近日，中國科學院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(chǎn)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(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“并跑、部分領(lǐng)跑”的關(guān)鍵跨越，徹底打破長期依賴進口設備的被動局面。

海洋深處的碳循環(huán)變化、生物生存環(huán)境動態(tài)及物質(zhì)遷移規(guī)律，是破解全球氣候變化與海洋生態(tài)安全密碼的核心。當前國際海洋生物地球化學觀測技術(shù)正加速向“多平臺、長時序、高分辨率”升級，美歐已構(gòu)建基于Argo浮標、水下滑翔機（Glider）等移動平臺的立體觀測網(wǎng)絡。而我國此前在深海移動觀測領(lǐng)域主要依賴船載調(diào)查與固定站點監(jiān)測，存在“短周期、低覆蓋”的局限，難以滿足深海環(huán)境長時序、高分辨率動態(tài)監(jiān)測需求。

針對復雜海洋環(huán)境下生物地球化學參數(shù)精準測量的核心難題，吳國俊團隊聯(lián)合嶗山實驗室、國家海洋技術(shù)中心、廈門大學、自然資源部第二海洋研究所等多家單位，突破環(huán)境因素干擾機理及校正、傳感器漂移自校準、多波段激發(fā)分類測量及多組分混疊光譜解析等關(guān)鍵技術(shù)，成功自主研制出覆蓋溶解氧、多環(huán)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(guān)鍵參數(shù)的系列海洋生物地球化學原位傳感器，形成“多要素協(xié)同觀測”的國產(chǎn)技術(shù)方案，填補了我國深海移動平臺生物地球化學參數(shù)同步測量的空白。

為驗證技術(shù)可靠性，團隊將多型傳感器搭載于國產(chǎn)“海燕”系列水下滑翔機（Glider）和“HM 2000”系列Argo浮標開展深海試驗。試驗中首次實現(xiàn)國際首例基于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(xù)3個月）剖面觀測，數(shù)據(jù)完整率超95%；同時完成國內(nèi)首例基于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(xù)工作超1年。關(guān)鍵參數(shù)觀測精度（如溶解氧、pH達±0.1%FS）與國際主流產(chǎn)品（如Sea-Bird、Aanderaa）基本持平，部分指標（如多環(huán)芳烴檢測限）實現(xiàn)超越。

此次成果不僅為海洋碳循環(huán)通量計算、生態(tài)系統(tǒng)響應機制及深海物質(zhì)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(huán)境調(diào)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(zhàn)略筑牢“感知基石”。吳國俊表示，團隊將持續(xù)優(yōu)化傳感器性能，拓展鐵、硅等營養(yǎng)鹽參數(shù)測量能力，加速技術(shù)轉(zhuǎn)化應用，推動我國從“深遠海經(jīng)略”向“領(lǐng)跑”邁進。

審核編輯 黃宇