Method Article

Optik Spektroskopi Gaz Analizörü Kullanarak Sucul Ekosistemlerde Çözünmüş Metanın Ölçülmesi

DOI:

10.3791/66505

⸱

July 26th, 2024

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Geosciences, University of Louisiana at Lafayette, 2Department of Civil, Environmental and Geodetic Engineering, The Ohio State University, 3Department of Environmental Resources Engineering, College of Environmental Sciences and Forestry, State University of New York

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, kapalı bir döngüde bir enjeksiyon odasına bağlı taşınabilir optik analizörler kullanılarak sulu numunelerdeki metan gazı konsantrasyonlarını ölçmek için bir yaklaşım göstermektedir. Sonuçlar, geleneksel gaz kromatografisine benzer ve özellikle uzak saha çalışmaları için uygun, pratik ve düşük maliyetli bir alternatif sunar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ekosistemlerdeki sera gazı (GHG) akışlarının ve havuzlarının ölçülmesi, iklim değişikliği ile ilgileri nedeniyle ekolojik çalışmalarda giderek daha yaygın hale gelmektedir. Bununla birlikte, araştırma grupları içindeki farklı havuzları ve akışları ölçmek için uyarlanabilen analitik platformlara olan ihtiyaç da artmaktadır. Bu çalışma, sulu numunelerdeki sera gazı konsantrasyonlarını ölçmek için orijinal olarak gaz akışı ölçümleri için tasarlanmış ve pazarlanan taşınabilir optik spektroskopi tabanlı gaz analizörlerini kullanmak için bir prosedür geliştirmeyi amaçlamaktadır. Protokol, geleneksel üst boşluk dengeleme tekniğini ve ardından bir üst boşluk gaz alt numunesinin, gaz analizörünün giriş ve çıkış portlarına kapalı bir döngü aracılığıyla bağlanan bir odaya enjeksiyonunu içerir. Hazne, jenerik bir mason kavanozundan ve basit laboratuvar malzemelerinden üretilmiştir ve enjeksiyon öncesi seyreltme gerektirebilecek numuneler için ideal bir çözümdür. Oda ile ölçülen metan konsantrasyonları, aynı şişelerden alınan alt numuneler üzerinde gaz kromatografisi-alev iyonizasyon tespiti (GC-FID) yoluyla ayrı ayrı belirlenen konsantrasyonlarla sıkı bir şekilde ilişkilidir (r2 > 0.98). Prosedür, özellikle kromatografi ekipmanının ve malzemelerinin hazır bulunmadığı uzak bölgelerdeki saha çalışmaları için geçerlidir ve su sistemlerindeki metan ve diğer çözünmüş sera gazı konsantrasyonlarını ölçmek için pratik, daha ucuz ve daha verimli bir çözüm sunar.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sulak alanlar, göller, rezervuarlar, nehirler ve dereler gibi karasal-sucul kesişim evresindeki ekosistemler, karbondioksit (CO2), metan (CH4) ve azot oksit (N2O) gibi sera gazlarının (GHG) önemli yutakları ve kaynaklarıdır1,2. CH4, özellikle, tortu gözeneklerinin doymuş gözenek boşluklarında anaerobik solunum sırasında üretilir. Üretildikten sonra, bir kısım oksitlenir ve CO2'ye dönüştürülürken, geri kalanı sonunda su sütunu ve bitki örtüsü boyunca yayılır veya kabarcıklar halinde patlar3. Belirli bir zamanda tortu gözeneklerini (yani gözenek suyunu) doyuran sudaki CH4 konsantrasyonu, üretilen, tüketilen ve taşınanCH 4 arasındaki dengeye bir bakış sunar 4. Dikey profiller veya zaman üzerinden ölçüldüğünde, gözenek suyu konsantrasyonu, CH4 üretimi ve tüketiminde daha aktif olan bölgelerin ve bunların mevsimsel değişimlerinin belirlenmesine de olanak tanır.

