ATG6118H痕量氫在線自動分析儀用于地震監(jiān)測的適用性研究

王海燕 孫小龍 賈曉東

1）遼寧省地震局，沈陽 110034

2）中國地震局地殼應力研究所，北京 100085

國內(nèi)外研究表明，氫氣的濃度變化與地震活動密切相關，具有較強的映震靈敏性，是地震短臨預測的重要手段之一，但長期以來因受到觀測技術(shù)的限制而未能在地震預報中得到充分應用。國內(nèi)地震監(jiān)測氫氣濃度主要采用氣相色譜儀和質(zhì)譜儀，檢出限一般為10×10-6，靈敏度較低。而土壤氫、水中的溶解氫、溢出氫的背景值一般為 0.5×10-6甚至更低，因此難以滿足開展地震日常常規(guī)監(jiān)測的需要。為確定由杭州電子科技大學和杭州超距科技有限公司研制的“ATG6118H痕量氫在線自動分析儀”是否滿足地震監(jiān)測連續(xù)穩(wěn)定觀測需求，2009年至今在錦州沈家臺井開展了連續(xù)觀測實驗，觀測實驗包括未脫氣條件下（逸出氫）觀測、脫氣條件下觀測，本文對前期已取得的實驗觀測數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)序列連續(xù)性、穩(wěn)定性及儀器性能分析，得到了關于ATG6118H痕量氫在線自動分析儀在地震監(jiān)測中應用的適用性的初步認識。

1 初步結(jié)果

（1）儀器基本性能分析：該儀器觀測當采樣量為1 ml時，氫氣最小檢出限優(yōu)于0.5×10-6，高出地下水逸出氫的背景值，從檢出的靈敏性要求來看可以達到使用要求。該儀器實現(xiàn)了全自動連續(xù)在線觀測，無需人工值守，可進行現(xiàn)場標定，與色譜儀和質(zhì)譜儀觀測相比較技術(shù)簡單，減少人為干擾因素，適宜在臺站廣泛應用。

（2）儀器連續(xù)性、穩(wěn)定性分析：從實驗觀測的數(shù)據(jù)序列來看，該儀器工作穩(wěn)定性較好，觀測以來未發(fā)生儀器故障，也未發(fā)生因儀器本身原因引起的觀測不正常和不穩(wěn)定的情況；除人為對儀器進行實驗性參數(shù)設定性的改動外，正常條件下的觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)率達到 100%。儀器的穩(wěn)定連續(xù)觀測滿足地震監(jiān)測的要求。另外該儀器配有環(huán)境氣溫傳感器和氣壓傳感器，與觀測值同步的氣溫、氣壓數(shù)據(jù)有利于對觀測資料的干擾因素分析，可獲取到科學可靠的氫氣濃度變化觀測結(jié)果。

（3）觀測數(shù)據(jù)分析：對未脫氣條件和脫氣條件下的觀測數(shù)據(jù)形態(tài)分析都可見到，井孔地下水逸出氫和溶解氫都具有一定的背景值及明顯的日變形態(tài)。與同井水位觀測的日變形態(tài)對比可見，氫的日變形態(tài)與水位的日變形態(tài)相似，為潮汐效應所致，但未見類似水位的半日波變化。這種潮汐變化與其他學者的研究結(jié)果類似。對2009年11月至2010年10月的逸出氫一年的觀測數(shù)據(jù)分析顯示氫的變化似乎存在年變，從年變幅度上來看較小，但仍可見到一定的年變形態(tài)。與氣溫、同井水溫、降雨觀測數(shù)據(jù)對比分析表明，引起這種年變變化為降雨所致的可能性最大。對兩種觀測條件下的數(shù)據(jù)序列對比可見，脫氣條件下的觀測值明顯高于未脫氣條件下的觀測值，脫氣觀測似乎更利于開展對氫的地震監(jiān)測及相關的科學研究。未脫氣條件下的觀測數(shù)據(jù)形態(tài)較脫氣條件穩(wěn)定，脫氣條件下觀測到的數(shù)據(jù)序列中存在較多的高值脈沖，這種高值脈沖經(jīng)落實均未發(fā)現(xiàn)明顯的干擾因素，并且為連續(xù)變化過程，初步認定為真實的變化。與同井觀測的氣氡、水位、水溫對比分析均未見明顯的同步異常變化，將出現(xiàn)的高濃度氫異常排除干擾并與周邊的地震活動進行對比分析?？烧J定目前出現(xiàn)的多次高濃度氫氣異常與周邊的小震無明顯的對應關系，為無震異常。這種高濃度變化的真實可靠性及其成因仍需進一步分析論證。

2 結(jié)論

觀測實驗結(jié)果表明，ATG6118H痕量氫在線自動分析儀具有較好的穩(wěn)定性，具有長期連續(xù)自動檢測的能力，對氫氣的濃度變化具有較強的檢出能力，基本滿足日常地震監(jiān)測要求。