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近日，中科院海洋所的研究論文《基于著陸器的深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用》在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》發(fā)表，報(bào)道了海洋所成功研制國(guó)際首套多通道深海拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)獲得一系列的研究成果，包括構(gòu)建首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了冷泉噴口流體、天然氣水合物動(dòng)力學(xué)過(guò)程、冷泉生物群落的長(zhǎng)期原位觀測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等。

拉曼光譜技術(shù)是深海原位探測(cè)中的常用技術(shù)，具有非接觸、不需要樣品預(yù)處理、可挺尸探測(cè)多組分等優(yōu)點(diǎn)，在深海的極端性和復(fù)雜性環(huán)境中能夠發(fā)揮出重要作用。美國(guó)蒙特利灣海洋研究所率先研發(fā)了國(guó)際上首臺(tái)海洋原位激光拉曼光譜儀，隨后我國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也先后研發(fā)出用于海洋探測(cè)的拉曼光譜系統(tǒng)。

中國(guó)海洋大學(xué)、中科院大連化物所均在深海拉曼光譜系統(tǒng)研發(fā)方面有所建樹(shù)。海洋所的研究團(tuán)隊(duì)也成功研發(fā)了探針式深海激光拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)，并已常態(tài)化應(yīng)用到深海沉積物孔隙水、冷泉和熱液噴口流體、化能合成生物群落內(nèi)部流體、天然氣水合物以及冷泉和熱液噴口系統(tǒng)附近巖石礦物的原位探測(cè)與定量分析。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研發(fā)光路切換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主要光學(xué)器件(如激光器、光譜儀、光電傳感器等)的分時(shí)復(fù)用，研制出國(guó)際上首套深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用系列化拉曼光譜探針，可實(shí)現(xiàn)深海熱液、冷泉系統(tǒng)中流體、固體、氣體等不同相態(tài)目標(biāo)物的長(zhǎng)期原位監(jiān)測(cè)。從而解決了深海熱液和冷泉系統(tǒng)研究中，已有的深海原位拉曼光譜儀的探測(cè)難以捕捉冷泉和熱液系統(tǒng)等高動(dòng)態(tài)和非均勻環(huán)境中不同目標(biāo)之間的動(dòng)態(tài)規(guī)律和潛在聯(lián)系的問(wèn)題，使科學(xué)家能夠更深入地以一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體研究深海熱液和冷泉系統(tǒng)。

2020年、2021年、2022年，研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)南海北部的臺(tái)西南冷泉區(qū)域前后3次使用深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)搭載深海坐底長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期原位探測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，研究冷泉噴口流體中主要成分、天然氣水合物與深海環(huán)境的耦合變化過(guò)程、冷泉生物群落內(nèi)部甲烷氧化過(guò)程，成功建設(shè)國(guó)際首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室，并常態(tài)化運(yùn)行。

國(guó)際首套深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)的成功研制，是激光拉曼光譜技術(shù)在深海探測(cè)方面的新突破，為該技術(shù)在深海原位探測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了更多的應(yīng)用實(shí)例，展現(xiàn)了我國(guó)在深海探測(cè)領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。

關(guān)鍵詞： 拉曼光譜 生物群落 天然氣水合物