Name: Misurazione del metano disciolto negli ecosistemi acquatici utilizzando un analizzatore di gas per spettroscopia ottica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-26T13:10:00.000+00:00
Duration: 5 min
Description: Scopri come misurare il metano disciolto negli ecosistemi acquatici utilizzando analizzatori ottici portatili. Questo metodo offre un'alternativa economica alla cromatografia tradizionale per studi sul campo in aree remote.

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. Campionamento e analisi delle acque interstiziali
<ol>
	<li>Raccogliere i campioni utilizzando campionatori per dialisi con acqua porosa (peepers)11. Distribuire i guardoni nelle posizioni pertinenti del sito dello studio. Nello studio dimostrativo, 6 peepers sono stati dispiegati sulle due macchie di vegetazione dominanti di una palude d'acqua dolce: tre su una macchia dominata da Sagitaria lancifolia e gli altri tre su una macchia co-dominata da vegetazione di S. lancifolia e Typha latifolia .</li>
	<li>Raccogli campioni 4 volte a giugno, settembre, ottobre e dicembre. Raccogli campioni a 10 diverse profondità dalla superficie del suolo fino a ~50 cm al di sotto di essa. Il campionamento ha seguito il metodo descritto in12,13.<ol>
		<li>Riempire le celle di campionamento con 61 mL di acqua deionizzata ~20 giorni prima del campionamento. Bollire l'acqua deionizzata con N2 per 5 minuti in laboratorio per rimuovere l'ossigeno prima di utilizzarlo sul campo.</li>
		<li>Durante il campionamento, prelevare 25 mL di acqua dalla cellula con una siringa collegata alla linea di estrazione della cellula. Quindi, riempire le celle con acqua fresca deionizzata pre-gorgogliata con N2 attraverso una linea di ricarica secondaria delle celle. Se sono necessarie misurazioni della concentrazione subito dopo la raccolta, continuare con il passaggio 2.1.</li>
		<li>Aggiungere l'acqua estratta a fiale di vetro da 10 mL conservate con 0,2 mL di HCl 0,1 M, tappo con setto e conservare in frigorifero fino all'analisi in laboratorio. NOTA: Gli utenti di questo metodo sono invitati a modificare le profondità di raccolta, il programma di campionamento e la frequenza in base alle specifiche esigenze di studio.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Misurazione della concentrazione di gas serra
<ol>
	<li>Eseguire l'equilibratura dello spazio di testa di campioni di acqua interstiziale in una siringa<ol>
		<li>Creare campioni di gas nello spazio di testa utilizzando la tecnica di equilibrio14. Utilizzare una siringa da 30 ml per prelevare 5 ml di acqua (Vpw) dai campioni raccolti sul campo e quindi aggiungere 15 ml di N2 (Ultra High Purity 99,999%) per creare lo spazio di testa (Vhs).</li>
		<li>Agitare la siringa energicamente e costantemente per 5 minuti, manualmente o utilizzando uno shaker a dondolo (se disponibile). Iniettare 12 mL di sottocampione di gas nello spazio di testa in una fiala pre-evacuata da 10 mL utilizzata per le misure della concentrazione di gas con l'analizzatore ottico nei passaggi seguenti (Figura 1). Evacuare i flaconcini con una pompa peristaltica15 o tirare manualmente lo stantuffo di una siringa da 60 ml sul flaconcino chiuso e pompare l'aria fuori 3 volte. NOTA: Può essere utilizzato al posto di N2 per creare lo spazio di testa. La procedura per aggiungere N2 o He alla siringa dipende dall'adattamento specifico o dal regolatore del serbatoio effettivo a disposizione degli utenti. Questa aggiunta comporta in genere l'accoppiamento della siringa al serbatoio utilizzando un tubo corrispondente o l'estrazione con la siringa da una porta di campionamento adattata al serbatoio. A seconda delle condizioni del sito e della logistica associata, gli utenti possono utilizzare l'aria ambiente per creare lo spazio di testa.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Creare la camera di iniezione<ol>
