KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)觀測(cè)結(jié)果分析*

李朝明，楊志堅(jiān)，朱培耀，金明培，褚金學(xué)

(1.中國(guó)地震局滇西地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)辦公室，云南大理671000;2.云南省地震局，云南昆明650224;3.云南省地震局彌渡地震臺(tái)，云南彌渡675600)

KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)觀測(cè)結(jié)果分析*

李朝明1，楊志堅(jiān)1，朱培耀2，金明培1，褚金學(xué)3

(1.中國(guó)地震局滇西地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)辦公室，云南大理671000;2.云南省地震局，云南昆明650224;3.云南省地震局彌渡地震臺(tái)，云南彌渡675600)

通過(guò)分析KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)記錄的下關(guān)溫泉水中氡含量的4組α粒子能量脈沖數(shù)、氡含量以及影響觀測(cè)結(jié)果因素，結(jié)合傳統(tǒng)水氡觀測(cè)儀器FD-125型室內(nèi)氡釷分析器平行對(duì)比觀測(cè)結(jié)果，認(rèn)為:KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)對(duì)象明確，而且自動(dòng)鼓泡和讀數(shù)，完全避免了人工鼓泡和讀數(shù)引起的誤差，對(duì)提高氡及其子體變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提高水氡觀測(cè)資料質(zhì)量及映震能力，充分捕獲水氡前兆異常信息都具有一定實(shí)際意義，也為地震觀測(cè)及臺(tái)站水氡觀測(cè)儀器選型提供參考。

水氡儀;α粒子;觀測(cè)結(jié)果;下關(guān)溫泉

0 引言

氡是天然放射性元素，是鈾 (238U)系、錒(235Ac)系與釷 (232Th)系中鐳的衰變產(chǎn)物 (張昱等，2010)。氡氣具有很多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的映震效能 (崔勇等，2008)。由鈾系衰變產(chǎn)生的222Rn的半衰期為3.825 d，由錒系衰變產(chǎn)生的219Rn的半衰期為3.92 s，由釷系衰變產(chǎn)生的220Rn的半衰期為54.4 s，它們都是氡的同位素 (中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2007;曹玲玲等，2005)。

氡作為放射性氣體元素，是地球深層信息的指示劑，它能從地下深部運(yùn)移到地表，可帶來(lái)反映地下介質(zhì)狀態(tài)的信息 (劉菁華等，2007)。水氡觀測(cè)的目的是為了能及時(shí)、準(zhǔn)確的在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)氡的變化來(lái)反映其自然變化的動(dòng)態(tài) (劉學(xué)領(lǐng)等，2008)。

水中氡氣的觀測(cè)普遍采用電離靜電計(jì)法和閃爍脈沖計(jì)數(shù)法 (張煒等，1988)。前者使用 FD-105K型靜電計(jì)，后者使用FD-125型室內(nèi)氡釷分析器。目前，地震系統(tǒng)普遍使用FD-105K型靜電計(jì)和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器觀測(cè)水中氡含量，KJD-2000R測(cè)氡儀采用金硅面壘型半導(dǎo)體α粒子探測(cè)器，3種儀器都是對(duì)氡及其子體的α粒子 (射線)進(jìn)行觀測(cè)，F(xiàn)D-105K型靜電計(jì)和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器觀測(cè)對(duì)象為222Rn衰變過(guò)程中產(chǎn)生的α粒子;KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)對(duì)象為222Rn衰變子體218Po、214Po和220Rn衰變子體216Po、212Po衰變釋放的4組α粒子，觀測(cè)對(duì)象更加明確。對(duì)水中氡含量觀測(cè)，提高對(duì)氡及其子體變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提高水氡觀測(cè)資料質(zhì)量及映震能力，充分捕獲水氡前兆異常信息都具有一定實(shí)際意義，也可為地震觀測(cè)及臺(tái)站水氡觀測(cè)儀器選型提供參考。

