{"id":121,"date":"2022-01-07T17:05:41","date_gmt":"2022-01-07T17:05:41","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/?p=121"},"modified":"2022-01-07T17:05:41","modified_gmt":"2022-01-07T17:05:41","slug":"dissolved-trace-gas-sampling-a-story-of-bubble-free-sampling-and-egg-trays","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/2022\/01\/07\/dissolved-trace-gas-sampling-a-story-of-bubble-free-sampling-and-egg-trays\/","title":{"rendered":"Dissolved Trace Gas Sampling: a Story of Bubble-free Sampling and Egg Trays"},"content":{"rendered":"\n<p>Below 1.5\u00b0 C rise above pre-industrial levels \u2013 this is the target global warming limit that scientists argue to hold to for the world to suffer less from the negative impacts of climate change. To achieve this goal, nations must commit not only to limit their carbon dioxide emissions but also other trace gas emissions such nitrous oxide (N<sub>2<\/sub>O) and methane (CH<sub>4<\/sub>). Regular measurement of these greenhouse gases in the ocean is necessary to monitor and understand anthropogenic impacts to the biogeochemistry of the marine environment and the atmosphere.<\/p>\n\n\n\n<p>On board the research vessel Sonne, we have a high-resolution underway measurement of nitrous oxide and methane concentration using a Picarro Cavity Ring-Down Spectrometer connected to an equilibrator system with continuous seawater supply from ocean surface. Gesa Schulz from Helmholtz Zentrum hereon has to resupply the instrument setup with fresh ice and do calibration checks every six hours to condense the equilibrated air from continuous seawater supply. &nbsp;Aside from this, our group also collects discrete seawater samples of dissolved nitrous oxide (N<sub>2<\/sub>O), methane (CH<sub>4<\/sub>), <sup>15<\/sup>NO<sub>3<\/sub><sup>&#8211;<\/sup> \/ <sup>15<\/sup>N<sub>2<\/sub>O isotope, and nitric oxide from the underway and CTD\/Rosette Niskin bottles.<\/p>\n\n\n\n<p>While collecting of nitrate isotope samples is easy since we just need to place seawater samples in 125 mL PET bottles and store them in -20\u00b0C freezer, sampling for trace gases is a different story. We must ensure that we sample quickly and that our samples are free from any bubbles to avoid contamination from the air and sample volume loss. Though this task sounds simple, it can be a very daunting. In case there are any bubbles when closing the glass vials with septum, we have to discard the sample and repeat sample collection. Imagine the pressure\/stress we had just to ensure that we sample correctly and do not exceed the allocated sample water budget for the Niskin bottles. Shown in the photo below is our colleague Hanif collecting water samples in glass vials from the underway sampling tube.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-gallery columns-2 is-cropped wp-block-gallery-1 is-layout-flex wp-block-gallery-is-layout-flex\"><ul class=\"blocks-gallery-grid\"><li class=\"blocks-gallery-item\"><figure><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"468\" height=\"312\" src=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/wp-content\/uploads\/sites\/81\/2022\/01\/Blog12-2-1.jpg\" alt=\"\" data-id=\"124\" data-link=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/?attachment_id=124#main\" class=\"wp-image-124\"\/><\/figure><\/li><li class=\"blocks-gallery-item\"><figure><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"468\" height=\"312\" src=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/wp-content\/uploads\/sites\/81\/2022\/01\/Blog12-3.jpg\" alt=\"\" data-id=\"125\" data-link=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/?attachment_id=125#main\" class=\"wp-image-125\"\/><\/figure><\/li><\/ul><\/figure>\n\n\n\n<p>After collecting the N<sub>2<\/sub>O and methane samples, the sampling bottles must then be crimped immediately and poisoned with saturated mercury chloride solution. We again must add bubble-free mercury chloride solution through a syringe into the septum of the sample bottles. Adding mercury chloride inhibits biological activities that may alter <em>in situ <\/em>dissolved trace gas concentrations.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"468\" height=\"312\" src=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/wp-content\/uploads\/sites\/81\/2022\/01\/Blog12-4.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-126\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p>Samples are then stored in cool dark place prior to shipment and analysis at GEOMAR. It is quite difficult to pack a lot of sample bottles and to ensure that samples arrive safe back in the laboratory. So how did we pack our bottles? We have to be resourceful so we thought we can get egg trays from the ship\u2019s kitchen and use it to arrange our samples. Thanks to Leif from the ship\u2019s crew for supplying us with used egg trays.