海底原位地球化學(xué)傳感器的研制與應(yīng)用.pdf

1、國際海底區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的戰(zhàn)略金屬、能源和生物資源,是人類生命維系和社會(huì)持續(xù)發(fā)展的重要支持系統(tǒng)。海底熱液體系不僅具有潛在的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值而且對研究地球深部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程、構(gòu)造活動(dòng)、板塊運(yùn)動(dòng)及生命起源也有積極意義,因此對它的勘查研究是當(dāng)代海洋科學(xué)、地質(zhì)學(xué)及生物學(xué)等眾多學(xué)科共同面臨的使命。在國家“863”項(xiàng)目的大力支持下,本論文研制一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適用于海底原位探測的多參數(shù)地球化學(xué)傳感器,它集成了參比電極、pH電極、硫化氫電極以及溶解氧電極

2、,能直接獲取熱液體系的原位探測數(shù)據(jù),它不僅對從地學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、深部地球物質(zhì)等方面廣泛研究熱液體系具有重要意義,此外還將極大地促進(jìn)海洋資源的探測、海洋環(huán)境的監(jiān)測和保護(hù)、海洋科學(xué)的研究。通過分析國內(nèi)外現(xiàn)有的原位地球化學(xué)傳感器技術(shù)及各電極的制作方法,本文采用貴金屬絲作為電極的基材,實(shí)現(xiàn)探測電極的固體化和微型化;采用熔融法制作Ag/AgCl參比電極,提高其使用壽命;采用以含超細(xì)銀粉環(huán)氧樹脂為中間層的方法制作Ag/Ag2S電極,提高其檢測下限

3、;采用熔融過氧化鈉法以及外覆質(zhì)子半透膜技術(shù)制作Ir/IrO2電極,提高其抗干擾能力;以及采用在金絲表面鍍DePeX膜提高溶解氧電極的使用壽命及探測能力。在實(shí)驗(yàn)過程中,通過不斷的標(biāo)定及反復(fù)測試,根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)一步完善電極性能。浙江大學(xué)有關(guān)課題組和美國明尼蘇達(dá)大學(xué)合作研制的原位地球化學(xué)傳感器成功應(yīng)用于對東太平洋海隆Tica熱液區(qū)生物棲息地為期12天的連續(xù)測試,在該地區(qū)首次實(shí)現(xiàn)了化學(xué)量原位長期觀測。探測數(shù)據(jù)顯示Tica熱液區(qū)海水溫度變化范圍介