基于聚二甲基硅氧烷胶与Zn-Al型水滑石复合膜为离子载体的溶解二氧化碳电极及其性能标定

深海探测溶解CO2气体异常.可以为寻找热液口提供一个很好的证据.本文设计的基于自制的聚二甲基硅氧烷胶与Zn-Al型水滑石复合膜为离子载体的溶解CO2探测电极属于电势型CO2电极,适用于对深海中溶解形式的CO2的测量,具有体积微小、便于与pH、盐度、温度、氧化还原电位等多种传感器集成在同一探头腔内,实施在线探测等优点.实验室条件下.将该溶解CO2探测电极与银,氯化银参比电极分别接在Keithley 6517A高阻抗电位计输入端进行测试,测试结果表明:该电极对不同浓度的碳酸氢钠溶液具有良好的响应信号,响应时间大约在30s-1 min.检测限在10-1-10-4mol·L-1.     

应用于龟山岛热液喷口探寻的散射光式水下浊度仪研制*

位于台湾岛东北部的龟山岛热液区属浅水型海底热液活动区,已探明有超过30处的热液喷口分布在约10—30m的水深范围内。通过机械封装、硬件电路以及配套软件的设计和加工,自制了散射光式水下浊度仪;2011年5月25—30日,使用该浊度仪,对龟山岛附近海域进行了拖航作业,在此次作业的东北方向发现一处新的热液喷口(24°50^′09^″N、121°58^′08^″E);海试结果表明,该水下浊度仪对于浊度较大海域有探测能力,对浊度较小海域的探测精度不高,还有待进一步改进。     

基于聚二甲基硅氧烷胶与Zn-Al型水滑石复合膜为离子载体的溶解无机碳电极及其性能标定

深海探测溶解无机碳含量异常,可以为寻找热液口提供一个很好的证据。本文设计的基于自制的聚二甲基硅氧烷胶与Zn-Al型水滑石复合膜为离子载体的溶解无机碳探测电极属于电势型电极,适用于对深海中溶解无机碳的测量,具有体积微小、便于与pH、盐度、温度、氧化还原电位等多种传感器集成在同一探头腔内,实施在线探测等优点。实验室条件下,将该溶解无机碳探测电极与银/氯化银参比电极分别接在Keithley 6517A高阻抗电位计输入端进行测试,测试结果表明：该电极对不同浓度的碳酸氢钠溶液具有良好的响应信号,响应时间大约在30s—1 min,检测限在10－1—10－4mol?L–1。     

基于多参数化学传感器的海底热液探测方法研究

基于热液及其羽状流的化学异常提出了一种海底热液的化学式探测方法。根据自行开发的Eh.Ag/Ag₂S和pH三种化学电极,设计了多参数化学传感器系统。通过海试证明多参数化学传感器可灵敏地检测出由热液异常引起的化学量变化,并在长达半年的多次使用中表现出其稳定性好、寿命长的特点。在东太平洋中脊(EPR)赤道区域和西南印度洋中脊(SWIR)的60条测线中,获得有效测线55条,其中在29条测线上发现明显或可能的热液异常。研究表明,应用多参数化学传感器探测进行海底热液化学异常,是一种有效的方法。     

On Optimal Frequencies of Acoustic in-situ Detector for Seafloor Hydrothermal Vents

The approach to determine working frequencies of acoustic in-situ detector for seafloor hydrothermal fluid is presented. Based on the research of deep-sea noise and the sound generated by mid-ocean ridge black smoker hydrothermal vents, and on the hydrothermal-vent animal hearing ranges, coupled with influences of suspended particles of hydrothermal on acoustic attenuation under different frequencies, the optimal frequency range for detection of acoustical signal near black smokers is determined. The optimal frequencies providing the maximum ratio of receiver signal to background noise are obtained. We have developed a laboratory experimental setup for the optimal frequencies selection. In particular, we evaluated time-of-flight performance with respect to the source signal parameters of center frequency and bandwidth. The experimental results confirm the effectiveness of our approach. Current results indicate that individual transducers operated in the range of 18 ～ 25 kHz are immune to most interfering sounds and suitable for our system.     

台湾龟山岛东南部海域白色热泉特征分析

海底热液活动及其周边环境的调查研究是海洋科学领域的热点之一。海底热液喷口环境的物理化学参数,尤其是浅水型热液,会受到潮汐变化的影响。台湾龟山岛靠近冲绳海槽南端分布有多处浅水型热液喷口(30m)。2010年5月,浙江大学、杭州电子科技大学和台湾中山大学对该海域实施了联合考察,利用电化学传感器获得了低温热液喷口(24.834 14°N,121.961 91°E)连续87h的温度和pH现场观测数据。基于Morlet复小波变换方法,分析了浅水型热液喷口的温度和pH现场观测时间序列的变化周期,并通过与当地潮汐记录数据作比较,获得了其与潮汐信号之间的潜在关系,证实了潮汐变化是海底白色热泉喷口物理化学参数现场观测最主要的影响因素。温度和pH现场观测数据经Morlet复小波变换后的小波系数分别存在规律的12.9h和12.5h变化周期,并且温度的小波系数在准半日周期尺度与潮汐高度呈负相关变化,相关系数为-0.89;pH的小波系数情况相反,相关系数为0.76。     

用于深海极端环境下的pH电极制备方法改进

pH值是表征深海热液环境以及扩散流区域溶液化学性能的基本参数,因此原位精确获取溶液pH值是很多海洋科学研究者关注的问题。以前试制的电化学原位传感器IrOx电极,在实际海试中虽然对海底异常信号有响应,但由于信号漂移问题,电极只能用于定性地发现异常。基于熔融碳酸锂氧化金属原理,提出了改进传统熔融碳酸锂法,并设计了强制空气对流和碳酸锂添加过氧化钠两种制备方法。通过实验室的性能测试以及相应的表面扫描电镜测试表明,用改进的方法制得的电极,校正曲线均符合能斯特定律。用强制空气对流和混合碳酸锂/过氧化钠法制得的电极,其性能均明显优于传统熔融碳酸锂法。可推断,在熔融碳酸锂氧化贵金属铱的过程中,氧含量的充分与否是影响IrOx电极的性能和表面形态的重要因素,其中性能最优的是混合碳酸锂/过氧化钠法制得的电极。该类电极具有如下优点:重复性好;在大跨度pH溶液之间的响应快速稳定,长时间连续监测的漂移小于5 mV;同一批次所制备电极性能几乎相同;使用寿命长等。因此,该pH电极可用于深海的原位探测。该工作为进一步制备高性能的IrOx电极奠定了坚实的基础。