觀測室環(huán)境對水汞觀測結(jié)果的影響*

龔永儉，陳 嵩，程立康，李 越，馬麗麗

(天津市地震局，天津300201)

觀測室環(huán)境對水汞觀測結(jié)果的影響*

龔永儉，陳 嵩，程立康，李 越，馬麗麗

(天津市地震局，天津300201)

對觀測室環(huán)境和觀測時間改變對水汞觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響進行了實驗研究和分析，詳細(xì)介紹了一次水汞測值異常的核實過程，得出以下結(jié)論:(1)觀測環(huán)境及觀測時間的改變不會對水汞觀測結(jié)果產(chǎn)生明顯影響;(2)由于觀測室內(nèi)會殘存汞蒸汽，應(yīng)將觀測室隨時保持通風(fēng)狀態(tài)以降低觀測室殘存汞蒸氣對水汞測值的影響;(3)要加強對試劑、觀測室空氣中汞含量的監(jiān)測，避免外界條件變化對水汞觀測結(jié)果帶來的影響。

水汞觀測;干擾因素;觀測條件;環(huán)境污染;寶坻地震臺

0 引言

地震預(yù)報的首要問題是前兆異常的識別，難點是如何將前兆數(shù)據(jù)中的各種干擾因素徹底排除。水汞觀測既有物理過程，又有化學(xué)反應(yīng)過程，從取樣到分析，操作環(huán)節(jié)較多，觀測結(jié)果容易受到干擾。而且，添加的各種試劑也會對水汞觀測結(jié)果產(chǎn)生不同的影響 (李佐唐等，2004)。

自20世紀(jì)80年代開展水汞觀測進行地震預(yù)報以來，我們已積累了大量的水汞觀測資料。但是，因為汞在地下水中是超微量的，對這樣的超微量元素進行觀測，除了要求有高精度的觀測儀器外，還要求有更好的觀測環(huán)境和觀測條件以及先進的觀測方法，盡量減少其他因素的干擾，才能保證汞含量觀測的可靠性，提高水汞預(yù)報地震的水平 (李慶海等，1998;中國地震局監(jiān)測預(yù)報司，2007;寸菊艷，2005)。國內(nèi)已有很多學(xué)者對影響水汞測值的原因做過系統(tǒng)研究，主要有蒸餾水、化學(xué)試劑、溫度、吸附作用4大影響因素，并提出水汞觀測的其他干擾因素，如汞燈電流、水樣氧化時間等(陳華靜等，1999)，但對環(huán)境變化產(chǎn)生的影響研究很少，筆者就觀測室測量環(huán)境改變對水汞觀測結(jié)果的影響做了較詳盡的研究。

1 臺站觀測條件改變對水汞測值的影響

1.1 觀測環(huán)境改變的影響分析

2006年初，天津市地震局制定臺站水化學(xué)觀測調(diào)整方案，決定將張道口地震臺水化學(xué)實驗室搬遷至寶坻地震臺。水化學(xué)實驗室觀測項目包括水氡、水汞、水質(zhì)、水電導(dǎo)率、氣相色譜觀測，觀測井孔未發(fā)生改變?nèi)詾槲挥趯氎鎱^(qū)周良莊鎮(zhèn)的王3、王4井。

寶坻地震臺原本無水化學(xué)觀測，也沒有專用水化學(xué)實驗室，因此將前排職工宿舍改造成水化學(xué)觀測室，2006年4月1日張道口地震臺水化學(xué)實驗室搬遷至寶坻地震臺，原張道口水化學(xué)觀測人員調(diào)至寶坻地震臺，水化學(xué)觀測人員未變，4月2日新觀測室產(chǎn)出合格數(shù)據(jù)。

王3井水汞含量背景值在10～20 ng/L之間，王4井水汞含量背景值在40～60 ng/L之間，觀測環(huán)境改變后，兩口井的觀測數(shù)據(jù)雖然有所升高，但仍在原背景值范圍內(nèi)變化 (表1)。

1.2 觀測時間改變的影響分析

由于張道口地震臺位于市區(qū)，而水化學(xué)觀測的兩口井在寶坻區(qū)周良莊鎮(zhèn)，臺站距離井孔較遠(yuǎn)，每天井孔當(dāng)?shù)厝藛T采集水樣后由火車托運至市區(qū)，再由觀測人員取回進行分析，無法進行當(dāng)日樣品實驗，所用樣品均為隔日樣品。搬遷至寶坻地震臺后，臺站距離井孔較近，可以進行當(dāng)日樣品實驗，觀測時間由原來的隔日觀測改為當(dāng)日觀測，縮短了水汞氧化時間。實驗表明，當(dāng)日觀測與隔日觀測結(jié)果差異不明顯 (表2)。

表1 兩口井水汞觀測數(shù)據(jù)Tab.1 Water mercury observation data of two wells

表2 當(dāng)日與隔日水汞實驗數(shù)據(jù)Tab.2 Experimental data of water mercury on the same day and the next day

1.3 觀測條件改變的影響總體分析

水化學(xué)實驗室搬遷后，取樣和觀測人員未發(fā)生改變，新試劑配置后均按規(guī)范進行對比觀測，儀器標(biāo)定、維護也由專人管理，不存在系統(tǒng)誤差的變化 (表3)。

綜合分析表1～3可知，觀測環(huán)境、觀測時間的改變均未對觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響，觀測數(shù)據(jù)變化在井孔的背景值變化范圍內(nèi)。

表3 月實驗數(shù)據(jù)對比Tab.3 Month experimental data comparison of water mercury

2 水汞異常數(shù)據(jù)核實

2.1 水汞異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)與核實

2006年5月17～18日觀測數(shù)據(jù)偏離背景值(表4)，當(dāng)高值出現(xiàn)后，值班人員重新配制了試劑并檢查了儀器狀態(tài)，排除了4大主要干擾因素產(chǎn)生的影響。

