發(fā)布時(shí)間：2020-11-23 14:36

　　 國(guó)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(duì)研究地球深部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(duì)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(guó)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(cè)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,能直接獲取熱液體系的原位探測(cè)數(shù)據(jù),它不僅對(duì)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(cè)、海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)、海洋科學(xué)的研究。 通過(guò)分析國(guó)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(cè)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(shù)脂為中間層的方法制作Ag/Ag_2S電極,提高其檢測(cè)下限;采用熔融過(guò)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(cè)能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)不斷的標(biāo)定及反復(fù)測(cè)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(guó)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(duì)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(cè)試,在該地區(qū)首次實(shí)現(xiàn)了化學(xué)量原位長(zhǎng)期觀測(cè)。探測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,潮汐作用引起擴(kuò)散流溫度和化學(xué)成分的周期變化。 海底原位地球化學(xué)傳感器是一個(gè)可擴(kuò)展的、通用性較強(qiáng)的技術(shù)平臺(tái),具有廣泛的應(yīng)用前途,尤其在天然氣水合物探測(cè)以及海底長(zhǎng)期觀測(cè)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(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家在深海海底資源調(diào)查技術(shù)上的差距。為今后我國(guó)深海礦產(chǎn)資源調(diào)查、勘探和開(kāi)采打下良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)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(kāi)發(fā)價(jià)值。同時(shí)，在這個(gè)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(guó)首次環(huán)球大洋科考航線圖見(jiàn)圖1.2，此次環(huán)球大洋科考實(shí)現(xiàn)我國(guó)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(xué)相結(jié)合的綜合科學(xué)考察的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)移，必將拓展我國(guó)國(guó)際海底區(qū)域研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，為我國(guó)的深海資源調(diào)查和科學(xué)研究提供進(jìn)一步的工作基礎(chǔ)和平臺(tái)。圖1.2我國(guó)首次環(huán)球人洋科考航線示意圖(中國(guó)網(wǎng)，2005)

1.3.2主要研究?jī)?nèi)容適用于海底環(huán)境的原位探測(cè)系統(tǒng)是一套集電化學(xué)探測(cè)理論、海洋工程、機(jī)械電子、液壓、自動(dòng)控制等學(xué)科于一體的交叉集成系統(tǒng)，見(jiàn)圖1.3。由物理化學(xué)傳圖1.3原位探測(cè)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(tái)(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(cè)量原理示意圖(謝聲洛，1985)圖2.1是離子選擇電極分析測(cè)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(duì)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(shì)，同時(shí)浸在溶液中的參比電極產(chǎn)生固定的參比電勢(shì)。用測(cè)量?jī)x器測(cè)出離子電極與參比電極組成的電池的電動(dòng)勢(shì)，就可以計(jì)算出被測(cè)溶液中某些離子組分的活度(濃度)(謝聲洛，1985)。當(dāng)離子選擇電極與參比電極構(gòu)成測(cè)量電池時(shí)，可表示為:
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 譚春陽(yáng);基于流控技術(shù)的深海熱液化學(xué)長(zhǎng)期測(cè)量原位自校正平臺(tái)研究[D];浙江大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

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

2 鐘文章;海底示蹤氣體原位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖南師范大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2894720