Durchflussanalysatoren von Picarro für die Querschnittsmessung von Methan auf dem nordamerikanischen Kontinent

Dr. Ira Leifer, Institut für Meereswissenschaften, Universität von Kalifornien, Santa Barbara

SANTA BARBARA, Kalifornien - Die Wissenschaftler Dr. Ira Leifer, Dr. Paige Farrell und Dr. Dan Culling von der University of California in Santa Barbara haben kürzlich eine Methanquerschnittsmessung im Süden der USA abgeschlossen, um ihren Picarro-Durchflussanalysator auf dem Weg zu einem Warteboot in Louisiana zu liefern. Die Picarro-Analysatoren und andere Geräte waren ursprünglich nur für Messungen an Bord vorgesehen, aber Dr. Leifer glaubt, dass sie unter Berücksichtigung der Transportkosten und der Kosten für die Ankunft im Hafen die Instrumente transportieren könnten und die Gelegenheit nutzen könnten, Daten über das bewegliche Methan über große Entfernungen zu sammeln. Das Team mietete sofort einen Wohnmobil, installierte die Geräte und fuhr fast zwei Wochen lang Tag und Nacht von Santa Barbara in Kalifornien nach Cocodrile in Louisiana und St. Petersburg in Florida, bevor es nach Südkalifornien zurückkehrte. Obwohl mobile Messungen immer beliebter werden, ist dieses Team, soweit wir wissen, das Team, das Online-Komponenten im Fahrzeug für mobile Bodenmessungen hinzufügt.

Das Team installierte ein Gaschromatometer (GC), GPS, einen Leistungsregler, mehrere Laptops mit Handy-Modem, einen Picarro-Durchflussanalysator und eine 30-Fuß-Luftprobenangabe, die als "Luftdrucker" bekannt ist. Die Luftabnahmeöffnung besteht aus einem 4-Zoll-ABS-Rohr, das 10 Fuß vor dem Wohnmobil ragt. Die Herausforderung des Teams besteht darin, GC vor Schwingungen von Boden und Wänden zu schützen. Zu diesem Zweck verwandelte das Team den großen Schlafbereich in ein temporäres Labor für analytische Chemie und verfügte über eine Gasflasche und eine Vakuumpumpe im Schrank. Nach zahlreichen wiederholten Experimenten verwendete das Team ein halb aufblasbares großes Luftkissen und mehrere Doppelschichten wasserdichtes Tuch, das mit Schuteron-Schaumstofffüllpartikeln gefüllt war, sowie Sperrspeicher mit einem Gelhalter im Typ "Dr. Scholl" auf dem GC-Bein, um die Vibrationsisolation zu erreichen. Um die Aufgabe zu erfüllen, benutzte das Team elastische Seile und Seile, um sie miteinander zu binden.

Sobald es gestartet und betrieben wurde, erhielt das Team alle 50 Sekunden Methanmessungen vom GC, während der Picarro-Durchflussanalysator Daten über Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf mit einer Frequenz von 2 Hz aufzeichnete. Die verwendeten Messmethoden umfassen zunächst die Identifizierung von Methanmerkmalen mit Instrumenten und die Identifizierung von Interessenstellen (Methanhotspots) durch visuelle Identifizierung von geologischen oder menschlichen Merkmalen. Dann fahren Sie mit lokalen Winddaten und Wetterdaten, die von Online-Websites abgerufen wurden, in Richtung erhöhter Methankonzentrationen, bis die Quelle gefunden und bestätigt wurde.

Während der Fahrt ist das Team in der Lage, seine Methoden ständig zu verbessern und sich schnell an die Veränderungen der Bedingungen anzupassen. Nachdem sie zum Beispiel festgestellt hatten, dass ein Auto eine dauerhafte Quelle von Methan war, passten sie den Kalibrierungsplan an, um Messungen in der Nacht durchzuführen, wenn der Verkehr zurückging. Daniel stellte auch fest, dass die synchrone CO2-Messung des Picarro-Instruments eine wichtige Rolle bei der Erkenntnis spielt, wann Abgase die Luft in die Probe einladen, was in der Regel zu einer Änderung der Route führt. Auch bei Versuchen, Bodenmessungen in der Wüste Mojave durchzuführen, stellten sie fest, dass die Emissionen selbst in den kleinsten Städten mit nicht mehr als 10 Häusern wiederholte Unterbrechungen im Boden der Umwelt verursachen.

