[发明专利]一种连续式水氡自动测量方法

说明书

本发明公开了一种连续式水氡自动测量方法及装置。本发明提出氡气在气液相之间交换并达到亨利定律——溶解平衡状态且水氡浓度由公式Csubgt;w/subgt;＝F·Csubgt;g/subgt;计算；同时本发明提供了水温T对应平衡因子F的实验测量步骤。本发明公开的测量装置包括水质过滤器单元、气水交换器单元、水汽冷凝器单元、测氡仪单元。本发明的优点在于：操作简单、智能化程度高、数字化测量、节省人力和干燥剂，长期不间断地连续测量水氡浓度，使水氡观测数据更加充实、稳定、准确，能为地质构造观测和地震前兆观测提供更可靠的水氡数字化测量结果。

技术领域

本发明涉及一种水氡测量方法，尤其是一种连续式水氡自动测量方法。

背景技术

氡气是三大天然放射系中镭的衰变产物，是一种无色无味的放射性、惰性气体。氡气可溶于水，在地下水中广泛分布。由于氡气具有独特的物理化学性质，有较强的映震性，在地震行业地下流体观测中占据重要地位。水氡观测能最直观地捕捉到地下水中水氡浓度变化，进而为地震前兆研究提供理论依据。

水氡测量方法有液体闪烁计数法、闪烁室法、γ能谱法、α能谱法等。

γ能谱法测量水氡需采集水样后密封静置3h，待²²²Rn与子体²¹⁴Pb和²¹⁴Bi达到放射性平衡后，使用γ能谱仪测量子体²¹⁴Pb和²¹⁴Bi发射的特征γ射线，计算子体²¹⁴Pb和²¹⁴Bi的活度浓度后推算水氡浓度。γ能谱法测量水氡虽然操作简单、精确可靠，但属于模拟测量且需人工采样，只适合实验室使用且水氡观测数据少，不适合野外台站水氡观测使用。

α能谱法测量水氡属于快速水氡测量技术，主要有美国Durridge公司生产的RAD7H₂O测量装置和德国Genitron公司生产的AlphaGuard PQ2000pro水氡测量装置。但是RAD7测氡仪对湿度要求很高，测量时需要不断地更换干燥剂。AlphaGuard PQ2000pro测氡仪使用脉冲电离室探测器，其灵敏度高、稳定性好，但价格昂贵且电离室怕振动，现场测量还需外配循环泵。因此RAD7 H₂O测量装置和AlphaGuard PQ2000pro水氡测量装置都不适合野外台站水氡观测使用。

液体闪烁计数法测量水氡的优点是灵敏、准确，可以对大批量样品的水氡浓度进行实验室自动分析，但水氡的提取、转移、平衡和测量需要较长时间，费时费力。

闪烁室法测量水氡是目前地震台站使用最多的方法，一般使用FD-125测氡仪或SD-3B测氡仪。取完水样，将闪烁室抽真空后再打开止气夹进行鼓泡，静置1h后测量并计算水氡浓度。闪烁瓶每次使用前都需要抽真空、密闭、测本底，使用后必须冲洗闪烁瓶以防止氡子体残留。此方法虽然灵敏度高、结果准确，但是操作复杂，现场测量不方便，闪烁瓶易污染或漏气，每天获取的水氡观测数据少。

在现有的水氡测量技术中，对地震前兆水氡观测领域主要存在以下问题：一、是连续自动测量问题。地下水中的氡气浓度处于一种连续动态变化过程，与地域、季节、环境条件等多因素有关，若要实现对地震前兆观测，则必须要对地下水中的水氡浓度进行长期性、连续性的自动观测和分析。地震部门现行的水氡测量方法为人工采水样进行鼓泡的闪烁室法，每天的测量数据少，无法满足观测数据分析要求。二、是测量精度问题。地震部门现行的人工采水样进行鼓泡的闪烁室法，存在鼓泡时不能完全将水中的氡气分离出来，而且不同人员操作带来的水氡结果不确定度较大。用于水中氡气分离的现有脱气装置存在不能保持稳定脱气状态而影响氡气的采集和浓度的计算。三、是适用性问题。用于地震前兆观测的水氡测量，大多是远离办公场所的监测点，液体闪烁计数法、闪烁室法、γ能谱法、α能谱法都无法进行。流体观测井的地下水流动状态不同，分自流井和静水位观测井，地下水的流量也各不相同且不稳定，为水氡测量带来困难。

发明内容