中国科学院“全球深渊探索计划”（GHEP）团队自主研发了全海深生物地球化学实验系统（Biogeochemistry Experiment System，简称BES），并在雅浦海沟和马里亚纳海沟的深渊带（深度7869-10903米）成功开展了原位培养实验。近日，这一研究进展以 “Development of a full-ocean-depth biogeochemistry experiment system and its first application at hadal zone” 为题发表于国际期刊《Deep Sea Research-Part I》，标志着我国在深海原位实验研究领域迈出了重要一步，为揭示深海深渊生命活动与元素循环过程提供了关键技术支撑。

自主研发仪器：全海深生物地球化学实验系统（BES）

“全球深渊探索计划”团队研制的BES是一套能够在全球最深海域进行原位培养实验的自动化系统。该系统主要由泵、多通阀、油压舱、钛合金电子舱和培养袋等关键部件构成，具备以下突出特点：

1. 全海深作业能力：系统经过实验室模拟测试，可在110Mpa压力和2°C低温的极端环境下稳定运行;
2. 原位操作优势：能够直接在海底完成海水采集和培养实验，避免了传统采样方式因温度、压力等环境变化对样品活性和完整性的影响;
3. 双模式设计：支持通过着陆器布放模式与载人潜水器布放模式，适应不同科研需求。

原位实验的重要性：突破传统研究局限

传统深海研究通常采用CTD采水器采集样品后甲板培养的方法，样品在回收过程中经历的压力剧变和温度波动会显著改变微生物活性和地球化学过程速率，导致测量结果存在偏差，BES系统的创新之处在于实现了真正意义上的原位实验：

• 在海底直接采集水样并立即开始培养；
• 全程保持深渊环境的原始温度、压力和化学条件；
• 最大程度保留了微生物群落的自然状态和活性；
• 获得了更接近真实情况的生物地球化学过程速率数据

应用地点：世界最深海域

BES系统在 “探索一号”科考船TS03航次中，成功应用于两个深渊环境（图1）：

• 马里亚纳海沟：挑战者深渊，深度达10900-10903米
• 雅浦海沟：中部区域，深度7869-7884米

图1. BES搭载“原位实验号”着陆器开展深渊海底原位培养实验

这些部署验证了BES系统在极端深渊环境下的可靠性和操作可行性。通过BES系统的海底布设，研究团队首次原位测量了海斗深渊带氨氧化和亚硝酸盐氧化速率，证实了即使在万米深渊，仍然存在活跃氮转化过程。目前改进版BES系统搭载深海载人潜水器已在多个深海深渊环境得到了进一步应用（图2）。

图. 2正在海底工作的BES，系统由载人深潜器完成布放

未来展望

BES系统的研发和应用，为我国深渊科学研究提供了强有力的技术平台。该系统未来还可拓展应用于甲烷氧化等其他生物地球化学过程的原位研究，在冷泉、热液和缺氧区等特殊深海环境中发挥重要作用。随着技术进一步优化，BES有望成为揭示深海深渊元素循环与微生物生态耦合关系的重要工具。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967063725001840

关于全球深渊探索计划（GHEP）：

“全球深渊探索计划”（Global Hadal Exploration Programme, GHEP）是一项为期十年的由中国科学院深海科学与工程研究所发起的联合国海洋十年科学计划，致力于探索和认知全球海洋最深区域--深渊，其前身为“全球深渊深潜探索计划”（Glabal TREnD）。该计划依托尖端深潜及探测技术装备对深渊地质、生命与环境开展系统科学研究。了解更多信息，请访问：http://globaltrend.idsse.ac.cn