汞气测量
出处：按学科分类—天文学、地球科学 地质出版社《地质灾害勘查地球物理技术手册》第210页（5453字）
15．2．1 基本原理
汞气测量(Mercury Vapor Survey)是汞测量(汞的勘探地球化学)的一个重要技术分支，它主要是研究浅层和近地表大气中汞的分布。由于自然界中广泛分布的汞和汞的同位素与地球物质的分异作用、地球的脱气过程、地质构造活动、地层温度变化、地下水活动等密切相关，所以通过分析汞的其同位素在地表的富集和变化特征，为工程地质、构造地质等研究提供了重要的诊断性资料。
现代地球动力学运动的研究越来越引起人们的关注，并且已把研究的重点从与地震、火山带有关的构造活动逐步引向工程技术成因的运动，即由于人类活动的结果与岩体内发生的动力过程。在矿山采空区、城市用水和工业卤水抽取区常发生岩石和土壤的塌陷。外生过程，如岩溶和滑坡，也能在岩石和土壤内引起地球动力学负荷。为了找寻和圈定地球动力学带、观测带内地应力的变化情况，通常采用高精度的水准测量。这种方法成本高，对未能反映至地表的较深部的运动无法检测。试验证明，汞气测量和水准测量同样可以圈出地球动力学带。
滑坡经常沿着河岸、海岸和露天采矿场发生，给人们的生命财产造成巨大威胁。滑坡发生前，滑坡体内部也有明显的应力变化和肉眼难以觉察的形变。这种应力变化和形变，便可产生Rn、Hg等气体组分的异常。在现代岩溶的形成过程中，岩石和土壤的载荷也发生变化，即存在动力学带。此外，由于灰岩和灰岩中的微量汞不断被溶蚀，在溶洞区溶液中的CaHCO3重新沉淀为CaCO3，而汞被残留在溶洞中，也使汞的浓度不断增大，形成与岩溶有关的汞异常。灰岩地区，地表土壤中汞的浓集也与灰岩的溶蚀有关。
15．2．2 汞气测量的方法
汞气测量既可根据游离子进行，也可根据吸附气进行。研究不同分散介质中汞气分散量的方法分别称之为壤中气汞量测量、土壤吸附汞测量、航空与地面或水面大气汞量测量、水中气和岩石气汞量测量等。目前常用的方法是壤中气汞量测量和土壤吸附汞测量。
15．2．2．1 土壤中气汞量测量
壤中气汞量测量是研究赋存于土壤各种孔隙中的游离子汞气晕。从专门打的浅孔中用动态(抽气)或静态(吸附)方式，将土壤孔隙中的游离汞聚集至捕汞管(或汞杯)上，然后在现场或野外实验室对采集的样品进行脱汞测定。
15．2．2．2 土壤吸附汞测量
土壤吸附汞测量是研究被吸附在土壤颗粒表面的汞蒸气，或由衍生出的化合物形成的分散晕特征。采用低温热释法或其他分离提取方法，操作简便，重现性好，适用于厚层残坡积覆盖区和运积物覆盖区。
土壤吸附汞测量与土壤汞测量相比，在工作方法、分析装备与分析步骤上大致相同，只是前者只测样品中特定相态的汞，而后者则测样品中的总汞。通常土壤吸附汞的分析，热释测试一般不超过250℃，而在土壤汞的分析时，热释温度可高达800℃，因此，条件的改变即可改变测量的性质。
土壤汞测量一般在厚度不大的残坡积物覆盖区可取得很好的效果，但在厚层运积物覆盖区中，其效果不如土壤吸附汞测量。为确切选用合适的测量方法，获得最好的测量效果，建议用若干典型的测区样品(应包括异常和少数背景样品)进行汞的热释谱研究。
15．2．3 技术要求
15．2．3．1 工作布置
(1)疏松覆盖层的厚度应在0．6m以上，这是汞气贮存和样品采集所必需的条件。
(2)干旱或半干旱区有利于壤中汞气晕的形成，而沼泽和潜水面浅的地区不利于壤中汞气晕的发育。
(3)活动砂丘、沿海沙滩、近期人工堆积物分布区不利于开展此项工作，需经实验证明可行后方可进行。
(4)测线布置的原则除了要垂直地层构造走向外，还应尽可能与其他方法的测线方向一致。基线必须有两个以上半永久性标志，测点应有临时性标志。基线与测点的定位误差应符合同比例尺常规化探的规定要求。特殊情况下，可酌情修改并在设计书中说明原因。
15．2．3．2 采样
(1)在预定点位上用铲清除5～10cm厚的表层土壤后，用铁锤将钢钎(采用钢钎形采样器时，可直接打入疏松覆盖层内0．4～0．6m处抽取气样)打入疏松覆盖层内0．4～0．6m，拔出钢钎后立即将螺纹采样器旋入孔内0．2～0．35m深处，用硅胶管依次将螺纹采样器、除尘过滤器、捕汞管和大气采样器(或抽气筒)连接好，并抽取最佳体积的气体样品(一般为2～3L)。
