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

發表時間:2024-04-17瀏覽量:352


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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過海氣界面以前,已經通過物理、化學、生物途徑被吸收轉化。在深海冷泉生態系統中,水合物分解以及產甲烷菌產生的甲烷會快速滲漏到表層沉積物中,并發生硫酸鹽驅動及金屬驅動等一系列甲烷厭氧氧化反應,除硫酸鹽外,硝酸鹽、金屬離子/金屬氧化物等環境因素也會作為甲烷的電子受體,該過程會消減超過90%海洋底層產生的CH4,而遷移至海水中的甲烷會被甲烷氧化菌氧化。甲烷是一種比二氧化碳溫室效應強二十多倍的溫室氣體,是融匯海底碳循環的關鍵節點,認知海底甲烷源-匯機制是助力海洋烴類能源綠色安全開采的重要基礎科學支撐。

 

水合物分解釋放甲烷相關的源和匯

深海甲烷形成機制

深海甲烷削減機制

 

 

 
 

測試方法介紹

 
 

 

南方海洋科學與工程廣東實驗室(廣州)(簡稱為“南方海洋實驗室”),就海底甲烷氧化菌氧化機理等問題,使用Picarro碳同位素分析儀原位檢測技術展開研究。此次實驗通過深海采樣和構建原位環境兩種形式進行研究。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,這對儀器的進氣量提出的較高要求。構建原位環境研究是通過加入一定量的同位素甲烷模擬海底甲烷泄露,探究海底突然發生甲烷泄露時,海水對甲烷的響應機制。使用Picarro G2201-i CO2、CH4同位素分析儀,通過時間序列,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程。研究表明,超過600米水深中有相當數量的甲烷進入大氣環境,改變了以往研究中只有淺海甲烷才能進入大氣循環的觀點。

 

 

 

 
 

儀器安裝

 
 

 

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

 

 
 

 

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編輯:竇志鴻

審核:陸翟亞

 


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