1 KJD-2000R測(cè)氡儀工作原理

KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)是一種新型的連續(xù)測(cè)氡儀器，它利用靜電收集氡衰變子體進(jìn)行累積測(cè)量，采用金硅面壘型半導(dǎo)體α粒子探測(cè)器，直接把α粒子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)采用α能譜檢測(cè)每個(gè)α粒子的能量鑒別出各個(gè)核素，主要包括218Po、214Po、216Po、212Po釋放的α粒子，通過(guò)這4個(gè)能量的脈沖計(jì)數(shù)率顯示射氣 (或噪聲)大小。該技術(shù)即為α能譜測(cè)定法，可用于室內(nèi)、土壤、水溶液中測(cè)氡，以及地質(zhì)構(gòu)造變化時(shí)的放射性氣體異常監(jiān)測(cè)等。

KJD-2000R測(cè)氡儀檢測(cè)對(duì)象為222Rn和220Rn，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示222Rn和220Rn的譜線，可以儲(chǔ)存1 000個(gè)氡濃度測(cè)量譜數(shù)據(jù)，測(cè)量范圍在4～400 000 Bq/m3間，靈敏度為 2.5(脈沖/min)/(Bq/m3)，本底小于10脈沖/min，氣泵流量1 L/min，正常情況年漂移小于2%。

2 觀測(cè)條件與試驗(yàn)

2.1 下關(guān)溫泉概況

下關(guān)溫泉位于紅河斷裂以西的次一級(jí)張性構(gòu)造——西洱河斷裂上，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要分布有熱力變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì)疊加而形成的區(qū)域變質(zhì)巖，沿?cái)嗔褞в袔r漿侵入，歷史上構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也十分強(qiáng)烈。西洱河斷裂南盤(pán)巨厚的碎屑巖起隔水作用，地下水沿構(gòu)造帶上涌，形成溫泉。水質(zhì)成分分析結(jié)果表明，可溶性SiO2含量高達(dá)4.5 mg/L，F(xiàn)為2.80 mg/L，B達(dá)1%以上，Li高達(dá)0.08%以上，這反映了該溫泉水的深循環(huán)特征 (張煒等，1988)。

下關(guān)溫泉水氡于1970年4月開(kāi)始觀測(cè)，觀測(cè)人員固定，熟悉水氡觀測(cè)技術(shù)，1996年至今一直使用FD-125型室內(nèi)氡釷分析器，該儀器性能穩(wěn)定，并且工作人員按時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行檢查、標(biāo)定，充分保證了水氡觀測(cè)工作的順利進(jìn)行。

2.2 觀測(cè)條件

KJD-2000R測(cè)氡儀和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器在同一間觀測(cè)室進(jìn)行同步對(duì)比觀測(cè)，觀測(cè)室條件嚴(yán)格按照地震水文地球化學(xué)觀測(cè)技術(shù)規(guī)范要求(國(guó)家地震局，1985)，室溫控制在20℃ ～30℃，濕度≤80%，鼓泡水溫與觀測(cè)室溫相差≤±5℃，并有空調(diào)控溫;取樣方式都采用擴(kuò)散瓶負(fù)壓，取樣間隔不超過(guò)3 min;觀測(cè)時(shí)間間隔不超過(guò)5 min。

2.3 試驗(yàn)

由于KJD-2000R測(cè)氡儀是新型氡觀測(cè)儀器，測(cè)量水氡時(shí)把水樣和儀器氣路連接成氣體循環(huán)回路，水樣鼓泡脫氣和測(cè)數(shù)同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行，測(cè)數(shù)時(shí)間20 min，觀測(cè)一段時(shí)間后，測(cè)值低且不穩(wěn)定。由于目前地震系統(tǒng)內(nèi)還沒(méi)有人使用，無(wú)法得知測(cè)數(shù)多長(zhǎng)時(shí)間得到的水氡氡含量測(cè)值較為合理。為此，我們對(duì)水樣在不同測(cè)量時(shí)間下的水氡測(cè)值和可能影響KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)結(jié)果的干燥管進(jìn)行了試驗(yàn)。

