjúka hófust, en sýnum af vatni og svifaur var safnað úr vatnsföllum á áhrifasvæði þeirra. Eftir að virkjunin tók til starfa var sýnum safnað á áhrifasvæði hennar til að kanna áhrif stíflumannvirkja og reksturs Fljótsdalsstöðvar á árframburð svifaurs og leystra efna.
Náttúrulegt ástand vatnasviðanna var greint með gögnum sem safnað var fyrir virkjun. Styrkur svifaurs og leystra aðalefna er háður rennsli vatnsfallanna, en styrkur næringarefna og margra snefilefna stjórnast m.a. af styrk sólarljóss og súrefnis í vatninu. Áhrif loftslags á framburð svifaurs og leystra efna voru könnuð og þess freistað að ákvarða hvort heldur, hitastig eða rennsli, hefði meiri áhrif á efnaframburð fallvatnanna. Niðurstöðurnar benda til jákvæðrar fylgni milli rennslis og vatnshita við árframburð svifaurs og leystra efna, sem mörg hver eru nauðsynleg fyrir lífríkið í strandsjónum. Aukning ljóstillífunar í sjó vegna aukins framboðs næringarefna getur eflt víxlverkun ("negative feedback") milli efnahvarfaveðrunar sílikata og loftslags.
Fyrir virkjun var Jökulsá á Dal eitt aurugasta vatnsfall landsins. Eftir virkjun hefur grófari hluti aursins fallið út í Hálslóni, en fínni hluti hans berst með vatninu í gegnum aðrennslisgöng virkjunarinnar, þaðan sem það rennur í Lagarfljót. Eftir byggingu Kárahnjúkavirkjunar hefur styrkur svifaurs verið afar lítill í Jökulsá á Dal, en í Lagarfljóti hefur hann aukist þrátt fyrir að langmestur hluti aursins sitji eftir í Hálslóni. Styrkur leystra efna í Jökulsá á Dal og Lagarfljóti hefur breyst minna en styrkur svifaurs, en þó má sjá aukningu á heildarstyrk og heildarframburði leystra efna í vatnsföllunum.
Efnasamsetning úrkomu ræðst af samskiptum loftraka við gastegundir og svifagnir í andrúmslofti og endurspeglar því bæði náttúrleg og manngerð áhrif á úrkomu og þar af leiðandi á ferskvatn. Styrkur leystra efna í úrkomu á Íslandi minnkar að jafnaði með fjarlægð frá sjó, en hlutföll flestra steinefna eru þó að kalla hin sömu og í sjó. Á Írafossi hefur úrkoma verið vöktuð í áratugi, og sýnir efnastyrkur hennar breytingar með tíma vegna náttúrulegra og manngerðra áhrifa. Breytingar á efnastyrk úrkomu vegna manngerðra þátta má sjá í úrkomusýnum frá árunum 1980 til 1998 en þar má greina áhrif lagasetningar sem dró úr losun brennisteins til andrúmslofts í Norður-Ameríku og Evrópu. Í upphafi þessa tímabils var pH-gildi úrkomunnar lágt , en var orðið jafnt og í ómengaðri úrkomu undir lok þess. Frá 1998 til 2012 gætti hins vegar súrnunar í úrkomunni á Írafossi, en árið 1998 hófst einmitt framleiðsla rafmagns í Nesjavallavirkjun. Þessi fylgni, svo og gögn um aukningu jarðhitaættaðs brennisteins í Sogi um svipað leyti og borun stóð sem hæst á Hellisheiði, bendir til þess, að jarðhitaborun og rekstur jarðvarmavirkjana geti valdið nokkrum breytingum á nærumhverfi.

