走向深海大洋63：破解深海密码的“金钥匙”

——聚焦大洋32航次海洋生态环境调查

　　记得刚上船的时候有人说：“跟刚结束的深海资源调查航次相比，你幸运多了，能看到很多调查设备的应用。”跟随“海洋六号”作业近一个月，记者终于明白了其中的道理：由于海洋生态环境调查占据了大洋32航次任务的半边天，记者有幸在第一航段见证10种调查手段的应用。

履行合同义务，为了保护而调查

　　深海大洋，不仅蕴藏着无数有待开发有效的矿藏，还是一个巨大的生命资源库。海洋生态环境调查与研究是人类探索海洋、认识海洋、保护海洋最直接的途径，而多样化的调查手段恰如一个个破解深海密码的“金钥匙”。
　　大洋32航次在西太平洋富钴结壳合同区首次实现海山区环境监测全覆盖，还将在东太平洋多金属结核合同区补充完善环境基线数据。这不仅可以为履行勘探合同提供基础支撑，推动我国大洋资源调查与勘探，也将进一步缩小与国际深海资源研究先进水平的差距。
　　“环境调查既是履行合同义务，也是为了更好地保护海洋生态环境。”在首席科学家助理张东声博士看来，开发海底矿藏绝不能以破坏或牺牲海洋生态环境为代价。海洋生态环境就是跟海洋生物生长繁殖息息相关的环境条件以及海洋生物与环境之间的关系，调查内容包括物理海洋（海流、水体结构），海洋化学（营养物质、微量元素、颗粒物、同位素等），海洋地质（海底地形、地质结构）和海洋生物（微生物、浮游生物、底栖生物）。
　　自上个世纪末以来，我国一直致力于深海海山区的生态环境调查，初步形成定点采样与长期观测相结合、采样分析与直观观察相结合的调查体系。大洋32航次在西太平洋海山区完成24个环境和生物测站的调查，这也是我国首次履行富钴结壳勘探合同。按照张东声博士的说法，与海洋生态环境调查的内容相对应，调查手段有两类：一类是长期观测与采样使用的综合调查手段——锚系；另一类是在特定的水深和经纬度采集海水和沉积物样品，其中既有以环境调查功能为主的生物拖网等，也有依托地质取样、海底摄像等资源调查手段附带进行的环境调查。这些环境调查手段的综合运用，成为大洋32航次的一大特色。

集成化调查，摸底深海生态环境

　　为了达到调查作业的多功能、高效率，海上作业通常都是多种设备多种手段联合使用，单一手段多用途使用。就此，记者向张东声博士详细了解与海洋生态环境相关的调查设备与技术。
　　就拿多管、箱式、大型重力活塞取样器来说，都是资源与环境调查的综合作业手段。在环境调查领域，多管取样器可以通过8根取样管采集浅表层无扰动沉积物以及上覆水样品的设备，可用于小型底栖动物研究；箱式取样则能够获得不扰动底质样品，样品回收到甲板后再插管收集，可用于大型底栖生物研究；重力活塞取样主要获取海底浅表层不同长度的柱状沉积物样品，用于微生物研究。
　　海底摄像系统也是如此，收集的海底视频和图片资料既可用于资源调查，也可用于研究海底巨型底栖动物。该系统还能加挂声学多普勒流速剖面仪（ACDP）、温盐深测量（CTD）、浊度传感器等其他仪器，同步获取相对应的环境资料。大洋32航次唯一一次，也是2011年使用光缆摄像以来拍摄距离最远、时间最长、收获最大的一次高难度海底摄像作业，测线长达68.3公里，平均水深超过5500米，摄像设备25小时始终贴近海底1～3米“潜行”，获得了大量可用于底栖动物群落研究的资料。
　　大洋32航次先后在采薇海山完成温盐深测量（CTD）与全水柱采水、200米采水各4个测站。CTD通过垂直剖面观测获取海水的温度、盐度、压力、声速等基本物理特征，上面有可安装24个采水瓶的玫瑰形海水采集装置，通过控制系统可以采集不同水层的海水样品。这些样品既可以用来分析海水中的营养盐、pH、溶解氧、碱度等各种化学参数，也可以分析浮游植物种类、数量分布特征等生物要素，用于叶绿素a、初级生产力、微生物、微微型浮游生物和微型浮游生物研究。7月18日科考队员郭斌斌尝试在采水器上加挂定投式声学多普勒流速剖面仪（LACDP），改变之前ADCP只能测某一特定海深或不超过300米海深的流速流向的传统，并从LADCP中获取了从海面到海深1400米处之间的海流资料。
　　本航次还在采薇海山开展了6个深水分层生物拖网，7个近表层垂直生物拖网，采集浮游动物和浮游植物样品。其中，分层生物拖网首次尝试进行近底层生物幼体采集，用于研究浮游生物的扩散与迁移机制。浮游生物拖网是海洋生物调查专用手段，9只网袋通过拉链连接器连接在不锈钢框架的帆布上，水下控制单元中集成压力、温度、盐度、浊度和叶绿素荧光传感器等多个传感器，同时还配有两个带有角度补偿功能的电子流量计。通过控制单元可以实现在连续的水层中进行水平和垂直采样，也能同步采集相应的物理、化学和生物剖面数据。
　　大洋32航次的科学调查综合性强，学科交叉与调查手段集成化程度明显，用于长期观测与采样的锚系尤为典型。锚系通过锚链和浮球把CTD、ADCP、单点海流计（RCM）、沉积物捕获器等各种观测和采样设备集成于一体，在深海调查作业一年，同时进行多个研究内容的数据和样品采集。大洋32航次收放的11个锚系当中最长的1070米，最短的18米，设备最多的14个，最少的也有3个。ADCP和RCM主要用来观测洋流的流速、流向，前者可以获取一定水深范围内的流速、流向等数据，而后者只用于观测单一水深的流速和流向。锚系中个头最大、最漂亮的当属沉积物捕获器，亮黄色蜂窝状剖面的大漏斗下面，21个样品采集瓶围绕成一圈，可用于连续收集海洋沉降颗粒物，进行长时间序列的颗粒物通量研究。
　　当地时间8月5日15时，“海洋六号”在东太平洋多金属结核合同区成功布放了一套500多米长的锚系。至此，大洋32航次的11套锚系收放任务圆满完成。根据规划，第三航段将在东太平洋多金属结核合同区环境调查，启用悬浮颗粒物原位大体积过滤系统、重力柱等调查手段采集不同的生物样品和沉积颗粒物，并首次使用大型生物观测与诱捕系统进行底栖生物群落观测与取样。
　　海洋生态环境调查，不仅是探索生命起源和地球科学发展的突破口，更是履行保护海洋环境的国际义务、维护国家海洋资源权益的前沿工作。正是各种先进的调查设备和手段的综合性、集成化应用，使这一切在“海洋六号”上成为现实。

（中国国土资源报　毛志红）

多管取样

箱式取样

海底摄像

分层生物拖网

垂直生物拖网

CTD带着两个LADCP准备入水

布放锚系上的生物捕获器