2.3.1 水樣測(cè)量時(shí)間的選取

如圖1所示，通過(guò)4次試驗(yàn)分析認(rèn)為，雖然每天水樣的氡含量衰變形態(tài)有差異，但也出現(xiàn)了基本相同的衰變特征，最初的15 min左右氡含量增加速度較快，逐漸接近一個(gè)穩(wěn)定的水平，30 min左右水樣氡含量最高，90 min左右氡含量出現(xiàn)明顯緩慢下降趨勢(shì)。從2011年3月1日起測(cè)數(shù)時(shí)間由原來(lái)的20 min改為30 min。

圖1 不同測(cè)量時(shí)間的水氡測(cè)值曲線Fig.1 Water radon concentration curve of different sampling time

2.3.2 使用不同容積干燥管的水氡測(cè)值比較

KJD-2000R測(cè)氡儀干燥管容積為0.226 L，水氡常規(guī)觀測(cè)使用的干燥管容積為0.011 L，測(cè)試前用相同的硅膠分別裝滿兩種不同的干燥管。為了不影響常規(guī)對(duì)比觀測(cè)，每天固定對(duì)比觀測(cè)仍使用KJD-2000R測(cè)氡儀配有的干燥管，等本底降下來(lái)后使用水氡常規(guī)觀測(cè)使用的干燥管作為試驗(yàn)比較(表1)。

從氡的衰變理論得出，水氡觀測(cè)中，觀測(cè)時(shí)間晚比觀測(cè)時(shí)間早的氡含量測(cè)值會(huì)有不同程度的減小。表1中使用0.011 L干燥管的觀測(cè)時(shí)間要比使用0.226 L干燥管的觀測(cè)時(shí)間晚110 min左右，但是氡含量測(cè)值不但沒(méi)有減小，反而高得多，說(shuō)明使用過(guò)大的干燥管會(huì)堵塞氣路，致使水中脫出氣體的一部分無(wú)法循環(huán)到探測(cè)器中，從而降低測(cè)值。從2011年5月1日起干燥管更換為水氡常規(guī)觀測(cè)使用的干燥管。

表1 使用不同容積干燥管的水氡測(cè)值比較Tab.1 Water radon data comparison of using drying tube in different volume

3 觀測(cè)結(jié)果與分析

KJD-2000R測(cè)氡儀全譜顯示的α粒子能量范圍為0～10 MeV，而氡及其子體所產(chǎn)生的α粒子能量在6～9 MeV之間。KJD-2000R測(cè)氡儀把0～10 MeV范圍的能量譜線劃分為256個(gè)數(shù)字道址。其中:218Po峰值的中心位置在5.998 MeV處;214Po峰值的中心位置在7.687 MeV處;216Po峰值的中心位置在6.777 MeV處;212Po峰值的中心位置在8.780 MeV處。

從2010年12月11日開(kāi)始用KJD-2000R測(cè)氡儀對(duì)下關(guān)溫泉水中氡含量進(jìn)行觀測(cè)，至2011年7月31日停止觀測(cè)。

3.1 KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)結(jié)果

3.1.1 α粒子觀測(cè)數(shù)據(jù)

KJD-2000R測(cè)氡儀把半衰期為3.825 d的222Rn衰變子體218Po和214Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)記為R1和R2(圖2)，半衰期為54.4 s的220Rn衰變子體216Po和212Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)記為T(mén)1和T2。

3.1.2 氡含量觀測(cè)數(shù)據(jù)

KJD-2000R測(cè)氡儀與傳統(tǒng)的水氡觀測(cè)氡含量計(jì)算方法不同，取水樣到鼓泡的衰變時(shí)間和水樣體積都不參與氡含量計(jì)算，而且觀測(cè)到的4組α粒子能量脈沖數(shù)只計(jì)算R1作為水中氡含量觀測(cè)結(jié)果(圖3)，KJD-2000R測(cè)氡儀氡含量計(jì)算公式為

