광학 분광학 가스 분석기를 사용한 수생 생태계의 용존 메탄 측정

Summary

이 연구는 폐쇄 루프의 주입 챔버에 연결된 휴대용 광학 분석기를 사용하여 수성 샘플의 메탄 가스 농도를 측정하는 방법을 보여줍니다. 그 결과는 기존 기체 크로마토그래피와 유사하며, 특히 원격 현장 연구에 적합한 실용적이고 저렴한 대안을 제시합니다.

Abstract

생태계의 온실 가스(GHG) 플럭스와 웅덩이를 측정하는 것은 기후 변화와의 관련성으로 인해 생태학 연구에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 이와 함께 연구 그룹 내의 다양한 풀과 플럭스를 측정하는 데 적용할 수 있는 분석 플랫폼의 필요성도 커지고 있습니다. 본 연구는 원래 가스 플럭스 측정을 위해 설계 및 시판된 휴대용 광학 분광학 기반 가스 분석기를 사용하여 수성 시료의 GHG 농도를 측정하는 절차를 개발하는 것을 목표로 합니다. 이 프로토콜에는 기존의 헤드스페이스 평형 기법과 헤드스페이스 가스 서브샘플을 주입하는 과정이 포함되며, 그 후 폐쇄 루프를 통해 가스 분석기의 입구 및 출구 포트에 연결된 챔버에 주입합니다. 챔버는 일반 메이슨 항아리와 간단한 실험실 용품으로 제작되었으며 주입 전 희석이 필요할 수 있는 샘플에 이상적인 솔루션입니다. 챔버로 측정된 메탄 농도는 동일한 바이알의 하위 샘플에서 가스 크로마토그래피-화염 이온화 검출(GC-FID)을 통해 별도로 측정된 농도와 밀접한 상관관계(r² > 0.98)를 갖습니다. 이 절차는 크로마토그래피 장비 및 소모품을 쉽게 구할 수 없는 외딴 지역의 현장 연구와 특히 관련이 있으며, 수생 시스템에서 메탄 및 기타 용존 온실 가스 농도를 측정하기 위한 실용적이고 저렴하며 효율적인 솔루션을 제공합니다.

Introduction

습지, 호수, 저수지, 강 및 개울과 같은 육지-수생 계면의 생태계는 이산화탄소 (CO_{2 ),} 메탄 (CH₄ ) 및 아산화 질소 (N₂O)^와 같은 온실 가스 (GHG)의 중요한 흡수원이자 공급원입니다 1 ^{, 2} . 특히 CH₄ 는 퇴적물 공극의 포화 기공 공간에서 혐기성 호흡 중에 생성됩니다. 일단 생성되면 일부는 산화되어 CO₂ 로 변환되고 나머지는 결국 물기둥과 식물을 통해 확산되거나 거품³ 으로 폭발합니다. 주어진 시간에 퇴적물 공극 (즉, 공극수)을 포화시키는 물에서 CH₄ 의 농도는 CH₄ 생산, 소비 및 수송⁴ 사이의 균형을 엿볼 수 있습니다. 수직 프로파일 또는 시간에 걸쳐 측정할 때 공극수 농도를 통해 CH₄ 생산 및 소비에서 더 활발한 구역과 계절적 변화를 식별할 수 있습니다.

전통적으로 생태계의 공극수에서 GHG의 농도를 측정하는 방법은 현장에서 수집된 물 샘플을 처리하여 생성된 상부 공간에서 가스를 평형화하는 것입니다. 그런 다음 가스 크로마토그래피를 통해 헤드스페이스를 분석하여 농도를 결정합니다⁵. 이 방법은 생태학적 연구에 널리 적용되지만, 기존 실험실 공간을 할당하는 벤치탑 가스 크로마토그래피-화염 이온화 검출(GC-FID) 시스템과 보정 및 작동을 위한 높은 수준의 전문 지식이 필요합니다(예:⁶). 또한 운반 가스(예: 질소(N₂) 및 헬륨(He))이 담긴 대형 탱크와 같은 특수 소모품을 사용해야 하는데, 이는 원격 위치에서 쉽게 구할 수 없습니다. 이러한 요구 사항 및 실험실로의 샘플 운송과 관련된 물류는 샘플링 설계를 제한할 수 있으며, 경우에 따라 크로마토그래피 장비를 사용할 수 없을 때 연구 범위를 제한할 수 있습니다.

