技術人員正在用深水重力取樣裝置進行取樣
近日，青島海洋地質研究所自主研發的深水重力取樣裝置首次實現了2000米以下水深的取樣工作，標志著海地所實現了深海取樣的零突破。“工欲善其事，必先利其器”，在海洋地質調查、海底資源勘探和海洋礦產評估中，海底取樣設備占據舉足輕重的地位。從淺海取樣過度到深海取樣，首先要“升級”取樣裝置。青島海洋地質研究所研制的這套取樣設備最大的改進在于海底底層水與重力取樣設備的組合，解決了以往地質取樣與水樣采集分步進行的“困擾 ，在”國內外的深水取樣裝置中，首次實現了地質取樣與水樣采集同步進行，提高效率的同時也節省了人力、電力及租船等各項成本。
實驗表明，該深水重力取樣器的取樣成功率達到94.8%，海底底層水采水系統取樣成功率達到99.5%，為進一步實現規模化推廣提供了核心競爭力。
深水取樣率提升至94%
“一直以來，我們都是在水深100米之內取樣，今年是第一次在水深2000米處進行地質取樣。”青島海洋地質研究所深水取樣項目負責人郭建衛告訴記者，“水越深，取樣器在海底遇到的環境越復雜。加之海底水壓力增加、海底暗流等因素影響，對取樣裝置的要求也就越高。”
為了研發新型的深水重力取樣裝置，海地所聯合湖南科技大學，在兩年的研發過程中經過反復實驗，使得新裝置的取樣成功率從初期的50%逐漸提升到94%以上。“活塞、取樣鉆頭及釋放裝置和配重選擇是我們改進和突破的重點。”郭建衛表示，“理論上說，要想‘探入’深海，重量越重越好。但實際情況不是這樣，如果裝置的重量太重，就會對船上的纜車、起重設備產生更高的要求，重量太輕則無法達到理想的樣品長度。經過反復地實驗比對，我們發現重量在2噸左右的裝置取樣效果最好。”
效率提高避免“二次作業”
記者了解到，深水取樣裝置的取樣過程與潛器下潛的過程有些類似，水越深取樣的難度就越大，所用的時間也越長。“我們對取樣裝置進行了‘升級’，對重力活塞取樣器和海底底層水取樣設備進行了組合，技術人員在進行深海取樣的時候，既可采取海底沉積物等固體樣品，也可采取海底底層水的液體樣品，這樣一來就告別了分開取樣的‘二次作業’，提高近一半作業效率，同時也節省了人力、電力、租船等方面的經濟成本。”郭建衛告訴記者，海底沉積物和海底底層水的同時取樣，填補了國內外此類技術的空白，將科學實驗的前期準備“合二為一”。實驗表明，海底底層水采水系統完成的取樣成功率達到了99.5%。
據了解，新重力取樣裝置由重力取樣器、海底底層水取樣系統、箱式取樣器、重力取樣器輔助滑軌車系統以及其他取樣配套工具和材料組成。從今年采用新重力取樣裝置完成的213個站位取樣效果來看，在202個站位都取到了滿足設計長度要求的樣品。如果不考慮底質對取樣長度的影響，該重力取樣裝置的取樣成功率達到了94.8%。而通過對取到滿足樣品長度要求的站位取樣工作統計，一次取樣成功率達到了98%；新重力取樣裝置可以取樣的樣品長度最長可達6米，在所取得的202個樣品中，長度均達到了1米以上，其中4米以上的樣品數量占所取樣品的52.6%；箱式取樣設備也成功采集到滿足數量要求的樣品，取樣成功率達到了100%。
探索深海資源的“窗口”
在海洋地質調查中，取樣是必不可少的關鍵一步。“通常來說，我們會先使用地球物理的方法，用聲波束對海底進行探測，掃描出大概的范圍后，再進行取樣分析。”郭建衛表示，“樣品取回來后，通過不同的分析方法，可以得到不同的環境評價，達到不同的研究目的。比如礦物元素可以分析海底的海砂資源，烴類元素分析可以得出海底的油氣分布情況。”
由此可見，樣品取樣相當于探索深海的一扇“窗口”，通過海底沉積物等樣品，可以進一步分析了解海底的資源分布以及未來可能產生的氣候變化等。
目前，新型取樣裝置已經走上規模化推廣的道路，已在“科學一號”、國家海洋局第三海洋研究所“向陽紅3號”調查船上應用。與青島企業生產的淺海取樣裝置相比，深海取樣裝置的生產及配套企業還不是很完善，國內能夠達到生產要求的企業并不多，所以完善深海裝置配套將成為未來推動深海產業發展的動力點。
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