（HOBO U20/eosGP CO2應(yīng)用案例）

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(huán)中發(fā)揮著重要作用,，盡管面積較小,，但從內(nèi)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(qū)動二氧化碳的產(chǎn)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(xù)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(tài)驅(qū)動力的作用,。結(jié)果表明,，水生生物過程在多個時間尺度上調(diào)節(jié)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(tài)系統(tǒng)的呼吸作用維持著二氧化碳的逸出，呼吸作用比初級生產(chǎn)總值高一個數(shù)量級,。此外,，在大多數(shù)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的凈來源,，從而造成了該河流網(wǎng)絡(luò)中C的生產(chǎn)和損失的縱向異質(zhì)性,。總的來說,，這一項研究結(jié)果提供了北極地區(qū)河流代謝和二氧化碳逃逸之間的重要聯(lián)系,，并證明了河流代謝過程是這些景觀輸出的陸地有機質(zhì)轉(zhuǎn)化和命運的關(guān)鍵驅(qū)動因素。

研究方法：

Miellajokka流域地圖,，顏色顯示海拔變化,。黑點代表本研究中測量點的位置。插圖顯示了Miellajokka流域在斯堪的納維亞半島內(nèi)的位置,，虛線代表北極圈

      研究者在2015年和2016年在北極的Miellajokka河流域布設(shè)了6個監(jiān)測點,，同時監(jiān)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(jiān)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傳感器使用了與GMT220相同的技術(shù),，但設(shè)計中包含了PTFE薄膜,。GMT220和eosGP傳感器連接到CR1000數(shù)據(jù)記錄器(Campbell Scientific Inc.)，由12v鉛酸電池供電,。在現(xiàn)場部署前和部署后,，傳感器在實驗室中使用標準氣體進行校準,，氣體濃度分別為400ppm,、2000ppm和5000ppm。傳感器被放置在保護套管中,，以避免由于洪水和水中巖石運動造成的損壞,，并每3周進行檢查和輕輕清洗。由于膜材料的脆性和一些水流的惡劣條件,，發(fā)生了幾次故障并導致數(shù)據(jù)丟失,，特別是在M1處。研究者使用miniDOT氧記錄器每10分鐘監(jiān)測一次氧氣濃度。所有探頭都安裝了一個銅網(wǎng),，以避免生物淤積,，傳感器被放置在水流的相反方向，以防止碎片堆積和石頭的沖擊,。部署前后,，使用再曝氣水對傳感器進行交互校準，以達到*的氧飽和度,，然后添加干酵母將氧飽和度降低到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(wěn)穩(wěn)地放置在管道內(nèi)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(shè)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(jiān)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 土壤二氧化碳監(jiān)測儀

U20-001-04 水位記錄儀

監(jiān)測結(jié)果：

主要監(jiān)測設(shè)備：

HOBO U20-001-04 水位記錄儀：HOBO U20系列水位計具有使用方便和設(shè)計小巧的特點,，可以在記錄水位變化的同時記錄水中的溫度變化，適用于河流,、湖泊,、濕地和沼澤等，,。它具有精度高,、使用方便,、價格便宜的優(yōu)點,。

eosGP 土壤二氧化碳監(jiān)測儀：eosGP 土壤二氧化碳監(jiān)測儀是一款可原位連續(xù)監(jiān)測二氧化碳含量,，結(jié)構(gòu)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(huán)境,。低能耗，開箱即用,，可掩埋,，形狀小，可兼容大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集器,，易使用,，非常適用于野外系統(tǒng)集成觀測。