이 연구는 휴대용 광학 분광법 기반 가스 분석기를 사용하여 수용액의 헤드스페이스 샘플에서 용존 온실 가스 농도를 측정하는 대체 방법을 개발하는 것을 목표로 했습니다. 이 유형의 광학 가스 분석기는 표준 GC-FID 시스템에 대한 비용 효율적인 대안이며, 휴대성이 뛰어나 현장 작업 Application에 이상적인 선택입니다. 휴대용 광학 분광법 기반 가스 분석기는 브랜드 및 모델에 따라 2 - 5초의 응답 시간으로 고주파 가스 농도 측정(즉, ~ 1 ^s-1)을 생성합니다. 이러한 기기는 주로 토양, 물 및 식물과 같은 GHG 배출 표면에서 가스 플럭스를 측정하기 위해 설계 및 판매됩니다 ^7,8,9. 광학 분석기를 사용하면 관심 있는 방출 표면 위에 배치된 비정상 상태 헤드스페이스 챔버에서 연속 농도 측정을 통해 플럭스를 계산할 수 있습니다. 표면 챔버와 함께 정기적으로 사용되는 경우, 챔버에서 관찰된 농도의 변화율과 알려진 챔버 치수, 압력 및 온도의 고주파 측정을 통해 표면적(즉, 표면 플럭스)당 방출(또는 흡수)율에 대한 데이터를 해석할 수 있습니다¹⁰. 그러나 휴대용 가스 분석기는 수성 매체의 용존 농도에 맞게 장비되거나 최적화되어 있지 않기 때문에 이러한 유형의 분석을 위해 추가적인 조정과 해석이 필요합니다.

Headspaces⁸에서 개별 샘플의 농도를 결정하기 위해 광학 분석기를 사용하는 이전 시연을 활용하여 폐쇄 루프에서 분석기에 연결되는 작은 폐쇄형 챔버(즉, 방출 표면 없음)를 설계했습니다. 헤드스페이스 가스 서브 샘플 주입 후 농도 변화와 희석 계산을 통해 원래 헤드스페이스의 농도를 결정할 수 있습니다. 이 접근법의 정밀도는 동일한 샘플에서 GC-FID를 통해 얻은 결과와 결과를 비교하여 평가되었습니다. 이 방법은 루이지애나의 담수 습지의 실험 현장에서 수집한 공수 샘플에서 CH₄ 의 수직 프로파일을 분석한 사용 사례를 통해 추가로 입증되었습니다.

Protocol

1. Porewater 샘플링 및 분석

1. 공수 투석 샘플러(엿보기)를 사용하여 샘플을 수집합니다^.11. 연구 사이트의 해당 위치에 엿보는 사람을 배치합니다. 시범 연구에서, 6 마리의 엿보는 사람은 담수 습지의 두 개의 우세한 식생 패치에 배치되었습니다 : 3 개는 Sagitaria lancifolia 가 우세한 패치에, 다른 3 개는 S. lancifolia 와 Typha latifolia 식생이 공동 우세한 패치에 배치되었습니다.
2. 6월, 9월, 10월, 12월에 4번 샘플을 수집합니다. 토양 표면에서 그 아래 ~50cm까지 10가지 깊이에서 샘플을 수집합니다. 샘플링은^12,13에 설명된 방법을 따랐습니다.
   1. 샘플링 전에 61mL의 탈이온수 셀에 채움 ~20일. 실험실에서 N₂ 로 탈이온수를 5분 동안 거품을 일으켜 현장에서 사용하기 전에 산소를 제거합니다.
   2. 샘플링하는 동안 세포의 추출 라인에 연결된 주사기를 사용하여 세포에서 25mL의 물을 추출합니다. 그런 다음 2차 세포 충전 라인을 통해 N₂ 로 미리 기포된 신선한 탈이온수로 셀을 다시 채웁니다. 채취 직후 농도 측정이 필요한 경우 2.1단계를 계속합니다.
   3. 추출된 물을 0.2mL의 0.1M HCl로 보존된 10mL 유리 바이알에 넣고 격막으로 뚜껑을 씌운 다음 실험실에서 분석할 때까지 냉장 보관합니다.
      참고: 이 방법의 사용자는 특정 연구 요구 사항에 따라 수집 깊이, 샘플링 일정 및 빈도를 수정할 수 있습니다.

