深海熱液有機碳的高純度採樣機理研究

《深海熱液有機碳的高純度採樣機理研究》是依託浙江大學，由吳世軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：深海熱液有機碳的高純度採樣機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：吳世軍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

深海熱液系統中的有機碳循環是海洋有機碳循環以及全球碳循環的重要組成部分，而且，研究熱液中有機碳的成因和循環對研究深海熱液生態系統，認識生命從無機到有機的起源與進化具有重要意義。獲取高質量的深海熱液有機碳樣品是進行有機碳成分和形態分析的前提和必要手段，本項目針對深海熱液有機碳的高純度採樣，開展相關基礎性和工程性研究。首先開展採樣器器件對熱液有機碳成分影響機理的研究，確定適合於熱液有機碳高純度採樣的材料選擇方案；通過對基於耐高溫、耐腐蝕無機材料的採樣器密封機理進行研究，提出熱液有機碳採樣器的新型密封方式；並進一步開展熱液有機碳高純度採樣實現方法和技術的研究，建立採樣器關鍵器件的設計理論和原理樣機，為最終實現熱液有機碳高純度採樣器的系統集成和海試套用奠定基礎，有力支撐我國在深海熱液碳循環、熱液生態系統及生命起源等領域的研究。

結題摘要

本項目圍繞熱液有機碳高純度採樣中需解決的材料選擇、密封方式、採樣方法與實現技術等基礎性與工程性問題開展了深入的研究工作，主要成果如下： 1、通過高溫高壓密封試驗研究，獲得了全氟橡膠O形圈、FEP包覆O形圈、聚四氟乙烯和柔性石墨環等代表性高溫密封件在高溫高壓下的密封性能和密封失效形式。研究發現聚四氟乙烯在高壓下的工作溫度大大高於通常所認為的250℃，研究結果表明，在30MPa的高壓差下，聚四氟乙烯密封環能有效工作到375℃。為熱液採樣和高溫高壓極端環境設備的設計和選材提供重要依據。 2、建立了一種基於柔性鈦箔反應腔的高溫高壓反應釜試驗平台，為本項目開展材料的化學穩定性研究提供了先進的試驗手段。 3、通過試驗手段驗證了丁腈橡膠、氟橡膠、全氟橡膠、聚醚醚酮和聚四氟乙烯等代表性密封材料在22MPa和200℃～300℃條件下的化學穩定性，為高純度有機碳採樣奠定基礎。 4、開展了充油無刷直流電機在深海低溫高壓環境下的特性研究，在油液粘度特性和液體在電機內部流動模型研究的基礎上，通過實驗的方法獲得了在低溫高壓環境下礦物液壓油和矽油對充油電機運行特性的影響。 5、研製了一種新型的適合於淺海熱液區使用的有機物採樣器，採樣器在台灣龜山島海底熱液區成功進行了海試，採集了不同熱液口的有機物樣品，樣品分析結果證明了採樣器獲取高純度熱液有機物樣品的性能。 6、研製了新型電動式深海熱液採樣器，參加了2014年美國阿特蘭蒂斯科考船對胡安德富卡洋脊熱液區的科考航次，成功進行了多次深海熱液取樣，獲得了大量高品質的熱液保真樣品。