中科院利用反应腔实验平台等设备在水体系模拟研究取得新进展

人类赖以维持生活的自然资源都直接或间接地来自组成地球外壳的物质。从环境地质学的角度，在资源开发、土地利用等方面，需要地质专家及构造地质、地球物理与地球化学专家的投入工作，做到有效的开发与利用。应用地质学着重一切与人类利益及实用方面相关的地质问题之研究，系地质学各个不同学科(例如：矿物学、岩石学、矿床学、古生物学、地层学、构造地质学、地形学、地球物理学及地球化学等)在资源、工程、水文及军事问题上的应用。

近日，中科院深海极端环境模拟研究室在广域温压条件下H2S–H2O体系模拟研究取得新进展。

该科研团队利用基于拉曼光谱和高压可视反应腔实验平台，建立了硫化氢在纯水中浓度的定量分析方法，优化了硫化氢溶解度的计算模型。 采用高压可视反应腔以及光学显微镜实验平台，系统分析了H2S水合物的形成条件，优化了现有热力学模型的计算精度，为水合物相关的地质应用提供了可靠的实验数据和计算模型。

水合物指的是含有水的化合物，其范围相当广泛。其中水可以以配位键与其他部分相连，如水合金属离子，也可以是以共价键相结合，如水合三氯乙醛。也可以指是天然气中某些组分与水分在一定温度、压力条件下形成的白色晶体，外观类似致密的冰雪，密度为0.88~0.90 g/cm3。研究表明，水合物是一种笼形晶体包络物，水分子借氢键结合形成笼形结晶，气体分子被包围在晶格之中。

拉曼光谱是一种散射光谱。拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的被称为拉曼光谱分析法。每一种物质都有其特征的拉曼光谱，利用拉曼光谱可以鉴别和分析样品的化学成分和分子结构;通过分析物质在不同条件下的系列拉曼光谱，来分析物质相变过程，也可进行未知物质的无损鉴定。电化学原位拉曼光谱法的测量装置主要包括拉曼光谱仪和原位电化学拉曼池两个部分。拉曼光谱技术可广泛应用于化学、物理、医药、生命科学等领域。

拉曼光谱仪一般由以下五个部分构成。光源、外光路、色散系统、接收系统、信息处理。光源一般采用能量集中、功率密度高的激光, 收集系统由透镜组构成, 分光系统采用光栅或陷波滤光片结合光栅以滤除瑞利散射和杂散光以及分光检测系统采用光电倍增管检测器、半导体阵检测器或多通道的电荷藕合器件。

主要适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面，研究物质成分的判定与确认;还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。该仪器以其结构简单、操作简便、测量快速高效准确，以低波数测量能力著称;采用共焦光路设计以获得更高分辨率，可对样品表面进行um级的微区检测，也可用此进行显微影像测量。

拉曼光谱分析技术：单道检测的拉曼光谱分析技术、以CCD为代表的多通道探测器的拉曼光谱分析技术、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术、共振拉曼光谱分析技术、表面增强拉曼效应分析技术。

光学显微镜利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。普通光学显微镜是看不到1纳米的。面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学显微镜通常采用两级放大，分别由物镜和目镜完成。显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。显微镜的机械装置是显微镜的重要组成部分。其作用是固定与调节光学镜头，固定与移动标本等。主要有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置组成。

定量分析是依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值的一种方法。定性分析则是主要凭分析者的直觉、经验，凭分析对象过去和现在的延续状况及最新的信息资料，对分析对象的性质、特点、发展变化规律作出判断的一种方法。相比而言，前一种方法更加科学，但需要较高深的数学知识，而后一种方法虽然较为粗糙，但在数据资料不够充分或分析者数学基础较为薄弱时比较适用，更适合于一般的投资者与经济工作者。但是必须指出，两种分析方法对数学知识的要求虽然有高有低，但并不能就此把定性分析与定量分析截然划分开来。事实上，现代定性分析方法同样要采用数学工具进行计算，而定量分析则必须建立在定性预测基础上，二者相辅相成，定性是定量的依据，定量是定性的具体化，二者结合起来灵活运用才能取得最佳效果。

新闻来源：中国科学院深海科学与工程研究所

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