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Picarro G2131-i(Picarro碳同位素分析儀安裝與應用——南方海洋科學(xué)與工程廣東實(shí)驗室(廣州))

發(fā)表時(shí)間:2024-04-17瀏覽量:97


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研究背景

 
 

 

海洋是全球最大的甲烷儲庫,但海洋每年向大氣釋放的甲烷僅占大氣甲烷的2%,這是因為大部分甲烷經(jīng)過(guò)海氣界面以前,已經(jīng)通過(guò)物理、化學(xué)、生物途徑被吸收轉化。在深海冷泉生態(tài)系統中,水合物分解以及產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生的甲烷會(huì )快速滲漏到表層沉積物中,并發(fā)生硫酸鹽驅動(dòng)及金屬驅動(dòng)等一系列甲烷厭氧氧化反應,除硫酸鹽外,硝酸鹽、金屬離子/金屬氧化物等環(huán)境因素也會(huì )作為甲烷的電子受體,該過(guò)程會(huì )消減超過(guò)90%海洋底層產(chǎn)生的CH4,而遷移至海水中的甲烷會(huì )被甲烷氧化菌氧化。甲烷是一種比二氧化碳溫室效應強二十多倍的溫室氣體,是融匯海底碳循環(huán)的關(guān)鍵節點(diǎn),認知海底甲烷源-匯機制是助力海洋烴類(lèi)能源綠色安全開(kāi)采的重要基礎科學(xué)支撐。

 

水合物分解釋放甲烷相關(guān)的源和匯

深海甲烷形成機制

深海甲烷削減機制

 

 

 
 

測試方法介紹

 
 

 

南方海洋科學(xué)與工程廣東實(shí)驗室(廣州)(簡(jiǎn)稱(chēng)為“南方海洋實(shí)驗室”),就海底甲烷氧化菌氧化機理等問(wèn)題,使用Picarro碳同位素分析儀原位檢測技術(shù)展開(kāi)研究。此次實(shí)驗通過(guò)深海采樣和構建原位環(huán)境兩種形式進(jìn)行研究。由于深海采樣受諸多因素限制,采樣量少于100mL,采用頂空法最終獲取的CH4氣體量不足20mL,這對儀器的進(jìn)氣量提出的較高要求。構建原位環(huán)境研究是通過(guò)加入一定量的同位素甲烷模擬海底甲烷泄露,探究海底突然發(fā)生甲烷泄露時(shí),海水對甲烷的響應機制。使用Picarro G2201-i CO2、CH4同位素分析儀,通過(guò)時(shí)間序列,對比甲烷氧化菌培養前后CH413C-CH4、CO213C-CO2的變化,明晰海水中微生物介導下的甲烷氧化過(guò)程。研究表明,超過(guò)600米水深中有相當數量的甲烷進(jìn)入大氣環(huán)境,改變了以往研究中只有淺海甲烷才能進(jìn)入大氣循環(huán)的觀(guān)點(diǎn)。

 

 

 

 
 

儀器安裝

 
 

 

2022年4月初,工程師對Picarro G2201-i CO2、CH4同位素分析儀進(jìn)行開(kāi)箱驗證與安裝測試,儀器的精度和漂移都在出廠(chǎng)標準范圍之內。此次研究的樣品采氣量小于20mL,無(wú)法采用傳統“連續流量(大于150mL)”模式直接進(jìn)行測量。而該實(shí)驗采用Picarro特有的SSIM2小樣品模塊,該模塊具有自動(dòng)稀釋功能,可在小于20mL進(jìn)氣量的條件下進(jìn)行δ13C-CO2 /δ13C-CH4測量實(shí)驗,為實(shí)驗提供了完整的解決方案?,F場(chǎng)給相關(guān)老師進(jìn)行操作培訓的同時(shí),對樣品進(jìn)行了模擬測試。該設備即將開(kāi)啟南?,F場(chǎng)采樣測試,科學(xué)研究將逐步展開(kāi),讓我們共同期待南方海洋實(shí)驗室更多科研成果的發(fā)表! 

 

 
 

 

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編輯:竇志鴻

審核:陸翟亞

 


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