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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(yīng)以及δ13C時空變化)

發(fā)表時間:2024-04-17瀏覽量:115

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甲烷(CH4)是人為氣候變化的三大驅(qū)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(guān)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(zhì)上是相同的,但它們質(zhì)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?shù)酱髿庵械耐凰乇嚷实牟町悺?/p>

 

 

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(guān)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(qū)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(jù)δ13C值與CH4排放速率的關(guān)系,瑞典當?shù)貙嶒瀳龅氐恼訚蒀H4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(zhì)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(shù)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(zhì)有效性的控制。

 

 

 

  文章鏈接:

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

 

 

 
 

 

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