		<li>Produrre una camera di iniezione in grado di accettare un piccolo volume d'aria (~1 - 5 mL) in un volume d'aria sigillato che si collega all'afflusso e al deflusso dell'analizzatore di gas per formare un circuito chiuso (Tabella dei materiali). La camera di iniezione e l'analizzatore sono i due elementi principali del sistema (Figura 2).</li>
		<li>Modificare il coperchio metallico di un barattolo di vetro da 365 ml praticando un foro di 11 mm di diametro per inserire un setto come porta di iniezione e due fori di 7 mm 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 la tenuta della camera.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Collegare la camera di iniezione all'analizzatore ottico<ol>
		<li>Collegare il barattolo con le porte di ingresso e uscita dell'analizzatore ottico utilizzando un diametro interno (ID) di 5/32 di pollice (ID) e un diametro esterno di 1/4 di pollice (OD) Tubi in plastica PFA e tengono conto del loro volume aggiunto. Assicurarsi che il tubo segua le raccomandazioni del produttore dello strumento e che sia pulito e asciutto senza condensa.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Iniettare un campione nella camera<ol>
		<li>Quando la concentrazione nella camera e il segnale nell'analizzatore si sono stabilizzati (ad esempio, deviazione standard &lt;0,03 ppm), iniettare 2 mL di un sottocampione dalle fiale contenenti il campione dello spazio di testa creato al punto 2.1.2. Attendere che le concentrazioni nell'analizzatore si stabilizzino nuovamente prima di iniettare il sottocampione successivo (Figura 3).</li>
		<li>Iniettare fino a 20 sottocampioni consecutivamente o meno se la concentrazione si avvicina a 100 ppm (vedere8per gli effetti sull'accuratezza al di sopra di questa soglia). Analizza gli standard di controllo CH4 per ogni 5 campioni e valuta la differenza con le misurazioni effettive utilizzando la deviazione standard relativa (RSD).</li>
		<li>Al termine della serie di iniezioni impilate, scollegare una delle linee collegate allo strumento per ripristinare la camera alla pressione ambiente ed evitare un significativo accumulo di pressione e concentrazione di metano. NOTA: Sulla base di più test, è stato determinato che il segnale si è stabilizzato di ~15 s dopo l'iniezione, ma potrebbero essere necessari tempi diversi in risposta ad altre specifiche di registrazione dello strumento (Figura 3). La portata dello strumento utilizzato è stata di ~1 L/min con un tempo di risposta di 5 s e una pressione della cavità durante le diverse analisi in giorni diversi che varia da 720 a 745 Torr.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Calcolare le concentrazioni di CH4 nello spazio di testa<ol>
		<li>Per ogni sottocampione, calcolare la concentrazione del GHG target (ad esempio, CH4, CO2, N2O) nello spazio di testa (Chs - μmol/mol) con l'equazione 1: 
		<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq01.jpg" style="margin: auto;">equazione [1] Dove Vhs è il volume del sottocampione dello spazio di testa.</li>