Um Eydísi: Eydís Salome Eiríksdóttir fæddist þann 27. apríl 1972. Foreldrar hennar eru Vilborg Gunnlaugsdóttir og Eiríkur Sigurðsson. Eydís hóf nám í jarðfræði við Háskóla Íslands árið 1993 og lauk BSc. prófi frá Jarðvísindadeild árið 1996. Árið 1998 hóf Eydís störf sem sérfræðingur á Raunvísindastofnun Háskólans, seinna Jarðvísindastofnun Háskólans, og sá um rekstur rannsókna á vatnasviðum sem tengdust fyrirhugaðri virkjun Jökulsár á Dal, ásamt vöktun vatnsfalla í öðrum landshlutum. Árið 2005 hóf hún meistaranám við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands sem hún lauk árið 2007, en hélt þá áfram starfi sínu hjá Jarðvísindastofnun Háskólans. Árið 2012 hóf Eydís doktorsnám við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands sem hún hefur unnið að samhliða öðrum störfum á Jarðvísindastofnun Háskólans. Sambýlismaður hennar er Daði Þorbjörnsson og eiga þau tvo syni, Baldur f. 2001, og Arnald f. 2004.

Núverandi doktorsnemar

Sandra Ósk Snæbjörnsdóttir, frá 1. júní 2012. Fædd og uppalin á Íslandi.

Verkefnið fjallar um bindingu CO2 í basalti og er hluti af tilraunaverkefninu Carbfix sem snýst um niðurdælingu á CO2 í basaltlög á Hellisheiði. Árið 2012 var annars vegar hreinu CO2 og hinsvegar gasblöndu af 75% CO2 og 25% H2S frá Hellisheiðarvirkjun dælt í jarðlög á rúmlega 500 m dýpi í Þrengslum sunnan við virkjunina. Markmiðið er að sýna fram á bindingu kolefnis og brennisteins í berginu og fylgjast með hreyfingu hættulegra málma á borð við Cr og Al. Notast er við reiknilíkön eins og PHREEQC m.a. til að reikna út mettunarstig karbónat og brennisteins-steinda í sýnum sem safnað er reglulega úr vöktunarholum á svæðinu. Niðurdælingartilraununum hefur verið haldið áfram í stækkaðri mynd og síðan í apríl 2014 hefur öllu H2S og CO2-gasi úr einni af sjö túrbínum Hellisheiðarvirkjunar verið dælt niður í basaltlög á um 1000 m dýpi við Húsmúla á Hellisheiði, eða um 8,500 tonn á ári.

Verkefnið snýr einnig að norrænu samstarfsverkefni, NORDICCS. Markmið NORDICCS er að efla bindingu kolefnis (e. carbon capture and storage, CCS) á Norðurlöndunum m.a. með því að því að kortleggja bindimöguleika kolefnis á Norðurlöndunum. Hluti verkefnisins snýr að mati á því hversu mikið CO2 er hægt að binda í basalti á Íslandi og í úthafshryggjunum.

Verkefnið er styrkt af Norrænu ráðherranefndinni í gegnum  „Nordic Innovation, Top Level Initiative the 11029-NORDICCS – The Nordic CCS Competence Centre“ og Evrópusambandinu í gegnum 7. Rammaáætlunina „Collaborative project (generic) FP7-ENERGY-2011-1, Grant Agreement Number 283148, CarbFix Creating the technology for safe, long-term carbon storage in the subsurface“.


Rebecca Anna Neely, frá 1. ágúst 2012 .  Fædd og uppalin á Bretlandseyjum.

