Name: Mesure du méthane dissous dans les écosystèmes aquatiques à l’aide d’un analyseur de gaz par spectroscopie optique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-26T13:10:00.000+00:00
Duration: 5 min
Description: Découvrez la mesure du méthane dissous dans les écosystèmes aquatiques par analyseur optique portable. Cette méthode offre une alternative économique à la chromatographie gazeuse pour les études de terrain.

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1. Échantillonnage et analyse de l’eau interstitielle
<ol>
	<li>Prélever les échantillons à l’aide d’échantillonneurs à dialyse à eau interstitielle11. Déployez les regards dans les endroits pertinents du site d’étude. Dans l’étude de démonstration, 6 rainettes ont été déployées sur les deux parcelles de végétation dominante d’un marais d’eau douce : trois sur une parcelle dominée par Sagitaria lancifolia et les trois autres sur une parcelle co-dominée par la végétation de S. lancifolia et de Typha latifolia.</li>
	<li>Prélevez des échantillons 4x en juin, septembre, octobre et décembre. Prélevez des échantillons à 10 profondeurs différentes de la surface du sol jusqu’à ~50 cm en dessous. L’échantillonnage a suivi la méthode décrite auxparagraphes 12 et 13.<ol>
		<li>Remplissez les cellules d’échantillonnage avec 61 mL d’eau déminéralisée ~20 jours avant l’échantillonnage. Buller de l’eau désionisée avec du N2 pendant 5 min en laboratoire pour éliminer l’oxygène avant de l’utiliser sur le terrain.</li>
		<li>Pendant l’échantillonnage, prélever 25 mL d’eau de la cellule à l’aide d’une seringue reliée à la conduite d’extraction de la cellule. Ensuite, remplissez les cellules avec de l’eau fraîche déminéralisée pré-bulle de N2 à travers une ligne de recharge de cellule secondaire. Si des mesures de concentration sont nécessaires juste après le prélèvement, passez à l’étape 2.1.</li>
		<li>Ajouter l’eau extraite dans des flacons en verre de 10 mL conservés avec 0,2 mL de HCl 0,1 M, les boucher avec du septum et les réfrigérer jusqu’à l’analyse en laboratoire. REMARQUE : Les utilisateurs de cette méthode sont invités à modifier les profondeurs de collecte, le calendrier d’échantillonnage et la fréquence en fonction des besoins spécifiques de l’étude.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Mesure de la concentration de gaz à effet de serre
<ol>
	<li>Effectuer l’équilibrage de l’espace de tête d’échantillons d’eau interstitielle dans une seringue<ol>
		<li>Créez des échantillons de gaz dans l’espace de tête à l’aide de la technique d’équilibrage14. À l’aide d’une seringue de 30 ml, prélevez 5 ml d’eau (Vpw) dans les échantillons prélevés sur le terrain, puis ajoutez 15 mL de N2 (Ultra Haute Pureté 99,999 %) pour créer l’espace libre (Vhs).</li>
		<li>Agitez la seringue vigoureusement et régulièrement pendant 5 min, manuellement ou à l’aide d’un agitateur à bascule (si disponible). Injectez 12 mL de sous-échantillon de gaz dans l’espace de tête dans un flacon pré-évacué de 10 mL utilisé pour les mesures de concentration de gaz avec l’analyseur optique en suivant les étapes suivantes (Figure 1). Évacuez les flacons à l’aide d’une pompe péristaltique15 ou tirez manuellement le piston d’une seringue de 60 ml sur le flacon fermé et pompez l’air 3 fois. REMARQUE : Il peut être utilisé à la place de N2 pour créer l’espace de tête. La procédure d’ajout de N2 ou He à la seringue dépend de l’adaptation spécifique ou du régulateur du réservoir réel disponible pour les utilisateurs. Cet ajout implique généralement le couplage de la seringue au réservoir à l’aide d’un tube adapté ou l’extraction avec la seringue à partir d’un orifice d’échantillonnage adapté au réservoir. Selon les conditions du site et la logistique associée, les utilisateurs peuvent utiliser l’air ambiant pour créer l’espace de tête.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Créer la chambre d’injection<ol>
		<li>Fabriquer une chambre d’injection capable d’accepter un petit volume d’air (~1 à 5 ml) dans un volume d’air scellé qui se connecte à l’entrée et à la sortie de l’analyseur de gaz pour former une boucle fermée (Tableau des matériaux). La chambre d’injection et l’analyseur sont les deux éléments principaux du système (Figure 2).</li>
		<li>Modifier le couvercle métallique d’un pot Mason de 365 mL en perçant un trou de 11 mm de diamètre pour y installer un septum comme orifice d’injection et deux trous de 7 mm de diamètre pour insérer des robinets d’arrêt qui se connectent à l’analyseur. Utilisez de la colle époxy pour serrer l’orifice d’injection et les raccords et assurer l’étanchéité de la chambre.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Connecter la chambre d’injection à l’analyseur optique<ol>
