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近日,西安光學精密機械研究所(西安光機所)吳國俊研究員團隊牽頭研制的多型國產海洋生物地球化學原位傳感器,成功完成多平臺、多場景深海應用驗證,標志著我國在該領域實現從“跟跑"到“并跑、部分"的關鍵跨越,打破長期依賴進口設備的被動局面。
海洋深處的碳循環變化、生物生存環境動態及物質遷移規律,是破解氣候變化與海洋生態安全密碼的核心。當前國際海洋生物地球化學觀測技術正加速向“多平臺、長時序、高分辨率"升級,美歐已構建基于Argo浮標、水下滑翔機(Glider)等移動平臺的立體觀測網絡。而我國此前在深海移動觀測領域主要依賴船載調查與固定站點監測,存在“短周期、低覆蓋"的局限,難以滿足深海環境長時序、高分辨率動態監測需求。
針對復雜海洋環境下生物地球化學參數精準測量的核心難題,吳國俊團隊聯合嶗山實驗室、國家海洋技術中心、廈門大學、第二海洋研究所等多家單位,突破環境因素干擾機理及校正、傳感器漂移自校準、多波段激發分類測量及多組分混疊光譜解析等關鍵技術,成功自主研制出覆蓋溶解氧、多環芳烴(PAHs)、葉綠素、有色溶解有機物(CDOM)、硝酸鹽、下行輻照度及pH等7類關鍵參數的系列海洋生物地球化學原位傳感器,形成“多要素協同觀測"的國產技術方案,我國深海移動平臺生物地球化學參數同步測量的空白。
為驗證技術可靠性,團隊將多型傳感器搭載于國產“海燕"系列水下滑翔機(Glider)和“HM 2000"系列Argo浮標開展深海試驗。試驗中實現國際基于Glider平臺的海洋生物地球化學多參量、大深度(超6000米)、長時序(連續3個月)剖面觀測,數據完整率超95%;同時完成國內基于Argo平臺的多參量(溶解氧、pH、硝酸鹽等)長期原位剖面觀測,單臺設備連續工作超1年。關鍵參數觀測精度(如溶解氧、pH達±0.1%FS)與國際主流產品(如Sea-Bird、Aanderaa)基本持平,部分指標(如多環芳烴檢測限)實現超越。
此次成果不僅為海洋碳循環通量計算、生態系統響應機制及深海物質遷移研究提供高精度觀測手段,還將有力支撐我國深海資源環境調查、海洋立體觀測體系建設及“雙碳"目標下的海洋碳匯評估,為海洋強國戰略筑牢“感知基石"。吳國俊表示,團隊將持續優化傳感器性能,拓展鐵、硅等營養鹽參數測量能力,加速技術轉化應用,推動我國從“深遠海經略"向“"邁進。
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