Frumefnið mólýbden (Mo) og samsætur þess í setbergi hafa verði notaðar sem umhverfisvísar um súrefnismettun  úthafanna á jarðfræðilegum tímakvarða sem spannar milljónir ára.  Til þess að geta túlkað þessi gögn á magnbundinn hátt, þarf að afla upplýsinga um hvernig mólýbden berst frá landi og úthafshryggjum til sjávar og hvernig það fellur út í sjó og verður hluti af seti á sjávarbotni.  Tilgangur þessa verkefnis er að rannsaka hvernig mólýbden berst til sjávar og hvernig flutningarnir hafa breyst vegna loftslagbreytinga á jarðfræðilegum tímakvarða. Meginuppsprettur mólýbden, leyst í sjó, eru straumvötn (90%) og jarðhitakerfi  úthafshryggjanna (10%).  Í þessu verkefni verða gerðar rannsóknir á báðum þessum uppsprettum.
Blöndun straumvatna og sjávar í áreyrum hefur til skamms tíma verið talin einföld blöndun tveggja massa.  Rannsóknir í mynni Borgarfjarðar og Héraðsflóa og í straumvötnunum Kalix og Rane  í Svíþjóð benda til þess að svo sé ekki, þar sem samsætuhlutföll og styrkur mólýbden í blöndunni breytist umfram einfalda massablöndun. Mælingar úr sýnum straumvatna á Austurlandi, frá öllum árstíðum, gerir enn fremur mögulegt að skilgreina áhrif loftslags á framburð mólýbden og samsætna þess með straumvötnum til sjávar.
Þó framlag  jarðhita hafi fram til þessa verið talin mun minna en straumvatna geta jarðhitakerfi á úthafshryggjunum verið mikilvæg fyrir styrk og ekki síður samsætuhlutföll mólýbdens leyst í úthöfunum.  Það er erfitt að safna sýnum á úthafshryggjunum, en aðstæður eru einstakar á Íslandi þar sem hægt er að safna jarðsjó á Reykjanesi og bera saman við áhrif jarðhita þar sem uppruni jarðhitavökvans er að mestu úrkoma (meteoric) eins og í Kröflu, Námafjalli og Þeystareykjum.
Ofangreindir  þættir rannsóknarinnar hafa beina  alþjóðlega skírskotun en geta einnig gefið upplýsingar hvað varðar nýtingu jarðhitakerfanna í Kröflu og Námafjalli. Landsvirkjun og ÍSOR hafa safnað fjölda sýna úr grunnvatnkerfinu sem fæðir Mývatn.  Nú þegar liggja fyrir niðurstöður um  styrk og samsætuhlutföll mólýbdens í hluta þeirra sýna og  verða þær túlkaðar ásamt gögnum úr MS ritgerð umsækjanda til þess að greina uppruna grunnvatnsins og hvernig breytingar á efnasamssetningu þess hefði áhrif  á frumframleiðni í vatninu.
Niðurstöður þessarar rannsóknar koma því til með að hafa alþjóðlega og staðabundna skírskotun.

Verkefnið er styrkt af Evrópusambandinu í gegnum 7. Rannaáætlunina “Marie Curie-Initial Training Networks (ITN) project MetTrans—Metal Transport in the Environment (FP7-PEOPLE-2011-ITN-290336)”, einnig “The Collaborative project (generic) FP7-ENERGY-2011-1, Grant Agreement Number 283148, CarbFix Creating the technology for safe, long-term carbon storage in the subsurface” og Norrænu ráðherranefndina í gegnum “The Top Level Initiative the 11029-NORDICCS - The Nordic CCS Competence Centre and SPI-Cooperation”.


Deirdre Clark, frá 1. mars  2014. Fædd og uppalin í Bandaríkjunum og Kanada. 


Verkefnið fjallar um bindingu CO2 og H2S í basalti og er hluti af alþjóðlega tilraunaverkefninu CarbFix - Sulfix sem beinist að bindingu gastegunda í basalti. Þessi rannsókn er unnin í nánu samstarfi við Orkuveitu Reykjavíkur og byggir á niðurdælingu CO2 og H2S niður í basaltlög á Hellisheiði á um 700 m dýpi og um 250°C hita.  Enn fremur beinist rannsóknin að háþrýstitilraunum á rannsóknastofu þar sem líkt er eftir niðurdælingu gastegunda í basalt djúpt í jörðu.
Verkefnið er styrkt af Evrópusambandinu í gegnu 7. Rammaáætlunina „A Marie Curie-Initial Training Networks (ITN) project FP7-PEOPLE-2012-ITN- 317235- CO2-REACT- Geologic Carbon Storage“, og Orkuveitu Reykjavíkur.


Meistaranemar frá 1996

Andri Stefánsson 1996 - 1998. Fæddur og uppalinn á Íslandi.
“Efnaveðrun og efnarof á vatnasviði Láxár í Kjós og leysni og mettunarástand frumsteinda basalts í vatni” (sjá ritlista SRG 2001)
Verkefnið var styrkt af RANNÍS og Járnblendifélaginu á Grundartanga.