		<li>Connectez le bocal aux orifices d’entrée et de sortie de l’analyseur optique en utilisant un diamètre intérieur (D.I.) de 5/32 de pouce et un diamètre extérieur de 1/4 de pouce (O.D.) Tubes en plastique PFA et tenir 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.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Injecter un échantillon dans la chambre<ol>
		<li>Lorsque la concentration dans la chambre et le signal dans l’analyseur se sont stabilisés (c.-à-d. écart type &lt;0,03 ppm), injecter 2 mL d’un sous-échantillon des flacons contenant l’échantillon d’espace de tête créé à l’étape 2.1.2. Attendez que les concentrations dans l’analyseur se stabilisent à nouveau avant d’injecter le sous-échantillon suivant (figure 3).</li>
		<li>Injecter jusqu’à 20 sous-échantillons consécutivement ou moins si la concentration se rapproche de 100 ppm (voir8pour les effets sur la précision au-dessus de ce seuil). Analysez CH4 , vérifiez les étalons pour 5 échantillons et évaluez la différence avec les mesures réelles à l’aide de l’écart-type relatif (RSD).</li>
		<li>Une fois l’ensemble d’injections empilées terminé, débranchez l’une des conduites connectées à l’instrument pour réinitialiser la chambre à la pression ambiante et éviter une accumulation importante de pression et de concentration de méthane. REMARQUE : Sur la base de plusieurs essais, il a été déterminé que le signal s’est stabilisé ~15 s après l’injection, mais des moments différents peuvent être nécessaires en réponse à d’autres spécifications d’enregistrement de l’instrument (Figure 3). Le débit de l’instrument utilisé était de ~1 L/min avec un temps de réponse de 5 s et une pression de cavité lors des différentes analyses à différents jours allant de 720 à 745 Torr.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Calculer Concentrations de CH4 dans l’espace de tête<ol>
		<li>Pour chaque sous-échantillon, calculer la concentration du GES cible (p. ex., CH4, CO2, N2O) dans l’espace de tête (Chs - μmol/mol) à l’aide de l’équation 1 : 
		<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq01.jpg" style="margin: auto;">Équation [1] Où Vhs est le volume du sous-échantillon de l’espace de tête.</li>
		<li>Calculer les concentrations avant (Cbi - μmol mol-1) et après les injections (Cai - μmol mol-1) comme la moyenne de 15 mesures (~15 s) avant l’injection et de 15 après la stabilisation du signal après l’injection. Calculez les volumes en mL, avant (Vbi) et après les injections (Vai) avec les équations 2 et 3 : 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq02.jpg" style="margin: auto;">[2] et 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq03.jpg" style="margin: auto;">[3] Où Vj (mL) est le volume ajouté du bocal (365 mL) et du tuyau (125,4 mL), et Vi (mL) est le volume cumulé des sous-échantillons injectés.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Calculer concentration d’eau interstitielle<ol>
		<li>Calculer la pression partielle (Pi - MPa) de CO2, CH4 ou N2O dans l’espace de tête en utilisant la fraction molaire de gaz dans l’espace de tête et la pression atmosphérique (P) pendant le traitement de l’échantillon à l’aide de l’équation 4 : 
		<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq04.jpg" style="margin: auto;">[4]</li>
		<li>Calculer la concentration équivalente aqueuse de GES dans l’eau interstitielle à l’aide d’une équation de dilution (équation 5) avec l’espace de tête et les concentrations et volumes équivalents aqueux : 
		<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq05.jpg" style="margin: auto;">[5] Où R est la constante universelle des gaz (0,008314 L MPa mol−1 K−1), est la température de l’air (K), Vhs est le volume de l’espace de tête (mL), KHcp est la constante de volatilité de Henry de CO2, CH4 ou N2O (2,96, 67,13 et 3,82 L MPa/mol, respectivement)16, et Vpw le volume du sous-échantillon liquide utilisé pour créer l’espace de tête (mL).</li>
		<li>Utilisez les T et P enregistrés pendant les mesures. Les valeurs moyennes de T et de P lors de l’analyse des échantillons du projet de démonstration étaient de 295,15 K et de 0,101325 MPa, respectivement.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Validation par rapport aux mesures de chromatographie standard
<ol>
	<li>Analysez différentes concentrations connues de CH4 dans des flacons de 10 mL à l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse classique. Utilisez trois groupes identiques de 20 étalons chacun. Les concentrations les plus faibles variaient de 5 à 100 ppm et augmentaient par tranches de 5 ppm.</li>