其中:K為儀器標(biāo)定K值，單位為Bq/m3·(脈沖/min)，R1為水樣測(cè)值，單位為脈沖/min。

圖2 KJD-2000R測(cè)氡儀下關(guān)溫泉α粒子能量脈沖數(shù)曲線(a)218Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)曲線;(b)214Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)曲線;(c)216Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)曲線;(d)212Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)曲線Fig.2 α-particle energy pulse number curves recorded by KJD-2000R in Xiaguan hot spring(a)α-particle energy pulse number curve of decay and release from218Po;(b)α-particle energy pulse number curve of decay and release from214Po;(c)α-particle energy pulse number curve of decay and release from 216Po;(d)α-particle energy pulse number curve of decay and release from212Po

圖3 KJD-2000R測(cè)氡儀下關(guān)溫泉水氡曲線Fig.3 Water radon observation curve recorded by KJD-2000R in Xiaguan hot spring

3.2 觀測(cè)結(jié)果分析

3.2.1 KJD-2000R測(cè)氡儀α粒子觀測(cè)結(jié)果分析

在進(jìn)行天然放射性核素α能譜測(cè)量時(shí)，主要是對(duì)氡及其α衰變體子體產(chǎn)生的α粒子進(jìn)行測(cè)量，由錒系產(chǎn)生的219Rn半衰期很短，為3.92 s，一般情況下，它對(duì)氡氣測(cè)量的影響不予考慮，只考慮鈾系和釷系α衰變體產(chǎn)生的α粒子的測(cè)量 (賈文懿等，2002;譚延亮等，2008)。由鈾系衰變產(chǎn)生的222Rn的半衰期為3.825 d，氡衰變主要產(chǎn)生218Po(RaA)、214Pb (RaB)、214Bi(RaC) 和214Po(RaC')4種短壽命子體 (趙桂芝，肖德濤，2007)，218Po和214Po半衰期分別為3.04 min和164 μs;由釷系衰變產(chǎn)生的220Rn的半衰期只有54.4 s，220Rn衰變子體216Po和212Po半衰期分別為0.15 s和0.30 μs。KJD-2000R 測(cè)氡儀是對(duì)222Rn衰變子體218Po、214Po和220Rn衰變子體216Po、212Po衰變產(chǎn)生的α粒子進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)α粒子能量脈沖數(shù)計(jì)算出氡濃度。

由于220Rn的半衰期只有54.4 s，220Rn衰變子體216Po和212Po衰變釋放的α粒子有些可能還來(lái)不及被收集產(chǎn)生電脈沖就消失了，因而記錄到的脈沖數(shù)T1和T2都很小 (圖2)，都在10個(gè)脈沖數(shù)(0.07 Bq/L)以內(nèi)，這與傳統(tǒng)水氡觀測(cè)認(rèn)為220Rn和219Rn及其子體的半衰期太短，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量氡氣中只有222Rn的結(jié)論相近;而222Rn的半衰期為3.825 d，222Rn衰變子體218Po和214Po衰變釋放的α粒子能量脈沖數(shù)比216Po和212Po多得多，雖然214Po半衰期很短，但其母體214Pb的半衰期為26.8 min，214Bi的半衰期為19.7 min，因而能記錄到一定的α粒子能量脈沖數(shù)，218Po半衰期為3.04 min，記錄到的α粒子能量脈沖數(shù)最多，變化也最明顯。因此，把218Po作為計(jì)算氡含量的主要元素。

