[發明專利]一種用于收集深海海底溢出氣體的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010439614.5
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111735671A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 尹希杰
• 申請（專利權）人: 自然資源部第三海洋研究所
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種用于收集深海海底溢出氣體的裝置及方法，涉及深海海底溢出氣體采樣領域，裝置包括采樣罐、采樣罩、取氣閥、減壓閥、密封塞、第一彈性結構和第二彈性結構；所述采樣罐的頂部封口、底部開口，所述取氣閥和減壓閥設于采樣罐的頂部；所述采樣罩的兩端均開口，其連接于采樣罐的底部；所述密封塞設于采樣罐的底部罐口，用于采樣后密封罐體；所述第一彈性結構位于采樣罐內，第一彈性結構的兩端分別連接密封塞的上部和采樣罐的頂部；所述第二彈性結構位于采樣罩內，第二彈性結構的兩端分別連接密封塞的下部和采樣罩的底部。可實現對海底溢出氣體的原位采集，避免海面空氣樣品的沾污，而且具有能自動釋放壓力的功能和密閉取氣功能。

技術領域

本發明涉及深海海底溢出氣體采樣領域，尤其涉及一種用于收集深海海底溢出氣體的裝置及方法。

背景技術

大陸架沉積物中埋藏有大量的氣體，其中以固體形態天然氣水合物為主。天然氣水合物在沉積物中賦存需要嚴格的溫壓條件，隨著天然氣水合物失穩環境因素增多，如底層水溫度升高、海底地溫梯度增加、孔隙水鹽度變化等，導致天然氣水合物不同程度的分解，分解產生的大量甲烷氣體，通過沉積物地質構造裂隙和沉積物水界面以氣泡的形式釋放進入海水，海水中甲烷進一步氧化為二氧化碳，會使海水中氧氣含量減少，而二氧化碳增加可以導致海水酸化；大量甲烷釋放進入大氣中，進一步增強全球溫室效應等一系列的環境和氣候問題。目前，由于受到海底氣體采集實驗裝置的限制，直接采集海底釋放的氣體樣品存在較大的困難，且對海底水合物釋放甲烷通量僅僅只能依靠理論估算，很難實現對海底沉積物釋放的甲烷進行直接的測量和估算。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中無法原位采集海底溢出氣體，且將采集的氣體隔絕外界空氣污染的采樣的技術難題，提供一種用于收集深海海底溢出氣體的裝置及方法，可實現對海底溢出氣體的原位采集，避免海面空氣樣品的沾污。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于收集深海海底溢出氣體的裝置，包括采樣罐、采樣罩、取氣閥、減壓閥、密封塞、第一彈性結構和第二彈性結構；所述采樣罐的頂部封口、底部開口，所述取氣閥和減壓閥設于采樣罐的頂部；所述采樣罩的兩端均開口，其連接于采樣罐的底部；所述密封塞設于采樣罐的底部罐口，用于采樣后密封罐體；所述第一彈性結構位于采樣罐內，第一彈性結構的兩端分別連接密封塞的上部和采樣罐的頂部；所述第二彈性結構位于采樣罩內，第二彈性結構的兩端分別連接密封塞的下部和采樣罩的底部。

本發明還包括固定架和拉環，所述固定架設于采樣罩的底部，固定架的中部設有一供第二彈性結構穿過的通孔，拉環位于該通孔的外面，所述第二彈性結構的一端伸出于通孔與拉環連接。

所述采樣罩呈從上到下漸擴的喇叭型結構，且采樣罩的上開口與采樣罐的下開口尺寸適配，所述密封塞的上密封部與采樣罐的下開口密封適配，密封塞的下密封部向外擴展與采樣罩的上開口密封適配。

所述密封塞的上下兩端均設有凸起，分別用于連接第一彈性結構和第二彈性結構。

所述第一彈性結構和第二彈性結構采用彈性繩或彈簧。

所述彈性繩的材質采用橡膠、硅膠或乳膠，所述彈簧為不銹鋼彈簧。

所述采樣罐和采樣罩一體成型、或采樣罐和采樣罩分體密封連接。

所述采樣罐的外部設有用于抓握的手柄。

本發明采用上述裝置收集深海海底溢出氣體的方法，包括以下步驟：

1)通過第二彈性結構將密封塞向下拉以打開采樣罐的下開口，并將第二彈性結構的一端固定于采樣罩的底部；

2)控制水下機器人的機械手抓住裝置，旋轉機械手180°，下水后，使海水充滿裝置內部排出氣泡后，再將機械手旋轉回原位置；