	<li>Déterminer les concentrations de CH4 par détection par ionisation de flamme sur un chromatographe en phase gazeuse. Le chromatographe a utilisé une colonne poreuse absorbante de polymère remplie avec He (25 mL/min) comme gaz vecteur. Pour effectuer les mesures des concentrations des étalons, étalonnez le chromatographe selon un ajustement de courbe (r2) &gt; 0,99.</li>
	<li>Après la chromatographie, on procède à la détermination de la concentration en CH4 dans les mêmes flacons étalons à l’aide de la méthode décrite ci-dessus, à l’aide d’un analyseur optique étalonné par le fabricant (c.-à-d. précision (300 s, 1σ) : 0,3 ppb CH4).</li>
	<li>Évaluez la précision de la méthode en ajustant une régression linéaire aux résultats de la chromatographie et de l’analyseur optique des trois groupes d’étalons. Évaluer la réplicabilité de la méthode en comparant les pentes et les interceptions des régressions effectuées au sein de chaque groupe de normes. Évaluez la comparaison à l’aide d’un modèle standard des moindres carrés en mettant l’accent sur l’effet de levier. Évaluez toutes les régressions et comparaisons à un niveau de signification de 0,05.</li>
</ol>

<meta charset="utf8"></head><body>Une configuration pratique et peu coûteuse pour mesurer le méthane dans des échantillons aqueux

<ol><li>Bastviken, D., Tranvik, L. J., Downing, J. A., Crill, P. M., Enrich-Prast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freshwater+methane+emissions+offset+the+continental+carbon+sink%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Freshwater methane emissions offset the continental carbon sink.</a> Science. 331 (6013), 50(2011).</li>
<li>Quick, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrous+oxide+from+streams+and+rivers%3A+A+review+of+primary+biogeochemical+pathways+and+environmental+variables%5BTitle%5D)+AND+%22Earth-Sci+Rev%22%5BJournal%5D)">Nitrous oxide from streams and rivers: A review of primary biogeochemical pathways and environmental variables.</a> Earth-Sci Rev. 191, 224-262 (2019).</li>
<li>Bridgham, S. D., Cadillo-Quiroz, H., Keller, J. K., Zhuang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methane+emissions+from+wetlands%3A+biogeochemical%2C+microbial%2C+and+modeling+perspectives+from+local+to+global+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Glob+Chang+Biol%22%5BJournal%5D)">Methane emissions from wetlands: biogeochemical, microbial, and modeling perspectives from local to global scales.</a> Glob Chang Biol. 19 (5), 1325-1346 (2013).</li>
<li>Keller, J. K., Wolf, A. A., Weisenhorn, P. B., Drake, B. G., Megonigal, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elevated+CO2+affects+porewater+chemistry+in+a+brackish+marsh%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Elevated CO2 affects porewater chemistry in a brackish marsh.</a> Biogeochemistry. 96 (1), 101-117 (2009).</li>
<li>McAuliffe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gas+chromatographic+determination+of+solutes+by+multiple+phase+equilibrium%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Technol%22%5BJournal%5D)">Gas chromatographic determination of solutes by multiple phase equilibrium.</a> Chem Technol. 1, 46-51 (1971).</li>
<li>Hoyos Ossa, D. E., Gallego Rios, S. E., Rodríguez Loaiza, D. C., Peñuela, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+an+analytical+method+for+the+simultaneous+determination+of+greenhouse+gases+in+a+reservoir+using+FID%2F%C2%B5ECD+gas+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Environ+Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Implementation of an analytical method for the simultaneous determination of greenhouse gases in a reservoir using FID/µECD gas chromatography.</a> Int J Environ Anal Chem. 103 (12), 2915-2929 (2023).</li>
<li>Kittler, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+drainage+reduces+CO2+uptake+and+CH4+emissions+in+a+Siberian+permafrost+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Glob+Biogeochem+Cycles%22%5BJournal%5D)">Long-term drainage reduces CO2 uptake and CH4 emissions in a Siberian permafrost ecosystem.</a> Glob Biogeochem Cycles. 31 (12), 1704-1717 (2017).</li>
<li>Wilkinson, J., Bors, C., Burgis, F., Lorke, A., Bodmer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+CO2+and+CH4+with+a+portable+gas+analyzer%3A+Closed-loop+operation%2C+optimization+and+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Measuring CO2 and CH4 with a portable gas analyzer: Closed-loop operation, optimization and assessment.</a> PLoS One. 13 (4), e0193973(2018).</li>