3.2.2 氡含量觀測(cè)結(jié)果分析

KJD-2000R測(cè)氡儀對(duì)下關(guān)溫泉水中氡含量進(jìn)行了233 d的觀測(cè) (2010年12月11日至2011年7月31日)，與傳統(tǒng)水氡觀測(cè)儀器FD-125型室內(nèi)氡釷分析器進(jìn)行平行對(duì)比觀測(cè)，結(jié)果只有少數(shù)呈現(xiàn)同步變化。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，KJD-2000R測(cè)氡儀從2011年3月1日起測(cè)數(shù)時(shí)間由原來(lái)的20 min改為30 min，從 2011年 5月 1日起原有的干燥管(0.226 L)更換為水氡常規(guī)觀測(cè)使用的干燥管(0.011 L)，所得測(cè)值明顯增大。由于KJD-2000R測(cè)氡儀與傳統(tǒng)的水氡觀測(cè)氡含量計(jì)算方法有所不同，取水樣到鼓泡的衰變時(shí)間和水樣體積都不參與氡含量計(jì)算，而且觀測(cè)到的4組α粒子能量脈沖數(shù)只計(jì)算R1并作為水中氡含量觀測(cè)結(jié)果，KJD-2000R測(cè)氡儀氡含量觀測(cè)結(jié)果比FD-125型室內(nèi)氡釷分析器觀測(cè)結(jié)果小很多。

氡含量計(jì)算方法不同，氡含量觀測(cè)結(jié)果就不同。參照水氡常規(guī)觀測(cè)計(jì)算方法，把衰變函數(shù)值和水樣體積加入KJD-2000R測(cè)氡儀氡含量計(jì)算公式為

其中:K為儀器標(biāo)定值，單位為 Bq/m3·(脈沖/min)，R1為水樣測(cè)值，單位為脈沖/min，V為水樣體積，單位為L(zhǎng)，e－λt為氡衰變函數(shù)值。

由圖4可知，把KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)到的4組α粒子能量脈沖數(shù)用不同方法計(jì)算:R1(218Po)、R2(214Po)、T1(216Po)、T2(212Po)4組 α粒子能量脈沖數(shù)總和按KJD-2000R測(cè)氡儀氡含量計(jì)算公式計(jì)算，氡含量增大了一點(diǎn);R1加入水氡常規(guī)觀測(cè)中的衰變函數(shù)值和水樣體積計(jì)算，氡含量明顯增大，變化幅度更加明顯;R1、R2、T1、T2總和加入水氡常規(guī)觀測(cè)中的衰變函數(shù)值和水樣體積計(jì)算，氡含量增大更加明顯。通過(guò)不同方法計(jì)算，KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)結(jié)果總體變化趨勢(shì)相同，但用加入水氡常規(guī)觀測(cè)中的衰變函數(shù)值和水樣體積計(jì)算，變化幅度更加明顯，異常更容易識(shí)別。

在對(duì)比觀測(cè)期間，震中距在300 km范圍內(nèi)，發(fā)生2次MS≥5.0地震。2011年2月26日FD-125測(cè)氡儀觀測(cè)到水氡出現(xiàn)高值異常 (8.42 Bq/L)，12 d后，即3月10日云南盈江發(fā)生MS5.8地震;由于2011年4月30日前KJD-2000R觀測(cè)數(shù)據(jù)受測(cè)量時(shí)間和干燥管的影響，觀測(cè)數(shù)據(jù)只能作為參考。6月20日云南騰沖MS5.2地震前，F(xiàn)D-125測(cè)氡儀在6月5日觀測(cè)到小幅度高值異常 (8.11 Bq/L)，而KJD-2000R測(cè)氡儀 (R1)分別在5月27日、6月4日觀測(cè)到水氡值為1.99 Bq/L、2.18 Bq/L(加入水氡常規(guī)觀測(cè)中的衰變函數(shù)值和水樣體積計(jì)算為8.16 Bq/L、8.90Bq/L)的高值異常，就騰沖MS5.2地震而言，KJD-2000R觀測(cè)到的水氡異常更突出，變化更明顯。

圖4 KJD-2000R測(cè)氡儀與FD-125型室內(nèi)氡釷分析器平行對(duì)比觀測(cè)水氡曲線Fig.4 Comparison of water radon observation curves recorded by KJD-2000R and FD-125

