中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所研制出了國內(nèi)首臺(tái)深海質(zhì)譜儀并在南海某海域成功完成多次海試。該工作填補(bǔ)了國內(nèi)在深海質(zhì)譜儀研制領(lǐng)域的空白，為我國深海、深淵探測戰(zhàn)略提供更多技術(shù)支持和保障，同時(shí)為后續(xù)尋找海底油氣及礦產(chǎn)資源，探究生命起源和早期演化以及研究全球氣候變化等奠定了原位質(zhì)譜探測基礎(chǔ)。

設(shè)備搭乘原位實(shí)驗(yàn)室完成深海探測任務(wù)后出水瞬時(shí)

深海極端環(huán)境塑造了特殊的生命過程，蘊(yùn)藏著極大的礦產(chǎn)資源，對其探測是國際地球科學(xué)研究的前沿問題。深海原位探測技術(shù)可以在時(shí)間和空間維度上連續(xù)獲取深海樣品的組分、含量及其變化信息，因此被越來越廣泛地應(yīng)用于深海極端環(huán)境的研究工作中。中科院合肥物質(zhì)院智能所陳池來研究團(tuán)隊(duì)長期致力于新型MEMS質(zhì)譜關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究。作為深海智能感知技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室共建單位成員，團(tuán)隊(duì)先后突破質(zhì)譜小型化設(shè)計(jì)集成、質(zhì)譜關(guān)鍵器件MEMS制造、水下膜進(jìn)樣快速定量標(biāo)定等關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過多年攻關(guān)，成功研制出國內(nèi)首套深海質(zhì)譜儀，可在原位實(shí)現(xiàn)深海中N₂、O₂、Ar、CO₂、CH₄等小分子溶解氣以及烷烴、芳香烴等揮發(fā)性有機(jī)物溶解氣的定性及定量檢測。

↑ 深海質(zhì)譜儀

2022年至今，團(tuán)隊(duì)成員王晗、邵磊等攜帶深海質(zhì)譜儀參加了多次專項(xiàng)海試，驗(yàn)證了其工作原理及工程應(yīng)用的可行性，完成了設(shè)備功能性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、海底定點(diǎn)在線檢測實(shí)驗(yàn)及深度掃描試驗(yàn)；實(shí)現(xiàn)了深海冷泉區(qū)域溶解氣的長時(shí)間（25.8h）原位檢測及海平面至海底（-1388m-0m）溶解氣的在線檢測；獲取了深海海底小分子溶解氣濃度隨時(shí)間的變化曲線及縱向濃度分布輪廓線等關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，相關(guān)研究成果以《用于深海氣體原位檢測的水下質(zhì)譜儀的研制與應(yīng)用》為題發(fā)表在《中國分析化學(xué)》上（https://doi.org/10.1016/j.cjac.2023.100299）。

↑ 深海溶解氣在線檢測深度-峰高關(guān)系曲線

該技術(shù)不僅可用于深海探測，同樣可用于內(nèi)河、湖泊、近海水下溶解氣信息獲取，為水體環(huán)境污染和生態(tài)評(píng)估提供重要數(shù)據(jù)。該工作得到了中科院A類先導(dǎo)專項(xiàng)“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實(shí)驗(yàn)站”中“深海智能感知及決策技術(shù)”的資助。