Laserbasierter Analysator zu Bestimmung von 13C und H/D in Methan

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534266656

Methan ist neben Kohlendioxid eines der wichtigen Treibhausgase im Klimawandel. Atmosphärische Methankonzentrationen steigen gegenwärtig an, die natürlichen und anthropogenen Quellen und ihre steuernden Faktoren sind jedoch nicht gänzlich verstanden. Ein Dual-Laser Methananalysator zur Detektion der Abundanz von C-13 und Deuterium in Methan soll daher am Institut für Landschaftsökologie eingerichtet werden, um den Methankreislauf von Sedimenten, Böden, Küsten- und Süßwasserfeuchtgebieten zu untersuchen. Die Nutzung beider stabiler Isotope des Kohlenstoffs und Wasserstoffs ermöglicht es dabei die verschiedenen Methanbildungswege und Methanoxidation in diesen für den Methankreislauf zentralen Ökosystemen besser aufzutrennen. Wir wollen Methanbildungswege und Methanoxidation besser verstehen i) unter natürlichen Bedingungen und unter Redoxwechseln, ii) in der Kopplung mit der Stickstofffixierung, iii) bei der Renaturierung von Feuchtgebieten, iv) in Pflanzen-Mikroben Interaktionen in der Rhizosphäre, v) im auftauenden Permafrost, und vi) in durchlüfteten Mineralböden. Das beantragte System soll daher sowohl für atmosphärische Proben (2-10 ppm) also auch für Gasproben aus Inkubationen und in-situ Probenahmen aus Böden und Sedimenten mit erhöhten Konzentrationen (bis 2.5 %) genutzt werden. Dazu wird das System mit einer Schaltung ausgestattet, die die Proben an den Messbereich des Gerätes durch Verdünnung anpassen kann. Das Gerät kann außerdem im Durchflussmodus mit kurzer Reaktionszeit genutzt werden, um es für automatische Gasfluss-Messkammern oder Mesokosmen in kontinuierlichen Messungen einzusetzen. Darüber hinaus wird eine wetterfeste, temperaturkontrollierte Umhausung beantragt, mit der das Gerät im Gelände betrieben und direkt an bestehende Gasfluss-Messsysteme angeschlossen werden kann. Das Vakuum System des Geräts wird mit einem Sicherheitsventil ausgestattet, um die Laser-Optik bei Stromausfällen zu schützen und ein niedriger Stromverbrauch ohne Einschaltspitzen erleichtert zusätzlich die Aufstellung im Gelände bei suboptimaler Stromversorgung. Das System wird vorrangig durch die Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe betreut, in Kooperation mit der AG Rhizosphären-Biogeochemie und der AG Bodenökologie und Landnutzung, steht jedoch allen Nutzern des zentralen Institutslabors und darüber hinaus offen zur Verfügung. Der Zugang wird über eine Web-basierte Plattform zur Buchung von Messzeiten organisiert. Da nur geringe Datenmengen anfallen, können diese auf Institutsservern mit regelmäßigem Backup gespeichert werden und können mit Publikationen, Codes, über Forschungskompendien, oder über existierende oder universitätseigene open-access Plattformen frei veröffentlicht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laserbasierter Analysator zu Bestimmung von 13C und H/D in Methan
• Gerätegruppe: 1520 Meßgeräte für Gase (O2, CO2)
• Antragstellende Institution: Universität Münster
• Leiter: Professor Dr. Klaus-Holger Knorr