新華網(wǎng)青島６月７日電（記者張旭東）中國(guó)科學(xué)院海洋研究所科研人員與一美國(guó)科研機(jī)構(gòu)合作，利用深海激光拉曼光譜儀和自制探針，在海底測(cè)出甲烷的原位真實(shí)濃度是傳統(tǒng)取樣測(cè)試的１０倍至２０倍，但海底甲烷是否會(huì)大量溢出加劇全球變暖依然未知。
由于甲烷是比二氧化碳溫室效應(yīng)強(qiáng)幾倍的氣體，科學(xué)家一直想探究海底存在多少甲烷和其對(duì)全球氣候的影響。此前，他們將海底含甲烷的沉積物樣品提取至調(diào)查船上檢測(cè)，但是在從海底到海面幾千米的運(yùn)送過(guò)程中，海水壓力和溫度發(fā)生巨大變化，深海沉積物甲烷濃度隨之發(fā)生變化，而在海底原位探測(cè)沉積物中甲烷濃度一直是科學(xué)難題。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所科研人員張?chǎng)卧谥袊?guó)海洋大學(xué)就讀博士期間，于２００８年１月赴與中國(guó)海洋大學(xué)合作的美國(guó)蒙特里杰克海灣水族館研究學(xué)會(huì)攻讀聯(lián)合培養(yǎng)博士。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月選題，張?chǎng)蔚膶?dǎo)師皮特·布魯指導(dǎo)他將研究方向定為海底甲烷原位真實(shí)濃度探測(cè)。
“我們實(shí)驗(yàn)室研制了世界上第一臺(tái)可工作于深海的拉曼光譜儀，其發(fā)射激光在海底照射到固體樣品上，分析被激發(fā)拉曼光的數(shù)據(jù)即可得出這些固體樣品的成分。之前，有人做過(guò)海底巖石、可燃冰等物質(zhì)的探測(cè)，但沒(méi)人做海底沉積物的原位探測(cè)。因?yàn)榧す庹丈湓诤５壮练e物上會(huì)產(chǎn)生熒光效應(yīng)，一般大家認(rèn)為這種熒光效應(yīng)過(guò)強(qiáng)會(huì)遮蔽拉曼光譜的數(shù)據(jù)。”張?chǎng)握f(shuō)。
張?chǎng)瓮ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，激光照射在海底沉積物孔隙水中所產(chǎn)生的拉曼光譜譜線雖然疊加了熒光的背景光，但是并沒(méi)有被熒光效應(yīng)所完全遮蔽，依然可以分析出海底沉積物孔隙水的成分。于是，在能夠進(jìn)行定性分析物質(zhì)組成的前提下，張?chǎng)伍_(kāi)始著手定量分析。
“在海底沉積物甲烷濃度探測(cè)中，我們以沉積物孔隙水為樣本，將孔隙水中溶解的甲烷拉曼譜峰與水的拉曼光譜譜峰相比，進(jìn)行內(nèi)標(biāo)定數(shù)據(jù)處理，這樣就得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化后的甲烷拉曼光譜強(qiáng)度數(shù)值。以此類推，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，就可以得出一個(gè)甲烷拉曼光譜強(qiáng)度與其濃度的比例系數(shù)。以后只要儀器探測(cè)出甲烷標(biāo)準(zhǔn)化拉曼光譜峰強(qiáng)度的數(shù)值，乘以這個(gè)系數(shù)就能知道甲烷的濃度。”張?chǎng)握f(shuō)。
科學(xué)原理走通后，張?chǎng)沃衷O(shè)計(jì)相應(yīng)的深海探測(cè)設(shè)備，他以深海有纜水下機(jī)器人（ＲＯＶ）為依托，制作了一個(gè)鋁質(zhì)探針，在視頻監(jiān)控下，由ＲＯＶ的機(jī)械手握住探針，將其插進(jìn)海底沉積物中，提取沉積物孔隙水。
“起初覺(jué)得利用機(jī)械手掌握不是很理想，因?yàn)槠涠秳?dòng)厲害。如果插進(jìn)去一抖，底層海水就會(huì)進(jìn)入沉積物，這樣得到的數(shù)據(jù)就會(huì)不準(zhǔn)確。但是我的簽證只有１８?jìng)€(gè)月，為順利完成論文答辯，只能讓操作技術(shù)高超的技術(shù)人員操作機(jī)械手，盡量減少深海ＲＯＶ機(jī)械臂的抖動(dòng)現(xiàn)象。”張?chǎng)握f(shuō)。
記者在一張?zhí)结樀氖疽鈭D上看到，探針進(jìn)入海底沉積物抽入孔隙水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入一個(gè)容積只有０．０８７毫升的光學(xué)微探測(cè)艙內(nèi)，并獲得其拉曼光譜譜線數(shù)據(jù)，通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算即可得知濃度。
