Подводная масс-спектрометрия достигла 500-кратного увеличения чувствительности для обнаружения растворенного метана

Исследовательская группа под руководством профессора Чэнь Чилай из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук увеличила чувствительность обнаружения растворенного в воде метана более чем в 500 раз, достигнув базового уровня детектирования метана в океанах и озерах. Исследование было опубликовано в журнале Talanta.

Мониторинг выбросов метана в океане крайне важен для понимания изменения климата и изучения источников чистой энергии, таких как гидраты природного газа. Однако существующие данные о растворенном метане в океане ограничены, что приводит к значительным неопределенностям в оценке океанического потока метана из-за ограничений по чувствительности оборудования. Хотя глубинная масс-спектрометрия служит ключевым инструментом для быстрого обнаружения растворенных газов, ее ограниченная чувствительность сужает применение до конкретных регионов или аномальных событий.

В этой работе команда разработала малогабаритную систему удаления воды с низким энергопотреблением для онлайн-анализа, чтобы решить проблемы высокой газонасыщенности проб и ограниченного пространства в приборах. Оптимизировав конструкцию газового тракта и интегрировав ее в подводный масс-спектрометр (ims-UMS) лаборатории интеллектуальных микросистем, ученые добились значительного улучшения чувствительности. Предел обнаружения метана снизился с более чем 16 нмоль/л до рекордных 0,03 нмоль/л, что превышает 500-кратное улучшение.

Следующим шагом команды станет проведение in situ исследований фонового метана в широких пространственно-временных масштабах на основе этой технологии, а также детектирование направленных следовых газов, таких как H₂ и He, в крайне низких концентрациях. Это исследование закладывает важную технологическую основу для дальнейших расчетов потока метана, изучения глобального климата, отслеживания шлейфов и обнаружения холодных сипов.