Isotopenanalyse von atmosphärischem Methan (CH4, δ13C and δ2H)
Methan ist eines der stärksten Treibhausgase. Seine Quellen und Senken sind noch nicht vollständig bekannt, und Isotopenanalysen sind ein geeignetes Mittel, um unser Wissen in dieser Hinsicht zu erweitern. Das BGC-IsoLab hat das "integrierte System für die Analyse von Luftbestandteilen" (iSAAC; Brand et al., 2016) entwickelt. ISAAC wurde entwickelt, um die Kohlenstoff- und Wasserstoff-Isotopenzusammensetzung von atmosphärischem Methan (CH4) sowie die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung von atmosphärischem Kohlendioxid (CO2) aus einer 1-Liter-Probenflasche zu analysieren.
Für die Analyse aller CO2- und CH4-Isotope werden insgesamt 200 ml Probengas benötigt. Die Proben werden eingeleitet und durch ein kompliziertes System von Erfassungs- und Analyselinien geleitet. Während einer Probenahme werden vier atmosphärische CO2-Aliquots entnommen und mit "Chiara", dem IRMS für CO2-Isotope, gegen Referenzluft analysiert. Während desselben Probendurchlaufs wird CH4 in zwei Fallen kryogen eingefangen. Das Gas aus einer Falle wird zu CO2 oxidiert und mit "Chiara" analysiert, während das Gas aus der anderen Falle zu H2 pyrolysiert und mit "Diana", dem IRMS für δ2H-Analysen, analysiert wird. Einzelheiten zu den Messprinzipien finden Sie in Brand et al. (2016).
Die Isotopenmessungen des atmosphärischen CO2 sind auf der JRAS-06-Skala standardisiert (siehe JRAS). Die Messgenauigkeit für δ13C und δ18O ist normalerweise besser als 0,05 bzw. 0,08 ‰ . Die Wasserstoff- und Kohlenstoffisotopenmessungen des atmosphärischen CH4 werden anhand von Methanstandards standardisiert, die im BGC-IsoLab entwickelt wurden (Sperlich et al., 2016). Die δ13C- und δ2H-Isotopenzusammensetzung von Methangas wurde anhand von Primärstandards durch Elementanalyse- (EA) und Hochtemperaturumwandlungs- (HTC) Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie analysiert. Diese standardisierten Methangase wurden dann mit methanfreier Luft gemischt und zur Kalibrierung des Arbeitsstandardgases verwendet, das für iSAAC eingesetzt wird. Daher werden die δ13C-Isotopenergebnisse von Methan auf der δ13CVPDB-Skala angegeben, während die δ2H-Ergebnisse auf der δ2HVSMOW/SLAP-Skala angegeben werden. Die langfristige Messgenauigkeit für die Isotope von Methan beträgt 0,1 und 1,2 ‰ für δ13C bzw. δ2H.
