Met een opmars van aardgas over de Front Range, boorplatforms kunnen binnen een paar meter van veehouderijen opereren. Dat gedeeld landgebruik pogingen om trends in methaan te begrijpen in de war kan sturen, een broeikasgas en luchtverontreinigende stof - de gassen die door deze verschillende bronnen worden uitgestoten, vermengen zich.

Om ze te ontwarren, een door CIRES geleid team heeft een nieuw, kosteneffectieve techniek om efficiënt methaan en een cocktail van bijbehorende chemicaliën in de atmosfeer te meten, en om een ​​soort chemisch identificatielabel te maken voor methaanbronnen.

"Methaan is een belangrijk broeikasgas. Maar het heeft een hoge wereldwijde concentratie, dus het kan een uitdaging zijn om de specifieke bronnen te zien, " zei Natalie Kille, CIRES Ph.D. student en hoofdauteur van de studie die vandaag in het AGU-tijdschrift is gepubliceerd Geofysische onderzoeksbrieven . "Met deze techniek kunnen we de achtergrondmethaanconcentraties in onze analyse verwijderen om duidelijk unieke chemische tracers te zien."

"Tracers" zijn chemicaliën die uniek zijn voor een enkele bron:ethaan is een geweldige tracer voor olie- en gasactiviteiten, bijvoorbeeld; en ammoniak is een tracer voor veehouderijen, verantwoordelijk voor die onmiskenbare koegeur. Door de niveaus van die twee tracers te meten, kon het team bronnen van methaan ontrafelen die lokaal door zowel de landbouw als de olie- en gasactiviteiten worden geproduceerd.

Met instrumenten die op de grond zitten en de lucht erboven meten, ze kunnen onmiddellijk een momentopname maken van de chemische concentraties voor methaan en zijn tracers in de luchtkolom die van het oppervlak helemaal tot aan de top van de atmosfeer reikt. Het team gebruikt deze informatie vervolgens om de methaanachtergrond te verwijderen - een concept dat bekend staat als 'overtollige kolom' - zodat de tracers centraal kunnen staan.

"Dit was de eerste studie om overtollige kolommen van al deze moleculen tegelijkertijd te meten, " zei Rainer Volkamer, CIRES-collega, CU universitair hoofddocent scheikunde, en corresponderende auteur van het onderzoek. "Dit geeft ons een beter handvat om methaanbronnen op regionale schaal te scheiden en te kwantificeren."

Het team heeft een netwerk van deze kleine instrumenten opgezet in Colorado's Front Range. Frank Hase en Thomas Blumenstock van het Duitse Karlsruhe Institute of Technology ontwikkelden een roman, draagbare spectrometer die zeer nauwkeurige methaanmetingen kan uitvoeren. En CIRES/CU Boulder leverde Volkamer's University of Colorado "CU mobile Solar Occultation Flux"-instrument dat de chemische tracers ethaan en ammoniak meet. Beide apparaten gebruiken zonlicht om elk molecuul te identificeren aan de hand van de lichtabsorptievingerafdruk.

"Deze twee instrumenten werden naast elkaar opgesteld in Eaton, Colorado, binnen wat we de 'methaankoepel' van het Denver-Julesburg Basin noemen, ", aldus Volkamer. "In de gebieden waar aardgas en veehouderijen aanwezig zijn, methaan wordt uitgestoten, en vermengt zich uit beide bronnen, vormt een bel in de atmosferische grenslaag die uitzet en samentrekt alsof hij ademt."

Om de achtergrondconcentraties van methaan te meten, het team zette twee extra KIT-instrumenten op (een beheerd door het National Center for Atmospheric Research) buiten de methaankoepel, in Boulder en Westminster, elk ongeveer 60 mijl afstand van Eaton. Deze gegevens hielpen Kille' om de achtergrondconcentratie van methaan te berekenen - en vervolgens te verwijderen - om lokaal geproduceerd methaan en die twee belangrijke chemische tracers te isoleren.

In eerder werk om bronnen van methaan te ontwarren, wetenschappers hebben vaak kolfmonsters van lucht verzameld, hetzij vanaf de grond of per vliegtuig, voor gedetailleerde analyse terug in een laboratorium. Maar sommige chemicaliën, inclusief ammoniak, kan aan de binnenkant van sommige bussen blijven plakken, uitdagingen creëren.

In dit werk, de kleine en draagbare instrumenten konden bijna overal worden ingezet voor realtime metingen van de open atmosfeer. in Eaton, het team zette zich op op de parkeerplaats achter een bed and breakfast.

Gebaseerd op gegevens van vijf dagen aan metingen in 2015, het team ontdekte dat olie- en aardgasactiviteiten verantwoordelijk waren voor het grootste deel van het methaan dat werd geproduceerd in het Denver-Julesburg Basin, met agrarische bronnen die een belangrijke maar minder belangrijke bron vormen.

De studie bracht ook enkele verbijsterende observaties aan het licht die verder onderzoek vereisen:bijvoorbeeld wanneer de methaanconcentraties erg laag zijn, de agrarische bronnen zijn relatief belangrijker.

Deze resultaten kunnen aardgasexploitanten helpen, veehouders, en hun regelgevers nemen beter geïnformeerde beslissingen over methaanbeperking.

In de toekomst, de onderzoekers hopen een langetermijntijdreeks over meerdere seizoenen te genereren om te zien hoe methaanbronnen in de regio in de loop van de tijd veranderen - een prestatie die mogelijk wordt met lage kosten, autonome sensornetwerken zoals deze. Wetenschappers zouden ook kunnen werken aan het vergelijken van deze gegevens met die van satellieten, om beste praktijken te ontwikkelen om satellietwaarnemingen te informeren, aldus Volkamer.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.