Koldioxid (CO2 ) utsläpp är vanligtvis inte förknippade med vattenvägar, som vattendrag och floder, men framväxande forskning visar att vattenkroppar spelar en viktig roll för att lagra och frigöra koldioxid.
Eftersom många delstater letar efter kostnadseffektiva sätt att mildra klimatförändringarna har forskare vid New Hampshire Agricultural Experiment Station vid University of New Hampshire tittat på ett sätt att optimera CO2 sensorer för att bättre mäta koldioxidutsläpp i lotiska eller rörliga vattendrag som erbjuder ett nytt verktyg som kan hjälpa till att tillhandahålla värdefull information för allt från markanvändning till klimathandlingsplaner.
"Dessa sensorer, anpassade för högdynamiskt flöde som översvämningar, låter oss se om en oproportionerlig mängd CO2 överförs från land under korta tidsperioder, och om detta kan bidra med betydande utsläpp till atmosfären, säger Wilfred Wollheim, docent i naturresurser och miljö.
Studien publicerad i Limnology and Oceanography:Methods beskriver hur forskarna modifierade en befintlig sensor – som ursprungligen utvecklades för att mäta löst koldioxid i haven – genom att lägga till ett skyddande hölje som stod för förändrade vattennivåer och enkelriktat flöde av rinnande vatten.
Forskarna valde också material som är kända för att begränsa skador på sensorn av mikroorganismer. Teamet planerar att göra dessa sensormodifieringar allmänt tillgängliga, så att andra forskare kan använda designen.
"Efter att ha gjort dessa anpassningar fann vi att sensorerna var ganska tillförlitliga för att mäta koldioxid i strömmar", säger doktorand Drew Robison och huvudförfattare. "Vi kunde skilja mellan strömmar som var större källor till CO2 och börja undersöka när och varför ögonblick av hög CO2 utsläpp inträffade."
Förutom att kunna mäta CO2 exakt nivåer i bäckar och floder ville forskarna avsevärt öka frekvensen med vilken utsläpp kunde fångas upp, vilket hjälper till att bättre förstå effekterna av extrema nederbördshändelser och andra perioder då det kan uppstå störningar i normala observerade vattenflöden.
Forskarna säger att denna information kan vara särskilt viktig för att avgöra hur markanvändningsval kan förändra CO2 regimer av bäckar och floder. Till exempel, om en skog utvecklas till en gård eller ett förortskvarter, kan sensorerna hjälpa till att förstå mekanismen för alla förändringar, som att ändra strömmetabolism eller avrinningsdynamiken.
Wollheim har påbörjat relaterade sensormodifieringsprojekt för att mäta kol och kväve i andra miljöer, inklusive skogar och jordbruksmark. Dessa sensorer kommer att fokusera på markegenskaper, vilket potentiellt ger jordbrukare och andra markförvaltare nästan realtidsinformation för att optimera marknäringsämnen för att stödja deras jordbruksverksamhet och minimera överskott av gödningsmedel som kan leda till avrinning och överskott av näringsämnen i närliggande sjöar, dammar och andra vattenmassor.
Mer information: Andrew L. Robison et al, Lotic-SIPCO2:Anpassning av ett CO2-sensorsystem med öppen källkod och undersökning av associerade utsläppsosäkerheter över en rad strömstorlekar och markanvändning, Limnology and Oceanography:Methods (2024). DOI:10.1002/lom3.10600
Tillhandahålls av University of New Hampshire
