Messung von gelöstem Methan in aquatischen Ökosystemen mit einem Gasanalysator mit optischer Spektroskopie

Daher konzentriert sich diese Forschung auf den Einsatz von Gasanalyskopie-Gasanalysatoren mit optischer Spektroskopie, um die Konzentration von Treibhausgasen zu messen, die im Sediment des Bodens gelöst sind. Unser Ziel ist es daher, eine kostengünstige Alternative zur herkömmlichen Chromatographie für Feldstudien anzubieten. Dies kann auch besonders nützlich in abgelegenen Gebieten sein, in denen Sie keinen Zugang zu solchen Geräten haben.

Zu den Herausforderungen bei der Messung der Treibhausgaskonzentrationen in verschiedenen Umweltproben gehören der Bedarf an speziellen Verbrauchsmaterialien, komplexe Kalibrierprozesse und oft Schwierigkeiten beim Transport und Betrieb einiger traditioneller Analyseplattformen an abgelegenen Orten. Daher haben wir festgestellt, dass tragbare optische Analysatoren die Methankonzentration in Wasserproben genau messen können, was eine praktikable Alternative zur Gaschromatographie darstellt und eine starke Korrelation mit einem R-Quadrat von mehr als 0,98 zwischen den beiden Methoden zeigt. Unsere Ergebnisse werden daher zugänglichere und effizientere Treibhausgasmessungen ermöglichen, insbesondere an abgelegenen und ressourcenbegrenzten Orten.

Und diese Ergebnisse ebneten den Weg für die Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Dynamik von Treibhausgasen in verschiedenen Ökosystemen, das Verständnis ökologischer Auswirkungen und die Entwicklung von Strategien zur Eindämmung des Klimawandels. Daher werden wir uns darauf konzentrieren, unser Protokoll für andere Treibhausgase zu verfeinern, seine Anwendungen in verschiedenen ökologischen Umgebungen zu erforschen und automatisierte Systeme zu entwickeln, um die Effizienz und Genauigkeit von Feldmessungen zu verbessern. Beginnen Sie mit der Durchführung einer Kopfraumäquilibrierung von schlechten Wasserproben in einer Spritze.

Erstellen Sie Headspace-Gasproben, indem Sie mit einer 30-Milliliter-Spritze fünf Milliliter Wasser aus der vor Ort gesammelten Probe entnehmen. Fügen Sie dann 15 Milliliter Stickstoff hinzu, um den Kopfraum zu schaffen. Rühren Sie die Spritze fünf Minuten lang kräftig und gleichmäßig um, entweder mit einem Wippschüttler oder manuell.

Um das 10-Milliliter-Fläschchen für die Gaskonzentrationsmessung mit dem optischen Analysator vorzubereiten, evakuieren Sie das Fläschchen, indem Sie den Kolben einer 60-Milliliter-Spritze manuell an das geschlossene Fläschchen ziehen und die Luft dreimal abpumpen. Als nächstes injizieren Sie 12 Milliliter der Headspace-Gasteilprobe in das vorevakuierte Fläschchen. Fahren Sie mit der Herstellung einer Injektionskammer fort, die etwa ein bis fünf Milliliter Luft in ein versiegeltes Luftvolumen aufnehmen kann, das mit dem Zu- und Abfluss des Gasanalysators verbunden ist, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden.

Die Injektionskammer und der Analysator bilden die beiden Haupteinheiten des Systems. Um diese Kammer zu erstellen, modifizieren Sie den Metalldeckel eines 365-Milliliter-Einmachglases, indem Sie ein Loch mit einem Durchmesser von 11 Millimetern bohren, in das ein Septum als Injektionsöffnung passt, und zwei Löcher mit einem Durchmesser von sieben Millimetern, um Absperrventile einzusetzen, die mit dem Analysator verbunden sind. Verwenden Sie Epoxidkleber, um den Injektionsanschluss und die Anschlüsse festzuziehen und eine ordnungsgemäße Abdichtung der Kammer sicherzustellen.

Verbinden Sie den Behälter mit den Einlass- und Auslassanschlüssen der optischen Analysatoren mithilfe von PFA-Kunststoffschläuchen und berücksichtigen Sie deren zusätzliches Volumen. Stellen Sie sicher, dass der Schlauch den Empfehlungen des Geräteherstellers entspricht und sauber und trocken ohne Kondensation ist. Stellen Sie die Ventile, die die Injektionskammer mit dem Instrument verbinden, auf Öffnung, um einen geschlossenen Luftkreislauf zu schaffen.

Warten Sie, bis sich die Gaskonzentrationen stabilisiert haben. Wenn sich die Konzentration in der Kammer und das Signal im Analysator stabilisiert haben, injizieren Sie zwei Milliliter einer Teilprobe aus den Fläschchen mit der Headspace-Probe. Warten Sie, bis sich die Konzentrationen im Analysator wieder stabilisiert haben, bevor Sie die nächste Teilprobe injizieren.

Injizieren Sie bis zu 20 Teilproben hintereinander oder weniger, wenn die Konzentration näher an 100 ppm heranrückt. Analysieren Sie die Methanprüfstandards für jeweils fünf Proben und bewerten Sie die Differenz zu den tatsächlichen Messungen anhand der relativen Standardabweichung. Wenn Sie mit dem Satz gestapelter Injektionen fertig sind, ziehen Sie eine der an das Gerät angeschlossenen Leitungen, um die Kammer auf Umgebungsdruck zurückzusetzen.