<\/p>\n\n\n\n<p>By Riel Carlo O. Ingeniero and Gesa Schulz<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"468\" height=\"312\" src=\"https:\/\/www.oceanblogs.org\/connect\/wp-content\/uploads\/sites\/81\/2022\/01\/Blog12-5.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-127\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p><strong>Die Beprobung von gel\u00f6sten Treibhausgasen \u2013 eine Geschichte von Luftbl\u00e4schenfreien Proben und Eierkartons<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Weniger als 1.5 \u00b0C \u00fcber dem vorindustriellen Niveau &#8211; das ist die Zielvorgabe f\u00fcr die globale Erw\u00e4rmung, die nach Ansicht der Wissenschaftler eingehalten werden muss, damit die Welt weniger unter den negativen Auswirkungen des Klimawandels leidet. Um dieses Ziel zu erreichen, m\u00fcssen sich die Staaten nicht nur verpflichten, ihre Kohlendioxidemissionen zu begrenzen, sondern auch die Emissionen anderer Spurengase wie Distickstoffoxid (N<sub>2<\/sub>O) und Methan (CH<sub>4<\/sub>). Regelm\u00e4\u00dfige Messungen dieser Treibhausgase im Meer sind notwendig, um die anthropogenen Auswirkungen auf die Biogeochemie der Meeresumwelt und der Atmosph\u00e4re zu \u00fcberwachen und zu verstehen.<\/p>\n\n\n\n<p>An Bord von dem Forschungsschiff Sonne messen wir hochaufl\u00f6send und kontinuierlich Distickstoffoxid und Methan Konzentrationen in der Oberfl\u00e4che des Ozeans. Hierf\u00fcr benutzen wir ein Picarro Cavity Ring-Down Spektrometer gekoppelt an einen \u00c4quilibrator, der das Wasser entgast und durch eine Pumpe dauerhaft mit Meerwasser versorgt wird. Gesa Schulz vom Helmholtz-Zentrum muss alle sechs Stunden das Instrumentarium mit frischem Eis versorgen und Kalibrierungspr\u00fcfungen durchf\u00fchren, um die \u00e4quilibrierte Luft aus der kontinuierlichen Meerwasserzufuhr zu kondensieren.&nbsp; Au\u00dferdem sammelt unsere Gruppe diskrete Meerwasserproben von gel\u00f6stem Lachgas (N<sub>2<\/sub>O), Methan (CH<sub>4<\/sub>), <sup>15<\/sup>NO<sub>3<\/sub><sup>&#8211;<\/sup> und Stickstoffoxid aus dem Underway-System und den Niskin-Flaschen der CTD-Rosette.<\/p>\n\n\n\n<p>Das Beproben f\u00fcr die Nitratisotope ist relativ einfach. Wir f\u00fcllen nur das Meerwasser aus der CTD-Rosette in 125 mL PET Flaschen und frieren sie bei -20 \u00b0C ein. Dagegen gestaltet sich das Probennehmen f\u00fcr die Spurengase schwieriger. Wir m\u00fcssen sicherstellen, dass die Proben schnell entnommen werden und frei von Luftblasen sind, um eine Verunreinigung durch Luft und einen Verlust des Probenvolumens zu vermeiden. Obwohl diese Aufgabe einfach klingt, kann sie sehr entmutigend sein. Sollten sich beim Verschlie\u00dfen der Glasfl\u00e4schchen mit dem Septum Blasen bilden, m\u00fcssen wir die Probe verwerfen und die Probenentnahme wiederholen. Stellen Sie sich vor, unter welchem Druck wir standen, nur um sicherzustellen, dass wir die Proben richtig entnehmen und das zugewiesene, knappe Probenwasserbudget f\u00fcr die Niskin-Flaschen nicht \u00fcberschreiten. Auf dem Foto unten ist unser Kollege Hanif zu sehen, der Wasserproben in Glasfl\u00e4schchen aus dem Underway-Probenschlauch entnimmt.<\/p>\n\n\n\n<p>Nachdem wir die Proben f\u00fcr Distickstoffoxid und Methan genommen haben, m\u00fcssen die Probenfl\u00e4schen gut zugeschlossen und mit \u00fcbers\u00e4ttigter Quecksilberchlorid-L\u00f6sung vergiftet werden. Das Quecksilber muss auch wieder Luftbl\u00e4schenfrei sein und mit einer Spritze durch ein Septum in die Flaschen hinzugegeben werden. Die Zugabe von Quecksilberchlorid verhindert biologische Aktivit\u00e4t, die nachtr\u00e4glich noch die Spurengaskonzentrationen in unseren Proben ver\u00e4ndern k\u00f6nnte. Die Proben werden kopf\u00fcber und im Dunkeln gelagert, bevor sie f\u00fcr die Analyse ans GEOMAR verschifft werden. Es ist relativ schwierig so viele Proben zu verpacken und dabei sicher zu gehen, dass nichts zu Bruch geht. Wie haben wir unsere Flaschen verpackt? Wir m\u00fcssen einfallsreich sein, also haben wir uns Eierkartons aus der Schiffk\u00fcche geholt und diese f\u00fcr die Anordnung unser Proben verwendet. An dieser Stelle bedanken wir uns bei dem Kochsmaat Leif f\u00fcr die nette Bereitstellung der Eierkartons.<\/p>\n\n\n\n<p>Von Riel Carlo O. Ingeniero und Gesa Schulz<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Below 1.5\u00b0 C rise above pre-industrial levels \u2013 this is the target global warming limit that scientists argue to hold to for the world to suffer less from the negative impacts of climate change. 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