深海生物地球化学原位传感器

咱们国家在深海生物地球化学的原位观测这块技术上,终于有了大突破,自主研发的传感器能在那4000米深的海底,把测量工作长期精准地给搞定了。深海可是占了地球表面积六成以上的地方,虽然看上去黑乎乎的好像没什么动静,但其实它在调节气候和维护生态系统平衡方面特别关键。大家都好奇碳在深海怎么循环,还有那些生命在高压、低温、漆黑一片的极端环境下怎么活下来的?这些问题的答案,直接关系到咱们人类能不能更好地认识气候变化的规律,保护海洋生态安全。不过,要想持续、准确地盯着深海环境里那些复杂的化学过程变化,这一直是国际上最有挑战性的难题之一。 过去国外搞深海观测,主要靠那些可以动来动去的平台,像Argo浮标、水下滑翔机什么的,组成了一个立体的网络。咱们国家以前获取数据的方式比较单一,大部分时候都是靠科研船跑几趟去定点拍照,或者就只能指望数量不多的固定观测站。这样一来就会出现时间和空间覆盖不全、数据连续性差、花钱多还总是靠进口核心设备的毛病。这就导致咱们在深海科研和资源评估上的主动权和话语权都被卡脖子了。 为了把这种局面给扭转过来,中国科学院西安光机所的吴国俊研究员带着大伙儿一块儿干。他牵头联合了崂山实验室、国家海洋技术中心、厦门大学和自然资源部第二海洋研究所这些单位,组成了攻关队伍。大家一起啃了好几年的硬骨头,在原位传感器这块儿有了系统性的突破。 团队专门盯着深海那极端环境下的麻烦事儿,攻克了三大难题:第一就是怎么对付高压、低温还有生物附着这些复杂环境因素对传感器信号的干扰;第二是解决传感器在没人管的情况下信号飘移的问题;第三是发展了多波段激发和高精度解析的技术。这些技术就像给设备穿上了抗干扰的盔甲、装上了自我修正的罗盘还有明察秋毫的眼睛。 基于这些技术搞出来的“七型海洋生物地球化学原位传感器”,能同时在原位测出溶解氧、硝酸盐、亚硝酸盐、叶绿素、多环芳烃、酸碱度和浊度这七个关键参数。这些参数就像是深海的“生命体征”,能直接告诉我们海洋初级生产力怎么样、碳汇在哪、营养盐怎么转、污染物跑哪去了、海水是不是酸化了。 这次研发的传感器还能跟国产的“海燕”滑翔机和“HM2000”Argo浮标无缝对接。科研团队用“海燕”滑翔机在超过4000米的深度做了剖面观测,这是国际上第一次成功让滑翔机在那么深的水里干活。同时,“HM2000”浮标也第一次在国内用来测这些生物地球化学要素。数据质量跟国外的比起来已经不相上下了。 有了这两个平台的试验成功,咱们国家基本上就有能力建一套自己的业务化运行的移动观测网络了。观测模式从以前的定点拍照或者到处巡查变成了无人机长期蹲守、三维立体扫描。这样一来时间和空间的密度都上去了。 “七型海洋生物地球化学原位传感器”的研制成功,是咱们深海观测走向自主化的重要一步。它不仅打破了国外设备垄断的局面,还让咱们的观测方式从跟着别人跑变成了主动创新。以后咱们在全球海洋治理里的话语权就更足了。 展望未来,随着这些传感器的优化和大规模使用,咱们探索深海奥秘、参与全球海洋治理的时候,就能有一双更亮的“中国眼”和更稳的“中国步伐”。