亚利桑那大学 （University of Arizona） 的梅雷迪思 （Meredith） 实验室正在努力形成万亿分之一 （ppt） 稀释水平的气候模型，以更好地了解碳循环的微妙平衡及其对气候变化的影响。通过验证羰基硫化物 （OCS） 作为示踪分子并观察其在光合作用中的吸收和碳呼吸的释放，该实验室试图为全球碳水平的未来影响提供关键见解。
为了实现这一目标，Laura Meredith 博士和她的团队需要精确的气体混合技术来稀释和调节 OCS 浓度。本文探讨了他们的方法，以及用于帮助研究的先进技术。
碳循环最不为人知的方面之一是碳在土壤和大气之间移动的方法，以及这种运动如何受到植物、真菌和微生物群落的影响。随着气候变化的爆发，弥合这一知识差距至关重要。
然而，如果没有示踪分子，就很难确定光合作用吸收了多少碳，以及通过呼吸作用释放了多少碳。亚利桑那大学的 Laura Meredith 博士试图验证和使用示踪分子羰基硫化物 （OCS） 来了解这些复杂的关系。
挑战：准确量化 OCS 吸收以创建更强大的气候变化模型
虽然 OCS 在光合作用过程中被吸收，但它不会被呼吸。这意味着 OCS 可用于测量植物的总碳吸收量。它还提供了对光合作用和呼吸作用的不同贡献的见解。
“能够打破这一点很重要，因为我们不能确信气候变化会以同样的方式影响光合作用和呼吸，这可能会在系统中造成不平衡。为了构建更好的模型，我们需要能够独立解决和研究这两个过程。两者之间的平衡对于了解地下保留了多少碳与释放到大气中的碳量至关重要。
— Laura Meredith 博士
解决方案：使用交钥匙气体混合器将 7 ppm 至 50 – 10,000 ppt 的 OCS 分子稀释和流动
Meredith 实验室计划进行一项实验，以确定 OCS 浓度与随后的 OCS 摄取之间的相关性。了解这种关系以及反应参数和所需酶是确定反应速率和确认使用 OCS 作为示踪分子的关键。
为了研究反应的整个范围，该团队需要一种方法将 OCS 的流入浓度从 50 ppt 变化到 10,000 ppt。他们购买了一套 FusionFlow™ 交钥匙气体混合系统，能够将 7 ppm 的 OCS 气源稀释超过五个数量级，从而提供所需的 ppt 稀释结果。Meredith 实验室可以使用这种气体混合系统在广泛的 OCS 浓度范围内进行测试，并逐步变化，使他们更接近验证 OCS 作为示踪分子。
Meredith 实验室的下一步是什么？
一旦知道了微生物酶和真菌培养物的反应速率，Meredith 博士和她的团队就可以开发一个 OCS 模型作为碳循环的示踪剂。Meredith 博士的目标是为生态系统的其他部分独立建立类似的模型，然后将它们组合起来以确定生态系统中的总气体通量。这个组合模型将用于预测和更好地了解她的实验室在阿拉斯加的实地工作的结果。在阿拉斯加的生长季节，很少有夜间时间允许使用其他碳循环分配方法，因此将这个模型作为他们实地工作的基础将很有帮助。
Healy NEON 站点的助焊剂室用于使用便携式中红外痕量气体分析仪测量羰基硫化物和二氧化碳在光照（如上图）和黑暗条件下（用深色布覆盖后）与大气的表面交换。
劳拉·梅雷迪思博士摄