		<li>Calcolare le concentrazioni prima (Cbi - μmol mol-1) e dopo (Cai - μmol mol-1) le iniezioni come media di 15 misurazioni (~15 s) prima dell'iniezione e 15 dopo la stabilizzazione del segnale dopo l'iniezione. Calcolare i volumi in mL, prima (Vbi) e dopo le iniezioni (Vai) con le equazioni 2 e 3: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq02.jpg" style="margin: auto;">[2] e 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq03.jpg" style="margin: auto;">[3] Dove Vj (mL) è il volume aggiunto del barattolo (365 mL) e del tubo (125,4 mL) e Vi (mL) è il volume accumulato dei sottocampioni iniettati.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Calcola la concentrazione di acqua interstiziale<ol>
		<li>Calcolare la pressione parziale (Pi - MPa) di CO2, CH4 o N2O nello spazio di testa utilizzando la frazione molare di gas nello spazio di testa e la pressione atmosferica (P) durante il trattamento del campione utilizzando l'equazione 4: 
		<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq04.jpg" style="margin: auto;">[4]</li>
		<li>Calcolare la concentrazione acquosa equivalente di gas serra nell'acqua interstiziale utilizzando un'equazione di diluizione (equazione 5) con lo spazio di testa e le concentrazioni e i volumi equivalenti acquosi: 
		<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66505/66505eq05.jpg" style="margin: auto;">[5] Dove R è la costante universale dei gas (0,008314 L MPa mol−1 K−1), è la temperatura dell'aria (K), Vhs è il volume dello spazio di testa (mL), KHcp è la costante di volatilità di Henry di CO2, CH4 o N2O (2,96, 67,13 e 3,82 L MPa/mol, rispettivamente)16 e Vpw il volume del sottocampione liquido utilizzato per creare lo spazio di testa (mL).</li>
		<li>Utilizzare T e P registrati durante le misurazioni. La media di T e P durante l'analisi dei campioni del progetto dimostrativo è stata rispettivamente di 295,15 K e 0,101325 MPa.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Convalida rispetto alle misure cromatografiche standard
<ol>
	<li>Analizza diverse concentrazioni note di CH4 in fiale da 10 mL in un gascromatografo convenzionale. Utilizzare tre gruppi identici di 20 standard ciascuno. Le concentrazioni più basse variavano da 5 a 100 ppm e aumentavano con incrementi di 5 ppm.</li>
	<li>Determinare le concentrazioni di CH4 mediante rilevamento a ionizzazione di fiamma su un gascromatografo. Il cromatografo ha utilizzato una colonna impaccata assorbente in polimero poroso con He (25 mL/min) come gas di trasporto. Per eseguire le misurazioni delle concentrazioni degli standard, calibrare il cromatografo su un adattamento della curva (r2) &gt; 0,99.</li>
	<li>Dopo la cromatografia, procedere alla determinazione della concentrazione di CH4 nelle stesse fiale standard utilizzando il metodo sopra descritto, utilizzando un analizzatore ottico calibrato dal produttore (ad esempio, precisione (300 s, 1σ): 0,3 ppb CH4).</li>
	<li>Valutare l'accuratezza del metodo adattando una regressione lineare ai risultati della cromatografia e dell'analizzatore ottico dei tre gruppi standard. Valutare la replicabilità del metodo confrontando le pendenze e le intercette delle regressioni eseguite all'interno di ciascun gruppo di standard. Valuta il confronto utilizzando un modello dei minimi quadrati standard con un'enfasi sulla leva dell'effetto. Valutare tutte le regressioni e i confronti con un livello di significatività di 0,05.</li>
</ol>