3.3 觀測(cè)室影響因素分析

3.3.1 鼓泡水溫

氡在水中的溶解度與溫度關(guān)系密切，溶解度系數(shù) α與溫度 t的關(guān)系式為 α=0.1057+0.405e－0.0502t。從表2看出，地下水中氡的溶解度系數(shù)隨著水溫的升高而變小 (中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2007)。水溫上升，氡的溶解度下降，逸出氣體增加;水溫下降，氡的溶解度上升，逸出氣體減小 (王雪瑩等，2002)。

表2 不同溫度下氡的溶解度系數(shù)αTab.2 Water radon solubility coefficient under different temperature

對(duì)于鼓泡水溫和氡值的關(guān)系，劉學(xué)領(lǐng)等(2008)進(jìn)行過(guò)“不同的水溫對(duì)氡值影響”的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，水溫不同造成水氡觀測(cè)最大誤差達(dá)17%，水溫降低，其相對(duì)誤差會(huì)加大。在0℃～40℃水溫范圍內(nèi)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，然后取均值，分別計(jì)算其相對(duì)于40℃測(cè)值的相對(duì)誤差 (表3)。

從表3可看出，在對(duì)水氡進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，為了降低水溫對(duì)氡值的影響，必須找到一個(gè)相對(duì)合適的鼓泡溫度，同時(shí)應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件，并符合規(guī)范要求。在對(duì)高溫?zé)崴M(jìn)行水氡觀測(cè)時(shí)，水樣的鼓泡溫度尤為重要。

表3 水溫不同時(shí)氡值及相對(duì)誤差Tab.3 Water radon observation data and their relative error under different water temperature

結(jié)合表2、表3得出，鼓泡水溫在20℃～30℃時(shí)氡值相對(duì)穩(wěn)定。下關(guān)溫泉水氡對(duì)比觀測(cè)期間，鼓泡水溫在21.9℃ ～27.6℃之間 (圖5c)，由于鼓泡水溫保持相對(duì)穩(wěn)定，氡值不會(huì)有太大的變化，對(duì)FD-125型室內(nèi)氡釷分析器與KJD-2000R測(cè)氡儀水氡觀測(cè)基本不會(huì)產(chǎn)生影響 (圖5a、b)。

3.3.2 室溫、濕度

觀測(cè)室環(huán)境條件主要指室溫、濕度等。KJD-2000R測(cè)氡儀工作環(huán)境要求:良好環(huán)境溫度 (20±5)℃，極限溫度0℃ ～50℃;濕度5% ～99%;實(shí)際對(duì)比觀測(cè)室溫為20.3℃ ～26.8℃ (圖5d)，濕度為33% ～72%(圖5e)，鼓泡水溫與觀測(cè)室溫相差≤±5℃，且鼓泡水溫保持在20℃ ～30℃;觀測(cè)室條件完全符合規(guī)范要求，且滿足KJD-2000R測(cè)氡儀工作環(huán)境要求。

圖5 KJD-2000R測(cè)氡儀與FD-125型室內(nèi)氡釷分析器平行對(duì)比觀測(cè)曲線(a)FD-125型室內(nèi)氡釷分析器水氡曲線;(b)KJD-2000R測(cè)氡儀R1測(cè)值水氡曲線;(c)鼓泡水溫;(d)觀測(cè)室溫度;(e)濕度Fig.5 Paralled observation curves comparison of water radon rearded by KJD-2000R and FD-125(a)Water radon curve recorded by FD-125;(b)Water radon curve of R1recorded by KJD-2000R;(c)Water radon curve influencd by bubbling temperature;(d)Water radon curve influencd by temperature in library;(e)Water radon curve influencd by humidity