2. 온실 가스 농도 측정

1. 주사기에서 공극수 샘플의 헤드스페이스 평형 수행
   1. 평형 기법¹⁴를 사용하여 헤드스페이스 가스 샘플을 생성합니다. 30mL 주사기를 사용하여 현장에서 수집된 샘플에서 5mL의 물(V_pw)을 추출한 다음 15mL의 N₂ (초고순도 99.999%)를 첨가하여 헤드스페이스(V_{, hs)}를 만듭니다.
   2. 주사기를 5분 동안 강력하고 일관되게 교반하며, 수동으로 또는 흔들리는 셰이커(사용 가능한 경우)를 사용하여 교반합니다. 다음 단계에 따라 광학 분석기를 사용한 가스 농도 측정에 사용되는 10mL 사전 진공 바이알에 12mL의 헤드스페이스 가스 서브샘플을 주입합니다(그림 1). 연동 펌프¹⁵ 로 바이알을 비우거나 밀폐된 바이알에 있는 60mL 주사기의 플런저를 수동으로 당겨 공기를 3번 펌핑합니다.
      참고: N₂ 대신 He를 사용하여 헤드스페이스를 만들 수 있습니다. 주사기에_N2 또는 He를 추가하는 절차는 사용자가 사용할 수 있는 실제 탱크의 특정 적응 또는 조절기에 따라 다릅니다. 이 추가에는 일반적으로 일치하는 튜브를 사용하여 주사기를 탱크에 결합하거나 탱크에 맞게 조정된 샘플링 포트에서 주사기와 추출하는 작업이 포함됩니다. 현장 조건 및 관련 물류에 따라 사용자는 주변 공기를 사용하여 헤드 스페이스를 만들 수 있습니다.
2. 주입실 만들기
   1. 가스 분석기 유입 및 유출에 연결되어 폐쇄 루프를 형성하는 밀폐된 부피의 공기에 소량의 공기(~1 - 5 mL)를 수용할 수 있는 주입 챔버를 제조합니다(재료 표). 주입 챔버와 분석기는 시스템의 두 가지 주요 요소입니다(그림 2).
   2. 11mm 직경의 구멍 1개를 뚫어 1개의 격막을 주입 포트로 맞게, 7mm 직경의 구멍 2개를 뚫어 분석기와 연결되는 스톱콕 밸브를 삽입하여 365mL 메이슨 용기의 금속 뚜껑을 수정합니다. 에폭시 접착제를 사용하여 주입 포트와 피팅을 조이고 챔버 밀봉을 확인합니다.
3. 주입 챔버를 광학 분석기에 연결합니다.
   1. 5/32인치 내경(I.D.) 및 1/4인치 외경(O.D.)을 사용하여 jar를 광학 분석기의 입구 및 출구 포트에 연결합니다. PFA 플라스틱 튜브 및 추가 부피를 설명합니다. 튜브가 기기 제조업체의 권장 사항을 따르고 결로 없이 깨끗하고 건조한지 확인하십시오.
   2. 주입 챔버를 기기에 연결하는 밸브를 열어 폐쇄 루프 공기 회로를 생성하도록 설정합니다. 가스 농도가 안정될 때까지 기다립니다.
4. 챔버에 시료 주입
   1. 챔버의 농도와 분석기의 신호가 안정화되면(즉, 표준 편차 <0.03ppm) 2.1.2단계에서 생성된 헤드스페이스 샘플이 들어 있는 바이알에서 2mL의 하위 샘플을 주입합니다. 다음 하위 샘플을 주입하기 전에 분석기의 농도가 다시 안정화될 때까지 기다립니다(그림 3).
