Name: מדידת מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-26T13:10:00.000+00:00
Duration: 5 min
Description: למד כיצד למדוד מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית נייד. שיטה זו מציעה חלופה זולה ומדויקת לכרומטוגרפיה גזית מסורתית במחקרי שטח מרוחקים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

1. דגימה וניתוח מי נקבוביות
<ol>
	<li>אסוף את הדגימות באמצעות דגימות דיאליזה של מי נקבוביות (מציצים)11. פרוס את המציצים במקומות הרלוונטיים באתר המחקר. במחקר ההדגמה, 6 מציצים נפרסו על שני כתמי הצמחייה הדומיננטיים של ביצת מים מתוקים: שלושה על חלקה שנשלטת על ידי Sagitaria lancifolia ושלושת האחרים על חלקה שנשלטת במשותף על ידי צמחיית S. lancifolia ו-Typha latifolia .</li>
	<li>אסוף דגימות פי 4 ביוני, ספטמבר, אוקטובר ודצמבר. אספו דגימות ב-10 עומקים שונים מפני השטח של האדמה עד ~50 ס"מ מתחתיה. הדגימה עקבה אחר השיטה המתוארתב-12,13.<ol>
		<li>מלאו את תאי הדגימה ב-61 מ"ל מים נטולי יונים ~ 20 יום לפני הדגימה. בועות מים נטולי יונים עם N2 למשך 5 דקות במעבדה כדי להסיר את החמצן לפני השימוש בו בשטח.</li>
		<li>במהלך הדגימה יש להוציא 25 מ"ל מים מהתא באמצעות מזרק המחובר לקו החילוץ של התא. לאחר מכן, מלאו מחדש תאים במים טריים נטולי יונים מבועבעים מראש עם N2 דרך קו טעינה משני של תאים. אם נדרשות מדידות ריכוז מיד לאחר האיסוף, המשך לשלב 2.1.</li>
		<li>מוסיפים את המים המופקים לבקבוקוני זכוכית של 10 מ"ל שנשמרו עם 0.2 מ"ל של 0.1 מ"ל HCl, מכסה עם מחיצה ומקררים עד לניתוח במעבדה. הערה: משתמשים בשיטה זו מוזמנים לשנות את עומק האיסוף, לוח הזמנים של הדגימה והתדירות בהתאם לצרכי המחקר הספציפיים.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. מדידת ריכוז גזי חממה
<ol>
	<li>בצע שיווי משקל ראש של דגימות מי נקבוביות במזרק<ol>
		<li>צור דגימות גז מרחב ראש באמצעות טכניקת שיווי המשקל14. השתמש במזרק של 30 מ"ל כדי לשאוב 5 מ"ל מים (Vpw) מהדגימות שנאספו בשטח ולאחר מכן הוסף 15 מ"ל של N2 (טוהר גבוה במיוחד 99.999%) כדי ליצור את מרווח הראש (Vhs).</li>
		<li>ערבבו את המזרק במרץ ובעקביות במשך 5 דקות, באופן ידני או באמצעות שייקר נדנדה (אם זמין). הזרקו 12 מ"ל של תת-דגימת גז במרווח ראש לתוך בקבוקון מפונה מראש של 10 מ"ל המשמש למדידות ריכוז גז עם האנלייזר האופטי בשלבים הבאים (איור 1). פנה את הבקבוקונים עם משאבה פריסטלטית15 או משוך ידנית את הבוכנה של מזרק 60 מ"ל על הבקבוקון הסגור ושאב את האוויר החוצה פי 3. הערה: ניתן להשתמש בו במקום N2 כדי ליצור את מרווח הראש. ההליך להוספת N2 או He למזרק תלוי בהתאמה או בווסת הספציפי של המיכל בפועל העומד לרשות המשתמשים. תוספת זו כוללת בדרך כלל צימוד המזרק למיכל באמצעות צינורות תואמים או חילוץ עם המזרק מיציאת דגימה המותאמת למיכל. בהתאם לתנאי האתר והלוגיסטיקה הנלווית, המשתמשים עשויים להשתמש באוויר הסביבה כדי ליצור את מרחב הראש.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>צור את תא ההזרקה<ol>
