中新網合肥4月12日電 (記者 吳蘭)記者12日從中國科學院合肥物質科學研究院獲悉，該院智能所陳池來研究員團隊在深海探測領域取得新突破——將水下質譜對水中甲烷的檢測靈敏度提升500多倍，有望實現海洋及湖泊甲烷背景監測及分布感知。
在前期深海質譜研究基礎上，研究人員將水體溶解甲烷檢測靈敏度提升500多倍，達到海洋及湖泊本底溶解甲烷檢測水平，實現了從溶解甲烷異常事件監測到背景甲烷長期監測的跨越。
相關技術已申請國家發明專利，研究成果發表在國際著名分析化學期刊、一區Top期刊《塔蘭塔》(Talanta)上。
甲烷作為僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，其排放對全球氣候變化具有重要影響。每年從海洋、湖泊等水生態系統中排放的甲烷占全球總量的約53%，因此，有效監測海洋甲烷向大氣的排放通量至關重要。此外，甲烷還是天然氣水合物的主要成分，這種新型清潔能源被視為21世紀最具潛力的能源之一。因此，海洋甲烷監測對于海洋環境感知、甲烷異常區域發現、海洋能源勘探、海洋科學研究等均具有重要價值。
由于海洋中的甲烷濃度低、變化大等特點，當前對海洋溶解甲烷的檢測數據仍然很少，對海洋甲烷通量的估計還存在很大的不確定性。深海質譜儀是實現海洋溶解氣快速檢測的重要海洋裝備，因其檢測靈敏度有限，也只能對特定區域或異常事件進行檢測。
智微號深海質譜儀搭乘中繼器開展海試作業。中國科學院合肥物質院智能所 供圖陳池來研究員團隊長期致力于深海質譜、MEMS技術及MEMS質譜等智能微系統技術研究。2023年，團隊研制出深海質譜儀(名為智微號深海水下質譜，ims-UMS)，并在某海域成功完成多次海試，獲得了海洋廓線重要溶解氣信息。
在前期工作基礎上，為進一步提高檢測靈敏度，團隊針對樣本水氣高、檢測儀器空間有限等問題，研制出小體積、低功耗的在線除水系統，同時優化進樣氣路設計，成功將其集成安裝于智微號深海質譜儀中。這一改進在維持目標檢測氣體高滲透通量的同時，將質譜儀的真空度提升超過2個數量級，對甲烷的檢測限從高于16納摩/升降低至0.03納摩/升，提升了超過500倍，達到深海及湖泊等水域甲烷本底信號檢測的水平，有望實現海洋溶解甲烷的無差別監測。
據了解，研究團隊下一步將基于該技術開展大空間、寬時間范圍內本底甲烷的原位檢測研究，以及H2、He等有指向性的極低濃度氣體原位檢測研究。該研究工作為進一步實現甲烷通量計算、全球氣候研究、羽流尋跡、冷泉發現等提供了重要技術基礎。(完)