應(yīng)用案例

Picarro G2201-i/G2308（同位素分析儀結(jié)合高分辨率采樣揭示大堡礁CO?、CH?以及N?O的空間分布）

發(fā)表時(shí)間：2024-04-17

瀏覽量：162

點(diǎn)擊藍(lán)字

關(guān)注我們FOLLOW US

文章鏈接

https://doi.org/10.1029/2021GL092534

研究背景

大氣中的CO₂、CH₄以及N₂O的濃度在工業(yè)革命以后分別上漲了47%、160%以及22%，并且CO₂、CH₄以及N₂O對(duì)全球氣溫的升高都有明顯貢獻(xiàn)。雖然CO₂因?yàn)闈舛让黠@高于其他溫室氣體而作為主要的關(guān)注對(duì)象，但是由于CH₄以及N₂O的輻射強(qiáng)迫明顯高于CO₂，因此二者溫室效應(yīng)也不容小覷。

海洋是維持全球溫室氣體動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)鍵角色，是大氣CO₂的匯，并且是CH₄與N₂O的重要排放源。然而由于海洋地區(qū)環(huán)境的不同，在不同海域CO₂以及CH₄、N₂O的收支也還沒(méi)有明確的結(jié)論。因此該研究利用Picarro G2201-i （CO₂、CH₄碳同位素分析儀）以及 G2308 （N₂O、CH₄濃度分析儀），對(duì)大堡礁海域溶解態(tài)的二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）以及二氧化碳與甲烷中的δ¹³C、一氧化二氮（N₂O）進(jìn)行測(cè)量，對(duì)該區(qū)域溫室氣體空間分布與排放源進(jìn)行研究。

主要結(jié)果

通過(guò)G2201-i獲得大堡礁不同海域δ¹³C-CO₂在-5.9~-18.1&permil;范圍內(nèi)，δ¹³C-CH₄在-24.6~-75.3&permil;范圍內(nèi)。本次對(duì)大堡礁地區(qū)CO₂排放研究結(jié)果，相比該海域之前的研究結(jié)果提高了35%。研究中對(duì)于大堡礁水-汽CO₂、CH₄以及N₂O通量也做了進(jìn)一步的估算與分析，并且與之前的研究做了比較。

注：圖中為大堡礁地區(qū)CO₂與CH₄飽和度、穩(wěn)定同位素比率以及N₂O濃度的箱式圖。CO₂、CH₄以及N₂O以內(nèi)差值替換的飽和度分布以及排放通量圖。

研究結(jié)論

本研究給出了高分辨率、大尺度的大堡礁環(huán)礁湖溫室氣體分布估算。穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)表明，大堡礁是CO₂的重要源，其CO₂主要由珊瑚的鈣化以及生物活動(dòng)所產(chǎn)生的CH₄轉(zhuǎn)化得來(lái)。同時(shí)大堡礁還是一個(gè)N₂O的匯，因此N₂O沉降部分抵消了CO₂和CH₄排放帶來(lái)的全球變暖趨勢(shì)。未來(lái)在珊瑚礁環(huán)境下的工作應(yīng)研究海洋微生物呼吸產(chǎn)生CH₄的量以及溫度對(duì)N₂O生成排放的影響。雖然溫度似乎是一個(gè)重要的N₂O驅(qū)動(dòng)因素，但尚不清楚本研究中觀察到的N₂O與溫度之間的相反關(guān)系，是否由于呼吸增加或從較冷的近海洋流或上升流帶入環(huán)礁湖的外來(lái)N₂O所致。此外，為了更好地了解不斷變化的氣候可能如何影響環(huán)礁湖內(nèi)未來(lái)的溫室氣體動(dòng)態(tài)，并更好地了解時(shí)間變化，還需要進(jìn)行更多的研究調(diào)查，以量化日變化和季節(jié)變化對(duì)溫室氣體排放的影響。

Picarro儀器說(shuō)明

本研究將高精度CO₂、CH₄碳同位素分析儀以及N₂O氣體濃度分析儀（Picarro G2201-i/G2308）應(yīng)用在海洋溫室氣體排放源以及通量的研究上。在碳穩(wěn)定同位素方面，G2201-i分析儀將CO₂和CH₄兩臺(tái)碳同位素分析儀的能力整合在一起，這使獲得穩(wěn)定同位素更為簡(jiǎn)單和快速。研究人員從此只需一臺(tái)儀器便可追蹤從“碳源”至“碳匯”的碳轉(zhuǎn)移過(guò)程。Picarro分析儀采用獨(dú)有的光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)，可實(shí)時(shí)測(cè)量原位氣體濃度，靈敏度可達(dá)十億分之一(ppb)，所產(chǎn)生的漂移可忽略不計(jì)。

Picarro G2308氣體濃度分析儀通過(guò)同時(shí)測(cè)量土壤排放物中的三種重要溫室氣體（N₂O、CH₄和H₂O），從根本上簡(jiǎn)化了土壤通量研究。土壤和大氣之間的溫室氣體交換是全球氮和碳循環(huán)中的關(guān)鍵步驟。G2308采用閉路或開(kāi)路配置可輕松與土壤呼吸室進(jìn)行兼容，無(wú)需裝配和同步多個(gè)單獨(dú)的氣體分析儀來(lái)觀察主要溫室氣體行為。G2308采用Picarro獨(dú)特的軟件算法來(lái)自動(dòng)進(jìn)行水汽校正，以百萬(wàn)分之一(ppm)的精度來(lái)測(cè)量水汽，從而以干氣摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)校正和報(bào)告準(zhǔn)確的N₂O和CH₄濃度。

高精度碳同位素分析儀

高精度N₂O、CH₄氣體濃度分析儀

如果對(duì)該文章內(nèi)容有任何疑問(wèn)，歡迎與我們聯(lián)系討論：

韓工 hyx@cen-sun.com

陳工 chenxf@cen-sun.com

高工 gaoch@cen-sun.com

Picarro G2201-i/G2308（同位素分析儀結(jié)合高分辨率采樣揭示大堡礁CO?、CH?以及N?O的空間分布）

Picarro G2201-i/G2308（同位素分析儀結(jié)合高分辨率采樣揭示大堡礁CO?、CH?以及N?O的空間分布）