كميات هائلة من غاز الميثان محاصرة في قاع المحيطات في جميع أنحاء العالم. يستخدم مركز ألفريد فيجنر هيلمهولتز للأبحاث القطبية والبحرية (AWI) مطياف الكتلة تحت الماء (UWMS) للتحقيق في مصادر الميثان. بفضل دقة القياس وسرعته، يقدم النظام مساهمة كبيرة في استقرار البيانات وسهولة الاستخدام، حسبما كتبت شركة Inficon الألمانية لتكنولوجيا القياس والاستشعار.

الميثان هو غاز دفيئة ضار. وبسبب تأثيرات نقطة التحول، مثل تحلل هيدرات الغاز في المحيطات، فإنه يتم إطلاقه بشكل متزايد في الغلاف الجوي. وفي الأنظمة المائية على سبيل المثال، يمكن أن يصل الميثان إلى السطح من خلال الشقوق الموجودة في الرواسب. مصدر آخر تحت سطح البحر للميثان هو التحلل الميكروبي للمواد العضوية في الطبقات الرسوبية السفلية. نتيجة لتغير المناخ، ترتفع درجة حرارة الرواسب البحرية وتطلق غازات الدفيئة. والسؤال الرئيسي هنا هو: ما هي كمية غاز الميثان المنبعثة في الغلاف الجوي والتي تعمل على تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري؟

تحديد مكان تسرب غاز الميثان
يعد استخدام مطياف الكتلة تحت الماء في الموقع مناسبًا لتحديد مصادر المصادر البحرية. وتتمثل المزايا الرئيسية في وقت الاستجابة القصير عند التركيزات المرتفعة ومعدل قياس أعلى يصل إلى 750 مرة لتركيزات الغاز المذاب مقارنة بالطرق الأخرى. كلما زادت كثافة البيانات، زادت دقة رسم خرائط مصادر الميثان.

يتكون نظام UWMS من نظام مدخل غشائي لأخذ العينات ووحدة استشعار يتم فيها قياس الغازات القابلة للذوبان في الماء والهيدروكربونات الخفيفة. جوهر المستشعر هو مطياف الكتلة. تشمل المجموعات البحثية التي تعتمد على Transpector® CPM للبحث مركز Alfred Wegener Institute Helmholtz للأبحاث القطبية والبحرية (AWI). بفضل دقته وسرعته، يقدم نظام INFICON مساهمة كبيرة في استقرار البيانات وسهولة الاستخدام، كما تقول Inficon.

رحلة استكشافية في جنوب المحيط الأطلسي
في ديسمبر 2022، استكشفت سفينة الأبحاث بولارشتيرن مصادر الميثان في جنوب المحيط الأطلسي باستخدام مطياف الكتلة تحت الماء. على متن الطائرة: العالم الدكتور توربين جينتز الذي شارك في مشروع UWMS في قسم الكيمياء الجيوكيميائية البحرية في AWI منذ عام 2005. النظام الحالي لا علاقة له بالجهاز الأصلي. على سبيل المثال، نظام التحكم ومضخات التفريغ جديدة. يقول جينتز: "لكن المكون الوحيد المتبقي هو Transpector® CPM من INFICON".

ووفقا للدكتور توربين جينتز، فإن نسبة الميثان التي تصل إلى الغلاف الجوي أمر بالغ الأهمية للبحث. كلما زادت كثافة نقاط إطلاق الغازات على سطح الماء، وقل عدد طبقات عمود الماء فوقها بكتل مائية مختلفة، زاد اختراق الميثان إلى السطح. يعد جمع البيانات ومعالجتها أمرًا أساسيًا، لأنه يغذي تقرير التقييم الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC). وفي نهاية المطاف، هناك حاجة إلى طرق قياس موثوقة لتحديد الدور الذي تلعبه المحيطات في نظام المناخ العالمي.

تطبيقات أخرى: إنتاج أشباه الموصلات
تُستخدم أنظمة Transpector Compact Process Monitor (CPM) أيضًا في إنتاج أشباه الموصلات، لمراقبة العمليات والتحكم فيها بالإضافة إلى مراقبة التلوث. كما أنها تستخدم في الكيمياء وتحليل المواد والفيزياء. ميزة مصدر الأيونات المغلقة تأتي في حد ذاتها [في بعض هذه المناطق]، كما تقترح المجموعة، حيث يمكن استخدامها للتأين مباشرة في فراغ العملية (ضغط العملية) أو عند ضغط أعلى بكثير من مصدر الأيون المفتوح . يعد نظام المضخة التفاضلية، كما هو مثبت في CPM، شرطًا أساسيًا. ويمكن استكمال ذلك بنظام مدخل متغير وقابل للتحويل والذي يمكن استخدامه لتغطية نطاق واسع من ضغط التحليل من الغلاف الجوي إلى الفراغ العالي.

تستفيد بعض التطبيقات – مثل AWI – أيضًا من مصدر الأيونات المغلقة. هنا، يتم تأين غاز المعالجة عند ضغط أعلى من مصدر الأيون المفتوح. يتم تحقيق عائد أيوني أعلى – عدد أكبر من الجسيمات المشحونة، والتي يمكن فصلها في الرباعي وفقًا لنسبة الكتلة إلى الشحنة وعرضها. وقال ستيفن تيبمان: "النتيجة هي بيان أكثر دقة وتفصيلاً لمزيد من المعالجة في البحث أو التحكم في العمليات".

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://envirotecmagazine.com/2024/02/27/exploring-underwater-methane-sources-with-mass-spectrometry/