		<li>ייצור תא הזרקה שיכול לקבל נפח קטן של אוויר (~ 1 - 5 מ"ל) לנפח אוויר אטום המתחבר לזרימה ויציאה של מנתח הגז ליצירת לולאה סגורה (טבלת חומרים). תא ההזרקה והאנלייזר הם שני המרכיבים העיקריים של המערכת (איור 2).</li>
		<li>שנה את המכסה המתכתי של צנצנת מייסון בנפח 365 מ"ל על ידי קידוח חור אחד בקוטר 11 מ"מ כך שיתאים למחיצה אחת כיציאת ההזרקה ושני חורים בקוטר 7 מ"מ להכנסת שסתומי עצירה המתחברים למנתח. השתמש בדבק אפוקסי כדי להדק את יציאת ההזרקה והאביזרים ולהבטיח איטום תא.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>חבר את תא ההזרקה למנתח האופטי<ol>
		<li>חבר את הצנצנת עם יציאות הכניסה והיציאה של המנתח האופטי באמצעות קוטר פנימי של 5/32 אינץ' (ID) וקוטר חיצוני של 1/4 אינץ' (OD) צינורות פלסטיק PFA ומסבירים את הנפח הנוסף שלהם. ודא שהצינור תואם את המלצת יצרן המכשיר והוא נקי ויבש ללא עיבוי.</li>
		<li>הגדר את השסתומים המחברים את תא ההזרקה למכשיר כך שייפתחו ליצירת מעגל אוויר בלולאה סגורה. המתן עד שריכוזי הגז יתייצבו.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>הזרקת דגימה לתא<ol>
		<li>כאשר הריכוז בתא והאות במנתח התייצבו (כלומר, סטיית תקן &lt;0.03 עמודים לדקה), הזריק 2 מ"ל של תת-דגימה מהבקבוקונים המכילים את דגימת ה-headspace שנוצרה בשלב 2.1.2. המתן עד שהריכוזים במנתח יתייצבו שוב לפני הזרקת תת-הדגימה הבאה (איור 3).</li>
		<li>להזריק עד 20 תת-דגימות ברצף או פחות אם הריכוז מתקרב ל-100 ppm (ראה8להשפעות על דיוק מעל סף זה). נתח את תקני בדיקת CH4 עבור כל 5 דגימות והעריך את ההבדל עם מדידות בפועל באמצעות סטיית התקן היחסית (RSD).</li>
		<li>בסיום עם סט ההזרקות המוערמות, נתק את אחד הקווים המחוברים למכשיר כדי לאפס את התא ללחץ הסביבה ולמנוע הצטברות משמעותית של לחץ וריכוז מתאן. הערה: בהתבסס על ריצות בדיקה מרובות, נקבע שהאות התייצב ~15 שניות לאחר ההזרקה, אך ייתכן שיידרשו זמנים שונים בתגובה למפרטי הקלטת מכשירים אחרים (איור 3). קצב הזרימה של המכשיר בו נעשה שימוש היה ~1 ליטר לדקה עם זמן תגובה של 5 שניות ולחץ חלל במהלך הניתוחים השונים בימים שונים שנעו בין 720 ל-745 טור.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>חישוב ריכוזי CH4 במרחב הראש<ol>
		<li>עבור כל תת-דגימה, חשב את ריכוז גזי החממה היעד (למשל, CH4, CO2, N2O) במרחב הראש (Chs - μmol/mol) עם משוואה 1: 
		<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq01.jpg" style="margin: auto;">משוואה [1] כאשר Vhs הוא עוצמת הקול של תת-הדגימה של headspace.</li>