<meta charset="utf8"></head><body>Una configurazione pratica ed economica per misurare il metano in campioni acquosi

<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 di pollice ID x 3/8 di pollice OD Tubo in vinile trasparente Home</td><td>Depot</td><td>SKU #&nbsp; 702098</td><td>Utilizzare per accoppiare rubinetti e tubi collegati allo strumento. Due pezzi corti (~4 cm).</td></tr><tr><td>5/16 - 5/8 pollici Fascetta stringitubo in acciaio inossidabile</td><td>Everbilt</td><td>6260294</td><td>Utilizzare per fissare i tubi che collegano le valvole del rubinetto e i tubi collegati allo strumento.</td></tr><tr><td>Tubo semitrasparente in teflon PFA resistente alle crepe per prodotti chimici, 5/32" ID, 1/4" OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>51805K86</td><td>Utilizzare per collegare la camera di iniezione alle porte di ingresso e uscita dello strumento. Nel nostro esperimento abbiamo utilizzato due tubi lunghi 0,68 m.</td></tr><tr><td>Trapano con punta a gradino in titanio</td><td>Aziende multiple</td><td></td><td>Utilizzare per praticare i fori per il setto e i rubinetti nel coperchio metallico del barattolo.</td></tr><tr><td>Setto butilico gay (tappo)</td><td>Weathon Microliter</td><td>20-0025-B</td><td>Utilizzare come porta di iniezione e come setto flaconcino (se compatibile).&nbsp;</td></tr><tr><td>Fiale per spazio di testa 20 ml (23x75 mm), trasparenti, a crimpare con fondo arrotondato</td><td>Restek</td><td>21162</td><td>Utilizzare per conservare il campione dello spazio di testa.</td></tr><tr><td>Heavy Duty Steel Bond Epoxy GorillaWeld</td><td>Gorilla 4330101</td><td></td><td>Utilizzare per incollare le valvole del rubinetto e il setto al coperchio metallico del barattolo.</td></tr><tr><td>Aghi ipodermici</td><td>Air-Tite Products Co.</td><td>N221</td><td>Utilizzare per estrarre l'acqua dalle fiale da campo, iniettare il campione di heaspace nella fiala e iniettare il sottocampione nella camera di iniezione.</td></tr><tr><td>Barattolo di vetro (12 oz)</td><td>Ball, Kerr, Jarden</td><td></td><td>È possibile scegliere volumi di camera più grandi o più piccoli a seconda delle concentrazioni del campione.</td></tr><tr><td>Analizzatore di gas basato su spettroscopia ottica&nbsp; &nbsp;</td><td>Aziende Picarro</td><td>G4301, Licor 7810, Licor 7820, ABB GLA131-GGA</td><td>Questi sono alcuni esempi specifici di analizzatori che potrebbero essere accoppiati alla camera di iniezione. Riconosciamo che non si tratta di un elenco completo e che anche altri analizzatori di spettroscopia ottica potrebbero essere adatti per il metodo. &nbsp;</td></tr><tr><td>Rubinetto</td><td>DWK Life Sciences</td><td>420163-0001</td><td>Mantenere le valvole aperte durante il normale funzionamento.</td></tr><tr><td>Siringa (2,5 mL)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp;</td><td>R2</td><td>Utilizzare per estrarre sottocampioni dalle fiale dello spazio di testa e iniettarli nella camera di iniezione per l'analisi.</td></tr><tr><td>Siringa (30 mL)</td><td>Air-Tite Products Co.&nbsp;</td><td>R30HJ</td><td>Utilizzare per creare spazio di testa per l'analisi dei gas.</td></tr></tbody></table>