(2)采样时应注意下列事项：①采样位置应选择在土层较厚和颗粒较细的地方，应避开碎石堆、废矿堆和新的人工堆积物。②拧螺纹采样器时不能左右摇晃，必须拧紧，要保证采样孔的密封性；采样器(包括硅胶接管)应经过检查，证明无污染及不吸附汞后方可应用，抽气时应采用最佳流量(一般为1L／min)，并注意保持抽气过程中流量稳定。③半干旱区每天必须更换除尘过滤器的滤膜一次，在沙漠和潮湿地区应根据具体情况增加更换滤膜的次数。④采完样的捕汞管要妥善存放，禁止存放在汞源附近或烟尘多的地方，并应在24小时内分析完毕。⑤应有2～3支同型的捕汞管作为空白检查用，以监测在过程中可能发生而未被注意到的污染，采样完毕后，监测管与采过样的捕汞管一起进行分析，如果发现监测管有异常汞含量，则相应的采样工作量应予报废。⑥在采用金膜电阻型测汞仪进行现场测定的情况下，每天在出工前及收工后应对仪器进行标定。为提高标定精度，每次应重复3遍，并记录下标定数据待查。如必须同时启用两台以上仪器并行工作时，必须对仪器响应的一致性作出校准，使之达到规定的质量要求。
(3)对每条测线都必须记录工区名称、剖面编号、方位角；对每个测点必须记录测点编号、捕汞管号、采样深度、疏松沉积物特征、植被状况、特征地物的标志、仪器读数和汞气浓度、采样者和分析者。每天还需记录开始工作时间，早、中、晚的天气状况，气温，0．5m处的地温等，这项工作可以在驻地观察站进行。
(4)野外记录本(或记录卡)和观测点平面位置图是汞气测量的主要原始文件，不得随意涂改和丢失。
(5)在地温高于气温情况下不宜工作，雨天和风沙特大的天气应停止工作。大雨或暴雨后不能立即工作，应等待1～3天，待土壤中汞气恢复平衡后再进行工作。汞气是否恢复平衡可由实验确定。
15．2．3．3 野外工作质量检查
(1)技术负责人应经常对采样和编录人员的工作质量进行抽查，还应随机地抽查若干测线，其重复检查工作量一般不少于观测点总数的10%。随机抽查不应在基本观测进行的同一天进行，但两次测量之间的地温差不应大于3℃。
(2)基本观测和检查观测不能在同一浅孔中进行，应在原观测孔位1～2m的范围内重新打孔采样。粘土和亚粘土可取1～1．5m；砂土和亚砂土可取1．5～2m。
(3)壤中气的汞浓度及其分布受到各种气象因素变化的影响而在时间上呈动态变化，致使不同时间进行的两次观测结果往往不可能完全一致。一般，异常地段的变化大而背景地段的变化小。因此，重复测量的目的主要是检查异常地段是否重现。根据基本观测和检查观测剖面的对比，如果异常出现的形态或趋势基本一致，且有50%异常点重复出现则认为合格，否则要进行第二次检查。如再次证明基本测量有问题，则此次检查期内所作的全部测量工作予以报废。
15．2．4 资料整理
资料整理是汞气测量工作中的一个重要环节，而真实无误而又完整的原始资料是汞气测量工作的关键，是可靠推断解释的基础。为此，在进行资料整理之前，必须先对所有原始资料的数据进行检查核实。从野外定点、采样和记录开始，直到测试数据的提交等各个环节中，只要有一处发生疏漏或差错，均有导致全部综合图件返工的可能，因此必须认真对待。
15．2．4．1 资料整理过程中常用的含量单位
(1)壤中气、大气汞量测量的汞浓度单位采用纳克／米3(ng／m3)或皮克／升(pg／L)，其换算关系为1ng／m3=1pg／L。
(2)岩石、土壤、水系沉积物中的吸附汞或总汞浓度应采用十亿分率(10－9)和百万分率(10－6)表示。
(3)水及液体中汞的浓度单位采用ng／L。
15．2．4．2 背景平均值和异常下限的确定
在地球化学勘查工作和研究中，最重要的是发现异常和评价异常。异常的确定，必须研究测区背景值的变化规律，查明这些变化与地质、地球物理、地球化学特征之间的关系。
15．2．5 成果表达形式
(1)剖面图；
(2)平剖图；
(3)等浓度线图。
15．2．6 资料解释原则
(1)应遵循由已知到未知的原则，根据已掌握的地球化学和地球物理资料，分析汞异常与某些地质体、土壤类型、地球物理和地球化学异常以及地质构造在空间上的分布关系，从而逐步排除各种干扰，进行准确的推断解释。
(2)在条件允许的情况下，应结合地质地球物理和地球化学方法综合评价异常，根据各种方法的特点进行定性和定量的推断解释工作。
(3)根据综合推断的结果，以各种成果图、推断图等形式提出各种异常的理想地质模型，以便指导工程布置。
15．2．7 仪器设备
汞气测量的仪器设备见表15－3。
表15－3 汞气测量仪器一览表
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