在常溫條件下，當(dāng)使用FD-125型室內(nèi)氡釷分析器觀測(cè)時(shí)，氡測(cè)值與室溫呈正相關(guān)，與濕度呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)氡值與鼓泡水溫、氣壓相關(guān)顯著。但在恒溫條件下即室溫20℃ ～30℃，濕度＜80%時(shí)，氡的濃度與室溫、濕度、鼓泡水溫和氣壓等均無(wú)關(guān) (張清秀，陳懿德，2007)。KJD-2000R測(cè)氡儀和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器平行對(duì)比水氡觀測(cè)正是在這種恒溫條件下，按規(guī)范和儀器要求嚴(yán)格進(jìn)行的，可見(jiàn)水氡的濃度變化不受室溫、濕度等因素的影響。

4 結(jié)論

(1)長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的水氡觀測(cè)一直采用定時(shí)人工取樣、脫氣、測(cè)試的方法，不可避免的存在一定的人為誤差，影響對(duì)氡正常動(dòng)態(tài)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和映震能力的提高，還可能漏失瞬態(tài)的異常信息(中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2007)。KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)自動(dòng)鼓泡和讀數(shù)，完全避免了人工鼓泡和讀數(shù)引起的誤差，對(duì)提高水氡觀測(cè)資料質(zhì)量及映震能力，具有一定實(shí)際意義。

(2)FD-105K型靜電計(jì)和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器觀測(cè)對(duì)象為222Rn衰變產(chǎn)生的α粒子，KJD－2000R測(cè)氡儀觀測(cè)對(duì)象為222Rn衰變子體218Po、214Po和220Rn衰變子體216Po、212Po衰變釋放的4組α粒子，觀測(cè)對(duì)象更加明確。

(3)觀測(cè)對(duì)象、計(jì)算方法不同，觀測(cè)結(jié)果就不同，這是KJD-2000R測(cè)氡儀相對(duì)于FD-125型室內(nèi)氡釷分析器測(cè)值低的主要原因。KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)結(jié)果加入衰變時(shí)間和水樣體積計(jì)算水中氡含量，氡含量明顯增大。引入衰變時(shí)間和水樣體積計(jì)算水中氡含量，在一定程度上可以校正這些因素給水中氡含量觀測(cè)帶來(lái)的影響。

(4)通過(guò)試驗(yàn)分析認(rèn)為，雖然每天水樣的氡含量衰變形態(tài)不盡相同，但在測(cè)數(shù)時(shí)間30 min左右測(cè)到水樣的最高氡含量，因此認(rèn)為KJD-2000R測(cè)氡儀 (α譜儀)觀測(cè)水中氡含量時(shí)的測(cè)數(shù)時(shí)間為30 min較合適。

(5)通過(guò)使用不同容積干燥管的氡含量測(cè)值比較，認(rèn)為KJD-2000R測(cè)氡儀配有的干燥管容積(0.226 L)過(guò)大，致使干燥管堵塞氣路，水中脫出氣體有一部分無(wú)法循環(huán)到探測(cè)器中，使測(cè)值降低，更換為水氡常規(guī)觀測(cè)使用的干燥管 (0.011 L)后，KJD-2000R測(cè)氡儀測(cè)值明顯增大。

(6)KJD-2000R測(cè)氡儀和FD-125型室內(nèi)氡釷分析器平行對(duì)比水氡觀測(cè)嚴(yán)格按規(guī)范和儀器要求進(jìn)行，在恒溫條件下即室溫20℃ ～30℃，濕度＜80%時(shí)，鼓泡水溫與觀測(cè)室溫相差≤±5℃，且鼓泡水溫保持在20℃～30℃，因此水氡觀測(cè)結(jié)果不受鼓泡水溫、觀測(cè)室室溫、濕度等因素的影響。

(7)FD-125型室內(nèi)氡釷分析器水氡測(cè)值穩(wěn)定，但觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，異常變化幅度小，閃爍室本底難降;KJD-2000R測(cè)氡儀觀測(cè)時(shí)間短，易于清洗，且異常變化幅度明顯，容易識(shí)別，也可用于野外測(cè)量。建議在保留原有水氡觀測(cè)儀器的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)期對(duì)222Rn衰變子體218Po進(jìn)行觀測(cè)，以期更好、更充分地捕獲水氡前兆異常信息，為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)。

曹玲玲，王宗禮，劉耀煒.2005.氡遷移機(jī)理研究進(jìn)展概述［J］.地震研究，28(3):302－306.

