Misurazione del metano disciolto negli ecosistemi acquatici utilizzando un analizzatore di gas per spettroscopia ottica

Quindi questa ricerca è focalizzata sull'uso di analizzatori di gas a spettroscopia ottica per misurare la concentrazione di gas serra che sono disciolti nei sedimenti del suolo. Pertanto, miriamo a fornire un'alternativa a basso costo alla cromatografia tradizionale per gli studi sul campo. Questo potrebbe anche essere particolarmente utile in aree remote dove non si ha accesso a questi tipi di apparecchiature.

Le sfide nella misurazione delle concentrazioni di gas serra in vari campioni ambientali, includono la necessità di materiali di consumo specializzati, processi di calibrazione complessi e spesso difficoltà nel trasporto e nel funzionamento di alcune piattaforme analitiche tradizionali in località remote. Così abbiamo stabilito che gli analizzatori ottici portatili possono misurare con precisione le concentrazioni di metano all'interno di campioni d'acqua, fornendo una valida alternativa alla gascromatografia, mostrando una forte correlazione con un R al quadrato maggiore di 0,98 tra i due metodi. Pertanto, i nostri risultati consentiranno misurazioni dei gas serra più accessibili ed efficienti, in particolare in luoghi remoti e con risorse limitate.

E questi risultati hanno aperto la strada allo studio delle dinamiche spaziali e temporali dei gas serra in vari ecosistemi, alla comprensione degli impatti ecologici e allo sviluppo di strategie di mitigazione per il cambiamento climatico. Quindi ci concentreremo sul perfezionamento del nostro protocollo per altri gas serra, esplorando le sue applicazioni in diversi contesti ecologici e sviluppando sistemi automatizzati per migliorare l'efficienza e l'accuratezza delle misurazioni sul campo. Iniziare eseguendo l'equilibratura dello spazio di testa di campioni d'acqua scadenti in una siringa.

Crea campioni di gas nello spazio di testa utilizzando una siringa da 30 millilitri per prelevare cinque millilitri di acqua dal campione raccolto sul campo. Quindi aggiungere 15 millilitri di azoto per creare lo spazio di testa. Agitare la siringa energicamente e costantemente per cinque minuti, utilizzando uno shaker a dondolo o manualmente.

Per preparare la fiala da 10 millilitri per le misure della concentrazione di gas con l'analizzatore ottico, evacuare la fiala tirando manualmente lo stantuffo di una siringa da 60 millilitri sulla fiala chiusa e pompando l'aria tre volte. Quindi, iniettare 12 millilitri di sottocampione di gas nello spazio di testa nella fiala pre-evacuata. Procedere alla produzione di una camera di iniezione in grado di accettare da uno a cinque millilitri d'aria in un volume d'aria sigillato che si collega all'ingresso e al deflusso dell'analizzatore di gas per formare un circuito chiuso.

La camera di iniezione e l'analizzatore costituiscono le due unità principali del sistema. Per creare questa camera, modificare il coperchio metallico di un barattolo di vetro da 365 millilitri praticando un foro di 11 millimetri di diametro per inserire un setto come porta di iniezione e due fori di sette millimetri di diametro per inserire le valvole del rubinetto che si collegano all'analizzatore. Utilizzare colla epossidica per serrare la porta di iniezione e i raccordi e garantire una corretta tenuta della camera.

Collegare il barattolo con le porte di ingresso e uscita dell'analizzatore ottico utilizzando un tubo di plastica PFA e tenere conto del volume aggiunto. Assicurarsi che il tubo segua le raccomandazioni del produttore dello strumento e che sia pulito e asciutto senza condensa. Impostare le valvole che collegano la camera di iniezione allo strumento in modo che si aprano per creare un circuito d'aria a circuito chiuso.

Attendere che le concentrazioni di gas si stabilizzino. Quando la concentrazione nella camera e il segnale nell'analizzatore si sono stabilizzati, iniettare due millilitri di sottocampione dalle fiale contenenti il campione dello spazio di testa. Attendere che le concentrazioni nell'analizzatore si stabilizzino nuovamente prima di iniettare il sottocampione successivo.

Iniettare fino a 20 sottocampioni consecutivamente o meno se la concentrazione si avvicina a 100 PPM. Analizza gli standard di controllo del metano ogni cinque campioni e valuta la differenza con le misurazioni effettive utilizzando la deviazione standard relativa. Al termine della serie di iniezioni impilate, scollegare una delle linee collegate allo strumento per ripristinare la camera alla pressione ambiente.