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基于激光拉曼技术的高温热液流体中溶解甲烷的原位定量分析

6、海洋地球科学 > 专题7：深海极端环境与生命过程

甲烷作为热液流体中主要的气体组分之一，为热液极端生态系统提供了重要的能量来源。每年大量的热液甲烷被释放到海洋中，不仅影响到周围海水的化学参数，也组成了全球碳循环重要的环节。但是目前仍然没有直接、准确测量高温热液喷口流体溶解甲烷浓度的有效手段。深海用的甲烷化学传感器难以应用到热液喷口高温的环境中，而传统保压流体采样的测量方式不仅效率低，而且难以避免环境变化带来的测量误差。本研究利用原位激光拉曼测量的手段对冲绳海槽中部Jade、Hakurei、Iheya North热液区的多个高温喷口进行了原位定量探测，并利用实验室内的高温模拟实验建立的甲烷定量模型，对采集的原位拉曼光谱中的甲烷信号进行了定量分析。整体来看，原位测量的甲烷浓度是传统保压测量浓度以及之前该地区报道甲烷浓度的2到5倍，同时原位测量的气体值与采样流体的离子浓度值表现出良好的协同性。在Iheya North热液区低温溢流口探测到的甲烷浓度可以高达37.5mmol/kg，而在高温喷口测量的甲烷浓度只有4.7mmol/kg，反映了该地区热液流体受相分离作用的显著影响。Jade、Hakurei热液区流体也同样表现出受相分离作用显著影响的特征。