崔勇，許秋龍，張學(xué)敏，等.2008.CD-L1型流氣式固體氡源替換RN-150型氡源的研究［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，29(2):80－85.

國(guó)家地震局.1985.地震水文地球化學(xué)觀測(cè)技術(shù)規(guī)范［M］.北京:地震出版社.

賈文懿，方方，周蓉生，等.2002.不同介質(zhì)中氡運(yùn)移的異?，F(xiàn)象與α衰變［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，29(5):561－566.

劉菁華，王祝文，田鋼，等.2007.均勻覆蓋層中氡遷移的數(shù)值模擬［J］.地球物理學(xué)報(bào)，50(3):921 －925.

劉學(xué)領(lǐng)，馬建英，程立康，等.2008.水氡觀測(cè)樣品脫氣溫度及觀測(cè)時(shí)間的選取［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，29(2):55－58.

譚延亮，肖德濤，趙桂芝，等.2008.理想條件下氡及其子體垂直運(yùn)移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析［J］.物理學(xué)報(bào)，57(9):5 452 －5 457.

王雪瑩，陶月潮，張朝明，等.2002.廬江臺(tái)人工測(cè)氡與數(shù)字化自動(dòng)測(cè)氡對(duì)比分析研究［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，23(3):26－32.

張清秀，陳懿德.2007.烏鴉嘴泉水氡動(dòng)態(tài)異常與恒春海域強(qiáng)震的關(guān)系［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，28(5):162 －167.

張煒，王吉易，鄂秀滿，等.1988.水文地球化學(xué)預(yù)報(bào)地震的原理與方法［M］.北京:教育科學(xué)出版社.

張昱，劉小鳳，常千軍，等.2010.大震前水氡同步異常變化及其預(yù)測(cè)意義探討［J］.地震研究，33(3):253－258.

趙桂芝，肖德濤.2007.土壤氡濃度的測(cè)量方法現(xiàn)狀［J］.核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，27(3):583－587.

中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.2007.地震地下流體理論基礎(chǔ)與觀測(cè)技術(shù)［M］.北京:地震出版社.

Research on Observatory result of Water Radon recorded by KJD－2000R Emanometer

LI Chao-ming1，YANG Zhi-jian2，ZHU Pei-yao2，JIN Ming-pei3，CHU Jin-xue3
(1.The Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area，Earthquake Administration of Yunnan Province，Dali 671000，Yunnan，China)
(2.Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)
(3.Midu Seismic Station，Earthquake Administration of Yunnan Province，Midu 675600，Yunnan，China)

Combining the parallel observation of radon content in Xiaguan hot spring recorded by the traditional FD-125 indoor Radon-Thorium emanometer and KJD-2000R emanometer(alpha ray spectrometer)which is a newtype instrument of monitoring water radon content，we compared and analyzed 4-set of alpha energy pulse number，radon content and influence factors during observation.The results show that the KJD-2000R emanometer have some advantages than FD-125 emanometer，such as it has clear objects observed，can bubbling and reading automatically，so it can efficiently reduce errors caused by bubbling and reading artificially.These comparisons and tests will be helpful for improving understanding of variation of the radon and its daughter's，and the qualities and earthquake reflecting ability of radon observation data.It has the certain practical significance for finding precursor abnormal information of water radon，and also provides the references for seismic observation and the type selection of water radon observation emanometers.

KJD-2000R emanometer;α particles;observation result;Xiaguan hot spring

P315.62

A

1000－0666(2012)03－0399－07

2011－11－29.