Geleneksel olarak, ekosistemlerdeki gözenek suyundan kaynaklanan sera gazı konsantrasyonunu belirleme yöntemleri, oluşturulan bir üst boşluktaki gazları dengelemek için sahada toplanan su örneklerinin işlenmesini içerir. Daha sonra, konsantrasyonları5 belirlemek için üst boşluk gaz kromatografisi ile analiz edilir. Bu yöntem ekolojik çalışmalarda yaygın olarak uygulanmakla birlikte, geleneksel laboratuvar alanı tahsis etmeyi ve kalibre etmek ve çalıştırmak için yüksek derecede uzman bilgisi gerektiren tezgah üstü gaz kromatografisi-alev iyonizasyon algılama (GC-FID) sistemleri gerektirir (örneğin6). Ayrıca, uzak yerlerde kolayca bulunamayan büyük taşıyıcı gaz tankları (yani Nitrojen (N2) ve Helyum (He)) gibi özel sarf malzemelerinin kullanılmasını gerektirir. Bu gereklilikler ve numunenin laboratuvara taşınmasının ilgili lojistiği, numune alma tasarımını kısıtlayabilir ve bazı durumlarda kromatografi ekipmanı mevcut olmadığında çalışmanın kapsamını sınırlayabilir.

Bu çalışma, taşınabilir optik spektroskopi tabanlı gaz analizörleri kullanarak sulu çözeltilerin üst boşluk örneklerinden çözünmüş sera gazı konsantrasyonlarını ölçmek için alternatif bir yöntem geliştirmeyi amaçlamıştır. Bu tip optik gaz analizörü, standart GC-FID sistemlerine uygun maliyetli bir alternatiftir ve taşınabilirliği, onu saha çalışması uygulamaları için ideal bir seçim haline getirir. Portatif optik spektroskopi tabanlı gaz analizörleri, marka ve modellere bağlı olarak 2 - 5 s tepki süreleriyle yüksek frekanslı gaz konsantrasyonu ölçümleri (yani ~ 1 s-1) üretir. Bu araçlar, öncelikle toprak, su ve bitki örtüsü gibi sera gazı yayan yüzeylerden gaz akışlarını belirlemek için tasarlanmış ve pazarlanmaktadır 7,8,9. Optik analizörler, ilgili yayan yüzeyler üzerine yerleştirilen kararlı olmayan durumdaki üst boşluk odalarındaki sürekli konsantrasyon ölçümlerinden akı hesaplamasına izin verir. Yüzey odaları ile düzenli amaçlanan kullanımlarında, odada gözlemlenen konsantrasyonlardaki değişim oranının ve bilinen oda boyutlarının, basıncın ve sıcaklığın yüksek frekanslı ölçümleri, bu verilerin yüzey alanı başına emisyon (veya alım) oranı (yani yüzey akışları) olarak yorumlanmasına izin verir10. Bununla birlikte, portatif gaz analizörleri, sulu ortamdaki çözünmüş konsantrasyonlar için ne donatılmıştır ne de optimize edilmiştir, bu da bu tür analizler için ek uyarlamalar ve yorumlar gerektirir.

Üst boşluklardan8 ayrı numunelerdeki konsantrasyonları belirlemek için optik analizörlerin kullanımına ilişkin önceki gösterilerden yararlanarak, analizöre kapalı bir döngüde bağlanan küçük, kapalı bir oda (yani yayan yüzeyler olmayan) tasarladık. Üst boşluk gazı alt numunesinin enjeksiyonundan sonra konsantrasyonlardaki değişiklik ve ardından seyreltme hesaplamaları, orijinal üst boşluğun konsantrasyonlarının belirlenmesine izin verir. Bu yaklaşımın kesinliği, sonuçları aynı numunelerde GC-FID yoluyla elde edilenlerle karşılaştırılarak değerlendirildi. Yöntem ayrıca, Louisiana'daki bir tatlı su bataklığındaki deney alanlarından toplanan gözenek suyu örneklerinde CH4'ün dikey profillerini analiz eden bir kullanım durumu ile gösterilmiştir.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Gözenek suyu örneklemesi ve analizi

