淺析數(shù)字化氣氡與模擬水氡的差異性

1、淺析數(shù)字化氣氡與模擬水氡的差異性淺析數(shù)字化氣氡與模擬水氡的差異性朱方保1王雪瑩2張朝明2陶月潮2汪世仙1（1、安徽省廬江地震臺2、安徽省地震預(yù)報(bào)研究中心）摘要摘要：本文以安徽廬江井的SD—3A型自動測氡儀連續(xù)觀測和FD—125測氡儀人工觀測的資料為基礎(chǔ)，結(jié)合筆者的觀測實(shí)踐和有關(guān)試驗(yàn)，并參考省內(nèi)外有關(guān)臺站的觀測資料，分析和討論了數(shù)字化測氣氡和人工測水氡在地下水中的賦存方式及相互關(guān)系、取樣方式、測量方法、計(jì)量單位的物理意義、影響因素、干擾排

2、除、標(biāo)定方法、前兆異常動態(tài)等方面的差異及其可能的原因。便于觀測人員和研究人員在實(shí)際操作中應(yīng)用和參考。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：氣氡；水氡；數(shù)字化；差異性0引言引言加拿大物理學(xué)家歐文（Owens，R.B.）在1899年發(fā)現(xiàn)“釷射氣”——氡（220Rn）和德國物理學(xué)家道恩（Dn，F(xiàn).E.）在1900年發(fā)現(xiàn)“鐳射氣”——氡（222Rn）。氡（220Rn）是天然放射性元素釷（232Th）的衰變體之一，半衰期為3.64天的放射性稀有氣體。氡（222Rn）是

3、天然放射性元素鈾（228U）的衰變體之一，即是由鐳（226Ra）生成的半衰期為3.825天的放射性稀有氣體。20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)了近地表大氣中氡濃度變化與地震活動有關(guān)聯(lián)。在1966年4月26日烏茲別克斯坦首都塔什干Ms5.3級地震之后，BИ.烏洛莫夫等人首先總結(jié)了震中區(qū)深孔水中氡氣與該地震的對應(yīng)關(guān)系。從此以后，地下水中和土壤氣中氡濃度的測定在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)中逐步推廣應(yīng)用。隨著地震前兆數(shù)字化觀測技術(shù)的逐步推廣應(yīng)用和地震監(jiān)測預(yù)報(bào)研究的需要，在

4、同一井孔開展綜合觀測已越來越受到研究者的重視。進(jìn)入“九五”以后，在人工測量井、泉地下水中水氡的同時(shí)，在全國范圍內(nèi)開展了井、泉水中逸出氣氡的數(shù)字化連續(xù)觀測。目前，世界各國數(shù)字化自動測氡和人工取樣測氡的儀器多種多樣，有很多文獻(xiàn)都著重介紹了水氡和氣氡的相同之處，并用氣氡代替水氡，但對兩者的相異之處卻很少提及。幾年的觀測實(shí)踐使我們逐步認(rèn)識到，用SD—3A型測氡儀進(jìn)行數(shù)字化自動測氡與用FD—125型測氡儀人工取樣測氡雖然在測量原理上基本相同，但它

5、們的采樣方式、觀測過程、計(jì)算結(jié)果、影響因素、干擾排除、異常判定等卻不完全相同。因此比較二者之間的一致性和差異性，對今后井、泉中氡的觀測有實(shí)際意義。關(guān)于一致性研究，筆者[1]和其他研究者[2]、[3]已有報(bào)道，本文著重討論數(shù)字化自動測量氣氡與人作者簡介：朱方保（1957—），男，安徽潛山人，高級工程師，主要從事地震流體的監(jiān)測方法、技術(shù)及其地震前兆與機(jī)理的研究?；痦?xiàng)目：中國地震局三結(jié)合項(xiàng)目資助。造成這種明顯差異的原因是水氡儀器閃爍室測量次

6、數(shù)少，而且每測量一次，就要進(jìn)行抽氣沖洗，使氡本底降低，測值相應(yīng)也低，氣氡儀器閃爍室測量次數(shù)多，每次測量過后，沒有進(jìn)行抽氣沖洗，積累的氡本底肯定要增多。2氣氡和水氡的差異性氣氡和水氡的差異性在同一井孔的水氡觀測中，當(dāng)取樣位置高于動水位時(shí)，將采到逸出氣；當(dāng)取樣位置低于動水位時(shí)，取到的是包括溶解氣和自由氣的混合水樣，因此，在通常情況下，水氡觀測的是地下水中自由逸出氡氣與經(jīng)人工脫氣產(chǎn)出的水中全部溶解氡氣量，而數(shù)字化氣氡觀測的是地下水中自由逸出氡

7、氣量。水氡實(shí)際上包括溶解氡和非溶解氡，是一定量的水中所含的氡總量。自由逸出氣氡只是水中氡總量的一部分，這個(gè)比例既因取樣方式而異，當(dāng)水氡取樣位置高于動水位時(shí)將采集到逸出氣，當(dāng)水氡取樣位置低于動水位時(shí)，取到的是包括溶解氣和自由氣的混合水樣，其混合比又因井而異，如廬江湯池1號井溶解氣和自由氣之比是6∶1，香泉井是7∶1，在日常觀測中，每個(gè)時(shí)刻的氣體不是從一定量的水中逸出的。但它們又是互相依存的，沒有水氡就沒有氣氡，反之亦然。一般地說，水氡濃度

8、高，逸出氣氡濃度也高。它們之間的關(guān)系存在下列平衡：Rn（液）Rn（氣）當(dāng)壓力越大時(shí)，平衡向左邊移動，水中溶解氡的濃度就越大，逸出氣氡的量就越小，這也就是說，水中溶解氡的濃度隨井孔深度的加大而加大，同時(shí)逸出態(tài)的氣氡就隨井孔深度的加大而越來越??；當(dāng)壓力越小時(shí)，平衡向右邊移動，水中溶解氡的濃度就越小，氣氡逸出就越大；從溶解性的角度看，水溫越高，氣氡與水氡的比例增大，水溫低，氣氡與水氡的比例減小。氣氡濃度的大小與井孔逸出氣組分即體積百分比濃度有