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

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

Analizzatore ottico e gascromatografia I risultati ottenuti attraverso la gascromatografia e l'analizzatore ottico per i tre gruppi di standard hanno mostrato buoni adattamenti lineari (cioè r2 &gt; 0,98) con pendenze vicine a uno (Figura 4). Le pendenze delle regressioni nei tre esperimenti erano statisticamente simili (F(2) = 0,478, p = 0,623), suggerendo la riproducibilità dei risultati. È importante notare che le pendenze in tutti e tre i casi erano maggiori di uno, indicando che, in media, ci si può aspettare una leggera sottostima delle concentrazioni di gas misurate con l'analizzatore ottico rispetto alle concentrazioni ottenute attraverso la cromatografia. Tuttavia, le intercette a zero sono diverse (F(1) = 1648,49, p &lt;0,0001), il che avverte cautela nell'interpretazione di basse concentrazioni di CH4 (cioè &lt;10 μmol/mol). Infatti, a queste concentrazioni più basse, l'analizzatore ottico e la cromatografia hanno mostrato i maggiori errori relativi (Tabella 1), suggerendo le sfide della misurazione a basse concentrazioni.
Test sul campo: utilizzo del protocollo per determinare le concentrazioni di metano nelle acque interstiziali di due macchie di vegetazione nelle zone umide costiere della Louisiana Le concentrazioni di CH4 nelle acque interstiziali determinate da campioni sul campo mostrano dinamiche verticali e temporali distinte (Figura 5). Questi modelli sono attesi in ambienti ecoidrologici delle zone umide come quelli campionati, dove la vegetazione diversificata delle zone umide può modulare la produzione e l'ossidazione di CH4 e il conseguente scambio di gas con l'atmosfera17,18. L'RSD è stato ± 10,03%, inferiore al 15% tipicamente utilizzato come soglia nei protocolli di controllo e garanzia della qualità (QC/QA) che impiegano la cromatografia sulle analisi dei gas serra19.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig01.jpg"> 
Figura 1: Panoramica del protocollo. Schema che mostra i passaggi principali del protocollo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig02.jpg"> 
Figura 2: Componenti del sistema. (A) Componenti principali e (B) una vista dettagliata della camera di iniezione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig03.jpg"> 
Figura 3: Concentrazioni durante le iniezioni. Le concentrazioni di CH4 nella camera di iniezione durante una misurazione selezionata mostrano la risposta tipica dopo l'iniezione del campione. Le aree evidenziate indicano le concentrazioni prima e dopo l'iniezione considerate per i calcoli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig04.jpg"> 
Figura 4: Confronto tra le misure con questo metodo e la cromatografia. Le relazioni lineari tra le concentrazioni nello spazio di testa CH4 determinate con la gascromatografia (GC-FID) e le concentrazioni determinate con questo metodo per i tre esperimenti hanno avuto buoni adattamenti lineari (ad esempio, r2 &gt; 0,98). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66505/66505fig05.jpg"> 
Figura 5: Dimostrazione del caso d'uso. Concentrazioni di acque interstiche in chiazze dominate da (A) Sagittaria lancifolia e (B) un mix di Sagittaria lancifolia e Typha latifolia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66505/66505fig05large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CH4 standard [ppm]</td>
			<td>GC [%]</td>
			<td>Analizzatore ottico [%]</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>
Tabella 1: Errore relativo (%). Misure di gascromatografia (GC) e analizzatore ottico della stessa fiala standard di controllo.

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

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

Ricerca

JoVE Journal

Environment

Ambiente

L'accuratezza e la precisione delle tecniche utilizzate per misurare le emissioni di metano da ruminanti sono di fondamentale importanza per il successo degli sforzi di mitigazione dei gas serra. Questo manoscritto descrive i principi e il funzionamento di un sistema automatizzato per monitorare i flussi di massa di metano e anidride carbonica dal respiro degli animali ruminanti.

L&#39;uso di un sistema automatizzato (GreenFeed) per monitorare enterica metano e anidride carbonica Emissioni dei ruminanti

Abbiamo progettato, sviluppato e implementato un nuovo sistema di campionamento a flusso completo (FFS) per la quantificazione delle emissioni di metano e dei gas serra provenienti da tutta la catena di approvvigionamento del gas naturale.

Progettazione e l&#39;uso di un sistema di campionamento a flusso pieno (FFS) per la quantificazione delle emissioni di metano

Lo studio di metodi per generare idrogeno on-demand per celle a combustibile continua a crescere di importanza. Tuttavia, i sistemi per misurare l'evoluzione dell'idrogeno dalla reazione di sostanze chimiche con l'acqua possono essere complicati e costosi. Questo articolo descrive in dettaglio un metodo semplice, economico e robusto per misurare l'evoluzione dell'idrogeno gassoso.

Un semplice, a basso costo, e robusto sistema per misurare il volume di idrogeno Evolved da reazioni chimiche con soluzioni acquose

Poiché gli organismi anaerobici obbligati non sono in grado di crescere dopo l'esposizione all'ossigeno, l'uso di tecniche di coltura anaerobica è indispensabile. Qui, dimostriamo un metodo semplice ed efficace per coltivare una coltura mista derivata da una pianta di biogas dalla preparazione dei media alla quantificazione del gas e degli acidi grassi volatili.