  1. Gözenekli diyaliz örnekleyicileri (gözetleyiciler) kullanarak örnekleri toplayın11. Gözetleyenleri çalışma alanının ilgili yerlerine yerleştirin. Gösteri çalışmasında, bir tatlı su bataklığının iki baskın bitki örtüsü yaması üzerinde 6 gözetleyici konuşlandırıldı: üçü Sagitaria lancifolia'nın hakim olduğu bir yama üzerinde ve diğer üçü S. lancifolia ve Typha latifolia bitki örtüsünün birlikte hakim olduğu bir yama üzerinde.
  2. Haziran, Eylül, Ekim ve Aralık aylarında 4 kez numune toplayın. Toprak yüzeyinden ~50 cm altına kadar 10 farklı derinlikte numune toplayın. Örnekleme, 12,13'te açıklanan yöntemi izlemiştir.
    1. Numune alma hücrelerini, numune almadan ~ 20 gün önce 61 mL deiyonize su ile doldurun. Sahada kullanmadan önce oksijeni çıkarmak için laboratuvarda 5 dakika boyunca N2 ile deiyonize su kabarcıklandırın.
    2. Numune alma sırasında, hücrenin ekstraksiyon hattına bağlı bir şırınga ile hücreden 25 mL su çekin. Ardından, hücreleri ikincil bir hücre şarj hattı aracılığıylaN2 ile önceden köpürtülmüş taze deiyonize su ile doldurun. Toplama işleminden hemen sonra konsantrasyon ölçümleri gerekiyorsa, adım 2.1'e geçin.
    3. Ekstrakte edilen suyu, 0.2 mL 0.1 M HCl ile korunmuş 10 mL cam şişelere ekleyin, septum ile kapatın ve laboratuvarda analiz edilene kadar buzdolabında saklayın.
      NOT: Bu yöntemin kullanıcıları, belirli çalışma ihtiyaçlarına göre toplama derinliklerini, örnekleme programını ve sıklığı değiştirebilir.

2. Sera gazı konsantrasyonu ölçümü

  1. Bir şırıngadaki gözenek suyu numunelerinin üst boşluk dengesini gerçekleştirin
    1. Dengeleme tekniğini kullanarak üst boşluk gaz örnekleri oluşturun14. Sahada toplanan örneklerden 5 mL su (Vpw) çekmek için 30 mL'lik bir şırınga kullanın ve ardından üst boşluğu (Vhs) oluşturmak için 15 mLN2



    1. figure-protocol-1

    2. figure-protocol-2

      figure-protocol-3

    1. figure-protocol-4

    2. figure-protocol-5

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Optik analizöre karşı gaz kromatografisi
Üç standart grubu için gaz kromatografisi ve optik analizör yoluyla elde edilen sonuçlar, bire yakın eğimlerle iyi doğrusal uyumlar (yani, r2 > 0.98) gösterdi (Şekil 4). Üç deneydeki regresyonların eğimleri istatistiksel olarak benzerdi (F (2) = 0.478, p = 0.623), bu da sonuçların tekrarlanabilirliğini düşündürdü. Her üç durumda da eğimlerin birden büyük olduğuna dikkat etmek önemlidir, bu da ortalama olarak, kromatografi yoluyla elde edilen konsantrasyonlara kıyasla optik analizör ile ölçülen gaz konsantrasyonlarının hafif bir şekilde hafife alınmasının beklenebileceğini gösterir. Bununla birlikte, sıfırdaki kesişmeler farklıdır (F (1) = 1648.49, p <0.0001), bu da düşük CH4 konsantrasyonlarını (yani, <10 μmol / mol) yorumlarken dikkatli olunması konusunda uyarır. Aslında, bu en düşük konsantrasyonlarda, optik analizör ve kromatografi en büyük nispi hataları gösterdi (Tablo 1), bu da düşük konsantrasyonlarda ölçümün zorluklarını düşündürdü.

Saha testi: Louisiana'nın kıyı sulak alanlarındaki iki bitki örtüsü yamasından gelen gözenek suyundaki metan konsantrasyonlarını belirlemek için protokolün kullanılması
Saha örneklerinden belirlenen gözenek suyuCH4 konsantrasyonları, farklı dikey ve zamansal dinamikler gösterir (Şekil 5). Bu modellerin, çeşitli sulak alan bitki örtüsünün CH4 üretimini ve oksidasyonunu modüle edebildiği ve bunun sonucunda atmosferle gaz alışverişini17,18 yapabildiği, örneklenenler gibi sulak alan ekohidrolojik ortamlarında beklenmektedir. RSD, sera gazı analizlerinde kromatografi kullanan kalite kontrol ve güvence (QC/QA) protokollerinde tipik olarak bir eşik olarak kullanılan 'ten daha az olan .03'ün ± idi19.