   2. 농도가 100ppm에 가까워지면 최대 20개의 하위 시료를 연속적으로 또는 그 이하로 주입합니다(이 임계값을 초과하는 정확도에 미치는 영향은⁸개 참조). 5개 샘플마다 CH₄ check 표준물질을 분석하고 상대 표준 편차(RSD)를 사용하여 실제 측정값과의 차이를 평가합니다.
   3. 적층형 주입 세트를 사용하면 기기에 연결된 라인 중 하나를 분리하여 챔버를 주변 압력으로 재설정하고 상당한 압력 및 메탄 농도 축적을 방지합니다.
      참고: 여러 번의 테스트 실행을 기반으로 주입 후 신호가 ~15초 후에 안정화된 것으로 확인되었지만 다른 기기 기록 사양에 따라 다른 시간이 필요할 수 있습니다(그림 3). 사용된 기기의 유속은 ~1L/min이었고 응답 시간은 5초였으며 720에서 745Torr 범위의 다른 날에 다른 분석을 수행하는 동안 캐비티 압력이 있었습니다.
5. 헤드스페이스의 CH₄ 농도 계산
   1. 각 하위 샘플에 대해 방정식 1을 사용하여 헤드스페이스(C_hs - μmol/mol)에서 목표 GHG(예: CH₄, CO_2, N₂O)의 농도를 계산합니다.
      방정식 [1]
      여기서 V_hs 는 헤드스페이스 하위 샘플의 부피입니다.
   2. 주입 전 (C_{, bi} - μmol ^mol-1) 및 (C_{, ai} - μmol ^mol-1) 주입 전 15회 측정의 평균으로 농도를 계산합니다. 방정식 2와 3을 사용하여 주입 전(V,_bi) 및 주입 후(V,_ai) 부피를 mL 단위로 계산합니다.
      [2]
      그리고
      [3]
      여기서, _Vj(mL)는 jar(365 mL) 및 hosing(125.4 mL)의 첨가 부피이고, Vi₍mL)는 주입된 subsamples의 누적 부피이다.
6. 공극수 농도 계산
   1. 방정식 4를 사용하여 시료 처리 중 헤드스페이스 내 가스의 몰 분율과 대기압(P)을 사용하여 헤드스페이스에서 CO₂, CH₄ 또는 N₂O의 분압(P_i - MPa)을 계산합니다.
      [4]
   2. 헤드스페이스와 수성 등가 농도 및 부피가 있는 희석 방정식(방정식 5)을 사용하여 공극수 내 GHG의 수성 등가 농도를 계산합니다.
      [5]
      여기서 R은 범용 기체 상수(0.008314 L MPa ^{mol-1 K-1})이고, 는 공기 온도(K), _{V hs}는 헤드스페이스의 부피(mL), _{K H}^cp는 CO_2, CH₄ 또는 N₂O(각각 2.96, 67.13 및 3.82 L MPa/mol)¹⁶의 헨리 휘발성 상수이며, V_pw는 헤드 스페이스를 생성하는 데 사용되는 액체 서브 샘플의 부피(mL)입니다.
   3. 측정하는 동안 기록된 T와 P를 사용합니다. 시연 프로젝트 샘플 분석 중 평균 T와 P는 각각 295.15K와 0.101325MPa였습니다.

