（HOBO U20/eosGP CO2應用案例(li)）

Stream metabolism controls diel patterns and evasion of CO2 in Arctic streams

Gerard Rocher-Ros,Ryan A. Sponseller,Ann-Kristin Bergström,Maria Myrstener,Reiner Giesler

摘要：溪流在碳 (C) 循環中發揮著重要作用，盡管面積較小，但從內陸水域逃逸的二氧化碳中有很大一部分來自溪流。然而，不同的陸地和水生過程驅動二氧化碳的產生和逃逸的相對重要性仍然知之甚少。在這項研究中，作者在2015年和2016年夏季連續測量了瑞典北部以凍土帶為主的流域的溪流中的O2和CO2。由此，同時估計了每日代謝率和二氧化碳逃逸量，從而洞察了北極河流代謝作為碳動態驅動力的作用。結果表明，水生生物過程在多個時間尺度上調節CO2的濃度和逃逸速率。光合作用導致二氧化碳濃度在白天下降了900ppm，這種日變化的幅度在低湍流河流中*烈。二氧化碳濃度的晝夜變化模式反過來又影響了逃逸速率，夜間的逃逸率最高可達45%。整個夏季，水生生態系統的呼吸作用維持著二氧化碳的逸出，呼吸作用比初級生產總值高一個數量級。此外，在大多數情況下，河流呼吸的貢獻超過了CO2逃逸的貢獻，這表明一些河流河段是CO2的(de)凈來(lai)(lai)源，從而造成了該(gai)河(he)流(liu)網絡中C的(de)生產和(he)損失的(de)縱向異質(zhi)性。總(zong)的(de)來(lai)(lai)說，這一項研究結果提供了北極(ji)地區河(he)流(liu)代謝(xie)和(he)二氧化(hua)碳逃逸之(zhi)間的(de)重要聯系，并證明了河(he)流(liu)代謝(xie)過程是(shi)這些景觀輸出的(de)陸地有機質(zhi)轉(zhuan)化(hua)和(he)命運的(de)關鍵(jian)驅動因素。

研究方法：

Miellajokka流域地圖，顏色顯示(shi)海(hai)拔變(bian)化。黑(hei)點代(dai)表(biao)(biao)本研究中測量點的位置(zhi)。插圖顯示(shi)了Miellajokka流域在斯堪的納維亞半島內(nei)的位置(zhi)，虛線代(dai)表(biao)(biao)北極圈

      研究者在2015年和2016年在北極的Miellajokka河流域布設了6個監測點，同時監測水溫、水文、流量水體CO2濃度和溶解氧。水溫和水位用HOBO U20-001-04 水位記錄儀每個小時記錄一次；水體CO2濃度用紅外氣體分析儀(IRGA) 每個小時記錄一次。在M1和M16監測點，研究者使用 GMT220傳感器，其對溶解的氣體具有高度滲透性，但對水沒有滲透性。在M6、M9、M10和M17站點，研究者使用eosGP CO2濃度探頭(Eosense Inc)。eosGP傳感(gan)器(qi)(qi)使用(yong)(yong)了與GMT220相同(tong)的(de)(de)技術(shu)，但設計中包含了PTFE薄(bo)膜。GMT220和(he)(he)eosGP傳感(gan)器(qi)(qi)連接到CR1000數據記(ji)錄器(qi)(qi)(Campbell Scientific Inc.)，由(you)12v鉛酸電(dian)池供電(dian)。在現場部署(shu)前(qian)和(he)(he)部署(shu)后，傳感(gan)器(qi)(qi)在實(shi)驗室(shi)中使用(yong)(yong)標準氣體進行校準，氣體濃度(du)分別為400ppm、2000ppm和(he)(he)5000ppm。傳感(gan)器(qi)(qi)被放置在保(bao)護套管中，以(yi)避免由(you)于(yu)洪水和(he)(he)水中巖石運動(dong)造成的(de)(de)損壞，并每3周進行檢(jian)查(cha)和(he)(he)輕輕清(qing)洗。由(you)于(yu)膜材料的(de)(de)脆性(xing)和(he)(he)一些水流的(de)(de)惡劣條件，發生了幾次(ci)故障并導致數據丟(diu)失，特別是在(zai)M1處。研(yan)究(jiu)者使用miniDOT氧(yang)記錄器(qi)每10分鐘監測一次(ci)氧(yang)氣(qi)濃(nong)度。所有探頭都安裝了一個銅網，以避免生物淤(yu)積(ji)，傳感器(qi)被放置在(zai)水(shui)流的相反(fan)方向，以防止碎(sui)片堆積(ji)和(he)石頭的沖擊(ji)。部署(shu)前(qian)后，使用再曝(pu)氣(qi)水(shui)對傳感器(qi)進行交互校準，以達到(dao)*的氧(yang)飽和(he)度，然后添(tian)加干酵母將氧(yang)飽和(he)度降低到(dao)0%。

     所有的探頭都使用一根帶孔鋼管連接到一個重金屬平臺上，以防止移動。溫度/水位記錄儀穩穩地放置在管道內部，CO2傳感器在管道外部但位于管道下游，以便暴露在流動的水中，而O2傳感器與水流平行，傳感器面向下游。我們在選擇這些地點時考慮了三個標準:(a)在河流底部找到一個合適的位置來安裝儀器設備，這樣在基流條件下，它們就不會暴露在空氣中，同時也避免了深水池；(b)遠離上游支流匯入處(除M16外，所有河流到最近支流的距離>1 km)；(c)無地下水輸入影響。在2-6次試驗中，研究這通過比較部署地點與上游50-500米（視溪流大小而定）河流段鹽度的差異來估計地下水的輸入量。對于每個監測點，研究者觀察到相似的流量值，差異小于10%，以此可以排除地下水輸入對代謝的影響。

 eosGP 土壤二氧(yang)化碳監測儀

U20-001-04 水位記錄儀(yi)

監測結果：

主要監測(ce)設備：

HOBO U20-001-04 水(shui)位記錄儀：HOBO U20系列水位計具有使(shi)用(yong)方(fang)(fang)便(bian)(bian)和設(she)計小(xiao)巧的特點，可以在(zai)記(ji)(ji)錄水位變化(hua)的同時記(ji)(ji)錄水中的溫(wen)度變化(hua)，適用(yong)于河流、湖(hu)泊、濕地(di)和沼澤(ze)等(deng)，。它具有精(jing)度高(gao)、使(shi)用(yong)方(fang)(fang)便(bian)(bian)、價(jia)格(ge)便(bian)(bian)宜的優(you)點。

eosGP 土壤二氧化碳監測儀：eosGP 土壤二氧化碳監測儀是一款可原位連續監測二氧化碳含量，結構堅固，既可埋于土壤中，又可淹沒在溪流或湖水中，甚至可以用于雨雪環境。低能耗，開箱即用，可掩埋，形狀小，可兼容大部分基礎數據采集器，易使用，非常適用于野外系統集成觀測。