figure-results-1
Şekil 1: Protokole genel bakış. Protokolün ana adımlarını gösteren şematik. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Sistem bileşenleri. (A) Ana bileşenler ve (B) enjeksiyon odasının ayrıntılı bir görünümü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Enjeksiyonlar sırasındaki konsantrasyonlar. Seçilen bir ölçüm sırasında enjeksiyon odasındakiCH4 konsantrasyonları, numunenin enjeksiyonundan sonraki tipik yanıtı gösterir. Vurgulanan alanlar, hesaplamalar için dikkate alınan enjeksiyondan önceki ve sonraki konsantrasyonları gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: Bu yöntemle yapılan ölçümler ile kromatografi arasındaki karşılaştırma. Gaz kromatografisi (GC-FID) ile belirlenenCH4 üst boşluk konsantrasyonları ile üç deney için bu yöntemle belirlenen konsantrasyonlar arasındaki doğrusal ilişkiler iyi doğrusal uyumlara sahipti (yani, r2 > 0.98). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Kullanım örneği gösterimi. (A) Sagittaria lancifolia ve (B) Sagittaria lancifolia ve Typha latifolia'nın bir karışımının hakim olduğu yamalardaki gözenek suyu konsantrasyonları. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

CH4 standardı [ppm]GC [%]Optik analizör [%]
524.322.8
109.63.4
1516.76.1
200.63.4
2516
301.56.7
351.78
401.313.3
451.48.2
500.26.9
551.47.9
601.64.6
650.48.8
702.44.3
751.46.3
800.97
850.44.1
901.63.3
953.49
1004.23.3

Tablo 1: Göreceli hata (%). Aynı kontrol standart şişesinin gaz kromatografisi (GC) ve optik analizör ölçümleri.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, su örneklerinden oluşturulan üst boşlukları analiz etmek için özel yapım bir enjeksiyon odasına bağlı taşınabilir optik spektroskopi tabanlı gaz analizörlerinin uygulanabilirliğini göstermiştir. Gösteri CH4'e odaklandı, ancak protokol CO2 ve N2O8 gibi diğer ilgili sera gazlarını analiz etmek için uygulanabilir. Amaç, sera gazı konsantrasyon ölçüm çalışmalarında geleneksel gaz kromatografisine alternatif bir analitik platformu temsil eden bu kapalı döngü sistemlerinin önceki sistematik değerlendirmelerini genişletmekti.

Gaz kromatografisine benzer şekilde, bu yaklaşımda, analiz sürecinde kalite kontrol ve değerlendirmeyi sağlamak için kontrol standartlarının kullanılması kritik öneme sahiptir. Yöntemle analiz edilen standartlar, standart kromatografininkilerle karşılaştırılabilirdi (Şekil 4). Bununla birlikte, algılanan ana avantajlar arasında taşıyıcı gazların olmaması veya sık kalibrasyon rutinleri yer alır. Kullanıcılar ayrıca numuneleri sahada numune aldıktan hemen sonra çalıştırabilir ve su numunelerinde CH4 gibi reaktif türlerin mikrobiyal oksidasyonu için izin verilen süreyi azaltabilir. Numune hazırlamada ihtiyaç duyulan üst boşluğu oluşturmak için sera gazı içermeyen gaz mevcut olmadığında bile, kullanıcılar, ilgilenilen sudaki konsantrasyonun hava20'nin üzerinde olduğunu varsayarak, ortam havasını kullanarak üst boşluklar oluşturabilirler. Büyük numune setlerini ölçmek için gereken süre gibi algılanan dezavantajlar da vardır. Tek numune analizi GC-FID'ninkine benzer bir zaman alabilse de, optik analizörlerde enjeksiyon yapmanın otomatik bir yolu yoktur ve bu yaklaşım için daha yerleşik GC-otomatik numune alma sistemlerinden daha fazla çalışma süresi gerekir.

Bu yaklaşım ile hat içi enjeksiyon portlarına (örn.8) sahip diğer kapalı döngü sistemler arasındaki temel fark, bir enjeksiyon odasının eklenmesidir. İçinde, yüksek konsantrasyonlu numuneler, analiz sırasında normal işlemin bir parçası olarak seyreltilebilir ve numuneleri döngüye enjeksiyondan önce seyreltmek için ek adımlardan kaçınılır. Pratikte, operatör, yüksek konsantrasyonlardan şüphelenilen numuneler için seyreltmeler oluşturmak yerine, üst boşluktan hazneye enjeksiyonlara devam edebilir. Hazne hacmi, yüksek konsantrasyonlu numuneleri barındıracak şekilde veya düşük konsantrasyonlu numuneler için daha küçük olacak şekilde değiştirilebilir ve daha büyük hale getirilebilir. Bu yöntemin, birden fazla numunenin analizinde verimlilik açısından in-line enjeksiyonlu diğer kapalı döngü sistemlere kıyasla bir başka avantajı, her enjeksiyondan hemen sonra hazneyi yıkamadan yığın enjeksiyonlarının yapılabilmesi olasılığıdır. Enjeksiyon odasındaki seyreltme, test ettiğimiz 20 istifli enjeksiyon yaklaşımı sırasında döngüdeki metan konsantrasyonunun sürekli olarak 100 ppmCH4'ün altında kalmasına izin verdi, bu da önceki çalışmanın CH4 analizinde doğruluğun3 düşmeye başladığı döngü konsantrasyon eşiği olarak tanımlandı.

