地下水溶解惰性气体含量和同位素组成分析采样方法.pdfVIP

地下水溶解惰性气体含量及同位素组成分析采样方法 ① ① ① ② 齐继祥 彭玉荣 郭华良 张之淦 ① 中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北 石家庄，050061 ② 中国地质科学院岩溶地质研究所，广西 桂林，541004 摘要 地下水溶解惰性气体及其同位素应用研究是当前同位素水文学和全球变化研究的热点之 3 4 39 81 一。许多惰性气体同位素（He 、He 、 Ar 、 Kr 等）可用于地下水测年，而测定地下水溶解惰 性气体含量则是定量提取古环境（温度和湿度）信息的可靠手段。由于地下水出露地表后常因 压力变化而发生脱气，加之大气中的惰性气体可能造成样品污染，使采样成为一种较难掌握并 常关系到工作成败的关键技术。在总结前人提出的铜管采样装置设计及采样程序的基础上，新 研制了一种更易于保证系统密闭性的铜管连接组件，组件的拆装方式能保证铜管端口不受损伤 （否则会妨碍铜管与实验室真空萃取线路的连接），被压封的铜管不易被折断。通过总结采样 实践制定的采样程序具有较强的可操作性，给出的操作要点对取得具有代表性和符合送检要求 的水样具有决定作用。 关键词 地下水 惰性气体 同位素采样方法 上，研制了一种新的更能保证采样管路密闭性的铜 1 引言 管连接组件。连接组件的拆装方式能保证铜管端口 地下水溶解惰性气体及其同位素应用研究是目 不受损伤（否则对铜管与实验室真空萃取线路的连 前同位素水文学和全球变化研究中的热门命题之 接产生不利影响），用封口夹压封的铜管不会因拆 一。许多惰性气体同位素可用来测定地下水年龄， 卸连接组件而折断。基于过去多次采样实践制定了 3 [1] 4 [2] 例如：He 、He 等，而测定地下水溶解惰性气体 具有可操作性的采样程序, 给出了对取得具有代表性 含量则是定量提取古环境（温度和湿度）信息的可 并符合送检要求的水样具有决定作用的操作要点。 靠手段[3,4] 。由于地下水中溶解惰性气体含量极低， -8 3 2 铜管采样装置设计 例如：He 、Kr 和Xe 为 10 cm STP/g 数量级，Ne 为 -7 3 10 cm STP/g 数量级，使得相关研究工作对测定精 2.1 设计现状 度提出的要求极高，已属高技术范畴，而水样采集 则是影响测定精度的关键技术环节之一。地下水出 不同研究者所设计的铜管采样装置总是略有差 露地表后常因压力变化而发生脱气，加之大气中的 异，但以下几点始终被共同遵循： 惰性气体可能造成样品污染，使采样成为一种较难 ⑴ 采用壁厚 1mm 的高纯度无缝紫铜管。 掌握并常关系到工作成败的关键技术。迄今采用过 ⑵ 用由两个夹块构成的不锈钢封口夹压封铜管 39 85 81 端口（图 1），两个夹块完全闭合时具有精确的1mm 的采样方法主要有三种（本文不讨论 Ar 、Kr 和 Kr 等放射性测量样品采集方法）：铜管采样法[3] 、真空 夹口间距（图 1 A）。 阀不锈钢瓶采样法和真空阀玻璃瓶采样法。其中真 ⑶ 将封口夹固定在铝制槽上，使定位于夹口中 空阀不锈钢瓶法因采样器制作成本过高，未能普及， 心的铜管被铝制槽遮挡而受到保护（图1 B，E ）。 而真空阀玻璃瓶法则仅在 He 分析采样中获得过应