[发明专利]一种深海海水中气体的原位分时采集系统

说明书

技术领域

本发明属于物质或物体的探测技术领域，具体涉及一种深海海水中气体的原位分时采集系统。

背景技术

海水中常含有多种气体组分。已有研究表明，海水中CH₄、H₂S、CO₂、H₂等找矿标志性气体的异常分布是探寻深海热液、冷泉系统等资源的重要示踪剂，N₂、O₂等气体则与生物/微生物的新陈代谢活动密切相关。因此，海洋中示踪性气体的研究不仅有助于深海天然气水合物和热液硫化物等矿产资源的勘查和评价及其成矿机理的研究，而且是追索海洋物理、化学和生物过程变化的有效示踪剂，是研究海洋生物地球化学循环及全球气候环境演变过程的重要信息载体。

通常，在海上用采水器采集海水样品，在船上或岸上实验室利用顶空或吹扫捕集的方法获得海水样品中的气体，再进行分析测试。不过，该方法受到船时的制约，难以获得时间序列的样品。迄今还没有可用于深海海水气体样品的原位采集装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海海水中气体的原位分时采集系统，可实现原位分时提取和采集时间序列的深海海水中的气体样品。具体包括水泵、海水样品仓、气体仓、样品存储腔和阀门等构成的装置。

本发明提出的深海海水中气体的原位分时采集系统，由出水管1、水泵2、海水样品仓3、进水管4、半透膜5、气体仓6、第一阀门7、毛细管8、连接阀块9、阀门10、样品存储腔11和控制系统组成，其中：进水管4和出水管1与海水样品仓3相连，水泵2安装在出水管1管路中；海水样品仓3与气体仓6之间通过半透膜5分隔；毛细管8通过第一阀门7、连接阀9和阀门10将气体仓6和样品存储腔11连接，所述第一阀门7、第二阀门10和水泵2分别连接控制系统。

本发明中，所述分隔海水样品仓3和气体仓6的半透膜5一侧通过内压环17、外压环18和螺纹压帽19密封，另一侧固定于钛滤片16上，钛滤片16向气体仓6一侧设有气体渗透孔15，海水中气体依次通过半透膜5、钛滤片16和气体渗透孔15后进入气体仓6。

本发明中，所述海水样品仓3上设有水管接头20，所述水管接头20连接进水管4。

本发明中，所述气体仓6通过O型圈14、螺纹压帽13和气体仓堵头12连接毛细管8。

系统回收后，在实验室提取样品存储腔（组）11中的气体样品进行分析测试。

本发明实现了对深海海水中的气体进行原位提取和分时采集，可获得时间序列的海水中气体样品。本发明也可用于气体原位检测装置。

本发明中，所述海水样品仓3、气体仓6、第一阀门7、毛细管8、连接阀块9、第二阀门10和样品存储腔11为钛材料制成，耐腐蚀，可长期工作。

本发明中，所述半透膜为透气不透水的半透膜；半透膜进行耐压封装，钛滤片支撑，采用两道O型圈进行密封，增加密封可靠性；采用旋转压紧的方式对半透膜进行固定。

本发明的工作过程如下：（1）在考察船上，将样品存储腔预抽真空并连接好，将该采集系统装配好，并对控制系统设定计划采集样品的时间；（2）按照锚系的原理，将该系统与声学释放器和浮球装配在一起并配置成海水中浮力大于重力；声学释放器下端连接负载，连接负载后系统在海水中重力略大于浮力；在工作海区，从考察船上将其投放到海中，系统将自由下潜至海底；记录作业位置，考察船离开，此时，采集系统在水下由控制系统自动控制，按照设定计划进行样品采集；（3）在预定采集任务完成后，将考察船驶至上次投放工作点附近，通过释放器的甲板单元向该采集系统装配的释放器发出释放指令，释放器释放，负载脱离，采集系统、声学释放器和浮球将在浮力的作用下上浮至海面，由考察船进行回收；（4）回收样品存储腔，即可获得按预定计划原位分时采集的海水中的气体样品。

本发明的有益效果在于能够对深海海水中的气体进行原位分时采集，一次投放作业和回收作业，即可获得长达一年的时间序列的海水气体样品，与其它采样方法相比，采样效率大为提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；控制系统对水泵和阀门进行控制，图中未示出。

图2是本发明海水样品仓、气体仓及膜安装设计示意图。