拉曼光谱技术在深海原位探测中的研究进展
发布时间：2021-11-17 07:41
拉曼光谱是一种分子指纹光谱,在物质成分识别和定量分析领域已得到广泛应用,近年来也逐渐应用于深海极端环境的原位探测。回顾了激光拉曼光谱技术的发展历程,介绍了国内外已经研发的深海激光拉曼光谱探测系统,并着重介绍了各系统在深海冷泉、热液等极端区域对喷口流体、沉积物孔隙水、自生碳酸盐岩、水合物等目标物的原位探测和应用,最后总结了限制拉曼光谱技术在深海取得更多应用的因素,可以为拉曼光谱技术未来的发展提供参考。
【文章来源】：大气与环境光学学报. 2020,15(01)CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图３?ＲｉＰ－Ｈｖ系统对冲绳海槽热液喷口流体进行??原位探测闻??
深海热液喷口高温、强腐蚀性、髙浑浊度等极端条件的拉曼探头（Ｒａｍａｎ?ｉｎＢｃｒｔｉｏｎ??ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｖｅｎｔ?ｆｌｕｉｄｓ，?ＲｉＰ－Ｈｖ），在国际上首次对温度高达２９０?°Ｃ的高温热液流体进行了精确??的原位定量探测与分析（如图３所示）。结合实验室内的定标工作和目标物在模拟深海热液条件下的拉??曼光谱持性研究，ＲｉＰ系统已经可以对高温热液喷口流体的温度、成分（如Ｃ０２，?ＳＯｆ／ＨＳＯ。Ｈ２等）等??物理化学参数进行原位探测与分析４（）１?．??图４通过ＲｉＰ－Ｐｗ探头对冷泉喷口附近生物群落下??覆水进行原位探测［４１１??Ｆｉｇ．４?ＲｉＰ＞Ｐｗ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗａｓ?ｄｅｐｌｏｙｅｄ?ｔｏ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｄｅｔｅｃｔ??ｔｈｅ?ｆｌｕｉｄｓ?ｕｎｄｅｒ?ｔｈｅ?ｃｈｅｍｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ［４１】??杜增丰等人通过研发的适用于深海沉积物孔隙水的原位拉曼探针（Ｒａｍａｎ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｐｏｒｅ?ｗａ－??ｔｅｒ，?ＲｉＰ－Ｐｗ），对我国南海冷泉喷口附近生物群落内部下覆水进行了原位拉曼探测与分析（如图４所示??通过获取的原位拉曼光谱获得了生物群落下覆水中溶解态甲烷、硫酸根和悬浮态自然硫随所处深度的分布??持征，推断在生物群落内部可能存在类ＡＯＭ反应．??中国海洋大学郑荣儿等人研发了国内首套深海自容式激光拉曼光谱探测（Ｄｅｅｐ?ｃｏｍｐａｃｔ?ａｕ？??ｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｒａｍａｎ?ｓｐｃｃｔｒｏｍｃ：ｔｅｉ？、，ＤＯＣＡＲＳ）?系统，杜增丰等人利用?ＤＯＣＡＲＳ?系统在国际上首次获得了?４００３??ｎｉ深度的自带样品的双波长激发的深海
第１期??杜増丰，等＝拉曼光谱技术在深海原位探测中的研究进展??７??根离子（如Ｓ０｜—、ＮＯｆ、ＨＣＯｆ）的定量探测能力？??图５?ＤＯＣＡＲＳ系统搭载采水器进行原位探测??Ｆｉｇ．５?ＤＯＣＡＲＳ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎ?ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ＣＴＤ，?ｍｕｌｔｉ?ｗａｔｅｒ?ｓａｍｐｌｅｒｓ?ａｎｄ??ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ？－２３＾??此后，通过对ＤＯＣＡＲＳ系统进行后续改造与升级，中国海洋大学研制完成了两套用于海底观测网搭??载的激光拉曼光谱仪器节点，其中第一套（ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ－Ｉ）作为观测网试运行的测试机，于２０１６年８月底??布放并接入观测网运行。第二套（ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ－ＩＩ）作为观测网长期工作的运行机，采用双机备份设计，同??时配备两套拉曼光谱探测舱，分别在可见（５３２?ｎｍ）和近红外（７８５?＿）激光激发下运行．根据需要，两探??测舱可交替运行或并行工作，该仪器节点于２０１７年６月１５日布放并接入海底观测网运行（如图６所示）ｓ??两套节点自入网之后皆已运行一年之久，并获取了大量连续观测数据。??图６两套ＯＵＣ－Ｒａｍａｉｉ节点在海底观测网搭载布放图??Ｆｉｇ．６?Ｔｗｏ?ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｎｏｄｅｓ?ｗｅｒｅ?ｌｏｃａｔｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｅａｆｌｏｏｒ?ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ?ｎｅｔｗｏｒｋ??２０１８年中国海洋大学推出了面向深海极端环境探测的新一代小型水下拉曼光谱系统，该系统采用一??体化设计，系统尺寸Ｄｉａｌ７２ｘＬ３６２?ｍｍ，体积与ＤＯＲＩＳＳ系统探头相当，采用机械手夹持方式作业，该系??