		<li>חשב את הריכוזים לפני (Cbi - μmol mol-1) ואחרי (Cai - μmol mol-1) כממוצע של 15 מדידות (~15 שניות) לפני ההזרקה ו-15 לאחר ייצוב האות לאחר ההזרקה. חשב את הנפחים בהזרקות מ"ל, לפני (Vbi) ואחרי (Vai) עם משוואות 2 ו-3: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq02.jpg" style="margin: auto;">[2] ו 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq03.jpg" style="margin: auto;">[3] כאשר Vj (מ"ל) הוא הנפח הנוסף של הצנצנת (365 מ"ל) והצינור (125.4 מ"ל), ו-Vi (מ"ל) הוא הנפח המצטבר של תת-הדגימות שהוזרקו.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>חשב את ריכוז מי הנקבוביות<ol>
		<li>חשב את הלחץ החלקי (Pi - MPa) של CO2, CH4 או N2O במרחב הראש באמצעות חלק השומה של הגז בחלל הראש והלחץ האטמוספרי (P) במהלך עיבוד הדגימה באמצעות משוואה 4: 
		<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq04.jpg" style="margin: auto;">[4]</li>
		<li>חשב את הריכוז המקביל המימי של גזי חממה במי נקבוביות באמצעות משוואת דילול (משוואה 5) עם מרווח ראש וריכוזים ונפחים שווי ערך מימיים: 
		<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq05.jpg" style="margin: auto;">[5] כאשר R הוא קבוע הגז האוניברסלי (0.008314 L MPa mol−1 K−1), הוא טמפרטורת האוויר (K), Vhs הוא נפח מרווח הראש (mL), KHcp הוא קבוע התנודתיות של הנרי של CO2, CH4 או N2O (2.96, 67.13 ו-3.82 L MPa/mol, בהתאמה)16, ו-Vpw נפח תת-הדגימה הנוזלית המשמשת ליצירת מרחב הראש (mL).</li>
		<li>השתמש ב-T ו-P מוקלטים במהלך המדידות. ה-T וה-P הממוצעים במהלך ניתוח דגימות פרויקט ההדגמה היו 295.15 K ו-0.101325 MPa, בהתאמה.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. ולידציה מול מדידות כרומטוגרפיה סטנדרטיות
<ol>
	<li>לנתח ריכוזים ידועים שונים של CH4 בבקבוקונים של 10 מ"ל בכרומטוגרף גז קונבנציונלי. השתמש בשלוש קבוצות זהות של 20 תקנים כל אחת. הריכוזים הנמוכים ביותר נעו בין 5 ל-100 חלקים למיליון ועלו במרווחים של 5 חלקים למיליון.</li>
	<li>קבע ריכוזי CH4 על ידי זיהוי יינון להבה בכרומטוגרף גז. הכרומטוגרף השתמש בעמודה ארוזה סופגת פולימר נקבובית עם He (25 מ"ל לדקה) כגז הנשא. כדי להריץ את מדידות ריכוזי התקנים, כייל את הכרומטוגרף להתאמת עקומה (r2) &gt; 0.99.</li>
	<li>לאחר כרומטוגרפיה, המשך לקבוע את ריכוז CH4 באותם בקבוקונים סטנדרטיים בשיטה שתוארה לעיל, באמצעות מנתח אופטי המכויל על ידי היצרן (כלומר, דיוק (300 שניות, 1σ): 0.3 ppb CH4).</li>
	<li>הערך את דיוק השיטה על ידי התאמת רגרסיה ליניארית לתוצאות הכרומטוגרפיה והמנתח האופטי של שלוש הקבוצות הסטנדרטיות. להעריך את יכולת השכפול של השיטה על ידי השוואת השיפועים והיירוטים של רגרסיות שבוצעו בכל קבוצת תקנים. הערך את ההשוואה באמצעות מודל סטנדרטי של הריבוע המינימלי עם דגש על מינוף האפקט. הערך את כל הרגרסיות וההשוואות ברמת מובהקות של 0.05.</li>
</ol>