Preparazione media per la coltivazione di microrganismi in condizioni rigorosamente anaerobiche/anossiche

Questa pubblicazione descrive la progettazione di fotobioreattori da laboratorio (PBR) con regimi di luce personalizzabili. La crescita di cianobatteri o microalghe, utilizzando il bicarbonato come fonte di carbonio, viene monitorata continuamente misurando la produzione volumetrica di ossigeno. Questi PBR facilitano confronti di crescita di laboratorio rapidi e replicati con un piccolo intervento dell'utente durante gli esperimenti.

Funzionamento di fotobioreattori da laboratorio con misurazioni di crescita online e regimi di luce personalizzabili

Qui viene presentato un metodo/struttura economica e trasportabile per misurare la produttività primaria dei tappeti microbici in condizioni di temperatura e luce ambientali effettive in situ . La configurazione sperimentale si basa su materiali ampiamente disponibili e può essere utilizzata in varie condizioni, offrendo al contempo i vantaggi dei modelli di laboratorio.

Un metodo a basso costo per misurare la produttività primaria in situ delle comunità periphyton delle acque leniche

Viene descritto un profiler di microdialisi per campionare soluti di acqua di poro disciolti attraverso un'interfaccia ossa-anossica suolo-acqua in situ con il minimo disturbo. Questo dispositivo è progettato per catturare rapidi cambiamenti nei profili di concentrazione-profondità indotti da disturbi all'interfaccia suolo-acqua e oltre.

Campionamento di soluti disciolti attraverso un'interfaccia ossa-anossica suolo-acqua utilizzando profilatori di microdialisi

L'inquinamento atmosferico ha un impatto sulla qualità della vita di tutti gli organismi. In questo articolo descriviamo l'utilizzo della biotecnologia delle microalghe per il trattamento del biogas (rimozione simultanea di anidride carbonica e idrogeno solforato) e la produzione di biometano attraverso stagni algali aperti semi-industriali ad alto tasso e successiva analisi dell'efficienza del trattamento, del pH, dell'ossigeno disciolto e della crescita delle microalghe.

Purificazione del biogas attraverso l'uso di un sistema microalga-batterico in stagni semi-industriali ad alta velocità

Viene descritto un protocollo per la preparazione di un semplice ecosistema modello che ricrea il gradiente di contrasto metano-ossigeno presente nell'habitat naturale dei batteri aerobi ossidanti il metano, consentendo lo studio della loro fisiologia in un contesto spazialmente risolto. Vengono inoltre descritte le modifiche ai comuni saggi biochimici per l'uso con l'ecosistema modello basato sull'agarosio.

Ecosistema modello basato sull'agarosio per la coltivazione di metanotrofi in un gradiente contatore metano-ossigeno

Questo protocollo presenta un flusso di lavoro completamente automatizzato per l'estrazione di geosmina e 2-metilisoborneolo da acqua e tessuti di pesci ricchi di lipidi. Il metodo consente il rilevamento precoce di queste molecole prima che raggiungano le soglie di odore. Vengono forniti dati rappresentativi provenienti da un ambiente di acquacoltura.

Estrazione e rilevamento di geosmina e 2-metilisoborneolo in acqua e pesci utilizzando sonde di estrazione assorbente ad alta capacità e GC-MS

Il protocollo rileva i geni chiave del ciclo del metano nelle zone umide costiere del Texas meridionale e visualizza la loro distribuzione spaziale per migliorare la comprensione della regolazione del metano e dei suoi impatti ambientali in questi ecosistemi dinamici.

Visualizzazione delle dinamiche microbiche del ciclo del metano nelle zone umide costiere

Scopri come misurare il metano disciolto negli ecosistemi acquatici utilizzando analizzatori ottici portatili. Questo metodo offre un'alternativa economica alla cromatografia tradizionale per studi sul campo in aree remote.

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

Esplora altri video