<li>Villa, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ebullition+dominates+methane+fluxes+from+the+water+surface+across+different+ecohydrological+patches+in+a+temperate+freshwater+marsh+at+the+end+of+the+growing+season%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Tot+Environ%22%5BJournal%5D)">Ebullition dominates methane fluxes from the water surface across different ecohydrological patches in a temperate freshwater marsh at the end of the growing season.</a> Sci Tot Environ. 767, 144498(2021).</li>
<li>Holland, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+CO2%2C+N2O+and+CH4+exchange%5BTitle%5D)+AND+%22Std+Soil+Meth+Long-Term+Ecol+Res%22%5BJournal%5D)">Soil CO2, N2O and CH4 exchange.</a> Std Soil Meth Long-Term Ecol Res. , 185-201 (1999).</li>
<li>MacDonald, L. H., Paull, J. S., Jaffé, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+semipermanent+dialysis+samplers+for+long-term+environmental+monitoring+in+saturated+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Monitor+Assess%22%5BJournal%5D)">Enhanced semipermanent dialysis samplers for long-term environmental monitoring in saturated sediments.</a> Environ Monitor Assess. 185 (5), 3613-3624 (2013).</li>
<li>Villa, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant-mediated+methane+transport+in+emergent+and+floating-leaved+species+of+a+temperate+freshwater+mineral-soil+wetland%5BTitle%5D)+AND+%22Limnol+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Plant-mediated methane transport in emergent and floating-leaved species of a temperate freshwater mineral-soil wetland.</a> Limnol Oceanography. 65, 1635-1650 (2020).</li>
<li>Villa, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methane+and+nitrous+oxide+porewater+concentrations+and+surface+fluxes+of+a+regulated+river%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Tot+Environ%22%5BJournal%5D)">Methane and nitrous oxide porewater concentrations and surface fluxes of a regulated river.</a> Sci Tot Environ. 715, 136920(2020).</li>
<li>Kampbell, D. H., Wilson, J. T., Vandegrift, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissolved+oxygen+and+methane+in+water+by+a+GC+headspace+equilibration+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Environ+Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Dissolved oxygen and methane in water by a GC headspace equilibration technique.</a> Int J Environ Anal Chem. 36 (4), 249-257 (1989).</li>
<li>Rochette, P., Bertrand, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+air+sample+storage+and+handling+using+polypropylene+syringes+and+glass+vials%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Soil air sample storage and handling using polypropylene syringes and glass vials.</a> Canadian J Soil Sci. 83 (5), 631-637 (2003).</li>
<li>Sander, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compilation+of+Henry%27s+law+constants+%28version+4.0%29+for+water+as+solvent%5BTitle%5D)+AND+%22Atmos+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Compilation of Henry's law constants (version 4.0) for water as solvent.</a> Atmos Chem Phys. 15 (8), 4399-4981 (2015).</li>
<li>Keller, J. K., Wolf, A. A., Weisenhorn, P. B., Drake, B. G., Megonigal, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elevated+CO2+affects+porewater+chemistry+in+a+brackish+marsh%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Elevated CO2 affects porewater chemistry in a brackish marsh.</a> Biogeochemistry. 96 (1), 101-117 (2009).</li>
<li>Comer-Warner, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seasonal+variability+of+sediment+controls+of+carbon+cycling+in+an+agricultural+stream%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">Seasonal variability of sediment controls of carbon cycling in an agricultural stream.</a> Sci Total Environ. 688, 732-741 (2019).</li>
<li>U.S. Government Publishing Office. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Title+42+-+The+Public+Health+and+Wefare%5BTitle%5D)+AND+%22U.S.+Government+Publishing+Office%22%5BJournal%5D)">Title 42 - The Public Health and Wefare.</a> U.S. Government Publishing Office. , (2009).</li>
<li>Magen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+headspace+equilibration+method+for+measuring+dissolved+methane%5BTitle%5D)+AND+%22Limnol+Oceanography+Meth%22%5BJournal%5D)">A simple headspace equilibration method for measuring dissolved methane.</a> Limnol Oceanography Meth. 12 (9), 637-650 (2014).</li>
