【儀表網(wǎng) 產(chǎn)業(yè)報道】近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院智能所陳池來研究員團(tuán)隊王晗等研究人員在深海探測領(lǐng)域取得新突破：在前期深海質(zhì)譜研究基礎(chǔ)上，將水體溶解甲烷檢測靈敏度提升500多倍，達(dá)到海洋及湖泊本底溶解甲烷檢測水平，實現(xiàn)了從溶解甲烷異常事件監(jiān)測到背景甲烷長期監(jiān)測的跨越。相關(guān)技術(shù)已申請國家發(fā)明專利，研究成果發(fā)表在國際著名分析化學(xué)期刊、一區(qū)Top期刊Talanta上。
 

　　甲烷作為僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，其排放對全球氣候變化具有重要影響。每年從海洋、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)中排放的甲烷占全球總量的約53%，因此，有效監(jiān)測海洋甲烷向大氣的排放通量至關(guān)重要。此外，甲烷還是天然氣水合物的主要成分，這種新型清潔能源被視為21世紀(jì)最具潛力的能源之一。因此，海洋甲烷監(jiān)測對于海洋環(huán)境感知、甲烷異常區(qū)域發(fā)現(xiàn)、海洋能源勘探、海洋科學(xué)研究等均具有重要價值。
 

　　由于海洋中的甲烷濃度低、變化大等特點，當(dāng)前對海洋溶解甲烷的檢測數(shù)據(jù)仍然很少，對海洋甲烷通量的估計還存在很大的不確定性。深海質(zhì)譜儀是實現(xiàn)海洋溶解氣快速檢測的重要海洋裝備，因其檢測靈敏度有限，也只能對特定區(qū)域或異常事件進(jìn)行檢測。
 

　　陳池來研究員團(tuán)隊長期致力于深海質(zhì)譜、MEMS技術(shù)及MEMS質(zhì)譜等智能微系統(tǒng)技術(shù)研究。在相關(guān)項目及深海智能感知技術(shù)聯(lián)合實驗室(中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院與中國科學(xué)院深海所共建)支持下，2023年，團(tuán)隊聯(lián)合深海所研制出深海質(zhì)譜儀(名為智微號深海水下質(zhì)譜，ims-UMS)，并在南海某海域成功完成多次海試，獲得了海洋廓線重要溶解氣信息。在前期工作基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高檢測靈敏度，團(tuán)隊針對樣本水氣高、檢測儀器空間有限等問題，研制出小體積、低功耗的在線除水系統(tǒng)，同時優(yōu)化進(jìn)樣氣路設(shè)計，成功將其集成安裝于智微號深海質(zhì)譜儀中。這一改進(jìn)在維持目標(biāo)檢測氣體高滲透通量的同時，將質(zhì)譜儀的真空度提升超過2個數(shù)量級，對甲烷的檢測限從高于16納摩/升降低至0.03納摩/升，提升了超過500倍，達(dá)到深海及湖泊等水域甲烷本底信號檢測的水平，有望實現(xiàn)海洋溶解甲烷的無差別監(jiān)測。
 

　　據(jù)了解，研究團(tuán)隊下一步將基于該技術(shù)開展大空間、寬時間范圍內(nèi)本底甲烷的原位檢測研究，以及H2、He等有指向性的極低濃度氣體原位檢測研究。該研究工作為進(jìn)一步實現(xiàn)甲烷通量計算、全球氣候研究、羽流尋跡、冷泉發(fā)現(xiàn)等提供了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
 

　　相關(guān)工作得到了中國科學(xué)院A類先導(dǎo)專項“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實驗站”等項目的資助。王晗博士為文章第一作者，陳池來研究員為通信作者。
 

甲烷檢測效果對比圖
 

搭載于探測平臺的智微號水下質(zhì)譜儀
 

　　原標(biāo)題：科學(xué)島團(tuán)隊將水下質(zhì)譜對水中甲烷的檢測靈敏度提升500多倍 有望實現(xiàn)海洋及湖泊甲烷背景監(jiān)測及分布感知