Genel olarak, bu yöntem, taşınabilir olanlar21 da dahil olmak üzere kromatografların mümkün olmadığı veya mevcut olmadığı uzak konumlarda veya durumlarda numune analizi için uygundur. Örneğin, uzak yerlerdeki saha keşiflerindeki bilim adamları, numuneleri kromatografi ile donatılmış bir laboratuvara veya saha istasyonuna geri getirmek yerine, üst boşluğu oluşturmak ve yerinde numune alma öncelikleri ve ihtiyaçları ile ilgili kararlar almak için bazı basit adımlardan sonra su kütlelerindeki ve sulu sistemlerdeki gerçek GHG konsantrasyonlarını belirleyebileceklerdir.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, DOE ödülleri DE-SC0021067, DE-SC0023084 ve DE-SC0022972 aracılığıyla finanse edildi. Bataklıkta örneklenen alanların gözenek suyu konsantrasyonu verileri, ESS-DIVE Veri Arşivi'nde (https://data.ess-dive.lbl.gov/view/doi:10.15485/1997524, 21 Haziran 2024'te erişildi) kamuya açıktır

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1/4 inç Kimlik x 3/8 inç OD Şeffaf Vinil BoruEv DeposuSKU #  702098Cihaza bağlı muslukları ve boruları bağlamak için kullanın. İki kısa parça (~4 cm).
5/16 - 5/8 inç Paslanmaz Çelik Hortum KelepçesiEverbilt6260294Vanaları ve cihaza bağlı boruları bağlayan boruları sabitlemek için kullanın.
Kimyasallar için Çatlamaya Dayanıklı Teflon PFA Yarı Şeffaf Tüp, 5/32" ID, 1/4" ODMcMaster-Carr51805K86Enjeksiyon odasını cihazın giriş ve çıkış portlarına bağlamak için kullanın. Deneyimizde iki adet 0.68 m uzunluğunda boru kullandık.
Titanyum kademeli matkap ucu ile delinBirden fazla şirketKavanozun metal kapağında septum ve musluklar için delikler açmak için kullanın.
Gay butil septum (tıpa)Weathon Mikrolitre20-0025-BEnjeksiyon portu ve flakon septum olarak kullanın (uyumluysa). 
Headspace şişeleri 20ml (23x75mm), Şeffaf, Kıvrımlı Yuvarlak AltRestek21162Headspace örneğini saklamak için kullanın. 
Ağır Hizmet Tipi Çelik Bağ Epoksi GorillaWeldGorilla4330101Musluk valflerini ve septumu kavanozun metalik kapağına yapıştırmak için kullanın.
Hipodermik İğnelerAir-Tite Ürünleri Co. N221Tarla şişelerinden su çıkarmak, şişeye heaspace numunesi enjekte etmek ve alt numuneyi enjeksiyon odasına enjekte etmek için kullanın.
Mason kavanoz (12 oz)Ball, Kerr, JardenNumune konsantrasyonlarına bağlı olarak daha büyük veya daha küçük hazne hacimleri seçilebilir.
Optik spektroskopi tabanlı gaz analizörü  Birden fazla şirketPicarro G4301, Licor 7810, Licor 7820, ABB GLA131-GGA Bunlar,enjeksiyon odasına bağlanabilecek bazı özel analizör örnekleridir. Bunun kapsamlı bir liste olmadığını ve diğer optik spektroskopi analizörlerinin de yöntem için uygun olabileceğini biliyoruz.  
Musluk vanasıDWK Yaşam Bilimleri420163-0001Normal çalışma sırasında vanaları açık tutun.
Şırınga (2.5 mL)Air-Tite Products Co. R2Headspace şişelerinden alt numuneleri çıkarmak ve bunları analiz için enjeksiyon odasına enjekte etmek için kullanın.
Şırınga (30 mL)Air-Tite Products Co. R30HJGaz analizi için üst boşluk oluşturmak için kullanın.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bastviken, D., Tranvik, L. J., Downing, J. A., Crill, P. M., Enrich-Prast, A. Freshwater methane emissions offset the continental carbon sink. Science. 331 (6013), 50(2011).
  2. Quick, A. M., et al. Nitrous oxide from streams and rivers: A review of primary biogeochemical pathways and environmental variables. Earth-Sci Rev. 191, 224-262 (2019).
