海洋中采集水和沉积物样本，发现海洋细菌

本规程旨在展示在海洋科考船上开展海水与沉积物采样的策略，所获取的样品可用于鉴定与海水和沉积物相关的海洋细菌（marine bacteria）。

1. 健康与安全（Health and Safety）

注意：确保配备甲板作业所需的个人防护装备（PPE），包括连体工作服（overalls）、麂皮手套（suede gloves）、安全头盔（helmet）、安全护目镜（goggles）或防眩光太阳镜（sunglasses）。

由于甲板作业强度较大，保持充分水分摄入（adequate hydration）至关重要。

2. 抵达采样点（Arriving at the Sampling Point）

抵达预定采样站后，按照航次计划（cruise plan）部署设备。每个采样站以其地理坐标（geographical position）和水深（depth）标识。
到达指定采样站后，下放 SBE 9plus-Seabird 温盐深剖面仪（Conductivity, Temperature, and Depth profiler, CTD），至距海底约50米高度处。

图1 设备部署

在电子日志与纸质日志中记录设备下放、触底及回收过程的相关信息，并补充任何额外备注。

设备回收至甲板后，准备部署序列中的下一套设备。

3. 部署 PNF-300 荧光计（Fluorometer）

使用 PNF-300 荧光计（fluorometer）获取水柱（water column）的荧光剖面图，以识别叶绿素最大值层（maximum fluorescence peak）。

确保在部署前取下荧光传感器（fluorometer sensors）的保护帽。

回收荧光计后，重新盖上传感器保护帽。

4. 海底地形测绘

利用 Kongsberg EM302 多波束测深系统（Multibeam Echosounder system）确定海底深度与地形。

5. 海洋环境采样：海水（Sea Water Sampling）

根据站点特征化（site characterization）后的深度数据，确定具体采样目标区域。
注：该过程耗时因站点水深差异而显著不同。例如，在3800米水深处，整个流程可能长达2小时。设备以约1米/秒的速度下放与回收，但在采集水样前需短暂稳定数秒。

使用配备12个10升Niskin PVC采水瓶的 SBE 32–Seabird 自动采水器（Carousel）进行海水采样。采水器下放时所有瓶口开启，到达预设深度后通过远程控制依次关闭各瓶。

图2 水样收集

最先关闭的是最深水层的采水瓶，标记为“底层（bottom）”，并作为背景对照（background）。

在采水器上浮过程中，按需在特定深度（如1500米、1000米、500米及表层）依次关闭采水瓶。每次操作均需在日志本中记录时间、坐标及对应瓶号。

6. 船甲板上的海水收集（Water Collection on Deck）

所有采水瓶关闭后，将采水器吊运至甲板并固定稳妥。

7. 按采样点分配顺序取样

依据各采样点对应的瓶号顺序进行样品分装。

8. 将连接至各Niskin瓶出水口的软管小心插入预先标记好的20升收集瓶中。

图3 水样收集

表层（约5米）与底层（约3600米）水样被运送至船上实验室。

使用真空泵（vacuum pump）通过孔径为0.22 µm的滤膜（filters）对约15升海水进行过滤。

用无菌铝箔包裹富集了微生物生物量（biomass）的滤膜，并外覆封口膜（parafilm）。

部分滤膜于4°C保存以备后续分析，另一部分则置于液氮（liquid nitrogen）中速冻保存。所有滤膜均运回实验室。

9. 海洋环境采样：沉积物（Sediment Sampling）

若因船舶漂移（drifting）导致位置偏移，需重新定位至同一地理坐标进行多次沉积物采样。

图4 水样收集

在投放多管采泥器（multicorer）前，须严格执行完整安全规程，以保障操作安全并确保成功获取样品。
注：沉积物采样耗时受多种因素影响，包括站点水深、当时气象条件、设备在水柱中的下放/稳定/回收性能、海底底质特性及设备回收情况等。

绞车（winch）下放多管采泥器的速度依海况调整。多波束系统（multibeam system）与穿透式测深仪（penetration echosounder）提供的数据用于判断海底性质，并评估成功获取全部岩芯（cores）的可能性。

通过缆绳张力（cable tension）监测设备下放过程及触底状态。

多管采泥器回收至甲板后，先将其固定，再逐一拆卸岩芯管。
注：若因恶劣天气导致采样失败，需在同一站点重复采样，并重新定位科考船。

10. 岩芯处理与记录

每根岩芯在拆卸前均需拍照并记录信息。逐根标识后从主架上拆下，立即用橡胶塞（rubber caps）封住顶部与底部，防止底层水（bottom water）或沉积物流失。随后将岩芯置于专用岩芯架（core rack）中，以便后续处理。根据研究需求，岩芯可在低温室（cold room）、实验室或甲板上处理。

将岩芯逐根放置于岩芯架，运送至指定处理区域。

岩芯处理可由一人或两人协作完成，视人员能力与经验而定。若需分层切割，可将岩芯底部放入挤出装置（extruder）；否则无需使用。若研究关注底层水，则需提前规划其保存方案。根据研究目标不同，所需辅助工具亦有差异：
- 若研究微塑料（plastics），应避免使用塑料制工具、手套、挤出器、容器、软管及橡胶塞；
- 若研究金属（metals），则应避免使用任何金属工具切割沉积物；
- 若研究有机质或微生物（microbiology），须严防交叉污染（transcontamination），清洗与筛分时应使用过滤水（filtered water），避免混入水柱生物。

图5 岩芯处理

取下岩芯两端塞子时需稳固操作，防止底层水或沉积物泄漏，以免扰动沉积层界面、产生气泡或造成倾斜，影响层序完整性。沉积物样品的质量控制（quality control）对获得可靠结果至关重要。

各沉积层的采样深度由具体研究目标决定。可借助预切环（precut rings）或定量挤出法确保切片厚度均匀。每层样品应置于预先标记的玻璃或塑料容器/袋中，材质选择需基于研究性质，以避免交叉污染并保障样品质量。对于深海样品，建议尽快处理，以减少升温及阳光照射（sunlight exposure）带来的影响。

此处展示一种分层采样示例：沉积物储存于玻璃罐（glass jars）中。

图6 分层采样示例

11. 样品记录与保存

所有样品均详细记录，并根据需要进行固定，随后存放于船上冷库（cold room）或实验室。

12. 沉积物分样（Subsampling）

对已获取的沉积物进行分样：
- 一份（约适量）置于带盖玻璃容器中，4°C保存；
- 另一份（30克）装入无菌Falcon离心管（50 mL, Fisher Scientific），浸入液氮保存。
分样时可使用无针头手持注射器（hand-held syringes without tip），以避免扰动沉积层序。

13. 剩余沉积物处理

剩余沉积物可由其他团队成员使用、捐赠用于艺术创作，或按规定归还大海。

14. 设备清洁

采泥管（corers）与多管采泥器（multicorer）使用后必须彻底清洗，这是最佳海洋实践（best ocean practices）之一，可有效防止不同采样点之间的交叉污染及生境干扰。

图7 设备清洁

15. 实验室储存（Laboratory Storage）

从液氮罐中谨慎取出样品。
注意：液氮（liquid nitrogen）温度极低，操作时务必小心！

16. 长期保存

将样品转移至研究所实验室的超低温冰箱（ultra-freezer）中，于–80°C条件下长期保存。

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更新日期：2025-12-26

编制人：磊子

审稿人：小藻