Picarro 통량 분석기를 사용하여 북미 대륙의 메탄 횡단면 측정 완료

샌타바버라 캘리포니아대학교 해양과학연구소 Ira Leifer 박사

캘리포니아주 샌타바버라-캘리포니아대학 샌타바버라분교의 과학자 Ira Leifer 박사, Paige Farrell 박사, Dan Culling 박사는 최근 미국남부의 메탄횡단면측량을 완성하고 도중에 그 Picarro 통량분석기를 루이지애나주의 한 대기선에 인도했다.Picarro 분석기 및 기타 장비는 처음에는 선상 측정용으로만 사용될 예정이었지만 Leifer 박사는 운송비와 항구 도착 비용을 고려할 때 기기를 운전하고 이 기회를 통해 원거리 이동 메탄 데이터를 수집 할 수 있다고 생각합니다.팀은 즉시 트레일러 한 대를 빌려 기기를 설치하고 거의 2주간 밤낮없이 운전해 캘리포니아주 샌타바버라를 출발해 루이지애나주 코코델리와 플로리다주 상트페테르부르크로 이동한 뒤 캘리포니아주 남부로 돌아갔다.모바일 측정이 점점 더 보편화되고 있지만, 우리가 아는 한, 이 팀은 모바일 지상 측정을 위해 차량용 온라인 구성 요소를 추가하는 팀입니다.

팀은 캠핑카에 가스 크로마토그래프 (GC), GPS, 전력 조절기, 휴대전화 모뎀이 달린 휴대용 컴퓨터 몇 대, 피카로 통량 분석기 한 대, 에어프레스로 불리는 30피트 맞춤형 공기 샘플링구를 실었다.공기 샘플링 포트는 트레일러 전방에서 10피트 돌출된 4인치 ABS 관재로 만들어졌다.팀이 직면한 도전은 GC가 지면과 벽체의 진동에 영향을 받지 않도록 하는 것이다.이를 위해 팀은 대형 침대 지역을 임시 분석 화학 실험실로 개조하고 벽장에 가스병과 진공 펌프를 배치했다.대량의 반복적인 실험을 거쳐 팀은 반충전된 큰 사이즈의 쿠션과 슈테론의 스티로폼으로 알갱이를 채운 이중방수포 몇개를 사용했으며 GC지지대 밑에"Dr.Scholl"식 겔지지대가 있는 합판을 깔아 진동격리를 실현했다.팀은 임무를 완수하기 위해 탄력줄과 밧줄을 사용하여 그것을 한데 묶었다.

시동이 걸리고 실행되면 팀은 50초마다 GC에서 메탄 측정 결과를 얻을 수 있고, Picarro 통량 분석기는 메탄, 이산화탄소, 수증기의 데이터를 2헤르츠 주파수로 기록한다.사용하는 측정 방법은 먼저 기기를 사용하여 메탄의 특징을 식별하고 지질이나 인위적인 특징을 시각적으로 식별하여 취미(메탄핫스팟)를 확정하는 것이다.그런 다음 온라인 사이트에서 검색한 현지 풍력 데이터와 기상 데이터를 사용하여 원천을 찾아 확인할 때까지 메탄 농도가 증가하는 방향으로 주행합니다.

행진하는 과정에서 팀은 끊임없이 방법을 보완하고 조건의 변화에 신속하게 적응할 수 있다.예를 들어, 자동차가 지속적인 메탄 공급원이라는 것을 발견한 후, 그들은 교정 일정을 조정하여 밤에 교통이 줄어들 때 측정했다.다니엘은 또한 Picarro 기기의 동기식 이산화탄소 측정 기능이 자동차 배기가스가 언제 공기 샘플을 오염시키는지 식별하는 데 중요한 역할을 한다는 점에 주목했으며, 이는 일반적으로 경로의 변화를 초래합니다.마찬가지로 모하비사막에서 본저측량을 시도할 때 그들은 10채를 초과하지 않는 최소형도시라도 배출이 환경본저를 반복적으로 중단시킨다는것을 발견하였다.

캠핑카를 운전하기 때문에 자주 멈춰 서서 식사를 하거나 화장실에 가거나 숙박할 필요가 없었기 때문에 팀은 11일간의 산책에서 연속 측정을 실현했다고 할 수 있다.사실, 측정 작업은 일반적으로 가스통을 교정하거나 주입하거나 기기 문제를 복구할 때만 중단됩니다.팀이 외딴 지역에 있을 때 가스통이 소진되는 상황을 만났지만 다행히 장시간의 지연은 피했다.Airgas사의 루이지애나 지사는 구조하러 와서 캘리포니아주로 운송되던 교정기체의 로선을 변경하여 소조가 계속 측정할수 있도록 했다.전체 여정에서 몇몇 연구자들은 캘리포니아 남부에서만 6000여 개의 GC 측정 결과와 40여 시간의 2Hz Picarro 기기 데이터를 기록했다.그러나 이번 여정의 중요한 점은 수집된 데이터 수에만 있는 것이 아니다.데이터 세트는 정제소와 도시 등 예측 가능한 인위적인 공급원과 습지 등 자연적인 공급원을 포함한 다양한 메탄 공급원을 포함한다.

놀랍게도 이번 여정에서 측정된 메탄의 출처는 자연의 출처였다.팀이 라브레아 타르 구덩이로 갔을 때 뚜렷한 메탄 신호가 예상됐지만 타르 구덩이와 그 주변 지역에서 빠져나온 지질 메탄 배출량은 여전히 예상을 훨씬 웃돌았다.수집된 데이터에 따르면 이는 전체 로스앤젤레스 카운티 총량의 4분의 1을 차지할 수 있다.다른 보고서의 측정 요점은 샌버너디노 산맥을 운전해 건널 때 얻은 로스앤젤레스 분지의 수직 대기 단면입니다.그리고 인근 루이지애나주에서 대면적의 산림화재가 발생했을 때 연기를 세 차례 뚫고 추산한 배출강도.

Leifer 박사는 이번 경험에 대해"대부분의 사람들이 도로를 여행할 때 국립공원을 선택하는데, 우리는 미국의 산업 중심지를 가로지르는 것도 아름답다.일반적인 도로 여행보다 지형, 바람, 사건의 세부 사항에 집중해야 한다.이런 경험은 우리가 새로운 시각으로 어떤 것을 볼 수 있게 한다. 이것은 대부분의 사람들이 일반적으로 생각하지 못하는 것"이라고 말했다.

팀은 그 연구 성과를'대기 환경'(Atmospheric Environments) 저널에 투고해 발표했다.이들이 특별히 제출할 예정인 2부에서는 연구 성과를 위성 데이터(대기권 제도 스캔 영상 흡수 스펙트럼과 온실가스 관측 위성)와 비교하고 연계한다.이번 방문은 매우 성공적이었으며, 팀은 이미 여름에 캐나다 북극 지역의 매켄지 삼각주로 가서 측정할 계획이며, 가을에 또 다른 북미 대륙의 메탄 횡단면 측정을 할 수 있을 것이다.

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