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Picarro G2201-i(北半球沼澤地甲烷的生成、排放以及滯后效應以及δ13C時空變化)

發(fā)表時間:2024-04-17瀏覽量:108

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甲烷(CH4)是人為氣候變化的三大驅動力之一。其來源包括生物過程和人為過程,其中最重要的自然來源是濕地生態(tài)系統(tǒng)。由于氣候變化可能影響全球濕地甲烷排放,因此對這些排放背后過程的機制理解至關重要。

 

沼澤生態(tài)系統(tǒng)甲烷排放時空變化的原因尚不完全清楚。然而釋放的甲烷的穩(wěn)定同位素特征可以為這些變化的原因提供線索。我們在一個北半球沼澤地中測量了兩個生長季節(jié)呼吸葉室的甲烷排放量以及δ13C的變化特征來確定沼澤生態(tài)系統(tǒng)甲烷的排放。

 

 

由于不同CH4排放源(例如,濕地泥炭地排放、反芻動物、白蟻)的排放CH4中C同位素具有不同的同位素組成,這種不同同位素組成可以為這些排放的溯源以及形成過程提供線索。CH4的主要成分碳,有兩個穩(wěn)定的同位素,12C和13C,分別占自然界碳的98.9%和1.1%。雖然同一元素的不同同位素在化學性質上是相同的,但它們質量的不同導致它們的擴散速率以及許多化學和生物過程的速率不同。這將導致甲烷在甲烷化、甲烷生成或從缺氧泥炭層運輸到大氣中的同位素比率的差異。

 

 

研究人員使用兩種方法測量沼澤排放甲烷的δ13C值分別是:自動靜態(tài)呼吸葉室方法和夜間邊界層積累(NBLA)方法。利用前者,我們得到了在微觀地形尺度上的CH4排放速率及其δ13C值,而利用后者,我們得到了更大面積沼澤中CH4排放的平均δ13C值。甲烷混合比和δ13C的所有測量都使用Picarro G2201-i分析儀進行測量。呼吸葉室的測量在歐洲東部時間07:00-19:00(歐洲中部夏季時間)進行,每天每個葉室測量四次,對于呼吸葉室方法,研究人員使用了6個尺寸為44.5×44.5×40.5cm的自動呼吸葉室進行。19:00至07:00之間的時間用夜間邊界層積累方法的測量。

 

本文通過自動靜態(tài)呼吸葉室方法和夜間邊界層積累(NBLA)測量排放CH4的δ13C值,并對CH4相關微生物群落進行基因組分析,研究了北半球瑞典沼澤CH4排放速率和δ13C值時空變化的驅動因素。盡管海拔差異很小(<20厘米),我們觀察到兩個區(qū)域之間的CH4排放速率和δ13C值存在明顯的對比,其大小與具有更明顯微地形的沼澤相似。根據δ13C值與CH4排放速率的關系,瑞典當地實驗場地的沼澤CH4排放的空間變異性不太可能主要受甲烷作用控制。由于基質可用性的差異而導致的甲烷生成的變化似乎更可能是大多數CH4排放變化的來源。CH4排放的季節(jié)變化可能受到溫度和基質有效性的控制。

 

 

 

  文章鏈接:

https://doi.org/10.5194/bg-19-4331-2022

 

 

 
 

 

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