<li>Regmi, B. P., Agah, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+gas+chromatography%3A+An+overview+of+critical+components+and+their+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Micro gas chromatography: An overview of critical components and their integration.</a> Anal Chem. 90 (22), 13133-13150 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>1/4 po de diamètre intérieur x 3/8 po de diamètre extérieur Tube en vinyle transparent</td><td>Home Depot</td><td>SKU #&nbsp ; 702098</td><td>Permet de coupler les robinets d’arrêt et les tubes reliés à l’instrument. Deux pièces courtes (~4 cm).</td></tr><tr><td>5/16 à 5/8 pouces Collier de serrage en acier inoxydable</td><td>Everbilt</td><td>6260294</td><td>Permet de fixer les tubes reliant les vannes du robinet d’arrêt et les tubes connectés à l’instrument.</td></tr><tr><td>Tube semi-transparent en téflon PFA résistant aux fissures pour produits chimiques, 5/32 » ID, 1/4 » OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>51805K86</td><td>À utiliser pour connecter la chambre d’injection aux orifices d’entrée et de sortie de l’instrument. Nous avons utilisé deux tubes de 0,68 m de long dans notre expérience.</td></tr><tr><td>Percer avec un foret étagé en titane</td><td>Plusieurs entreprises</td><td></td><td>Permettent de percer les trous pour le septum et les robinets d’arrêt dans le couvercle métallique du bocal.</td></tr><tr><td>Septum gay butyle (bouchon)</td><td>Weathon Microliter</td><td>20-0025-B</td><td>Utiliser comme port d’injection et comme septum fiole (si compatible).&nbsp ;</td></tr><tr><td>Flacons d’espace de tête 20ml (23x75mm), transparent, sertissage à fond arrondi</td><td>Restek</td><td>21162</td><td>À utiliser pour stocker l’échantillon d’espace de tête.&nbsp ;</td></tr><tr><td>Acier robuste Bond Epoxy GorillaWeld Gorilla</td><td></td><td>4330101</td><td>Permet de coller les vannes du robinet d’arrêt et le septum sur le couvercle métallique du pot.</td></tr><tr><td>Aiguilles hypodermiques</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp ;</td><td>N221</td><td>À utiliser pour extraire l’eau des flacons de terrain, injecter l’échantillon de l’espace de protection dans le flacon et injecter le sous-échantillon dans la chambre d’injection.</td></tr><tr><td>Pot Mason (12 oz)</td><td>Balle, Kerr, Jarden</td><td></td><td>Des volumes de chambre plus grands ou plus petits peuvent être choisis en fonction des concentrations d’échantillons.</td></tr><tr><td>Analyseur de gaz basé sur la spectroscopie optique&nbsp ; &nbsp ;</td><td>Plusieurs sociétés</td><td>Picarro G4301, Licor 7810, Licor 7820, ABB GLA131-GGA</td><td>Voici quelques exemples spécifiques d’analyseurs qui pourraient être couplés à la chambre d’injection. Nous reconnaissons qu’il ne s’agit pas d’une liste exhaustive et que d’autres analyseurs de spectroscopie optique peuvent également convenir à la méthode. &nbsp ;</td></tr><tr><td>Robinet d’arrêt</td><td>DWK Life Sciences</td><td>420163-0001</td><td>Maintenir les vannes ouvertes pendant le fonctionnement normal.&nbsp ;</td></tr><tr><td>Seringue (2,5 mL)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp ;</td><td>R2</td><td>Permet d’extraire des sous-échantillons des flacons d’espace de tête et de les injecter dans la chambre d’injection pour analyse.</td></tr><tr><td>Seringue (30 mL)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp ;</td><td>R30HJ</td><td>Permet de créer un espace libre pour l’analyse des gaz.</td></tr></tbody></table>

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

Measuring Dissolved Methane in Aquatic Ecosystems Using An Optical Spectroscopy Gas Analyzer

Analyseur optique versus chromatographie en phase gazeuse Les résultats obtenus par chromatographie en phase gazeuse et par analyseur optique pour les trois groupes d’étalons ont montré de bons ajustements linéaires (c’est-à-dire r2 &gt; 0,98) avec des pentes proches de un (figure 4). Les pentes des régressions dans les trois expériences étaient statistiquement similaires (F(2) = 0,478, p = 0,623), ce qui suggère la reproductibilité des résultats. Il est important de noter que les pentes dans les trois cas étaient supérieures à un, ce qui indique qu’en moyenne, on peut s’attendre à une légère sous-estimation des concentrations de gaz mesurées avec l’analyseur optique par rapport aux concentrations obtenues par chromatographie. Cependant, les intersections à zéro sont différentes (F(1) = 1648,49, p &lt;0,0001), ce qui incite à la prudence lors de l’interprétation de faibles concentrations de CH4 (c.-à-d. &lt;10 μmol/mol). En fait, à ces concentrations les plus faibles, l’analyseur optique et la chromatographie ont montré les erreurs relatives les plus importantes (tableau 1), ce qui suggère les défis de la mesure à de faibles concentrations.
