海水气体研究是当前海洋资源勘查和科学研究的前沿课题。海水中CH4、H2S、CO2、H2等标志性气体是探寻深海热液、冷泉和天然气水合物等海洋资源的重要示踪剂,利用它们的异常分布信息,寻找海底成矿活动区域,是当前国际上海底找矿的重要发展趋势之一。如何快速、准确地获得能真实反映原位气体成分组成信息的海水样品,是近几年来海洋技术领域的研究热点与难点,是科研人员致力解决的难题。在非气密采样中,部分海水气体会泄漏,分析结果失真。随着研究的不断深入,要求样品更精准化、反映的信息更丰富,非气密采样显然不能满足要求。现有的气密采水器的共同特点是：结构复杂,搭载载人深潜器、ROV或AUV上使用,费用高昂。本文以一种新型的深海气密采水系统为研究对象,提出海水分层气密采样方法,基于压力自适应平衡原理,提出一种结构简单的活塞式深海气密采水器,搭载CTD采水器上使用,快速、准确地完成指定深度海水样品的采样,且完整保留海水样品里的气体成分。应用流体力学计算压力自适应平衡器的体积,建立深海气密采水器的动力学模型,仿真结果表明所研制的压力自适应平衡器是可行的、可靠的。进行深海气密采水器的样机研制,选择UPVC、316不锈钢为气密采水器的材料,防止气密采水器发生腐蚀,同时保证海水样品在采样、存储过程不受污染,开展水池试验和初步海试。针对试验中所发现的问题,进行优化设计,提高可靠性和操作性。开发基于LabVIEW的深海气密采水器测控系统,完成数据的实时采集、分析、记录和保存等,对深海气密采水器进行快速、精确的监测与控制,实现操作全面自动化。通过接口设计,提出一种海水样品的无污染、无泄漏转移方法,解决样品转移过程中的失真问题。分别在南海、台湾龟山岛热液区开展两次深海气密采水器的海试,首次在我国南海3930m水深海域成功获取气密海水样品,在天然气水合物区获得1194米水深海水水柱剖面气密海水样品。气密采水器采得海水中的CH4和CO2含量,明显比非气密采水器采得海水中的CH4和CO2含量要高出许多。成功获得台湾龟山岛热液区黄泉和白泉口附近的分层气密海水样品。本文研究表明,进行海水分层气密采样是必要的,基于压力自适应平衡原理的深海气密采水器是可行、有效、可靠和成功的,无污染、无泄漏样品转移方法是一种有效的、可靠的海水样品气密转移方式。本文的研究内容和成果为深海气密采水系统的工程应用提供了对实践有指导作用的理论和试验数据,为天然气水合物等海洋资源的调查评价、圈定目标区提供重要的理论和技术支撑。