本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
作者：尤恩·尼斯貝特。
當 MAMM 團隊的大部分成員在天空中辛勤工作，與飛行員在顛簸時翻飛的咖啡杯作鬥爭時，我們中的一些人則在下面的泥濘中，餵養著可憐的營養不良的北方蚊子和駝鹿蠅。
我們正在努力做的是發現溼地的碳特徵。北方溼地產生大量甲烷，但其他北方來源，如天然氣洩漏（世界上最大的氣田之一位於北極圈以北）以及最近成為新聞焦點的甲烷水合物也產生甲烷。
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每個單獨的甲烷來源都有其特徵性的碳特徵。碳有兩種穩定的形式——碳 12 和稍重的碳 13。還有一種稀有的放射性碳 14，考古學家用它來確定舊文物的年代。生物過程偏愛 12 形式，因為它更容易結合到生物分子中。每次生物迴圈碳時，有機物中的碳 12 會逐漸富集，而碳 13 會逐漸減少。當生物碳最終以甲烷氣泡的形式返回空氣中時，它會高度富集碳 12。相反，碳 13 在由無機過程（如火災）或地質加熱或煤田釋放的天然氣產生的甲烷中含量更高。
因此，如果我們嗅一下空氣，我們就可以知道甲烷來自哪裡。甲烷是生物產生的嗎？那麼它相對富含碳 12。還是來自地質或火災？那麼它的碳 13 則稍微重一些。
此外，我們可以透過倒推天氣預報計算機模型來追蹤風。例如，如果我們聞到愛爾蘭空氣中富含碳 13 的空氣，我們可以追蹤風回到魁北克的火災現場。幾年前，“重”甲烷抵達紐西蘭。空氣經過印度洋，最後一次離開陸地是在遙遠的莫三比克。那裡曾有攜帶富含碳 13 的甲烷的煙羽被探測到。因此，惠靈頓附近的甲烷碳 13 嗅探實際上聞到了非洲南部的草火。
但是要做到這一點，我們需要準確測量每種主要甲烷來源的典型碳 12 和碳 13 指紋是什麼。這很困難，因為它們各不相同。這些來源以千分比數字的差異來引用，與相對富含碳 13 的標準相比。“千分比”類似於百分比，但每千分之幾，寫為 ‰，其中負值是輕的，非常負的值是非常輕的。因此，北方溼地和沼澤甲烷可能非常輕，範圍從大約 -60 到 -70‰ 左右，而來自火災或煤礦的甲烷可能重得多（負值較小），約為 -25‰。牛的呼吸和垃圾填埋場的甲烷介於這些極端之間，通常在 -50 到 -60‰ 之間，來自西伯利亞大型氣田的天然氣也是如此。
例如，如果我們聞到風中異常高的甲烷，並計算出增量的特徵，我們就可以弄清楚它來自哪種型別的來源。然後我們可以倒推風，並嘗試查明來源。例如，如果在夏季，來自斯匹茨卑爾根的東風攜帶碳含量為 -70‰ 的甲烷，我們通常可以將風倒推到西西伯利亞的沼澤和溼地。但是在冬季，來自西伯利亞的同一股東風可能攜帶碳含量為 -55‰ 的甲烷，這表明它來自鄂畢河河口周圍的氣田。這種甲烷“望遠鏡”——也許“遙鼻”可能是一個更好的術語——非常適合弄清楚是誰製造了這種氣體。
但是要做到這一點，我們需要測量來源。而北方最大的來源是北方森林和沼澤的溼地。我們如何測量它們？——我們會在蚊蟲肆虐的沼澤中低窪而泥濘地跋涉，躲避熊、狼和駝鹿，然後帶著塑膠袋和鋼製氣瓶返回。我們拿著長杆，連線著連線到小型泵的軟管，並收集枕頭大小的空氣袋。一些樣品來自沼澤的低處，而另一些樣品來自將杆子高高舉向風中，因此我們獲得了一系列值。最好的取樣是在 24 小時內以 2 小時間隔進行，包括空氣混合的溫暖午後和當地排放物豐富的寒冷黎明。凌晨 1 點，你很可能會遇到狼、馴鹿或熊（尤其是在加拿大，那裡它們還會提供很好的駝鹿肉）。蚊子一直在攻擊，蟲子則會抓住皮膚並大吃大喝。如果你沒有帶著被咬得像紅色氣泡紙一樣的臉和手臂爬回營地，那就說明你沒有在工作。在 24 小時的努力中沒有睡眠，只是在取樣警報之間小睡一下，同時不停地拍打著咬人蟲。
然後，在檢查我們沒有吸入任何蚊子之後，我們將樣品運回實驗室進行分析。如果我們的樣品具有一系列甲烷含量，那麼我們就可以繪製“基林圖”。這是一個甲烷中碳 12 與碳 13 的比率與甲烷濃度倒數（濃度的倒數）的圖表。如果您繪製出許多具有可變碳 12:碳 13 和濃度的點，您通常會得到一條漂亮的直線。在軸上，當 1/濃度為零時（即，源濃度為無窮大），該線的截距給出典型來源的碳 12:碳 13 值。
在 2013 年的夏季活動中，我們正在測量不同地方的沼澤。戴夫·洛瑞正在穿越瑞典北部和芬蘭，繪製整個源區域的甲烷濃度和碳 12 與碳 13 的比率圖。麗貝卡·費舍爾正在瑞典西北部阿比斯庫國家公園周圍的沼澤、泥炭地和沼澤中工作。尤恩·尼斯貝特和瑪麗·福勒剛剛結束了與加拿大環境部的合作，從加拿大北部安大略省北部和薩斯喀徹溫省北部穿越加拿大北部的泥炭沼澤的主要實地考察回來，以表徵那裡的碳 12 與碳 13 的特徵，現在將穿越波的尼亞灣以北的瑞典和芬蘭溼地。他們都將慷慨地用極好的新叮咬餵養蟲子。
在空中，詹姆斯·弗朗西斯、麗貝卡和戴夫將乘坐飛機收集空氣樣本。最近從大西洋船隻航行返回的馬蒂亞斯·拉諾瓦塞爾將提供幫助。透過比較飛機樣本中甲烷的碳 12 與碳 13 的比率與地面測量的碳特徵，並透過回溯所取樣氣團的風向運動，我們可以弄清楚源是什麼。
例如，在之前的工作和 2012 年飛往斯匹茨卑爾根的航班中，我們確定東風中的夏季甲烷來源幾乎完全來自溼地。與背景相比，來自東部（俄羅斯北部）的夏季高甲烷輸入幾乎全部是生物來源，來自沼澤。當時氣田處於低潮，幸運的是很少發生火災。結果意味著其他更多的地質來源處於靜止狀態。
由此可以推斷出，來自分解的甲烷水合物的甲烷輸入非常少。由於水合物分解不是季節性的，那麼如果夏季沒有大量的水合物輸入，那麼冬季也可能沒有。當然，這種情況可能會改變，而且我們的風來自西伯利亞中北部，而不是遠東地區，但我們沒有發現強烈的水合物訊號。水合物甲烷排放最近在新聞中被大量報道，但在北極風中它們很害羞。
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