近期，中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所陳池來研究員團隊王晗等研究人員在水下溶解氣探測領域取得新突破：在前期深海質譜研究基礎上，將水體溶解甲烷檢測靈敏度提升500多倍，達到海洋及湖泊本底溶解甲烷檢測水平，實現了從溶解甲烷異常事件監測到背景甲烷長期監測的跨越。

　　監測海洋及湖泊甲烷具有重要意義。一方面，甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體, 每年從海洋、湖泊等水生態系統中排放的甲烷含量占全球甲烷排放總量的53%左右。有效監測海洋甲烷到地球大氣甲烷的排放通量，可為全球海洋及氣候變化、大氣環境研究、碳排放計算等提供重要依據。另一方面，甲烷存在的主要形式之一是天然氣水合物，被廣泛認為是21世紀最具開發潛力的新型清潔能源，其儲量是全球煤、石油和天然氣總量的2倍。因此，海洋甲烷監測對于海洋環境感知、甲烷異常區域發現、海洋能源勘探、海洋科學研究等均具有重要價值。

　　由于海洋中的甲烷濃度低、變化大等特點，當前對海洋溶解甲烷的檢測數據仍然很少，對海洋甲烷通量的估計還存在很大的不確定性。水下質譜是實現海洋溶解氣快速檢測的重要海洋裝備，因其檢測靈敏度有限，也只能對特定區域或異常事件進行檢測。

　　陳池來研究員團隊長期從事深海質譜、MEMS質譜等智能微系統技術研究。在相關項目及深海智能感知技術聯合實驗室（中國科學院合肥物質院與中國科學院深海所共建）支持下，2023年，團隊聯合深海所研制出了國內首臺深海質譜儀（智微號水下質譜，ims-UMS）并在南海某海域成功完成多次海試，獲得了海洋廓線重要溶解氣信息（新聞鏈接：智能所團隊研制出國內首套深海質譜儀并成功海試）。在前期工作基礎上，為進一步提高檢測靈敏度，團隊針對樣本水氣高、檢測儀器空間有限等問題，研制出小體積、低功耗的在線除水系統，同時優化進樣氣路設計，成功將其集成安裝于智微號深海質譜儀中；在維持目標檢測氣體高滲透通量的同時，將真空度提升超過2個數量級，對甲烷的檢測限從高于16 nmol/L降低至0.03 nmol/L，提升了超過500倍，達到深海及湖泊等水域甲烷本底信號檢測的水平，有望實現海洋溶解甲烷的無差別監測。據了解，研究團隊下一步將基于該技術開展大空間，寬時間范圍內本底甲烷的原位檢測研究，以及H2、He等有指向性的極低濃度氣體原位檢測研究

　　該研究工作為進一步實現甲烷通量計算、全球氣候研究、羽流尋跡、冷泉發現等提供了重要技術基礎。工作得到了中國科學院A類先導專項“深海/深淵智能技術及海底原位科學實驗站”等項目資助。相關技術已申請國家發明專利，研究成果發表于國際著名分析技術類Top期刊 Talanta上，王晗博士為第一作者，陳池來研究員為通信作者。（https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.125907）

甲烷檢測效果對比圖