【儀表網 研發快訊】中國科學院長春光機所梁靜秋研究員團隊聯合中國科學院合肥物質科學研究院闞瑞峰研究員團隊、中國科學院深海所杜夢然研究員團隊研制的深海原位溶解氣體光譜分析儀(中國科學院A類先導專項資助)完成了多次深海海試實驗，實現了對南海“海馬”冷泉區累計時長達45天的連續原位觀測，該子課題圓滿完成任務，順利通過驗收。
深海環境中的碳循環反映了海洋生物以及地球地質演化的過程，對深海科學研究具有重大意義。深海冷泉位于大洋深處的海底山脈、斷裂帶或海底火山附近，由于復雜的地殼活動、地熱作用和巖石化學反應等，這些區域通常伴隨著大量的氣體(CH4、CO2、H2S、NH3等)釋放。因此，長期觀測深海冷泉區的溶解氣體濃度分布有助于更好地管理和保護地球的生態系統，以及應對氣候變化等全球性挑戰。
針對深海溶解氣體檢測存在的時間分辨率低、動態范圍窄、難以原位長期工作等問題，項目團隊開展了基于疏水透氣膜的石英增強光聲光譜(QEPAS)溶解氣體原位快速分析方法研究。設計了微型測量腔并結合平衡態測量模型將系統響應時間縮短至4min，較之前公開報道的同類型光譜儀提高了兩個量級；同時針對光強抖動導致系統穩定性差的問題，提出了基于光致熱彈效應的光聲-光致熱彈雙光譜濃度光強同步測量方法，實現了氣體濃度大動態范圍(108)測量精確光強修正，系統穩定性提升了60倍以上。
基于QEPA-LITES的深海原位溶解氣體光譜分析儀結構框圖及實物圖
深海原位溶解氣體光聲光譜分析儀自2022年4月起參與“探索二號”科考船TS2-13-1航次南海科考，將設備搭載在4500米級“原位實驗室”平臺并先后開展了10余次海底試驗，光譜儀最大試驗深度為1838米，海底連續運行最長時長為45天，在國際上首次采用石英增強光聲光譜技術實現了海水溶解氣體原位連續觀測。海試試驗結果表明，研制的原位光譜分析儀運行穩定可靠，完成了任務書設定的各項功能，指標均達到任務書要求。
項目研究成果可有效提升相關技術裝備的國產化水平，以此為引導，將進一步攻克相關深海探測裝備的關鍵技術，通過與專項中其他項目的協同攻關，數據共享，提高我國深海觀測/探測能力，為深海相關科學研究提供必要的技術支撐。
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