3. 표준 크로마토그래피 측정에 대한 검증

1. 기존 가스 크로마토그래프에서 10mL 바이알의 다양한 알려진 CH₄ 농도를 분석합니다. 각각 20개의 표준으로 구성된 세 개의 동일한 그룹을 사용합니다. 최저 농도는 5에서 100ppm 사이였으며 5ppm 단위로 증가했습니다.
2. 가스 크로마토그래프에서 화염 이온화 검출을 통해 CH₄ 농도를 측정합니다. 크로마토그래프는 He(25mL/분)를 캐리어 가스로 하는 다공성 폴리머 흡수성 충전 컬럼을 사용했습니다. 표준물질의 농도 측정을 실행하려면 크로마토그래프를 곡선 피팅(r²) > 0.99로 보정합니다.
3. 크로마토그래피 후, 제조업체가 보정한 광학 분석기를 사용하여 위에서 설명한 방법을 사용하여 동일한 표준 바이알에서 CH₄ 농도를 측정하십시오(즉, 정밀도(300 s, 1σ): 0.3 ppb CH₄).
4. 3개의 표준 그룹의 크로마토그래피 및 광학 분석기 결과에 선형 회귀를 피팅하여 방법의 정확도를 평가합니다. 각 표준 그룹 내에서 수행된 회귀 분석의 기울기와 절편을 비교하여 방법의 재현성을 평가합니다. 효과 레버리지에 중점을 둔 표준 최소 제곱 모형을 사용하여 비교를 평가합니다. 모든 회귀 분석 및 비교를 0.05의 유의 수준에서 평가합니다.

Results

광학 분석기와 기체 크로마토그래피 비교
세 가지 표준 그룹에 대한 가스 크로마토그래피와 광학 분석기를 통해 얻은 결과는 1에 가까운 기울기에서 우수한 선형 맞춤( 즉, r² > 0.98)을 보여주었습니다(그림 4). 세 가지 실험에서 회귀의 기울기는 통계적으로 유사하여(F(2) = 0.478, p = 0.623) 결과의 재현성을 시사합니다. 세 가지 경우 모두에서 기울기가 1보다 컸다는 점에 유의하는 것이 중요하며, 이는 평균적으로 크로마토그래피를 통해 얻은 농도에 비해 광학 분석기로 측정된 가스 농도가 약간 과소평가될 것으로 예상할 수 있음을 나타냅니다. 그러나 0에서 절편은 다르므로(F(1) = 1648.49, p <0.0001) 낮은 CH₄ 농도(즉, <10μmol/mol)를 해석할 때 주의해야 합니다. 실제로, 이러한 가장 낮은 농도에서 광학 분석기와 크로마토그래피는 가장 큰 상대 오차를 보였으며(표 1), 이는 낮은 농도에서 측정하는 데 어려움이 있음을 시사합니다.

현장 테스트: 프로토콜을 사용하여 루이지애나 해안 습지에 있는 두 개의 식생 패치에서 공극수의 메탄 농도를 측정합니다.
현장 샘플에서 측정된 공극수 CH₄ 농도는 뚜렷한 수직 및 시간 역학을 보여줍니다(그림 5). 이러한 패턴은 다양한 습지 식물이 CH₄ 생성 및 산화를 조절하고 그에 따른 대기와의 가스 교환을 조절할 수 있는 샘플링된 것과 같은 습지 생태 수문학적 환경에서 예상됩니다^17,18. RSD는 10.03%로 ±했는데, 이는 온실가스 분석에서 크로마토그래피를 사용하는 QC/QA(Quality Control and Assurance) 프로토콜에서 일반적으로 임계값으로 사용되는 15%보다 낮았다¹⁹.

그림 1: 프로토콜 개요. 프로토콜의 주요 단계를 보여주는 회로도입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 시스템 구성 요소. (A) 주요 구성 요소 및 (B) 주입 챔버에 대한 상세 보기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 주입 중 농도. 선택한 측정 중 주입 챔버의 CH₄ 농도는 시료 주입 후의 일반적인 반응을 보여줍니다. 강조 표시된 영역은 계산에 고려된 주입 전후의 농도를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 이 방법을 사용한 측정과 크로마토그래피의 비교. 가스 크로마토그래피(GC-FID)로 측정한 CH₄ 헤드스페이스 농도와 세 가지 실험에서 이 방법으로 측정한 농도 간의 선형 관계는 선형 적합치가 양호했습니다(즉, r² > 0.98). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 사용 사례 데모. (A) 궁수자리 란시폴리아(Sagittaria lancifolia) 및 (B) 궁수자리(Sagittaria lancifolia )와 티파 라티폴리아(Typha latifolia)가 혼합된 패치의 공극수 농도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

