海洋中的颗粒物是另一种珍贵的海洋化学研究的信息蕴含者,它们的浓度从10 μg/L变化至250 μg/L。如果说海水痕量元素及其同位素(Trace metal elements andtheir isotopes,简称TEIs)研究需要约1升海水,那么悬浮颗粒物TEIs研究又需要多少海水,以期提取出足够量的颗粒物?
据航次联合首席科学家周宽波博士介绍,为了获得足够量的颗粒物样品用于TEIs分析,必须过滤高达数千升海水,远超常规的船载设备采样能力,这时就需要部署原位大体积过滤系统。原位大体积过滤系统,顾名思义,是悬挂在钢缆或凯氟拉缆绳上,下放至一定深度后,可以在水下定时启动水泵,并进行海洋颗粒物的原位过滤的装置,最终获取海水中的颗粒物样品。周宽波说,“相比于原装系统,本航次使用改装后的原位大体积过滤系统,具有两个泵头和三个流量计,过滤海水总体积可达1500升;同时配备了凯氟拉缆绳,以避免钢缆上的金属对样品的沾污。这也是首次在国内科考船上进行颗粒悬浮物TEIs样品采集”。

科考队员在“嘉庚”号后甲板准备投放原位大体积过滤系统(吴学文 摄)


科考队员回收原位大体积过滤系统及卸下泵头,记录海水流量等数据(钱娜 摄)
来自厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室(MEL)的博士后张衎是海水颗粒物TEIs研究的主要成员之一。她在博士期间的主要研究内容是16亿年前的古海洋环境演化,尽管从岩石跨越到海水,研究对象发生了变化,但研究技术和方法是相通的,她对“痕量”和“洁净”的感觉并未发生变化。据张衎介绍,在航次备航期间,她和小伙伴们花了近半年时间准备颗粒物TEIs洁净集装箱实验室,并严格按照国际GEOTRACES要求对滤膜、泵头等进行浸泡、清洗。

科考队员在海洋颗粒物TEIs洁净集装箱实验室(钱娜 摄)
本航次中,同属原位大体积过滤系统采集颗粒物样品和TEIs研究的科考队员,还包括MEL工程师陈君慧、博士生马轶凡、硕士生杨子翔、李雅婷等人,他们分别负责仪器布放、海水抽滤、颗粒物洗脱和样品分割等工作。无论从原位大体积过滤系统的准备、布放、回收以及在洁净实验室内的膜处理,都体现着明确的分工和团队合作精神。
值得一提的是,颗粒物TEIs洁净集装箱实验室的洁净级别达到了1000级,洁净台的洁净级别达到100级。本次GEOTRACES-CHINA西太平洋科考航次是GEOTRACES在中国的第一个航次,MEL及“嘉庚”号洁净科考船,无疑在洁净CTD采集深海全水柱海水样品,以及原位大体积泵采集颗粒物进行TEIs研究中发挥着积极作用。