ATG6118H痕量氢在线自动分析仪用于地震监测的适用性研究

王海燕 孙小龙 贾晓东

1）辽宁省地震局，沈阳 110034

2）中国地震局地壳应力研究所，北京 100085

国内外研究表明，氢气的浓度变化与地震活动密切相关，具有较强的映震灵敏性，是地震短临预测的重要手段之一，但长期以来因受到观测技术的限制而未能在地震预报中得到充分应用。国内地震监测氢气浓度主要采用气相色谱仪和质谱仪，检出限一般为10×10-6，灵敏度较低。而土壤氢、水中的溶解氢、溢出氢的背景值一般为 0.5×10-6甚至更低，因此难以满足开展地震日常常规监测的需要。为确定由杭州电子科技大学和杭州超距科技有限公司研制的“ATG6118H痕量氢在线自动分析仪”是否满足地震监测连续稳定观测需求，2009年至今在锦州沈家台井开展了连续观测实验，观测实验包括未脱气条件下（逸出氢）观测、脱气条件下观测，本文对前期已取得的实验观测数据进行了数据序列连续性、稳定性及仪器性能分析，得到了关于ATG6118H痕量氢在线自动分析仪在地震监测中应用的适用性的初步认识。

1 初步结果

（1）仪器基本性能分析：该仪器观测当采样量为1 ml时，氢气最小检出限优于0.5×10-6，高出地下水逸出氢的背景值，从检出的灵敏性要求来看可以达到使用要求。该仪器实现了全自动连续在线观测，无需人工值守，可进行现场标定，与色谱仪和质谱仪观测相比较技术简单，减少人为干扰因素，适宜在台站广泛应用。

（2）仪器连续性、稳定性分析：从实验观测的数据序列来看，该仪器工作稳定性较好，观测以来未发生仪器故障，也未发生因仪器本身原因引起的观测不正常和不稳定的情况；除人为对仪器进行实验性参数设定性的改动外，正常条件下的观测数据的连续率达到 100%。仪器的稳定连续观测满足地震监测的要求。另外该仪器配有环境气温传感器和气压传感器，与观测值同步的气温、气压数据有利于对观测资料的干扰因素分析，可获取到科学可靠的氢气浓度变化观测结果。

（3）观测数据分析：对未脱气条件和脱气条件下的观测数据形态分析都可见到，井孔地下水逸出氢和溶解氢都具有一定的背景值及明显的日变形态。与同井水位观测的日变形态对比可见，氢的日变形态与水位的日变形态相似，为潮汐效应所致，但未见类似水位的半日波变化。这种潮汐变化与其他学者的研究结果类似。对2009年11月至2010年10月的逸出氢一年的观测数据分析显示氢的变化似乎存在年变，从年变幅度上来看较小，但仍可见到一定的年变形态。与气温、同井水温、降雨观测数据对比分析表明，引起这种年变变化为降雨所致的可能性最大。对两种观测条件下的数据序列对比可见，脱气条件下的观测值明显高于未脱气条件下的观测值，脱气观测似乎更利于开展对氢的地震监测及相关的科学研究。未脱气条件下的观测数据形态较脱气条件稳定，脱气条件下观测到的数据序列中存在较多的高值脉冲，这种高值脉冲经落实均未发现明显的干扰因素，并且为连续变化过程，初步认定为真实的变化。与同井观测的气氡、水位、水温对比分析均未见明显的同步异常变化，将出现的高浓度氢异常排除干扰并与周边的地震活动进行对比分析。可认定目前出现的多次高浓度氢气异常与周边的小震无明显的对应关系，为无震异常。这种高浓度变化的真实可靠性及其成因仍需进一步分析论证。

2 结论

观测实验结果表明，ATG6118H痕量氢在线自动分析仪具有较好的稳定性，具有长期连续自动检测的能力，对氢气的浓度变化具有较强的检出能力，基本满足日常地震监测要求。