深海海底邊界層,是海洋與海底沉積物交互作用的關鍵區域,也是甲烷等溫室氣體與海底化學物質交換的重要界面。如何在這一極端環境中實現高精度、長期、穩定的原位監測,一直是海洋科學與環境工程領域的技術難題。

近期,中國海洋大學聯合多家科研單位在《地學前緣》發表了題為《深海海底邊界層原位觀測系統研發與應用》的研究成果。在該研究中,團隊成功研發并應用了“深海海底邊界層原位觀測系統(ABBLOS)”,首次實現了對南海北部海底邊界層物理化學參數與海洋動力過程的同步觀測。
而在這套先進系統中,德國Franatech公司生產的METS鈦合金甲烷傳感器,扮演了不可或缺的角色


深海海底邊界層原位觀測系統實物圖Actual photos of ABBLOS

ABBLOS 集成的設備及安裝位置示意圖
Schematic diagram of equipment and installation position on the ABBLOS
Franatech METS傳感器被集成于ABBLOS系統內,專用于實時監測海底邊界層海水中溶解甲烷的濃度變化。在2020年于南海神狐海域655米水深處的長期觀測中,該傳感器以每秒0.2次的高頻采樣,持續穩定工作,獲取了寶貴的甲烷濃度時序數據。

中國南海北部內波分布圖與觀測系統布放站位的位置(據文獻[31]修改)
Distribution of internal waves and the sites of placement of ABBLOS in the northern South China Sea (modified after [ 31])

海底邊界層物理化學指標的同步變化(最后一行為甲烷濃度)
Synchronous change of physical and chemical indexes of seabed boundary layer
數據顯示,觀測期間海底邊界層溶解甲烷濃度介于2.6~4.0 nmol/L之間,整體呈逐漸下降趨勢,且始終維持在海洋甲烷背景濃度范圍內。這一結果不僅印證了該海域甲烷釋放較為穩定、未出現劇烈滲漏現象,也體現了傳感器在深海高壓、低溫、高鹽環境下的卓越穩定性和靈敏度。


Franatech METS甲烷傳感器采用鈦合金材質,具備優異的耐腐蝕性與高壓適應性,可適用于深海極端環境。其高精度測量能力,為科學家理解海底生物地球化學過程、評估天然氣水合物穩定性、乃至研究全球碳循環提供了關鍵數據支撐。
參考文獻:《地學前緣》--深海海底邊界層原位觀測系統研發與應用

此次ABBLOS系統的成功應用,不僅是我國深海觀測技術的重要突破,也是Franatech傳感器在深海科考中可靠性能的生動體現。它證明,即便在數千米的深海底部,該傳感器仍能實現對甲烷濃度的連續、準確監測,為海洋地質災害預警、氣候環境研究及能源勘查提供了堅實的技術保障。


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