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸根拉曼频移用于深海热液温度探测的方法探讨[J]. 席世川,张鑫,杜增丰,栾振东,李连福,王冰,梁政委,连超,阎军. 光谱学与光谱分析. 2018(11)
[2]Feasibility investigation on deep ocean compact autonomous Raman spectrometer developed for in-situ detection of acid radical ions[J]. 杜增丰,李颖,陈靓,郭金家,郑荣儿. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2015(02)
博士论文
[1]基于DOCARS和LCOF-Raman的酸根离子探测和沉积物孔隙水的光谱分析[D]. 杜增丰.中国海洋大学 2015
本文编号：3500469
【文章来源】：大气与环境光学学报. 2020,15(01)CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图３?ＲｉＰ－Ｈｖ系统对冲绳海槽热液喷口流体进行??原位探测闻??
深海热液喷口高温、强腐蚀性、髙浑浊度等极端条件的拉曼探头（Ｒａｍａｎ?ｉｎＢｃｒｔｉｏｎ??ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｖｅｎｔ?ｆｌｕｉｄｓ，?ＲｉＰ－Ｈｖ），在国际上首次对温度高达２９０?°Ｃ的高温热液流体进行了精确??的原位定量探测与分析（如图３所示）。结合实验室内的定标工作和目标物在模拟深海热液条件下的拉??曼光谱持性研究，ＲｉＰ系统已经可以对高温热液喷口流体的温度、成分（如Ｃ０２，?ＳＯｆ／ＨＳＯ。Ｈ２等）等??物理化学参数进行原位探测与分析４（）１?．??图４通过ＲｉＰ－Ｐｗ探头对冷泉喷口附近生物群落下??覆水进行原位探测［４１１??Ｆｉｇ．４?ＲｉＰ＞Ｐｗ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗａｓ?ｄｅｐｌｏｙｅｄ?ｔｏ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｄｅｔｅｃｔ??ｔｈｅ?ｆｌｕｉｄｓ?ｕｎｄｅｒ?ｔｈｅ?ｃｈｅｍｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ［４１】??杜增丰等人通过研发的适用于深海沉积物孔隙水的原位拉曼探针（Ｒａｍａｎ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ｐｒｏｂｅ?ｆｏｒ?ｐｏｒｅ?ｗａ－??ｔｅｒ，?ＲｉＰ－Ｐｗ），对我国南海冷泉喷口附近生物群落内部下覆水进行了原位拉曼探测与分析（如图４所示??通过获取的原位拉曼光谱获得了生物群落下覆水中溶解态甲烷、硫酸根和悬浮态自然硫随所处深度的分布??持征，推断在生物群落内部可能存在类ＡＯＭ反应．??中国海洋大学郑荣儿等人研发了国内首套深海自容式激光拉曼光谱探测（Ｄｅｅｐ?ｃｏｍｐａｃｔ?ａｕ？??ｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｒａｍａｎ?ｓｐｃｃｔｒｏｍｃ：ｔｅｉ？、，ＤＯＣＡＲＳ）?系统，杜增丰等人利用?ＤＯＣＡＲＳ?系统在国际上首次获得了?４００３??ｎｉ深度的自带样品的双波长激发的深海
第１期??杜増丰，等＝拉曼光谱技术在深海原位探测中的研究进展??７??根离子（如Ｓ０｜—、ＮＯｆ、ＨＣＯｆ）的定量探测能力？??图５?ＤＯＣＡＲＳ系统搭载采水器进行原位探测??Ｆｉｇ．５?ＤＯＣＡＲＳ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎ?ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ＣＴＤ，?ｍｕｌｔｉ?ｗａｔｅｒ?ｓａｍｐｌｅｒｓ?ａｎｄ??ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ？－２３＾??此后，通过对ＤＯＣＡＲＳ系统进行后续改造与升级，中国海洋大学研制完成了两套用于海底观测网搭??载的激光拉曼光谱仪器节点，其中第一套（ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ－Ｉ）作为观测网试运行的测试机，于２０１６年８月底??布放并接入观测网运行。第二套（ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ－ＩＩ）作为观测网长期工作的运行机，采用双机备份设计，同??时配备两套拉曼光谱探测舱，分别在可见（５３２?ｎｍ）和近红外（７８５?＿）激光激发下运行．根据需要，两探??测舱可交替运行或并行工作，该仪器节点于２０１７年６月１５日布放并接入海底观测网运行（如图６所示）ｓ??两套节点自入网之后皆已运行一年之久，并获取了大量连续观测数据。??图６两套ＯＵＣ－Ｒａｍａｉｉ节点在海底观测网搭载布放图??Ｆｉｇ．６?Ｔｗｏ?ＯＵＣ－Ｒａｍａｎ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｎｏｄｅｓ?ｗｅｒｅ?ｌｏｃａｔｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｅａｆｌｏｏｒ?ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ?ｎｅｔｗｏｒｋ??２０１８年中国海洋大学推出了面向深海极端环境探测的新一代小型水下拉曼光谱系统，该系统采用一??体化设计，系统尺寸Ｄｉａｌ７２ｘＬ３６２?ｍｍ，体积与ＤＯＲＩＳＳ系统探头相当，采用机械手夹持方式作业，该系??
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸根拉曼频移用于深海热液温度探测的方法探讨[J]. 席世川,张鑫,杜增丰,栾振东,李连福,王冰,梁政委,连超,阎军. 光谱学与光谱分析. 2018(11)
[2]Feasibility investigation on deep ocean compact autonomous Raman spectrometer developed for in-situ detection of acid radical ions[J]. 杜增丰,李颖,陈靓,郭金家,郑荣儿. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2015(02)
博士论文
[1]基于DOCARS和LCOF-Raman的酸根离子探测和沉积物孔隙水的光谱分析[D]. 杜增丰.中国海洋大学 2015
本文编号：3500469
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