深海环境生态保护装备
深海资源开发，会对深海生态环境造成显著的影响，在开发区域产生的污染会在深海底层洋流的带动下扩散到采区以外的相邻海域。美国、日本等海洋强国利用原位探测器和自治潜器等装备为深海生态系统研究和环境保护提供原位数据和影响资料[10]。原位生态环境监测及实验技术和装备是保护深海生态环境、保障深海战略性资源有序开发的重要手段。确定深海环境基线，定量监测深海开发作业过程中的潜在环境影响离不开高精尖的深海环境探测装备。深海环境的独特性要求各项深海环境探测装备能够进行现场、原位和在线探测，并且兼具灵敏、快速、自动化、耐腐蚀、耐高压和耐高温的极端环境等特点，从而为深海环境生态保护提供连续、实时、长期的探测数据。
环境探测方面的海洋装备大多使用搭载各种传感器无人潜水器。2007年，美国新泽西州大学研发的Slocum滑翔机集成了多种物理和光学传感器，兼具测量温度、盐度、深度平均电流、表面电流、荧光、表观和固有光学特性等测试功能，并用该装备在大西洋中部大陆架记录了大范围分层的年度变化以及风暴在沉积物重悬中的作用[11]。2013年，日本高知大学海洋核心研究中心开发了一种先进的自然环境监测设备，具备自动记录盐度、温度和深度等参数功能[12]。2017年，日本海洋地球科技研究所新开发的WHATS－3采样器在采样能力、现场可用性和维护可行性方面具有良好的平衡性，被誉为目前可用的最佳流体采样器之一，被用于深海地流体系统的高效研究。
在环境探测方面，各国更加重视海洋环境观测站/网的建设，对海洋环境变化进行长期观测。1989年以来，英国国家海洋中心建设的豪猪深海平原可持续观测站（PAP－SO）一直在进行深海生物地球化学和生态学的时间序列研究[13]。加拿大维多利亚大学创建了“加拿大海洋网络”（ocean networks Canada，ONC）非营利性组织，2006年在沿海海洋建造了世界上第一个有线海底观测站维多利亚海底实验网络（Victoria experimental network under the sea，VENUS）[14]，随后于2009年建造了东北太平洋海底实验网络（North East Pacific time-integrated undersea networked experiment，NEPTUNE），也是世界上第一个区域性有线海洋观测站[15]。这两个网络提供近实时的化学、地质、生物和物理海洋学数据，初步部署包括沉淀物捕集器、浮游生物泵、声学多普勒流速剖面仪、温盐深、摄像机、水听器和高分辨率声呐等广泛的海底仪器设备并提供持续电力和互联网连接。欧洲多个机构从2008年发起建设一个长期的多学科海底观测站网络（European multidisciplinary seafloor and water-column observatory，EMSO），在北冰洋到黑海的欧洲关键海域部署，该网络包含一套区域设施系统配备多个传感器，主要用于地球物理、化学、生物、海洋学等多学科结合的长期实时监测，如温度、p H值、盐度、水循环、海床运动等参数，以研究海洋生态系统的环境过程[16]。我国在国家发改委的资助下，已经通过重大科技基础设施计划在南海建立了海底观测网一期，具备了对海底地质、化学和生物环境长期动态观测的能力。
海洋资源的开发很大程度上取决于水下作业装备的发展水平。由于受海洋极端特殊环境条件的限制以及基于安全性的考虑，不能所有测试都进行实际出海实验，科学家很难身临其境进行深海生物资源特性和深海资源开发过程中环境生态效应等科学问题的研究；而且仅有现场观察是不够的，通过科考船取回的样本量十分有限，嗜温或嗜压的极端生物又容易因为环境条件的改变而死亡。因此，在陆域通过深海模拟装备模拟还原深海实际环境，在陆域实现对深海生物资源的培养及深海环境生态系统进行实验来配合相关科学研究，是进行深海生物资源开发利用研究的重要手段，同时对深海环境生态保护具有重要意义。
美国Seyfried博士于1979年设计了一套高温高压反应釜，使用镀金的方式来防止釜壁及其他元器件的腐蚀，1985年又研制了全钦的高温高压反应釜，并于80年代末制成了第一套高温高压控制系统，当时是用节流阀来手动控制液路的压力和流量，组成流动体系，但限于当时的技术条件，整套装置自动化程度较低[17]。日本和法国已研制成功深海微生物培养与检测设备[18]，他们的研究结果显示，在这些深海极端环境模拟设备中，从6 500米水深的海底取回的微生物不仅能够存活，还能在所需压力下顺利繁殖，但是这些设备体型庞大、操作复杂、开发成本昂贵。
随后，美国明尼苏达州大学[19]地质地球物理系研制了一套较为先进的深海极端环境模拟实验系统。该模拟实验系统可以很好地模拟不同压力、温度、酸碱度等深海极端环境系统，从而保证从深海底取回的微生物可以正常的存活[20]。
整个系统由可调压泵通过单向阀给反应釜施加压力，设备研制方案比较简单，可采用现成的商业化控制阀技术，易实现微流量的控制。(https://www.daowen.com)
深海原位水下实验室可以实现让科学家亲临海底原位环境，把实验室搬到海底去，利用深海底天然的各项特殊环境展开科学研究和资源开发。世界上海洋强国建设了各种类型海底实验室系统，为各国海洋生态、生物等方面科学研究提供了重要的装备与平台支撑。迄今为止，世界上已有超过65座海底原位实验室系统在各地建成并运行，包括美国的海中人系列、宝瓶座、SEALAB系列、Tektite系列，苏联Bentos－300，法国Conshelf系列，德国Helgoland，意大利Progetto Abissi等水下实验室，部分水下实验室如图9－3所示，实验室的情况分析如表9－1所示。这些实验室是用于科学研究的海底长期驻停与运行的载人实验平台，支持着各国科学家在海洋生物及生态环境等研究方面取得了大量丰硕、宝贵的研究成果。
图9－3 国外水下实验室
（a）美国宝瓶座水下实验室；（b）德国Helgoland水下实验室；（c）美国SEALAB 3海底实验室；（d）苏联Bentos－300海底实验室
表9－1 国外现有实验室对比分析[1]
国际上正掀起进入深海、认识地球的科学研究新高潮，世界各国对海洋资源的探测、开发与利用正走向深远海区域。海洋资源探测、开发与利用先进平台及装备技术的发展是决定未来海洋优势，保证国家竞争优势的关键高新技术领域，其中某些技术的复杂性与难度甚至超过航空航天技术。西方各国已充分地认识到其战略地位与作用，纷纷采取各种政策措施，保障和促进该技术领域的快速发展。
