光学分光ガス分析器を用いた水生生態系の溶存メタンの測定

したがって、この研究では、光学分光ガス分析器を使用して、土壌の堆積物に溶解している温室効果ガスの濃度を測定することに焦点を当てています。そのため、私たちは、フィールド研究において、従来のクロマトグラフィーに代わる低コストの代替手段を提供することを目指しています。これは、これらのタイプの機器にアクセスできない遠隔地でも特に役立つ可能性があります。

さまざまな環境サンプル中の温室効果ガス濃度を測定する際の課題には、特殊な消耗品の必要性、複雑な校正プロセス、遠隔地での従来の分析プラットフォームの輸送と運用の困難さが含まれます。そこで、ポータブル光学分析装置が水サンプル内のメタン濃度を正確に測定できることを立証し、ガスクロマトグラフィーの実行可能な代替手段を提供し、2つの方法間で0.98を超えるR二乗と強い相関関係を示すことを示しました。したがって、私たちの調査結果は、特に遠隔地や資源が限られている場所で、よりアクセスしやすく効率的な温室効果ガス測定を可能にします。

そして、これらの結果は、さまざまな生態系における温室効果ガスの空間的および時間的ダイナミクスを調査し、生態学的影響を理解し、気候変動の緩和戦略を開発するための道を開きました。そのため、他の温室効果ガスに対するプロトコルの改良、多様な生態学的環境でのその応用の探求、フィールド測定の効率と精度を高めるための自動化システムの開発に焦点を当てます。まず、シリンジで貧弱な水サンプルのヘッドスペース平衡化を行います。

30ミリリットルのシリンジを使用して、現場で収集されたサンプルから5ミリリットルの水を採取して、ヘッドスペースガスサンプルを作成します。次に、15ミリリットルの窒素を追加してヘッドスペースを作成します。シリンジを5分間激しく一貫して攪拌します(ロッキングシェーカーを使用するか、手動で)。

光学分析装置で10ミリリットルのバイアルをガス濃度測定用に調製するには、閉じたバイアル上の60ミリリットルのシリンジのプランジャーを手動で引き、空気を3回排出してバイアルを排気します。次に、12ミリリットルのヘッドスペースガスサブサンプルを事前に排気されたバイアルに注入します。ガス分析計の流入と流出に接続して閉ループを形成する密閉された空気量に約1〜5ミリリットルの空気を受け入れることができる注入チャンバーの製造に進みます。

注入チャンバーと分析装置は、システムの2つの主要ユニットを形成します。このチャンバーを作成するには、365ミリリットルのメイソンジャーの金属製の蓋を、直径11ミリメートルの穴を1つ開けて1つのセプタムを注入ポートとして、直径7ミリメートルの穴を2つ開けて、アナライザーに接続するストップコックバルブを挿入します。エポキシ接着剤を使用して注入ポートとフィッティングを締め、チャンバーの適切なシーリングを確保します。

PFAプラスチックチューブを使用して、ジャーを光学分析装置の入口ポートと出口ポートに接続し、それらの追加容量を考慮します。チューブが機器メーカーの推奨に従い、結露がなく清潔で乾燥していることを確認してください。インジェクションチャンバーを機器に接続するバルブを開に設定して、閉ループ空気回路を作成します。

ガス濃度が安定するのを待ちます。チャンバー内の濃度と分析器内の信号が安定したら、ヘッドスペースサンプルを含むバイアルから2ミリリットルのサブサンプルを注入します。分析装置の濃度が再び安定するのを待ってから、次のサブサンプルを注入します。

濃度が100 PPMに近づく場合は、最大20個のサブサンプルを連続して注入します。5サンプルごとにメタンチェック基準を解析し、相対標準偏差を用いて実測値との差を評価します。積み重ねられた注入のセットが完了したら、装置に接続されているラインの 1 つを抜いて、チャンバーを周囲圧力にリセットします。