1 研究背景

汞是揭示构造活动及强震孕育机制的重要化学示踪元素，其分布特征受深部供给源、地壳结构与区域构造、地层和地—气交换等因素的影响，温度、季节和环境的短期变化也会影响气汞逸出（程鉴基等，1997；孟广魁等，1997）。在地震监测中，汞具有较好的映震效应，其动态异常变化与地震活动的时空分布密切相关，可通过观测汞的浓度变化获取地震孕育信息。但是，在地震断裂带上开展的相关研究表明，影响汞浓度变化的因素较多（张磊等，2015；陈华静等，1999）。日常监测表明，水和气中的汞含量通常背景值较低（刘树田等，1998），且单位时间逸出汞浓度观测值具有离散性（郭丽爽等，2015）。因此，用汞的观测值变化幅度等特征来分析地震前兆特征、断层活动性以及深部流体在地震孕育、发生过程中的作用等科学问题，存在较大不确定性，迫切需要一种新的手段予以解决。

云南地区断裂带纵横交错，部分台站气汞测值低于背景值，称之为低测值气汞台站。日常观测发现，这部分台站存在气汞背景值波动大（不稳定性）、观测结果离散度大等问题，严重影响了气汞观测资料质量，其变化反映的构造环境变化的确定性大幅降低。因此，亟需在地震监测中开展严格的方法实验，提高仪器对瞬时逸出汞浓度变化的响应速率，及时捕捉更多有效信号，降低环境噪声，提高背景值，降低离散度，增加确定性，从而更好地为地震形势短临跟踪分析提供可靠的基础数据。

2 研究方法和内容

目前，云南地区地震监测使用ATG-6138M型痕量汞在线自动分析仪进行气汞观测。该仪器一个测量周期是60 min，其中前10 min（仪器采样程序出厂默认）为汞富集过程，抽气泵以恒定流量持续从井口和集气装置中抽取样气（抽气时间即为富集时间），同时捕汞管持续加热，使得流经气态汞富集在金丝上；取样富集过程结束后，气路关闭，计算测值，50 min后新的测量周期开始。

在实际观测中，观测井含水层的构造位置、水流量、水头高度、井口横截面积、水气分离装置结构等因素会直接影响到气汞逸出速率，10 min取样时间并不适合所有台站观测。若抽气时间过长，气汞逸出速率小于取样速率，环境空气倒吸从而稀释气汞浓度，导致测值大幅减小，不能及时捕捉有效信号，气汞浓度变化响应时间加长，使得仪器灵敏度降低。反之，若抽气时间过短，也会导致测值不稳定，降低灵敏度和确定性。

本研究通过调节陇川、宾川、双江、云龙4个低测值台站ATG-6138M痕量汞在线自动分析仪富集时间，建立富集时间与仪器测值（汞浓度）的关系，找出适合每个观测井的最佳富集时间点，进而提高仪器测值及其稳定性，减小离散性，增加确定性。

3 研究结果 3.1 气汞浓度测量值与富集时间关系模型

使用本研究实验所得数据，对每个富集时间内气汞浓度流量测值取平均值（每个富集时间至少240组气汞浓度值），建立陇川、宾川、双江、云龙4个低测值气汞台站的富集时间与气汞浓度之间的物理关系。结果显示，各台站气汞富集时间与气汞浓度关系模型存在共性和个性问题。

此处以陇川台站数据为例，对实验结果进行分析。由图 1可知：富集时间在2 min以内时，气汞浓度测量值离散度较高；富集时间在2—4 min范围内，气汞浓度测量值与温度变化成正相关关系；5 min富集时间阶段，测值稳定性较高，几乎不受气温变化影响；6 min及以上富集时间，对气汞浓度测量值稳定性及离散度的影响甚微，测值相对低，对环境变化的响应速率低于5 min。因此，陇川地区建议使用5 min富集时间进行观测。

与理论模型相似，随着富集时间的加长，陇川、宾川、双江、云龙气汞浓度测量均表现出气汞逸出速率变小、测值离散度减小的变化规律，但差异性较大，其中：云龙气汞逸出速率变化最大，说明该台站富集时间越短，测值稳定性越低、离散度越高；宾川、双江气汞逸出速率变化相对缓慢，说明宾川和云龙气汞测值相对稳定，但从模型来看，云龙离散度更高；双江气汞逸出速率变化最稳定，但其离散度相对最高。

3.2 气汞浓度测量值与富集时间的关系

实验发现，不同台站的气汞浓度测量值和富集时间之间的关系存在共性和个性。陇川、宾川、双江、云龙4个低测值台站，均出现高测值伴随高离散度、低稳定性特征；一定富集时间范围内，气汞浓度测量值与温度变化趋势吻合，且均存在同时具有离散度低、稳定性相对较高、响应速率高4个特性的富集时间。

4个低测值气汞台站实验结果显著差异性分别是：陇川地区富集时间在2 mim以内时，气汞浓度测量值离散度高；宾川地区显著特征是，富集时间在1—3 mim范围内会出现高值突跳，此类高值突跳与温度值有一定关系；双江井富集时间在9—10 mim内，气汞浓度高度离散，稳定性差，对测值变化的响应速率几乎为零，经查，此现象为相关工作人员清洗动水位井口导致；云龙气汞富集时间为1 min阶段，气汞浓度测量值大部分相对较高，少量测值相对较低且呈离散分布，稳定性较低。

4 结束语

由以上4个低测值气汞台站实验结果可以得出以下结论：

（1）气汞浓度受气温影响较大，且测值变化趋势与气温变化趋势呈正相关。

（2）同等气温条件下，各台站气汞浓度测量值和富集时间呈现出因台站而异的现象，因此无法采取固定模式来寻找最佳富集时间，在实际观测中，需因地制宜，通过相应实验寻求稳定性高、离散性低、数值相对较高的富集时间。

（3）受观测环境变化影响，气汞观测台站气汞测值会发生变化，甚至导致仪器对气汞浓度突变的响应速率丧失。

（4）气汞浓度高测值伴随着高离散性，而低测值伴随着高度稳定性和相对较低的离散性。

综上所述，建议将宾川、陇川、双江、云龙4个低测值气汞台站的富集时间均调整为5 min。

因各台站所处区域构造、观测环境、孕震环境不同，气汞浓度测量值与富集时间的关系可能受到多因素控制，需要综合考虑，进行更加深入的研究。