海洋流体地球化学中,海洋底水原位溶解甲烷浓度高精度检测技术涉及的热点科学问题和技术需求主要表现在两个方面,其一,海洋温室气体(包括甲烷)量值的动态检测。通过测得的活跃甲烷排放量值和分布,标定甲烷泄漏点及海底冷泉位置,为海洋环境保护及冷泉与水合物关系等地学问题的研究提供数据支持。其二,海洋水合物开发过程中钻井附近海水中痕量甲烷泄露状况的动态监测。通过海水中甲烷量值的变化,了解水合物开发过程中固态甲烷的膨胀气化效应,发现海水中溶解甲烷地球化学异常,从而为保障水合物安全开发和海水地球化学特征方面的研究提供数据支持。有关海水中甲烷等烃类指标的测试和监测技术,方法上分属于流体地球化学范畴。相比传统船载CTD配合实验室检测流体地球化学方法,国内外科研成果均表明搭载传感器设备的甲烷原位测试技术,比常规CTD方法获取的数据更具真实、准确、快速和精度高的特点,是海洋流体地球化学发展的必然趋势,长期以来国家高技术计划给予了高度的重视。2014年在“十二五”国家863计划支持下,中国地质大学(北京)承担了“海洋底水溶解甲烷原位传感探测技术”的研究任务。论文在继承“十一五”“海水甲烷拖曳式传感器”技术成果的基础上,遵循“海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测”的原理和思路,针对海底监测网中深海环境和传感器海水溶解甲烷长期检测的新技术难点,进行了关键技术改进优化。论文完成了以下工作:(1)针对长期监测时深海高压环境中海水内外循环需求,研发了低功率增压排液装置。(2)针对海水溶解气体样品的高精度稳定长期检测和数据获取,进行了气液分离、气体样品检测装置的改进和完善,以确保海水样品溶解气中甲烷浓度的连续正确检测。(3)针对研发的“原位甲烷传感器”进行了深海环境试验、性能指标检测以及胶州湾海洋底水原位长期监测试验等研究工作,对原位传感器对复杂海况环境的适应性,对海水溶解甲烷指标测试的精确性、稳定性和数据成果实用性进行了检验和评价。论文成果证明:原位传感器设计思路科学、合理,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。