CH4 표준 [ppm]	GC [%]	광학 분석기 [%]
5	24.3	22.8
10	9.6	3.4
15	16.7	6.1
20	0.6	3.4
25	1	6
30	1.5	6.7
35	1.7	8
40	1.3	13.3
45	1.4	8.2
50	0.2	6.9
55	1.4	7.9
60	1.6	4.6
65	0.4	8.8
70	2.4	4.3
75	1.4	6.3
80	0.9	7
85	0.4	4.1
90	1.6	3.3
95	3.4	9
100	4.2	3.3

표 1: 상대 오차(%). 가스 크로마토그래피(GC) 및 광학 분석기로 동일한 검사 표준물질 바이알을 측정합니다.

Discussion

이 연구는 물 샘플에서 생성된 헤드 스페이스를 분석하기 위해 맞춤형 주입 챔버에 결합된 휴대용 광학 분광학 기반 가스 분석기의 적용 가능성을 보여주었습니다. 시연은 CH₄에 초점을 맞췄지만, 이 프로토콜은 CO₂ 및 N₂O⁸과 같은 다른 관련 GHG를 분석하는 데 적용될 수 있습니다. 목표는 GHG 농도 측정 연구에서 기존 가스 크로마토그래피에 대한 대체 분석 플랫폼을 나타내는 이러한 폐쇄 루프 시스템에 대한 이전의 체계적인 평가를 확장하는 것이었습니다.

가스 크로마토그래피와 유사하게, 이 접근법에서는 분석 프로세스에서 품질 관리 및 평가를 보장하기 위해 검사 표준물질을 사용하는 것이 중요합니다. 이 방법으로 분석된 표준물질은 표준 크로마토그래피의 표준물질과 비슷했습니다(그림 4). 그러나 주로 인식되는 장점으로는 운반 가스가 없거나 잦은 교정 루틴이 있다는 것입니다. 또한 사용자는 현장에서 샘플링 후 즉시 샘플을 실행할 수 있으므로 물 샘플에서 CH₄ 와 같은 반응성 종의 미생물 산화에 허용되는 시간을 줄일 수 있습니다. 시료 준비에 필요한 헤드스페이스를 생성하기 위한 GHG가 없는 가스를 사용할 수 없는 경우에도 사용자는 관심 물의 농도가^{공기 20}보다 높다고 가정할 때 주변 공기를 사용하여 헤드스페이스를 생성할 수 있습니다. 또한 큰 샘플 세트를 측정하는 데 필요한 시간과 같은 단점으로 인식되고 있습니다. 단일 시료 분석은 GC-FID와 비슷한 시간이 걸릴 수 있지만, 광학 분석기에서 주입을 수행하는 자동화된 방법이 없으며 이 접근 방식은 기존의 GC-자동 시료 주입기 시스템보다 더 많은 작업 시간이 필요합니다.

이 접근 방식과 인라인 주입 포트(예: ⁸)가 있는 다른 폐쇄 루프 시스템의 주요 차이점은 주입 챔버가 추가된다는 것입니다. 이 과정에서 고농도 시료는 분석 중 일반 작업의 일부로 희석될 수 있으며, 루프에서 주입하기 전에 시료를 희석하기 위한 추가 단계를 피할 수 있습니다. 실제로, 작업자는 고농도가 의심되는 샘플에 대한 희석액을 생성하는 대신 헤드스페이스에서 챔버로 주입을 진행할 수 있습니다. 챔버 부피는 고농도 샘플을 수용하기 위해 수정하고 더 크게 만들 수 있으며 저농도 샘플의 경우 더 작게 만들 수 있습니다. 여러 시료를 분석하는 효율성 측면에서 인라인 주입을 사용하는 다른 폐쇄 루프 시스템과 비교했을 때 이 방법의 또 다른 장점은 각 주입 직후 챔버를 세척하지 않고 스택 주입이 가능하다는 것입니다. 주입 챔버의 희석으로 인해 테스트한 20개 스택 주입 방법 동안 루프의 메탄 농도가 100ppm CH₄ 미만으로 일관되게 유지되었으며, 이는 이전 작업에서 CH₄ 분석의 정확도가 떨어지기 시작하는 루프 농도 임계값으로 식별되었습니다³.

