探索树茎温室气体排放的新视角：Picarro技术的应用

背景

在全球气候变化日益严峻的背景下，深入了解生态系统中温室气体的排放机制变得至关重要。树干甲烷排放作为一种被忽视的大气源途径，越来越受到关注。我们演示并现场测试了一种替代方法，该方法体积小、灵活、原位，并允许在复杂和对比鲜明的茎表面上进行精细通量 （'SNIFF'） 测量。它重量轻，因此适用于偏远的现场测量，可实时采集观测数据，从而实现基于现场的原位采样测试。该方法促进了捕获精细垂直和径向甲烷通量测量值（5 cm增量）的新结果，并揭示了：（1）86-89%的甲烷排放来自采样湿地树种的下30 cm;（2）¹³C-CH₄垂直和水平趋势明显可能是由于扩散转运过程中与氧化相关的分馏和质量依赖性分馏;（3）存在较大的径向异质性。通过比较了各种放大方法来估计每棵树的甲烷通量，包括新型智能手机3D摄影测量法，发现与传统的经验方法相比，该方法的茎表面积估计值（> 16% 至 36%）要高得多。因此，利用具有高径向和垂直分辨率能力的小腔室有助于对树干温室气体排放的驱动因素、途径、氧化汇和大小进行更有力的未来评估，并补充以前的大规模采样技术。

SNIFF技术简介

Picarro气体分析仪在其中的优势

在SNIFF技术的应用中，高精度气体分析仪是重要的工具。而Picarro气体分析仪以其性能，成为了该领域研究的理想选择。Picarro气体分析仪具备以下显著优势：

1. 高精度测量 ：Picarro气体分析仪采用激光光谱技术，能够实现ppb（十亿分之一）级别的气体浓度测量精度，这对于捕捉树干表面微小的温室气体排放变化至关重要。

2. 实时性 ：Picarro设备能够实时、连续地监测气体浓度变化，为研究人员提供了即时反馈，有助于捕捉瞬时的排放高峰或低谷。

3.便携性 ：Picarro气体分析仪设计紧凑、轻便，便于携带至野外现场进行原位测量，满足了SNIFF技术对于灵活性的要求。

4. 稳定性 ：该设备具备长期稳定性，能够确保在长时间监测过程中数据的准确性和可靠性。

5. 多组分分析 ：Picarro气体分析仪可以同时测量CO₂、CH₄的¹³C及浓度，为综合评估树干温室气体排放提供了便利。

在Jeffrey等人的研究中，SNIFF技术结合Picarro气体分析仪，成功实现了对湿地树种树干甲烷排放的高精度测量。通过在不同高度和径向位置设置采样点，研究人员揭示了树干甲烷排放的垂直和水平分布特征，以及同位素组成的变化规律。这些发现不仅为理解树干温室气体排放机制提供了新的视角，也为评估森林生态系统的碳收支平衡提供了重要数据支持。

随着全球对气候变化问题的日益关注，树干温室气体排放研究的重要性日益凸显。SNIFF技术与Picarro气体分析仪的结合应用，为这一领域的研究注入了新的活力。未来，我们可以期待以下几个方面的发展：

1. 技术优化 ：随着技术的不断进步，SNIFF技术和Picarro气体分析仪的性能将得到进一步提升，实现更高精度、更高灵敏度的测量。

2. 多领域应用 ：除了森林生态系统外，SNIFF技术还可以应用于农田、草原、湿地等多种生态系统类型，为全面评估生态系统温室气体排放提供有力支持。

3. 政策制定与决策支持 ：基于SNIFF技术和Picarro气体分析仪的研究成果，将为政府制定应对气候变化的政策提供科学依据，推动全球气候治理的深入发展。

CEN-SUN