表4 水汞異常數(shù)據(jù)對比Tab.4 Comparison of abnormal water mercury data

5月18日觀測人員到井上進行了現(xiàn)場采集實驗，對每個井孔采集樣品并進行實驗，產(chǎn)生了10多組數(shù)據(jù)，實驗結(jié)果顯示數(shù)據(jù)均在正常背景值范圍內(nèi)，并無高值出現(xiàn)，因此將問題又轉(zhuǎn)移回實驗室。觀測數(shù)據(jù)高值出現(xiàn)時，空白水樣由平時的5～10 ng/L上升到20 ng/L以上，可能為室內(nèi)汞含量過高所致。在搬遷時在隔壁房間水銀溫度計被打碎，盡管當(dāng)時及時進行了處理，但殘存的細(xì)小水銀顆粒隨溫度的升高蒸發(fā)到空氣中，逐步擴散到了其他房間，也會使得測值出現(xiàn)高值異常，觀測人員除對影響觀測的系統(tǒng)干擾進行排查外，還進行了一系列實驗。

2.2 對觀測室室內(nèi)、外環(huán)境的測試

為了進一步排除外界干擾，筆者進行了開關(guān)門窗觀測以及在室外流通空氣中進行水樣脫附的實驗，以檢驗觀測室的工作環(huán)境對觀測結(jié)果的影響程度。

從表5可以看到，在觀測室流通空氣中進行樣品的吸附，測值偏小;在潔凈的流通空氣中進行樣品的吸附，測值比在觀測室流通空氣中還要小，這說明汞蒸氣吸附在室內(nèi)，難以排出，觀測室內(nèi)殘存汞蒸氣對觀測數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生了一定影響。而且室內(nèi)空氣中的汞量與觀測儀器的高低有一定關(guān)系，即位置越低汞量越高，說明了汞蒸氣的密度較大，易沉積在室內(nèi)空氣下方。

表5 水樣試驗數(shù)據(jù)對比Tab.5 Water sample comparison of water mercury experimental data

3 其他實驗

為了進一步確定環(huán)境對觀測數(shù)據(jù)的影響量級，筆者在不同地點進行了測汞實驗:分別在不同的地點，距離地面1 m處多次抽取空氣進行汞量測試，每次用凈化后的捕汞管抽取10個樣品，測定空氣中汞含量的變化 (表6)。

表6 不因環(huán)境水汞試驗數(shù)據(jù)對比Tab.6 Exprimental data comparison of water mercure in different environment

實驗結(jié)果表明，空曠的環(huán)境中汞測值偏小，人員聚集的環(huán)境中測值偏大，尤其在繁華街區(qū)及工業(yè)區(qū)，測值波動較大，分析認(rèn)為主要是因為生活用品及廢棄垃圾中含有微量汞。

4 結(jié)果與討論

土壤中汞蒸氣的揮發(fā)作用主要是燃燒煤炭及化工生產(chǎn)以及生活中的垃圾含有高濃度的汞，如熒光燈管、廢舊電池等，都會使得大氣中含有微量汞，在進行汞觀測時會影響正常測值。在汞含量極其微小的時候，可以用測試樣與空白樣差值消除試劑與大氣汞的影響，但當(dāng)試劑或大氣中汞含量高于測試樣品的時候，便無法反映被測量樣品的汞含量，這就需要找到原因，排除干擾，以求真實的測試結(jié)果，通過試驗表明:

(1)觀測環(huán)境及觀測時間改變不會對觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生明顯影響。

(2)觀測室內(nèi)通風(fēng)程度對樣品觀測結(jié)果有一定影響，觀測室應(yīng)隨時處于通風(fēng)狀態(tài)以降低觀測室殘存汞蒸氣對測值的影響。

(3)加強對試劑、觀測室空氣汞含量的監(jiān)測，盡量避免外界條件變化對測值帶來的影響。

寸菊艷.2005.保山水汞異常與中強震關(guān)系研究［J］.地震研究，28(4):325－329.

陳華靜，申春生，來淑琴.1999.水汞測量過程中干擾因素的探討［J］.地震，19(3):291 －296.

李佐唐，景世林，蔣繼業(yè)，等.2004.保護劑和還原劑對水汞觀測結(jié)果的影響分析［J］.地震研究，27(1):43－48.

李慶海，楊景魁，劉國明，等.1998.淺析影響水汞測值的幾個因素［J］.東北地震研究，14(1):13 －16.

中國地震局監(jiān)測預(yù)報司.2007.地震地下流體理論基礎(chǔ)與觀測技術(shù)［M］.北京:地震出版社.

Influence of Observation Room Environment on the Water Mercury Measurement Results

GONG Yong-jian，CHEN Song，CHENG Li-kang，LI Yue，MA Li-li
(Earthquake Administration of Tianjin Municipality，Tianjin 300201，China)

Based on experimental study and analyzing of the influence of the environment in observation room and observation time change on water mercury data，we described the verification process of water mercury anomaly in detail.Conclusions are drawn as follows:(1)The observation environment and observation time change have not significantly influence on water mercury observational results;(2)There exit a few mercury vapors in the observation room，we should keep the observation room in the state of ventilation in order to reduce the influence of residual mercury vapors on the water mercury observation results.(3)We should strengthen monitoring the reagent and mercury content in the air of the observation room to avoid the influence of external conditions change on the water mercury observation results.

water mercury observation;interference factors;observation condition;environmental pollution;Baodi Seismic Station

P315.6

A

1000－0666(2012)03－0406－04

2011－12－19.

華北強震強化跟蹤監(jiān)測項目資助.