Ogromne ilości metanu są uwięzione w dnie oceanów na całym świecie. Centrum Badań Polarnych i Morskich Instytutu Alfreda Wegenera im. Helmholtza (AWI) wykorzystuje podwodny spektrometr mas (UWMS) do badania źródeł metanu. Dzięki swojej dokładności i szybkości pomiaru system w znaczący sposób przyczynia się do stabilności danych i łatwości obsługi, pisze niemiecka firma Inficon zajmująca się technologią pomiarów i czujników.

Metan jest szkodliwym gazem cieplarnianym. Ze względu na efekty punktu krytycznego, takie jak rozkład hydratów gazu w oceanach, jest on coraz częściej uwalniany do atmosfery. Na przykład w systemach wodnych metan może przedostać się na powierzchnię przez pęknięcia w osadach. Innym podmorskim źródłem metanu jest mikrobiologiczny rozkład materiału organicznego w dolnych warstwach osadów. W wyniku zmiany klimatu osady morskie ocieplają się i uwalniają gaz cieplarniany. Kluczowe pytanie brzmi: ile metanu uwalnia się do atmosfery i przyspiesza globalne ocieplenie?

Lokalizacja wycieków metanu
Do lokalizowania źródeł podwodnych odpowiednie jest zastosowanie na miejscu podwodnego spektrometru mas. Głównymi zaletami są krótki czas reakcji przy podwyższonych stężeniach i do 750 razy większa szybkość pomiaru stężeń rozpuszczonych gazów w porównaniu z innymi metodami. Im większa gęstość danych, tym dokładniejsze mapowanie źródeł metanu.

UWMS składa się z membranowego układu wlotowego do pobierania próbek oraz zespołu czujnikowego, w którym dokonuje się pomiaru gazów rozpuszczalnych w wodzie i lekkich węglowodorów. Sercem czujnika jest spektrometr mas. Do grup badawczych korzystających z Transpector® CPM w badaniach zalicza się Centrum Badań Polarnych i Morskich Instytutu Alfreda Wegenera im. Helmholtza (AWI). Dzięki swojej dokładności i szybkości system INFICON w znaczący sposób przyczynia się do stabilności danych i łatwości obsługi, mówi Inficon.

Wyprawa na południowy Atlantyk
W grudniu 2022 r. statek badawczy Polarstern zbadał źródła metanu na południowym Atlantyku za pomocą podwodnego spektrometru mas. Na pokładzie: naukowiec dr Torben Gentz, który od 2005 roku jest zaangażowany w projekt UWMS w Zakładzie Geochemii Morza AWI. Dzisiejszy system ma niewiele wspólnego z oryginalnym urządzeniem. Np. układ sterowania i pompy próżniowe są nowe. „Ale jedynym pozostałym komponentem jest Transpector® CPM firmy INFICON” – mówi Gentz.

Zdaniem dr Torbena Gentza, dla badań kluczowa jest proporcja metanu docierającego do atmosfery. Im gęstsze są punkty odgazowania na powierzchni wody i im mniej słup wody nad nimi jest pokryty różnymi masami wody, tym więcej metanu przedostaje się na powierzchnię. Gromadzenie i przetwarzanie danych ma fundamentalne znaczenie, ponieważ uwzględniane są w raporcie oceniającym Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC). Ostatecznie potrzebne są wiarygodne metody pomiarowe, aby określić rolę oceanów w globalnym systemie klimatycznym.

Inne zastosowania: produkcja półprzewodników
Systemy Transpector Compact Process Monitor (CPM) są również stosowane w produkcji półprzewodników, do monitorowania i kontroli procesów, a także monitorowania zanieczyszczeń. Są również wykorzystywane w chemii, analizie materiałów i fizyce. Zaleta zamkniętego źródła jonów jest sama w sobie [w niektórych z tych obszarów], sugeruje grupa, ponieważ można go stosować do jonizacji bezpośrednio w próżni procesowej (ciśnieniu procesowym) lub pod znacznie wyższym ciśnieniem niż w przypadku otwartego źródła jonów . Warunkiem wstępnym jest system pomp różnicowych zainstalowany w CPM. Można to uzupełnić zmiennym, przełączanym systemem wlotowym, który można wykorzystać do pokrycia szerokiego zakresu ciśnienia analitycznego, od atmosfery do wysokiej próżni.

Niektóre zastosowania – takie jak AWI – również wykorzystują zamknięte źródło jonów. Tutaj gaz procesowy jest jonizowany pod wyższym ciśnieniem niż w przypadku otwartego źródła jonów. Osiąga się większą wydajność jonów – większą liczbę naładowanych cząstek, które można rozdzielić w kwadrupolu na podstawie ich stosunku masy do ładunku i wyświetlić. „Rezultatem jest znacznie bardziej precyzyjne i szczegółowe zestawienie do dalszego przetwarzania w badaniach lub kontroli procesu” – powiedział Steffen Tippmann.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://envirotecmagazine.com/2024/02/27/exploring-underwater-methane-sources-with-mass-spectrometry/