ATG6118H痕量氫在線自動分析儀用于地震監測的適用性研究

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的限制而未能在地震預報中得到充分應用。國內地震監測氫氣濃度主要采用氣相色譜儀和質譜儀，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監測的需要。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”是否滿足地震監測連續穩定觀測需求，2009年至今在錦州沈家臺井開展了連續觀測實驗，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據進行了數據序列連續性、穩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測中應用的適用性的初步認識。

1 初步結果

（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。該儀器實現了全自動連續在線觀測，無需人工值守，可進行現場標定，與色譜儀和質譜儀觀測相比較技術簡單，減少人為干擾因素，適宜在臺站廣泛應用。

（2）儀器連續性、穩定性分析：從實驗觀測的數據序列來看，該儀器工作穩定性較好，觀測以來未發生儀器故障，也未發生因儀器本身原因引起的觀測不正常和不穩定的情況；除人為對儀器進行實驗性參數設定性的改動外，正常條件下的觀測數據的連續率達到 100%。儀器的穩定連續觀測滿足地震監測的要求。另外該儀器配有環境氣溫傳感器和氣壓傳感器，與觀測值同步的氣溫、氣壓數據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果。

（3）觀測數據分析：對未脫氣條件和脫氣條件下的觀測數據形態分析都可見到，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。與同井水位觀測的日變形態對比可見，氫的日變形態與水位的日變形態相似，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果類似。對2009年11月至2010年10月的逸出氫一年的觀測數據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。與氣溫、同井水溫、降雨觀測數據對比分析表明，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據序列對比可見，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測及相關的科學研究。未脫氣條件下的觀測數據形態較脫氣條件穩定，脫氣條件下觀測到的數據序列中存在較多的高值脈沖，這種高值脈沖經落實均未發現明顯的干擾因素，并且為連續變化過程，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。可認定目前出現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 結論

觀測實驗結果表明，ATG6118H痕量氫在線自動分析儀具有較好的穩定性，具有長期連續自動檢測的能力，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測要求。