<meta charset="utf8"></head><body>מערך מעשי ובעלות נמוכה למדידת מתאן בדגימות מימיות

<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 אינץ' תעודת זהות x 3/8 אינץ' OD צינורות ויניל שקופים הום</td><td>דיפו</td><td>מק"ט #&nbsp; 702098</td><td>השתמש כדי לחבר פקקי עצירה וצינורות המחוברים לכלי. שתי חתיכות קצרות (~4 ס"מ).</td></tr><tr><td>5/16 - 5/8 אינץ' צינור נירוסטה Clamp</td><td>Everbilt</td><td>6260294</td><td>השתמש כדי לאבטח צינורות המחברים את שסתומי תא העצירה והצינורות המחוברים למכשיר.</td></tr><tr><td>צינור חצי שקוף טפלון PFA עמיד בפני סדקים לכימיקלים, 5/32 אינץ' ID, 1/4 אינץ' OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>51805K86</td><td>השתמש כדי לחבר את תא ההזרקה ליציאות הכניסה והיציאה של המכשיר. השתמשנו בשני צינורות באורך 0.68 מ' בניסוי שלנו.</td></tr><tr><td>קדחו עם מקדח מדרגות טיטניום</td><td>חברות</td><td></td><td>מרובות השתמשו כדי לקדוח את החורים למחיצה ולמעצורים במכסה המתכתי של הצנצנת.</td></tr><tr><td>מחיצת בוטיל הומו (פקק)</td><td>Weathon Microliter</td><td>20-0025-B</td><td>השתמש כיציאת הזרקה וכמחיצת בקבוקון (אם תואם).&nbsp;</td></tr><tr><td>בקבוקוני מרווח ראש 20 מ"ל (23x75 מ"מ), שקוף, מלחץ תחתון מעוגל</td><td>Restek</td><td>21162</td><td>השתמש לאחסון דגימת מרווח הראש.&nbsp;</td></tr><tr><td>פלדה כבדה בונד אפוקסי גורילהוולד</td><td>גורילה</td><td>4330101</td><td>השתמש להדבקת שסתומי פקק ומחיצה למכסה המתכתי של הצנצנת.&nbsp;</td></tr><tr><td>מחטים היפודרמיות</td><td>Air-Tite מוצרים ושות'&nbsp;</td><td>N221</td><td>השתמש כדי להפיק מים מבקבוקוני שדה, להזריק דגימת חלל בבקבוקון ולהזריק תת-דגימה לתא ההזרקה.&nbsp;</td></tr><tr><td>צנצנת מייסון (12 אונקיות)</td><td>כדור, קר, ג'ארדן</td><td></td><td>ניתן לבחור נפחי תא גדולים או קטנים יותר בהתאם לריכוזי הדגימה.&nbsp;</td></tr><tr><td>מנתח גז מבוסס ספקטרוסקופיה אופטית&nbsp; &nbsp;</td><td>מספר חברות</td><td>Picarro G4301, Licor 7810, Licor 7820, ABB GLA131-GGA</td><td>אלו הן כמה דוגמאות ספציפיות למנתחים שניתן לחבר לתא ההזרקה. אנו מכירים בכך שזו אינה רשימה נרחבת ומנתחי ספקטרוסקופיה אופטית אחרים עשויים להתאים גם הם לשיטה. &nbsp;</td></tr><tr><td>שסתום Stopcock</td><td>DWK Life Sciences</td><td>420163-0001</td><td>שמור על השסתומים פתוחים במהלך פעולה רגילה.&nbsp;</td></tr><tr><td>מזרק (2.5 מ"ל)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp;</td><td>R2</td><td>השתמש כדי לחלץ תת-דגימות מבקבוקוני מרווח הראש ולהזריק אותן לתא הכניסה לניתוח.</td></tr><tr><td>מזרק (30 מ"ל)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp;</td><td>R30HJ</td><td>השתמש כדי ליצור מרווח ראש לניתוח גז.</td></tr></tbody></table>