由于甲烷是比二氧化碳溫室效應(yīng)強(qiáng)幾倍的氣體，科學(xué)家一直想探究海底存在多少甲烷和其對(duì)全球氣候的影響。此前，他們將海底含甲烷的沉積物樣品提取至調(diào)查船上檢測(cè)，但是在從海底到海面幾千米的運(yùn)送過(guò)程中，海水壓力和溫度發(fā)生巨大變化，深海沉積物甲烷濃度隨之發(fā)生變化，而在海底原位探測(cè)沉積物中甲烷濃度一直是科學(xué)難題。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所科研人員張?chǎng)卧谥袊?guó)海洋大學(xué)就讀博士期間，于２００８年１月赴與中國(guó)海洋大學(xué)合作的美國(guó)蒙特里杰克海灣水族館研究學(xué)會(huì)攻讀聯(lián)合培養(yǎng)博士。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月選題，張?chǎng)蔚膶?dǎo)師皮特·布魯指導(dǎo)他將研究方向定為海底甲烷原位真實(shí)濃度探測(cè)。
“我們實(shí)驗(yàn)室研制了世界上第一臺(tái)可工作于深海的拉曼光譜儀，其發(fā)射激光在海底照射到固體樣品上，分析被激發(fā)拉曼光的數(shù)據(jù)即可得出這些固體樣品的成分。之前，有人做過(guò)海底巖石、可燃冰等物質(zhì)的探測(cè)，但沒(méi)人做海底沉積物的原位探測(cè)。因?yàn)榧す庹丈湓诤５壮练e物上會(huì)產(chǎn)生熒光效應(yīng)，一般大家認(rèn)為這種熒光效應(yīng)過(guò)強(qiáng)會(huì)遮蔽拉曼光譜的數(shù)據(jù)。”張?chǎng)握f(shuō)。
張?chǎng)瓮ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，激光照射在海底沉積物孔隙水中所產(chǎn)生的拉曼光譜譜線雖然疊加了熒光的背景光，但是并沒(méi)有被熒光效應(yīng)所完全遮蔽，依然可以分析出海底沉積物孔隙水的成分。于是，在能夠進(jìn)行定性分析物質(zhì)組成的前提下，張?chǎng)伍_(kāi)始著手定量分析。
“在海底沉積物甲烷濃度探測(cè)中，我們以沉積物孔隙水為樣本，將孔隙水中溶解的甲烷拉曼譜峰與水的拉曼光譜譜峰相比，進(jìn)行內(nèi)標(biāo)定數(shù)據(jù)處理，這樣就得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化后的甲烷拉曼光譜強(qiáng)度數(shù)值。以此類推，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，就可以得出一個(gè)甲烷拉曼光譜強(qiáng)度與其濃度的比例系數(shù)。以后只要儀器探測(cè)出甲烷標(biāo)準(zhǔn)化拉曼光譜峰強(qiáng)度的數(shù)值，乘以這個(gè)系數(shù)就能知道甲烷的濃度。”張?chǎng)握f(shuō)。
科學(xué)原理走通后，張?chǎng)沃衷O(shè)計(jì)相應(yīng)的深海探測(cè)設(shè)備，他以深海有纜水下機(jī)器人（ＲＯＶ）為依托，制作了一個(gè)鋁質(zhì)探針，在視頻監(jiān)控下，由ＲＯＶ的機(jī)械手握住探針，將其插進(jìn)海底沉積物中，提取沉積物孔隙水。
“起初覺(jué)得利用機(jī)械手掌握不是很理想，因?yàn)槠涠秳?dòng)厲害。如果插進(jìn)去一抖，底層海水就會(huì)進(jìn)入沉積物，這樣得到的數(shù)據(jù)就會(huì)不準(zhǔn)確。但是我的簽證只有１８?jìng)€(gè)月，為順利完成論文答辯，只能讓操作技術(shù)高超的技術(shù)人員操作機(jī)械手，盡量減少深海ＲＯＶ機(jī)械臂的抖動(dòng)現(xiàn)象。”張?chǎng)握f(shuō)。
記者在一張?zhí)结樀氖疽鈭D上看到，探針進(jìn)入海底沉積物抽入孔隙水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入一個(gè)容積只有０．０８７毫升的光學(xué)微探測(cè)艙內(nèi)，并獲得其拉曼光譜譜線數(shù)據(jù)，通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算即可得知濃度。