Essai sur le terrain : utilisation du protocole pour déterminer les concentrations de méthane dans l’eau interstitielle de deux parcelles de végétation dans les zones humides côtières de la Louisiane Les concentrations en CH4 de l’eau interstitielle déterminées à partir d’échantillons prélevés sur le terrain montrent des dynamiques verticales et temporelles distinctes (figure 5). Ces modèles sont attendus dans les milieux écohydrologiques des zones humides comme ceux échantillonnés, où la diversité de la végétation des zones humides peut moduler la production et l’oxydation du CH4 et les échanges gazeux qui en résultent avec l’atmosphère17,18. La DSR était ± 10,03 %, inférieure aux 15 % généralement utilisés comme seuil dans les protocoles de contrôle et d’assurance de la qualité (CQ/AQ) utilisant la chromatographie pour les analyses de gaz à effet de serre19.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig01.jpg"> 
Figure 1 : Vue d’ensemble du protocole. Schéma montrant les principales étapes du protocole. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig02.jpg"> 
Figure 2 : Composants du système. (A) Composants principaux et (B) Vue détaillée de la chambre d’injection. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig03.jpg"> 
Figure 3 : Concentrations lors des injections. Les concentrations de CH4 dans la chambre d’injection au cours d’une mesure sélectionnée montrent la réponse typique après l’injection de l’échantillon. Les zones mises en évidence indiquent les concentrations avant et après l’injection prises en compte pour les calculs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig04.jpg"> 
Figure 4 : Comparaison entre les mesures effectuées avec cette méthode et la chromatographie. Les relations linéaires entre les concentrations dans l’espace de tête CH4 déterminées par chromatographie en phase gazeuse (GC-FID) et les concentrations déterminées avec cette méthode pour les trois expériences présentaient de bons ajustements linéaires (c.-à-d. r2 &gt; 0,98). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig05.jpg"> 
Figure 5 : Démonstration d’un cas d’utilisation. Concentrations d’eau interstitielle dans les parcelles dominées par (A) Sagittaria lancifolia, et (B) un mélange de Sagittaria lancifolia et de Typha latifolia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig05large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Norme CH4 [ppm]</td>
			<td>GC [ %]</td>
			<td>Analyseur optique [ %]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5</td>
			<td>24.3</td>
			<td>22.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10</td>
			<td>9.6</td>
			<td>3.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15</td>
			<td>16.7</td>
			<td>6.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20</td>
			<td>0.6</td>
			<td>3.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25</td>
			<td>1</td>
			<td>6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30</td>
			<td>1.5</td>
			<td>6.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>35</td>
			<td>1.7</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40</td>
			<td>1.3</td>
			<td>13.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>45</td>
			<td>1.4</td>
			<td>8.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50</td>
			<td>0.2</td>
			<td>6.9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>55</td>
			<td>1.4</td>
			<td>7.9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60</td>
			<td>1.6</td>
			<td>4.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>65</td>
			<td>0.4</td>
			<td>8.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70</td>
			<td>2.4</td>
			<td>4.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>75</td>
			<td>1.4</td>
			<td>6.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>80</td>
			<td>0.9</td>
			<td>7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>85</td>
			<td>0.4</td>
			<td>4.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>90</td>
			<td>1.6</td>
			<td>3.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>95</td>
			<td>3.4</td>
			<td>9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100</td>
			<td>4.2</td>
			<td>3.3</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tableau 1 : Erreur relative ( %) Les mesures par chromatographie en phase gazeuse (GC) et par analyseur optique du même flacon étalon de contrôle.

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