Mesure du méthane dissous dans les écosystèmes aquatiques à l’aide d’un analyseur de gaz par spectroscopie optique

Cette recherche se concentre donc sur l’utilisation d’analyseurs de gaz par spectroscopie optique pour mesurer la concentration de gaz à effet de serre qui sont dissous dans les sédiments du sol. Nous visons donc à fournir une alternative peu coûteuse à la chromatographie traditionnelle pour les études sur le terrain. Cela pourrait également être particulièrement utile dans les régions éloignées où vous n’avez pas accès à ces types d’équipement.

Les défis liés à la mesure des concentrations de gaz à effet de serre dans divers échantillons environnementaux comprennent la nécessité de consommables spécialisés, des processus d’étalonnage complexes et souvent des difficultés à transporter et à exploiter certaines plateformes analytiques traditionnelles dans des endroits éloignés. Nous avons donc établi que les analyseurs optiques portables peuvent mesurer avec précision les concentrations de méthane dans les échantillons d’eau, offrant une alternative viable à la chromatographie en phase gazeuse, montrant une forte corrélation avec un R au carré supérieur à 0,98 entre les deux méthodes. Nos résultats permettront donc d’obtenir des mesures de gaz à effet de serre plus accessibles et plus efficaces, en particulier dans les endroits éloignés et aux ressources limitées.

Et ces résultats ont ouvert la voie à l’étude de la dynamique spatiale et temporelle des gaz à effet de serre dans divers écosystèmes, à la compréhension des impacts écologiques et à l’élaboration de stratégies d’atténuation du changement climatique. Nous nous concentrerons donc sur l’amélioration de notre protocole pour d’autres gaz à effet de serre, l’exploration de ses applications dans divers contextes écologiques et le développement de systèmes automatisés pour améliorer l’efficacité et la précision des mesures sur le terrain. Commencez par effectuer l’équilibrage de l’espace de tête d’échantillons d’eau médiocre dans une seringue.

Créez des échantillons de gaz dans l’espace de tête en utilisant une seringue de 30 millilitres pour prélever cinq millilitres d’eau à partir de l’échantillon prélevé sur le terrain. Ajoutez ensuite 15 millilitres d’azote pour créer l’espace de tête. Agitez la seringue vigoureusement et régulièrement pendant cinq minutes, à l’aide d’un agitateur à bascule ou manuellement.

Pour préparer le flacon de 10 millilitres pour les mesures de concentration de gaz avec l’analyseur optique, évacuez le flacon en tirant manuellement le piston d’une seringue de 60 millilitres sur le flacon fermé et en pompant l’air trois fois. Ensuite, injectez 12 millilitres de sous-échantillon de gaz d’espace de tête dans le flacon pré-évacué. Procéder à la fabrication d’une chambre d’injection capable d’accepter environ un à cinq millilitres d’air dans un volume d’air scellé se connectant à l’entrée et à la sortie de l’analyseur de gaz pour former une boucle fermée.

La chambre d’injection et l’analyseur forment les deux unités principales du système. Pour créer cette chambre, modifiez le couvercle métallique d’un pot Mason de 365 millilitres en perçant un trou de 11 millimètres de diamètre pour installer un septum comme orifice d’injection et deux trous de sept millimètres de diamètre pour insérer des vannes d’arrêt qui se connectent à l’analyseur. Utilisez de la colle époxy pour serrer l’orifice d’injection et les raccords et assurer une bonne étanchéité de la chambre.

Connectez le bocal aux orifices d’entrée et de sortie des analyseurs optiques à l’aide d’un tube en plastique PFA et tenez compte de leur volume supplémentaire. Assurez-vous que le tube suit les recommandations du fabricant de l’instrument et qu’il est propre et sec sans condensation. Réglez les vannes qui relient la chambre d’injection à l’instrument pour qu’elles s’ouvrent afin de créer un circuit d’air en boucle fermée.

Attendez que les concentrations de gaz se stabilisent. Lorsque la concentration dans la chambre et le signal dans l’analyseur se sont stabilisés, injectez deux millilitres d’un sous-échantillon à partir des flacons contenant l’échantillon d’espace de tête. Attendez que les concentrations dans l’analyseur se stabilisent à nouveau avant d’injecter le sous-échantillon suivant.

Injectez jusqu’à 20 sous-échantillons consécutivement ou moins si la concentration se rapproche de 100 PPM. Analysez le méthane, vérifiez les étalons pour cinq échantillons et évaluez la différence avec des mesures réelles à l’aide de l’écart-type relatif. Lorsque vous avez terminé avec l’ensemble d’injections empilées, débranchez l’une des lignes connectées à l’instrument pour réinitialiser la chambre à la pression ambiante.