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水中甲烷检测灵敏度提升500多倍

  • 2024-04-14 05:41
  • 来源: 安徽日报
  • 作者: 汪永安 鹿嘉惠

  4月12日,记者从中国科学院合肥物质科学研究院获悉,该院智能所陈池来研究员团队在深海探测领域取得新突破——将水下质谱对水中甲烷的检测灵敏度提升500多倍,达到海洋及湖泊本底溶解甲烷检测水平,实现了从溶解甲烷异常事件监测到背景甲烷长期监测的跨越。

  甲烷作为仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其排放对全球气候变化具有重要影响。每年从海洋、湖泊等水生态系统中排放的甲烷占全球总量的约53%,因此,有效监测海洋甲烷向大气的排放通量至关重要。此外,甲烷还是天然气水合物的主要成分,这种新型清洁能源被视为21世纪最具潜力的能源之一。因此,海洋甲烷监测对于海洋环境感知、甲烷异常区域发现、海洋能源勘探、海洋科学研究等均具有重要价值。

  由于海洋中的甲烷浓度低、变化大等特点,当前对海洋溶解甲烷的检测数据仍然很少,对海洋甲烷通量的估计还存在很大的不确定性。深海质谱仪是实现海洋溶解气快速检测的重要海洋装备,因其检测灵敏度有限,也只能对特定区域或异常事件进行检测。陈池来研究员团队长期致力于深海质谱、MEMS技术及MEMS质谱等智能微系统技术研究。2023年,团队研制出深海质谱仪(名为智微号深海水下质谱),并在南海某海域成功完成多次海试,获得了海洋廓线重要溶解气信息。

  在前期工作基础上,团队研制出小体积、低功耗的在线除水系统,同时优化进样气路设计,成功将其集成安装于智微号深海质谱仪中,进一步提高检测灵敏度。这一改进在维持目标检测气体高渗透通量的同时,将质谱仪的真空度提升超过2个数量级,对甲烷的检测限从高于16纳摩/升降低至0.03纳摩/升,灵敏度提升了500多倍,有望实现海洋溶解甲烷的无差别监测,将为进一步实现甲烷通量计算、全球气候研究、羽流寻迹、冷泉发现等提供重要技术基础。(记者 汪永安 鹿嘉惠)

编辑: 叶广冬
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