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  地震地磁观测与研究  2020, Vol. 41 Issue (5): 118-121  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.017
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引用本文  

朱继承, 林国元, 郑辰禾, 等. 漳州龙师井水氡观测恒温脱气方法实验[J]. 地震地磁观测与研究, 2020, 41(5): 118-121. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.017.
ZHU Jicheng, LIN Guoyuan, ZHENG Chenhe, et al. Experiment on the application of thermostatic deaeration method in well water radon observation in Longshi of Zhangzhou[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2020, 41(5): 118-121. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.017.

基金项目

福建省地震局台站基金——福建水氡恒温脱气观测的实验研究(项目编号:T201409)

作者简介

朱继承(1978-), 男, 工程师, 主要从事地震地下流体监测预报工作。E-mail:303217013@qq.com

文章历史

本文收到日期:2020-04-10
漳州龙师井水氡观测恒温脱气方法实验
朱继承 , 林国元 , 郑辰禾 , 王晓韡 , 邓聪     
中国福州 350003 福建省地震局
摘要:利用恒温水浴仪可以控制水氡样品的温度保持恒定,在恒温条件下进行脱气观测,可以保证水氡测值的稳定性。为验证该方法是否适用于漳州龙师井(水温年均值97℃)水氡观测,将同一水样,利用恒温水浴仪,将水温分别控制在20.0℃、22.5℃、25.0℃、27.5℃、30.0℃,进行一系列比测实验,结果表明:在25.0℃-27.5℃的恒温条件下,氡浓度测值更为稳定,变化更小,可进一步提高水氡观测的质量和稳定性,说明在龙师井采用恒温脱气方法是可行的。
关键词水氡观测    恒温脱气    水温    氡浓度    比测实验    
Experiment on the application of thermostatic deaeration method in well water radon observation in Longshi of Zhangzhou
ZHU Jicheng , LIN Guoyuan , ZHENG Chenhe , WANG Xiaowei , DENG Cong     
Fujian Earthquake Agency, Fuzhou 350003, China
Abstract: Constant temperature water bath instrument can keep the temperature of water radon sample constant. Deaeration under a constant temperature condition can guarantee the stability of the measurement of water radon. To verify whether this method is suitable for the water radon observation in Longshijing, Zhangzhou (annually average water temperature is 97℃), we take the same water sample and utilize the constant temperature water bath instrument to keep the water temperature at 20.0℃, 22.5℃, 25.0℃, 27.5℃ and 30.0℃, respectively to carry out a series of contrast test experiments. The results show that measured radon potency is more stable under 25.0℃ -27.5℃ constant temperature conditions with smaller changes and is able to further improve the quality and stability of water radon observation, indicating that it is feasible to adopt the constant temperature degas method in Longshijing.
Key words: water radon observation    thermostatic deaeration    water temperature    radon concentration    experiment analysis    
0 引言

对乌鸦嘴泉水氡观测资料进行日常整理和分析,发现鼓泡水温的变化对氡浓度测值存在一定影响,特别在夏冬季节,受室外温度变化较大的影响,鼓泡水温变化也相对较大,对氡浓度测值的影响更为明显。鼓泡水温与氡浓度测值呈正相关。为了研究鼓泡水温变化对氡浓度测值的影响,2013年采用恒温水浴仪控制水样温度的方法,对福州乌鸦嘴泉水氡在恒定温度下进行脱气观测,发现可以避免或减少因鼓泡水温不同而引起氡浓度测值变化的情况。将该方法用于漳州龙师井(水温年均值97℃)水氡观测,为验证该方法对该井水氡观测的适用性,进行一系列比测实验,分析鼓泡水温与氡浓度测值之间的相关性及其变化规律(刘学领等,2007尤宇星,2011)。

1 福建水氡观测点概况

福建水氡观测点自北向南分布在宁德、福州、永春、安溪、泉州、漳洲、厦门,均位于长乐至诏安断裂带两侧。此外,华安观测点地处政和至海丰断裂带(图 1)。漳州地震台龙师井位于长乐—诏安断裂带南段漳州市南6 km处的龙海县,建有长79 m的观测窿道。台站附近出露大面积燕山期花岗岩,基岩为花岗闪长岩。龙师井氡浓度年均值约240 Bq/L,年均方差为8.0 Bq/L,年变幅度约44 Bq/L,年均水温97℃,为夏低冬高的年动态变化类型(张翊宁等,2005)。福州乌鸦嘴泉、泉州四至井、宁德一号井、漳州龙师井均采用FD-125型氡钍分析仪和配套的自动定标器进行水氡观测。氡浓度计算公式为

