海洋所在深海环境对拉曼光谱定量分析影响机制方面取得新进展

  拉曼光谱技术因其快速检测、无损分析、适用于流体环境等优势已被广泛应用到深海极端环境(热液与冷泉)和流体包裹体组分的原位分析中,乐橙游戏sunbet官网:但其作为分子振动光谱易受到外界温度、压力、盐度等环境因素的影响,一直被认为无法用于定量分析。前期,中科院海洋所已构建了深海环境下甲烷、二氧化碳、氢气等组分的拉曼光谱原位定量分析方法。而深海高(低)温、高压、盐度易波动的流体极端环境将给原位拉曼光谱的准确测量造成困难,而如何准确评估深海环境对拉曼光谱定量分析的影响,从而开展深海极端环境下拉曼光谱的高精度测量工作仍属于国际性难题。 

  中科院海洋地质与环境重点实验室阎军研究团队选取深海与地质流体环境中均非常重要的甲烷气体组分为研究对象,利用实验内建立的深海极端环境模拟系统开展了深海热液流体与地质流体环境的真实模拟,获取了覆盖深海与地质流体环境宽温盐范围(0-300℃0-5.0 mol/kg NaCl)的甲烷组分的定量校准模型,并通过对多种拉曼参数的精准量化,揭示了温度、盐度等流体环境因素对拉曼光谱定量分析影响的机制,成果近日在国际地学期刊Chemical Geology发表。 

温盐变化对拉曼光谱的影响以及溶解态甲烷组分在不同温盐条件下的定量分析模型

  拉曼光谱定量分析模型是开展深海原位拉曼定量探测的基础,因此本研究中构建的宽温度、盐度条件下甲烷组分的定量模型,以及温盐变动对拉曼定量分析影响的量化数据,将显著提高深海环境下气体组分原位拉曼光谱定量探测的精度,同时该方法在地质流体及流体包裹体中气体挥发分的定量分析方面也具有良好适用性。 

拉曼插入式探针在深海热液喷口及生物群落环境中开展气体组分的原位定量分析

  特别研究助理李连福博士为文章第一作者,张鑫研究员为文章通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院特别研究助理资助项目、博士后面上基金等项目的资助。 

  相关论文: 

  Lianfu Li, Xin Zhang*, Zhendong Luan, Zengfeng Du, Shichuan Xi, Bing Wang, Lei Cao, Chao Lian, Jun Yan. (2018). In situ quantitative Raman detection of dissolved carbon dioxide and sulfate in deep‐sea high‐temperature hydrothermal vent fluids. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 19(6), 1809-1823. 

  Lianfu Li, Xin Zhang*, Zhendong Luan, Zengfeng Du, Shichuan Xi, Bing Wang, Lei Cao, Chao Lian, Jun Yan. (2020). In situ Raman quantitative detection of methane concentrations in deep‐sea high‐temperature hydrothermal vent fluids. Journal of Raman Spectroscopy, 51(11), 2328-2337. 

  Lianfu Li, Xin Zhang*, Zhendong Luan, Zengfeng Du, Shichuan Xi, Jun Yan. (2021). The impacts of elevated temperature and mNaCl for in situ Raman quantitative calibration of dissolved gas species, Chemical Geology, 583, 120490. http://80i.279tyc.com/10.1016/j.chemgeo.2021.120490 


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