전반적으로 이 방법은 원격 위치 또는 휴대용 크로마토그래프를 포함한 크로마토그래프가 실현 가능하지 않거나 사용할 수 없는 경우의 샘플 분석에 적합합니다²¹. 예를 들어, 외딴 곳에서 현장 탐사를 하는 과학자들은 크로마토그래피가 설치된 실험실이나 현장 스테이션으로 샘플을 다시 가져갈 필요 없이 현장에서 헤드 스페이스를 만들고 샘플링 우선 순위 및 요구 사항에 대한 결정을 내리기 위한 몇 가지 간단한 단계를 거쳐 수역 및 수성 시스템의 실제 GHG 농도를 결정할 수 있습니다.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1/4 인치 I.D. x 3/8 인치 O.D. 투명 비닐 튜빙	Home Depot	SKU #  702098	기기에 연결된 스톱콕과 튜브를 연결하는 데 사용합니다. 두 개의 짧은 조각(~4cm).
5/16 - 5/8 인치 스테인레스 스틸 호스 클램프	Everbilt	6260294	스토콕 밸브를 연결하는 튜브와 기기에 연결된 튜브를 고정하는 데 사용합니다.
화학 물질용 균열 방지 테프론 PFA 반투명 튜브, 5/32" ID, 1/4" OD	McMaster-Carr	51805K86	주입 챔버를 기기의 입구 및 출구 포트에 연결하는 데 사용합니다. 우리는 실험에서 두 개의 0.68m 길이의 튜브를 사용했습니다.
티타늄 스텝 드릴 비트로 드릴	여러 회사에서		항아리의 금속 뚜껑에 격막과 마개 구멍을 뚫는 데 사용합니다.
Gay butyl septum (스토퍼)	Weathon Microliter	20-0025-B	주입 포트와 바이알 셉텀으로 사용 (호환되는 경우).
헤드스페이스 바이알 20ml (23x75mm), 투명, 크림프 라운디드 바텀	Restek	21162	헤드스페이스 샘플을 보관하는 데 사용합니다.
헤비 듀티 스틸 본드 에폭시 고릴라	고릴라	4330101	항아리의 금속 뚜껑에 스톱콕 밸브와 셉텀을 접착하는 데 사용합니다.
피하 주사 바늘	Air-Tite Products Co.	N221	필드 바이알에서 물을 추출하고, 바이알에 헤스페이스 샘플을 주입하고, 주입 챔버에 하위 샘플을 주입하는 데 사용합니다.
Mason jar (12 oz)	Ball, Kerr, Jarden		샘플 농도에 따라 더 크거나 더 작은 챔버 용량을 선택할 수 있습니다.
광학 분광학 기반 가스 분석기	다수 회사	Picarro G4301, Licor 7810, Licor 7820, ABB GLA131-GGA	이는 주입 챔버에 결합할 수 있는 분석기의 몇 가지 구체적인 예입니다. 우리는 이것이 광범위한 목록이 아니며 다른 광학 분광학 분석기도 이 방법에 적합할 수 있음을 알고 있습니다.
스톱콕 밸브	DWK Life Sciences	420163-0001	정상 작동 중에는 밸브를 열어 두십시오.
주사기 (2.5 mL)	Air-Tite Products Co.	R2	헤드스페이스 바이알에서 하위 샘플을 추출하고 분석을 위해 인젝션 챔버에 주입하는 데 사용합니다.
주사기 (30 mL)	Air-Tite Products Co.	R30HJ	가스 분석을 위한 헤드스페이스를 만드는 데 사용합니다.