מדידת מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית

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

מנתח אופטי לעומת כרומטוגרפיית גז התוצאות שהתקבלו באמצעות כרומטוגרפיית גז והאנלייזר האופטי עבור שלוש קבוצות התקנים הראו התאמות ליניאריות טובות (כלומר, r2 &gt; 0.98) עם שיפועים קרובים לאחד (איור 4). שיפועי הרגרסיות בשלושת הניסויים היו דומים סטטיסטית (F(2) = 0.478, p = 0.623), מה שמרמז על יכולת השחזור של התוצאות. חשוב לציין כי השיפועים בכל שלושת המקרים היו גדולים מאחד, מה שמצביע על כך שבממוצע ניתן לצפות להערכת חסר קלה של ריכוזי הגזים שנמדדו באמצעות האנלייזר האופטי בהשוואה לריכוזים המתקבלים באמצעות כרומטוגרפיה. עם זאת, היירוטים באפס שונים (F(1) = 1648.49, p &lt;0.0001), מה שמזהיר זהירות בעת פירוש ריכוזים נמוכים של CH4 (כלומר, &lt;10 מיקרומול/מול). למעשה, בריכוזים הנמוכים ביותר הללו, המנתח האופטי והכרומטוגרפיה הראו את השגיאות היחסיות הגדולות ביותר (טבלה 1), מה שמרמז על האתגרים במדידה בריכוזים נמוכים.
בדיקת שדה: שימוש בפרוטוקול לקביעת ריכוזי מתאן במי נקבוביות משני כתמי צמחייה בביצות החוף של לואיזיאנה ריכוזי CH4 במי הנקבוביות שנקבעו מדגימות שדה מראים דינמיקה אנכית וזמנית מובהקת (איור 5). דפוסים אלה צפויים בסביבות אקוהידרולוגיות של ביצות כמו אלה שנדגמו, שבהן צמחיית ביצות מגוונת יכולה לווסת את הייצור והחמצון של CH4 ואת חילופי הגז הנובעים מכך עם האטמוספירה17,18. ה-RSD היה ±-10.03%, פחות מ-15% המשמשים בדרך כלל כסף בפרוטוקולי בקרת איכות ואבטחת איכות (QC/QA) המשתמשים בכרומטוגרפיה בניתוחי גזי חממה19.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig01.jpg"> 
איור 1: סקירת פרוטוקול. סכמטי המציג את השלבים העיקריים של הפרוטוקול. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig02.jpg"> 
איור 2: רכיבי מערכת. (A) רכיבים עיקריים ו-(B) תצוגה מפורטת של תא ההזרקה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig03.jpg"> 
איור 3: ריכוזים במהלך זריקות. ריכוזי CH4 בתא ההזרקה במהלך מדידה נבחרת מראים את התגובה האופיינית לאחר הזרקת הדגימה. האזורים המודגשים מציינים את הריכוזים לפני ואחרי ההזרקה שנלקחו בחשבון לצורך החישובים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig04.jpg"> 
איור 4: השוואה בין מדידות בשיטה זו לבין כרומטוגרפיה. הקשרים הליניאריים בין ריכוזי מרווח הראש של CH4 שנקבעו באמצעות כרומטוגרפיית גז (GC-FID) לבין הריכוזים שנקבעו בשיטה זו עבור שלושת הניסויים היו מתאימים ליניאריים טובים (כלומר, r2 &gt; 0.98). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig05.jpg"> 
איור 5: הדגמת מקרה שימוש. ריכוזי מי נקבוביות בכתמים הנשלטים על ידי (A) Sagittaria lancifolia, ו-(B) תערובת של Sagittaria lancifolia ו-Typha latifolia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CH4 סטנדרטי [עמודים לדקה]</td>
			<td>GC [%]</td>
			<td>מנתח אופטי [%]</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>
טבלה 1: שגיאה יחסית (%). כרומטוגרפיית גז (GC) ומדידות מנתח אופטי של אותו בקבוקון סטנדרטי לבדיקה.

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate ...

measuring-dissolved-methane-aquatic-ecosystems-using-an-optical

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

הדיוק והדיוק של הטכניקות המשמשות למדידת פליטת מתאן מבעלי חיים מעלי גירה חשובים ביותר להצלחת מאמצי הפחתת גזי החממה. כתב יד זה מתאר את העקרונות והפעולה של מערכת אוטומטית לניטור שטפי מסת מתאן ופחמן דו חמצני מנשימתם של בעלי חיים מעלי גירה.

השימוש במערכת אוטומטית (GreenFeed) לפקח פליטות המעיים מתאן ופחמן דו חמצני מבעלי חיים מעלה הגירה

תכננו, פיתחנו ויישמנו מערכת דגימה חדשה בזרימה מלאה (FFS) לכימות פליטות מתאן וגזי חממה מכל שרשרת אספקת הגז הטבעי.

עיצוב ושימוש מערכת דגימה זרימה מלאה (FFS) עבור כימות פליטות מתאן

חקר השיטות לייצור מימן לפי דרישה לתאי דלק ממשיך לגדול בחשיבותו. עם זאת, מערכות למדידת התפתחות מימן מתגובה של כימיקלים עם מים יכולות להיות מסובכות ויקרות. מאמר זה מפרט שיטה פשוטה, זולה וחזקה למדידת האבולוציה של גז מימן.

פשוט, בעלות נמוכה, ואת מערכת חזקה כדי למדוד את הנפח של מימן התפתח באמצעות תגובות כימיות עם תמיסות מימיות

כמו אורגניזמים אנאירובית מחייב אינם מסוגלים לצמוח על החשיפה לחמצן, השימוש של טכניקות culturing אנאירובית הוא הכרחי. כאן, אנו להדגים שיטה פשוטה ויעילה לטפח תרבות מעורבת נגזר צמח ביוגז מפני התקשורת הכנה גז וכימות חומצות שומן נדיף.