图 1 福建省水氡观测点分布 Fig.1 Water radon observation site distribution in Fujian Province
$C_{\mathrm{Rn}}=\frac{K\left(N-N_{0}\right)}{V \cdot \mathrm{e}^{-\lambda t}} $ (1)

式中,CRn为氡浓度;K为闪烁室标定值[单位Bq/(脉冲·min-1)];N为闪烁脉冲计数法读数(脉冲/min);N0为本底读数(脉冲/min);V为水样体积(单位L);t为从取水样到开始鼓泡的间隔时间;e-λt为氡衰变函数。

2 资料分析

通过对漳州龙师井水氡观测历史资料的整理和分析,发现水氡观测资料年动态变化总体呈夏低冬高的趋势,常年水样温度在97℃左右。由图 2可见,每年的5—9月鼓泡水温呈逐渐上升趋势,氡浓度测值上升至全年最高值,而后鼓泡水温呈下降趋势变化,至次年2月前后达全年最低值。氡浓度测值与水样鼓泡水温之间关系明显,可见该井的氡浓度测值明显受鼓泡水温影响(刘学领等,2008朱继承等,2015)。

图 2 漳州龙师井水氡、鼓泡水温原始曲线 (a)龙师井水氡测值;(b)鼓泡水温曲线 Fig.2 Original curves of water radon observation and bubble blowing water temperature in Longshijing, Zhangzhou
3 比测实验 3.1 恒温水浴观测方法

使用恒温水浴仪进行恒温水浴观测,具体步骤如下:向恒温水浴仪内注水加满,开启电源通电,设置恒温水浴温度,将水样真空扩散器放入恒温水浴仪,静置约5 min,待温度稳定后,进行水样鼓泡脱气操作,时长10 min±1 min,脱气结束后,静置1 h,进行观测并计算氡浓度。

3.2 实验结果

对于同一水样,采用恒温水浴仪来控制水温,水温设定为20.0℃、22.5℃、25.0℃、27.5℃、30.0℃,均进行为期15天的水氡观测实验,分析实验数据,统计氡浓度的最低值、最高值和平均值,结果见表 1,并绘制15天内不同温度的水样水氡测值变化曲线,结果见图 3。由表 1图 3可知,在25.0 ℃—27.5 ℃的恒温条件下,氡浓度测值较其他温度条件下变化平稳,日变化幅度相对较小。

表 1 比测实验氡浓度最低值、最高值和平均值 Table 1 Minimum, maximum, and average values of radon concentration in comparative experiments
图 3 漳州龙师井正常水氡观测与恒温水氡观测对比 (a)恒温20℃;(b)恒温22.5℃;(c)恒温25℃;(d)恒温27.5℃;(e)恒温30℃ Fig.3 Comparison of normal water radon observation and thermostatic water radon observation in the wells of Longshi of Zhangzhou
4 结论与讨论

此次比测实验证明,恒温脱气方法在漳州龙师井水氡观测中是可行的,而且恒温水浴仪控温精准度高,温度稳定时间短,温度变化更直观。

漳州龙师井的相同水样在5个恒定温度条件下进行鼓泡脱气水氡观测,发现在25.0℃—27.5℃的恒温条件下,氡浓度测值接近正常观测室水氡测值,二者变化形态基本一致。恒温脱气观测的氡浓度测值相对更为稳定,变化相对更小。

日常进行水氡观测应严格按照地震地下流体观测技术规范,尽可能在鼓泡水样温度稳定的条件下进行鼓泡脱气,以便避免或减少鼓泡水样温度不同对氡浓度测值的影响。

参考文献
刘学领, 马建英, 邵永新, 等. 水样的处理方法对水氡观测影响的探讨[J]. 地震地磁观测与研究, 2007, 28(6): 49-52.
刘学领, 马建英, 程立康, 马丽丽. 水氡观测样品脱气温度及观测时间的选取[J]. 地震地磁观测与研究, 2008, 29(2): 55-58.
尤宇星. 温差对泉州四至井水氡测值的影响分析[J]. 华北地震科学, 2011, 29(3): 57-60.
张翊宁, 陈莹. 福建省水氡观测资料变化规律与稳定性评定[J]. 华南地震, 2005, 25(4): 66-72.
朱继承, 林国元. 福州乌鸦嘴泉水氡恒温脱气观测的实验研究[J]. 华南地震, 2015, 35(3): 72-76.