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、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測試,根據(jù)反饋結果進一步完善電極性能。 浙江大學有關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、通用性較強的技術平臺,具有廣泛的應用前途,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。
【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，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成測量電池時，可表示為:
【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 譚春陽;基于流控技術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)遠程控制軟件的設計與實現(xiàn)[D];湖南師范大學;2014年

本文編號：2894720