由于生物化学作用、下覆油气资源渗漏扩散以及天然气水合物失稳分解的存在,造成了海水中溶解甲烷浓度的不均匀性分布。海水中的溶解甲烷浓度不仅对全球气候和海洋环境变化有着至关重要的影响作用,而且也是发现天然气水合物赋存区的有效依据之一。传统的流体地球化学方法无法实现对海水溶解甲烷浓度的原位实时监测。目前,国际海洋环境调查和水合物资源勘探中,溶解甲烷传感器技术已经向着原位实时、高效连续的测试方式和方向发展。本文针对基于海底观测网的溶解甲烷原位高精度传感器的研制,从技术设计、系统组成、工作原理以及相关的实验和海试等方面开展研究工作,主要完成了以下研究内容:(1)从选题背景和研究意义出发,系统总结了海水溶解甲烷的传统流体地球化学测试方法和原位检测技术研究现状,并在此基础上完成了海水溶解甲烷原位高精度传感器系统的整体框架和工作原理的技术设计。(2)完成了基于海底观测网的溶解甲烷传感器设计的关键技术研究。具体包括,耐压舱设计与结构布局、海水降压稳流与系统内外海水循环、海水气液分离与气体定量进样、气态烃高精度检测、在线色谱工作站与甲烷数据采集发送,以及系统的集成控制与通讯供电等几大关键技术的研发设计。(3)在传感器各技术单元工作原理和技术指标建立确定的基础上,针对其工作环境适应性、测试性能稳定性和可靠性,以及对测试数据的校正计算等方面开展相关的实验和校正方法研究。具体内容包括,海水温压模拟实验、气态烃检测系统测试数据校正及精密度计算、海水溶解甲烷浓度计算以及按相关国家标准和行业标准规定的环境测试实验等。(4)甲烷传感器试验样机研制完成后,通过青岛两次阶段性海试试验和南海站平台入网接驳测试试验,进一步验证了系统设计的科学性、合理性,工作测试性能的稳定性、可靠性,以及对工作环境的适应性等要求,并成功获得多组我国黄海和南海海水溶解甲烷浓度数据。(5)总结研究工作与结论认识,针对研究过程中出现的问题提出具体的改进方案和建议,为进一步完善系统的功能和测试性能奠定了基础。