海洋所深海海底甲烷原位探测技术取得突破

  ——被Nature、Science同时进行报道和评述

中科院海洋所张鑫博士作为第一完成人与美国MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute) 研究所合作研制成功基于深海ROV (Remotely Operated Vehicle) 缆控机器人的深海甲烷原位探测系统,相关研究成果已于近期发表在Geophysical Research Letters 杂志1,并在第一时间被Nature2和Science3同时进行了报道和评述。

 A robotic sub samples the methane content of the sea floor off the coast of southern California.

ByMonterey Bay Aquarium Research Institute (Nature, doi:10.1038/news.2011.263)

 

利用该项技术,科研人员在世界上首次获得了深海沉积物中甲烷的原位真实浓度,是传统采样测试结果的10-20倍,从而证明甲烷不仅存在于天然气水合物中,而且更广泛的大量赋存于深海沉积物中。在ROV的视频监控下,系统将钛合金探针插入深海沉积物中,抽取沉积物孔隙水,并使用深海激光拉曼光谱仪原位获得孔隙水中的甲烷浓度。同时,该技术还可以原位获取深海沉积物中溶解的硫化氢气体、pH值和硫酸根等多种海洋化学参数。

著名天然气水合物专家Ross Chapman教授认为该项技术是“昂贵却实用的”2。相关研究成果已在2009年AGU 秋季会议和2010 Ocean Sciences 会议上作了会议报告,还将于今年6月在西班牙召开的OCEANS 2011会议和今年7月在英国召开的第七届国际天然气水合物大会上作邀请报告,已经成为近期国际海洋界的研究热点之一。

 

Lead author Zhang Xin, analysing a mud core on board the research vessel Western Flyer.
By Nancy Barr/Monterey Bay Aquarium Research Institute (Nature, doi:10.1038/news.2011.263)
 

深海沉积物中蕴藏着丰富的甲烷气体,其与水分子结合可以形成天然气水合物,在全球甲烷循环和气候变化中具有重要作用,并且是一种潜在的清洁能源,但一直缺乏有效的探测手段。

做为一种先进的海洋化学探测技术,该成果对于海洋地质和海洋化学研究中关注的沉积物海洋地球化学、天然气水合物原位探测和深海热液、冷泉生态系统研究具有很好的应用前景。

Real time in situ pore water Raman spectra obtained during deployment and displayed in the ROV Doc Ricketts control room at R/V Western Flyer (MBARI).
By Xin Zhang/Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences

 

参考文献:

1.  Zhang, Xin. et al. Geophys. Res. Lett. 38, L08605 (2011).

2.  Nature, doi:10.1038/news.2011.263, published online 2 May, 2011.

3.  Science, Volume 332, Number 6030, Issue of 6 May, 2011.


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