發(fā)布時間：2020-11-23 14:36

　　 國際海底區(qū)域蘊藏著豐富的戰(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)濟價值而且對研究地球深部物質(zhì)運動過程、構(gòu)造活動、板塊運動及生命起源也有積極意義,因此對它的勘查研究是當代海洋科學、地質(zhì)學及生物學等眾多學科共同面臨的使命。在國家“863”項目的大力支持下,本論文研制一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適用于海底原位探測的多參數(shù)地球化學傳感器,它集成了參比電極、pH電極、硫化氫電極以及溶解氧電極,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、化學、生物學、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海洋資源的探測、海洋環(huán)境的監(jiān)測和保護、海洋科學的研究。 通過分析國內(nèi)外現(xiàn)有的原位地球化學傳感器技術(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;采用以含超細銀粉環(huán)氧樹脂為中間層的方法制作Ag/Ag_2S電極,提高其檢測下限;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/IrO_2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。在實驗過程中,通過不斷的標定及反復(fù)測試,根據(jù)反饋結(jié)果進一步完善電極性能。 浙江大學有關(guān)課題組和美國明尼蘇達大學合作研制的原位地球化學傳感器成功應(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)首次實現(xiàn)了化學量原位長期觀測。探測數(shù)據(jù)顯示Tica熱液區(qū)海水溫度變化范圍介于10℃至20.5℃,總?cè)芙釮_2S的濃度介于7.4～27.3μmol/L。原位探測數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,潮汐作用引起擴散流溫度和化學成分的周期變化。 海底原位地球化學傳感器是一個可擴展的、通用性較強的技術(shù)平臺,具有廣泛的應(yīng)用前途,尤其在天然氣水合物探測以及海底長期觀測系統(tǒng)等方面都具有巨大的潛在應(yīng)用前景。本文研究成果可縮短我國與世界發(fā)達國家在深海海底資源調(diào)查技術(shù)上的差距。為今后我國深海礦產(chǎn)資源調(diào)查、勘探和開采打下良好基礎(chǔ)。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：P736.4
【部分圖文】：

囪附近沉積了大量熱液硫化物礦，其中富含的金屬物質(zhì)具有可觀的開發(fā)價值。同時，在這個高溫高壓極端環(huán)境下還存活著一些微體生物群落(莫杰等，2007)。我國首次環(huán)球大洋科考航線圖見圖1.2，此次環(huán)球大洋科考實現(xiàn)我國大洋工作由單一區(qū)域(太平洋)向全球各大洋區(qū)(太平洋、大西洋、印度洋)，由單一的資源調(diào)查向資源與科學相結(jié)合的綜合科學考察的實質(zhì)性轉(zhuǎn)移，必將拓展我國國際海底區(qū)域研究和開發(fā)領(lǐng)域，為我國的深海資源調(diào)查和科學研究提供進一步的工作基礎(chǔ)和平臺。圖1.2我國首次環(huán)球人洋科考航線示意圖(中國網(wǎng)，2005)

1.3.2主要研究內(nèi)容適用于海底環(huán)境的原位探測系統(tǒng)是一套集電化學探測理論、海洋工程、機械電子、液壓、自動控制等學科于一體的交叉集成系統(tǒng)，見圖1.3。由物理化學傳圖1.3原位探測系統(tǒng)示意圖(a)傳感器、(b)電路板、(c)封裝殼體、(d)軟件操作平臺(其中b和d圖由劉仲明提供;。圖由J一抗提供)

敏感膜圖2.1離子選擇電極分析測量原理示意圖(謝聲洛，1985)圖2.1是離子選擇電極分析測量原理示意圖，其中離子選擇電極包含有由特殊的電活性物質(zhì)組成的敏感膜，對溶液中某種離子的活度(濃度)具有選擇性響應(yīng)，從而產(chǎn)生一定的平衡電勢，同時浸在溶液中的參比電極產(chǎn)生固定的參比電勢。用測量儀器測出離子電極與參比電極組成的電池的電動勢，就可以計算出被測溶液中某些離子組分的活度(濃度)(謝聲洛，1985)。當離子選擇電極與參比電極構(gòu)成測量電池時，可表示為:
【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 譚春陽;基于流控技術(shù)的深海熱液化學長期測量原位自校正平臺研究[D];浙江大學;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 王婧;曲線本底估計法在海底X熒光分析中應(yīng)用研究[D];成都理工大學;2013年

2 鐘文章;海底示蹤氣體原位自動檢測系統(tǒng)遠程控制軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[D];湖南師范大學;2014年

本文編號：2894720