  3. Bridgham, S. D., Cadillo-Quiroz, H., Keller, J. K., Zhuang, Q. Methane emissions from wetlands: biogeochemical, microbial, and modeling perspectives from local to global scales. Glob Chang Biol. 19 (5), 1325-1346 (2013).
  4. Keller, J. K., Wolf, A. A., Weisenhorn, P. B., Drake, B. G., Megonigal, J. P. Elevated CO2 affects porewater chemistry in a brackish marsh. Biogeochemistry. 96 (1), 101-117 (2009).
  5. McAuliffe, C. Gas chromatographic determination of solutes by multiple phase equilibrium. Chem Technol. 1, 46-51 (1971).
  6. Hoyos Ossa, D. E., Gallego Rios, S. E., Rodríguez Loaiza, D. C., Peñuela, G. A. Implementation of an analytical method for the simultaneous determination of greenhouse gases in a reservoir using FID/µECD gas chromatography. Int J Environ Anal Chem. 103 (12), 2915-2929 (2023).
  7. Kittler, F., et al. Long-term drainage reduces CO2 uptake and CH4 emissions in a Siberian permafrost ecosystem. Glob Biogeochem Cycles. 31 (12), 1704-1717 (2017).
  8. Wilkinson, J., Bors, C., Burgis, F., Lorke, A., Bodmer, P. Measuring CO2 and CH4 with a portable gas analyzer: Closed-loop operation, optimization and assessment. PLoS One. 13 (4), e0193973(2018).
  9. Villa, J. A., et al. Ebullition dominates methane fluxes from the water surface across different ecohydrological patches in a temperate freshwater marsh at the end of the growing season. Sci Tot Environ. 767, 144498(2021).
  10. Holland, E. A., et al. Soil CO2, N2O and CH4 exchange. Std Soil Meth Long-Term Ecol Res. , 185-201 (1999).
  11. MacDonald, L. H., Paull, J. S., Jaffé, P. R. Enhanced semipermanent dialysis samplers for long-term environmental monitoring in saturated sediments. Environ Monitor Assess. 185 (5), 3613-3624 (2013).
  12. Villa, J. A., et al. Plant-mediated methane transport in emergent and floating-leaved species of a temperate freshwater mineral-soil wetland. Limnol Oceanography. 65, 1635-1650 (2020).
  13. Villa, J. A., et al. Methane and nitrous oxide porewater concentrations and surface fluxes of a regulated river. Sci Tot Environ. 715, 136920(2020).
  14. Kampbell, D. H., Wilson, J. T., Vandegrift, S. A. Dissolved oxygen and methane in water by a GC headspace equilibration technique. Int J Environ Anal Chem. 36 (4), 249-257 (1989).
  15. Rochette, P., Bertrand, N. Soil air sample storage and handling using polypropylene syringes and glass vials. Canadian J Soil Sci. 83 (5), 631-637 (2003).
  16. Sander, R. Compilation of Henry's law constants (version 4.0) for water as solvent. Atmos Chem Phys. 15 (8), 4399-4981 (2015).
  17. Keller, J. K., Wolf, A. A., Weisenhorn, P. B., Drake, B. G., Megonigal, J. P. Elevated CO2 affects porewater chemistry in a brackish marsh. Biogeochemistry. 96 (1), 101-117 (2009).
  18. Comer-Warner, S. A., et al. Seasonal variability of sediment controls of carbon cycling in an agricultural stream. Sci Total Environ. 688, 732-741 (2019).
  19. U.S. Government Publishing Office. Title 42 - The Public Health and Wefare. U.S. Government Publishing Office. , (2009).
  20. Magen, C., et al. A simple headspace equilibration method for measuring dissolved methane. Limnol Oceanography Meth. 12 (9), 637-650 (2014).
  21. Regmi, B. P., Agah, M. Micro gas chromatography: An overview of critical components and their integration. Anal Chem. 90 (22), 13133-13150 (2018).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Dissolved MethaneOptical SpectroscopyGas AnalyzerGreenhouse Gas MeasurementHeadspace EquilibrationAquatic EcosystemsGas ChromatographyField Methane MeasurementInjection ChamberClosed Loop System

Related Articles