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沿海岸进行的碳同位素连续测量揭示了多种温室气体来源

作者: 天诺基业时间:2020-06-22

远航科考船Fleur de Passion利用光腔衰荡光谱技术,沿北大西洋东部高精度测量δ13CO2和δ13CH4实验

 

简介

区分本底大气中二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的微生物源、人为源和热源是了解上层海洋生态系统过程的重要条件。

本文提供了Fleur de Passion远航科考船获得的CO2和CH4的同位素数据。作为由日内瓦NPO组织太平洋基金会(NPO Fondation Pacifique)开展的大型海洋测绘远征活动的一部分,该考察船于2019年4月至10月间从达喀尔(Dakar)(塞内加尔(Senegal))先后航行至佛得角(Carbo Verde)、亚速尔群岛(the Azores)和法国(France)。





仪器设备

Picarro G2201-i 分析仪(近红外)

• 分析仪可现场部署,并同时在线展开对CH4和CO2中δ13C的高精度测量及分析。

• 精度(1-σ,1小时窗口,5分钟平均):δ13C-CO2<0.16‰,δ13C-CH4<1.15‰





使用CO2和CH4高精度碳同位素分析仪G2201-i,进行溶解气体分析


• 这项研究中,主要在船桅杆上对CO2和CH4同位素的组成进行了测量。而水生系统的源解析也需要测量溶解气体的同位素组成,目前Picarro尚未提供用于溶解气体分析的完整解决方案,但Picarro分析仪可集成气体提取装置或平衡装置来对其进行测量(请参见下列人员的相关著作:Becker 等,2012;Maher等,2013;Webb 等,2016;Pohlman 等,2017;Becker 等,2018)。


•作为溶解气体分析装置的一个示例,该示意图为一种气泡型平衡器,目前正由 César Ordóñez,Daphne Donis 及其同事(日内瓦大学)进行测试。




实验数据

 

 

图. 1: 科考船 Fleur de Passion 测量的CO2和CH4浓度分布图。

(由4月从达喀尔(Dakar)开始,至10月在法国(France)结束。在公海时浓度接近于本底值;靠近海岸及亚速尔群岛(the Azores)时浓度显著提升。)





 


图. 2: 沿科考船航行轨迹测量的CO2和CH4的碳同位素组成。(数据点显示为4小时平均值。结果表明,碳同位素变化特征显著。)







图. 3: (a) 科考船航行轨迹随时间变化地图。

(b) δ13C (CO2) 和δ13C (CH4) 呈负相关。

(c) CH4 的Keeling Plot没有表现出明显的同位素端元组分。

(d) CO2 的Keeling Plot显示出5月、6月和9月具有明显不同的来源特征。



结论

 

· 远航科考船 Fleur de Passion 上的 Picarro G2201-i 分析仪在多变的气温和长期移动的极端条件下,具有优异的表现,使研究人员能够获得迄今为止沿非洲海岸最全面的CO2和CH4同位素记录之一。


· 连续测量的数据结果展示了同位素组成的明显变化,这可能与季节、地理和来源差异有关。研究人员目前正在对这些新数据作进一步研究!


 

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由北京天诺基业科技有限公司徐婉笛提供相关新闻原稿