Durch das Fahren eines Wohnmobils, ohne regelmäßig aufhalten zu müssen, um einen Platz zu essen, auf die Toilette zu gehen oder zu übernachten, konnte das Team auf einer 11-tägigen Wanderung kontinuierliche Messungen erzielen. Tatsächlich werden die Messungen in der Regel nur bei der Kalibrierung, der Füllung von Zylindern oder der Reparatur von Geräteproblemen unterbrochen. Als das Team sich in einem abgelegenen Gebiet mit einer Zylindererschöpfung befand, hatte es aber das Glück, lange Verzögerungen zu vermeiden. Die Louisiana-Niederlassung von Airgas kam zur Rettung und änderte die Route einer ursprünglichen Sendung kalibrierter Gase nach Kalifornien, damit das Team die Messungen fortsetzen konnte. Während der gesamten Reise erfassten mehrere Forscher mehr als 6.000 GC-Messungen und mehr als 40 Stunden 2-Hertz-Picarro-Instrumentdaten allein in Südkalifornien. Der Wert dieser Reise liegt jedoch nicht nur in der Menge an gesammelten Daten. Der Datensatz umfasst eine Vielzahl von Methanquellen, einschließlich vorhersehbarer anthropogener Quellen wie Raffinerien und Städte sowie natürlicher Quellen wie Feuchtgebiete.

Überraschenderweise ist die Methanquelle, die auf dieser Reise gemessen wurde, eine natürliche Quelle. Während das Team auf die Reise zum La Breja-Teer kam, wurden zwar offensichtliche Methansignale erwartet, aber die Emissionen von geologischem Methan aus dem Teer-Crater und seiner Umgebung waren immer noch weit größer als erwartet. Nach den gesammelten Daten könnte dies ein Viertel des gesamten Los Angeles County ausmachen. Weitere gemessene Messpunkte umfassen ein vertikales Atmosphärenprofil des Los Angeles-Beckens, das beim Fahren durch die San Bernardino-Berge erfasst wurde. Darüber hinaus wurde die geschätzte Emissionsintensität des Rauchs dreimal durchlaufen, wenn ein großflächiger Waldbränd in der Nähe von Louisiana auftrat.

Dr. Leifer sagte über das Erlebnis: „Die meisten Menschen entscheiden sich für Nationalparks, während wir das industrielle Hinterland der USA durchqueren, was auch wunderbar ist. Wir müssen uns im Vergleich zu normalen Straßenreisen konzentrieren und uns genau auf die Details des Geländes, des Winds und der Ereignisse konzentrieren. Diese Erfahrung ermöglicht uns, Dinge in einer völlig neuen Perspektive zu betrachten, die die meisten Menschen normalerweise nicht denken würden.“

Das Team hat seine Ergebnisse in der Zeitschrift Atmospheric Environments veröffentlicht. Im zweiten Teil ihrer speziellen Vorlage werden sie die Ergebnisse mit Satellitendaten vergleichen und verknüpfen (Atmosphärekartografie, Absorptionsspektrometer und Treibhausgasbeobachtungssatelliten). Die Reise war so erfolgreich, dass das Team bereits im Sommer eine Reise zum McKenzie-Delta in der kanadischen Arktis für Messungen und möglicherweise eine weitere nordamerikanische Methanquerschnittsmessung im Herbst geplant hat.

Als regionaler Vertreter von Picarro in China bemüht es sich, Kunden eine ausgezeichnete Beratung vor dem Verkauf, einen technischen Support nach dem Verkauf und Empfehlungen zu bieten.Lösungen, um den Schmerz des Kunden zu lösen.

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