Matthildur Bára Stefánsdóttir 1997 - 1999. Fædd og uppalin á Íslandi.
“The 1996 outburst flood from the Grímsvötn subglacial caldera, Iceland:  Composition of the caldera lake water, origin of the suspended flood solids and the flux of readily dissolved nutrients and metals to the sea” (sjá ritlista SRG 2005)
Rannsóknin var styrkt af Raunvísindastofnun Háskólans, Vegagerðinni og Jöklarannsóknafélagi Íslands

Ingunn María Þorbergsdóttir 1999 - 2002. Fædd og uppalin á Íslandi.
“An in situ benthic flux chamber study of benthic oxygen flux and internal loading of nutrients and certain metals in the shallow eutrophic Lake Mývatn, Iceland” (sjá ritlista SRG 2004)
Rannsóknin var styrkt af RANNÍS styrk 0005200 og frammhaldsnemastyrk RANNÍS 996230099, Ransóknastöðinni við Mývatn, Raunvísindastofnun Háskólans og Háskólanum á Akureyri.

Bergur Sigfússon 2002 - 2003.  Fæddur og uppalinn á Íslandi.
“Field and experimental soil solution study of the pedogenesis, weathering rates and carbon fluxes of a Histic Andosol in SW-Iceland” (sjá ritlista SRG 2006).
Leiðbeinendur voru dr Sigurður Reynir Gíslason Háskóla Íslands og Graeme I. Paton University of Aberdeen, Skotlandi.

Eydís Salome Eiríksdóttir 2005 - 2007. Fædd og uppalin á Íslandi.
“Temporal variation of chemical and mechanical weathering in NE Iceland: Evaluation of a steady-state model of erosion” (sjá ritlista SRG 2008)
Leiðbeinendur dr Sigurður Reynir Gíslason, Háskóla Íslands og  dr Pascale Louvat, the Institut de Physique du Globe de Paris, France.
Rannsóknin var styrkt af Landsvirkjun og Unhverfisráðuneytinu.

Sigríður Magnea Óskarsdóttir 2006 - 2007.  Fædd og uppalin á Íslandi.
“Spatial distribution of dissolved constituents in Icelandic river waters” (sjá ritlista SRG 2011)
Rannsóknin var styrkt af Auðlindadeild Orkustofnunar, Vatnamælingum Orkustofnunar og RANNÍS.

Mahnaz Rezvani Khalilabad 2007 - 2008. Fædd og uppalin í Íran.
“Characterization of the Hellisheidi-Threngsli CO2 sequestration target aquifer by tracer testing” (sjá ritlista SRG 2008)
Leiðbeinendur voru  dr Guðni Axelsson Íslenskum orkurannsóknum, ÍSOR og dr Sigurður Reynir Gíslason, Háskóla Íslands. 
Rannsóknin var styrkt af Íslenska ríkinu í gegnum Jarðhitaskóla Sameinuðu Þjóðanna og Orkuveitu Reykjavíkur í gegnum CarbFix verkefnið.

Sylviane L. G. Lebon 2008-2009.  Fædd og uppalin í Belgíu.
“Volcanic activity and environment:  impacts on agriculture and use of geological data to improve recovery precesses”
Leiðbeinendur voru  dr Freysteinn Sigmundsson Norræna eldfjallsetrinu við Háskóla Íslands og dr Sigurður Reynir Gíslason, Háskóla Íslands.  Mastersgráðan var veitt af Umhverfis og auðlindadeild við Háskóla Íslands. 

Anja Leth 2010-2012.  Fædd og uppalin í Danmörku.
“Characterisation of suspended material from rivers draining meltwater of Eyjafjallajökull during the explosive eruption in 2010”
Leiðbeinendur voru dr Sigurður Reynir Gíslason og dr Susan Stipp við Kaupmannahafnarháskóla. Mastersgráðan var veitt af Raunvísindadeild Kaupmannahafnarháskóla.