Измерение содержания растворенного метана в водных экосистемах с помощью газоанализатора методом оптической спектроскопии

Таким образом, данное исследование сосредоточено на использовании газоанализаторов с оптической спектроскопией для измерения концентрации парниковых газов, которые растворены в осадке почвы. Поэтому мы стремимся предоставить недорогую альтернативу традиционной хроматографии для полевых исследований. Это также может быть особенно полезно в отдаленных районах, где у вас нет доступа к этим типам оборудования.

Трудности при измерении концентраций парниковых газов в различных пробах окружающей среды включают в себя потребность в специализированных расходных материалах, сложные процессы калибровки и часто трудности с транспортировкой и эксплуатацией некоторых традиционных аналитических платформ в удаленных местах. Таким образом, мы установили, что портативные оптические анализаторы могут точно измерять концентрацию метана в пробах воды, обеспечивая жизнеспособную альтернативу газовой хроматографии, демонстрируя сильную корреляцию с R-квадратом более 0,98 между двумя методами. Таким образом, наши результаты позволят сделать измерения парниковых газов более доступными и эффективными, особенно в отдаленных и ограниченных ресурсах местах.

И эти результаты проложили путь к исследованию пространственной и временной динамики парниковых газов в различных экосистемах, пониманию экологических последствий и разработке стратегий смягчения последствий изменения климата. Поэтому мы сосредоточимся на совершенствовании нашего протокола для других парниковых газов, изучении его применения в различных экологических условиях и разработке автоматизированных систем для повышения эффективности и точности полевых измерений. Начните с балансировки плохого состояния воды в шприце.

Создавайте образцы газа в пространстве для свободного пространства, используя шприц объемом 30 миллилитров для забора пяти миллилитров воды из образца, собранного в полевых условиях. Затем добавьте 15 миллилитров азота, чтобы создать свободное пространство. Энергично и последовательно помешивайте шприц в течение пяти минут, либо с помощью качалки, либо вручную.

Чтобы подготовить 10-миллилитровый флакон к измерению концентрации газа с помощью оптического анализатора, опорожните флакон, вручную потянув за поршень 60-миллилитрового шприца на закрытом флаконе и трижды откачав воздух. Затем введите 12 миллилитров подпробы газа свободного пространства в предварительно вакуумированный флакон. Приступайте к изготовлению инжекторной камеры, которая может принимать от одного до пяти миллилитров воздуха в герметичный объем воздуха, соединяющийся с газоанализатором на входе и выходе, образуя замкнутый контур.

Камера впрыска и анализатор образуют два основных узла системы. Чтобы создать эту камеру, модифицируйте металлическую крышку 365-миллилитровой банки, просверлив одно отверстие диаметром 11 миллиметров, чтобы вместить одну перегородку в качестве порта впрыска, и два отверстия диаметром семь миллиметров, чтобы вставить запорные клапаны, которые соединяются с анализатором. Используйте эпоксидный клей для затяжки отверстия впрыска и фитингов и обеспечения надлежащей герметизации камеры.

Соедините банку с входными и выходными отверстиями оптического анализатора с помощью пластиковых трубок PFA и учтите их добавленный объем. Убедитесь, что трубка соответствует рекомендациям производителя прибора и является чистой и сухой без образования конденсата. Откройте клапаны, соединяющие камеру впрыска с прибором, чтобы создать замкнутый воздушный контур.

Подождите, пока концентрация газа стабилизируется. Когда концентрация в камере и сигнал в анализаторе стабилизируются, введите два миллилитра подпробы из флаконов, содержащих пробу свободного пространства. Подождите, пока концентрации в анализаторе снова стабилизируются, прежде чем вводить следующий подобразец.

Вводите до 20 подобразцов последовательно или меньше, если концентрация приближается к 100 ppm. Проанализируйте контрольные стандарты метана для каждых пяти проб и оцените разницу с помощью фактических измерений с использованием относительного стандартного отклонения. После завершения работы с набором уложенных впрысков отсоедините одну из линий, подключенных к прибору, чтобы сбросить камеру на давление окружающей среды.