甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，其排放对全球气候变化具有重要影响。每年从海洋、湖泊等水生态系统中排放的甲烷占全球总量的约53%，因此，有效监测海洋甲烷向大气的排放通量至关重要。此外，甲烷还是天然气水合物的主要成分，这种新型清洁能源被视为21世纪最具潜力的能源之一。因此，海洋甲烷监测对于海洋环境感知、甲烷异常区域发现、海洋能源勘探、海洋科学研究等均具有重要价值。
由于海洋中的甲烷浓度低、变化大等特点，当前对海洋溶解甲烷的检测数据仍然很少，对海洋甲烷通量的估计还存在很大的不确定性。深海质谱仪是实现海洋溶解气快速检测的重要海洋装备，因其检测灵敏度有限，也只能对特定区域或异常事件进行检测。2023年，该团队研制出深海质谱仪（名为智微号深海水下质谱，ims-UMS），并在某海域成功完成多次海试，获得了海洋廓线重要溶解气信息。在此基础上，为进一步提高检测灵敏度，科研团队针对样本水气高、检测仪器空间有限等问题，研制出小体积、低功耗的在线除水系统，同时优化进样气路设计，成功将其集成安装于智微号深海质谱仪中。这一改进在维持目标检测气体高渗透通量的同时，将质谱仪的真空度提升超过2个数量级，对甲烷的检测限从高于16纳摩/升降低至0.03纳摩/升，提升了超过500倍，达到深海及湖泊等水域甲烷本底信号检测的水平，有望实现海洋溶解甲烷的无差别监测。
下一步，科研人员将基于该技术开展大空间、宽时间范围内本底甲烷的原位检测研究，以及H2、He等有指向性的极低浓度气体原位检测研究。该研究工作为进一步实现甲烷通量计算、全球气候研究、羽流寻迹、冷泉发现等提供了重要技术基础。
（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）