הכנה בינונית לטיפוח מיקרואורגניזמים בתנאים אנאירובית/אנקסימית בלבד

פרסום זה מתאר את התכנון של פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים (PBRs) עם משטרי אור הניתנים להתאמה אישית. הצמיחה של ציאנובקטריה או מיקרו-אצות, תוך שימוש בביקרבונט כמקור הפחמן שלהם, מנוטרת באופן רציף על ידי מדידת ייצור חמצן נפחי. PBRs אלה מאפשרים השוואות מהירות ומשוכפלות של צמיחת מעבדה עם התערבות מועטה של משתמשים במהלך ניסויים.

הפעלת פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים עם מדידות צמיחה מקוונות ומשטרי אור הניתנים להתאמה אישית

מוצגת כאן שיטה/מתקן חסכוניים וניתנים להובלה למדידת התפוקה העיקרית של מחצלות מיקרוביאליות בתנאי טמפרטורה ותאורה בפועל באתרם . מערך הניסוי מבוסס על חומרים זמינים באופן נרחב וניתן להשתמש בו בתנאים שונים תוך שהוא מציע את היתרונות של מודלים מבוססי מעבדה.

שיטה בעלות נמוכה למדידת התפוקה הראשונית באתרה של קהילות פריפיטון במים לנטיים

פרופיל מיקרודיאליזה מתואר כדי לדגום מומסים של מי נקבוביות מומסים על פני ממשק קרקע-מים אוקסיק-אנוקסי באתרו עם הפרעה מינימלית. מכשיר זה נועד ללכוד שינויים מהירים בפרופילי עומק ריכוז הנגרמים על ידי הפרעות בממשק קרקע-מים ומעבר לו.

דגימת מומס מומס על פני ממשק קרקע-מים אוקסיק-אנוקסי באמצעות פרופילי מיקרודיאליזה

זיהום אוויר משפיע על איכות החיים של כל האורגניזמים. במאמר זה נתאר את השימוש בביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות לטיפול בביו-גז (סילוק סימולטני של פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי) ואת ייצור הביו-מתאן באמצעות בריכות אצות פתוחות חצי-תעשייתיות בקצב גבוה, וניתוח עוקב של יעילות הטיפול, pH, חמצן מומס וגידול מיקרו-אצות.

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

פרוטוקול מתואר להכנת מודל פשוט של מערכת אקולוגית המשחזרת את שיפוע מונה המתאן-חמצן שנמצא בבית הגידול הטבעי של חיידקים מחמצני מתאן אירוביים, ומאפשר לחקור את הפיזיולוגיה שלהם בהקשר של פתרון מרחבי. כמו כן מתוארים שינויים בבדיקות ביוכימיות נפוצות לשימוש במערכת האקולוגית של המודל מבוסס האגרוז.

מודל אקולוגי מבוסס אגרוז לטיפוח מתאנוטרופים בשיפוע מונה מתאן-חמצן

פרוטוקול זה מציג זרימת עבודה אוטומטית לחלוטין למיצוי גאוסמין ו-2-מתילאיזובורנול מרקמות דגים עשירות במים ושומנים השיטה מאפשרת זיהוי מוקדם של מולקולות אלו לפני שהן מגיעות לסף הריח. נתונים מייצגים מסביבת חקלאות ימית מסופקים.

מיצוי וזיהוי של גאוסמין ו-2-מתילאיזובורנול במים ובדגים באמצעות בדיקות מיצוי סופגות בעלות קיבולת גבוהה ו-GC-MS

הפרוטוקול מזהה גנים מרכזיים של מחזור מתאן בביצות החוף של דרום טקסס ומדמיין את התפוצה המרחבית שלהם כדי לשפר את ההבנה של ויסות המתאן והשפעותיו הסביבתיות במערכות אקולוגיות דינמיות אלה.

הדמיה של דינמיקה מיקרוביאלית של מחזור מתאן בביצות חוף

למד כיצד למדוד מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית נייד. שיטה זו מציעה חלופה זולה ומדויקת לכרומטוגרפיה גזית מסורתית במחקרי שטח מרוחקים.

מדידת מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית

גלה סרטונים נוספים