[发明专利]地下水放射性惰性气体核素测年采样系统及其采样方法

说明书

本发明涉及一种地下水放射性惰性气体核素测年采样系统及其采样方法，系统包括过滤器、采样瓶、流量计、气水分离器、中空纤维薄膜接触器、真空泵和压缩泵。采样过程为：㈠取样准备，连接好采样瓶、进水管路、出水管路及通气管路，关闭各管路阀门，引水外排。㈡泄漏检查，系统抽真空，观察压缩泵入口和出口压力表2～5min有无压力变化。㈢取样，通过阀门开闭，从采样瓶抽气或向采样瓶中充气，连续三次清洗采样瓶，完成清洗后采样瓶充气采样。㈣取样后处置，取下进水管和排水管，放出系统中存水，对系统进行干燥。本发明优化了地下水放射性惰性气体核素测年采样系统和采用过程，使大气惰性气体污染得到有效控制，提高了采样效率和样品的代表性。

技术领域

本发明属于地质样品采样分析技术领域，涉及一种地下水放射性惰性气体核素测年采样系统及其采样方法。

背景技术

放射性核素是自然界的天然时钟。当样品与大气环境脱离交换后，其中放射性示踪核素的丰度从一个已知的初始值随时间按指数函数规律衰减，因此可以根据其丰度来获得样品的地质年龄，从而了解环境样品运移或演化过程的基本信息，在地球与环境科学中的应用十分广泛。放射性惰性气体核素则是测量环境水（地下水、冰川和大洋水）样品年代的理想示踪核素。98%的惰性气体核素存在于大气中，并且在大气中的停留时间很长，因而在世界各地的分布都是均匀的。这使得放射性惰性气体核素测年结果的解释非常简单、直接。科学家们普遍认为，放射性惰性气体核素是十分理想的年龄示踪剂。如能实现对它们的常规检测，将对环境、地质、水文、气候和海洋等领域的研究起到巨大的推动作用。

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，现有的采样技术还难以满足地下水放射性惰性气体核素测年对准确度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效控制大气源污染的地下水放射性惰性气体核素测年采样系统，优化采样程序，简化采样操作，提高样品的代表性，以满足地下水放射性惰性气体核素测年对准确度的要求。本发明的另一目的是提供一种能有效控制大气源污染的地下水放射性惰性气体核素测年采样方法。

本发明的技术方案是：地下水放射性惰性气体核素测年采样系统包括过滤器、采样瓶、流量计和气水分离器，采样瓶设有采样入口阀。采样系统设有中空纤维薄膜接触器、真空泵和压缩泵。空纤维薄膜接触器设有下部入水口、上部出水口和上、下出气口。过滤器的入口与进水管路连接，出口通过流量计连接到三通阀。三通阀的一路出口连接到空纤维薄膜接触器的下部入水口，另一路出口连接到排水口，空纤维薄膜接触器的上部出水口通过出水阀连接到排水口。空纤维薄膜接触器的上、下出气口通过气水分离器、1号阀和2号阀连接到压缩泵，压缩泵出口通过8号阀、6号阀和4号阀连接到采样入口阀。真空泵连接到5号阀，5号阀出口一路连接到6号阀与4号阀之间的管路，另一路通3号阀连接到1号阀与2号阀之间的管路。

压缩泵的外部设有保护罩，保护罩内充满氮气或惰性气体。采样系统设有膜接触器水出口压力表、压缩泵入口压力表和压缩泵出口压力表，膜接触器水出口压力表安装在中空纤维薄膜接触器的上部出水口，压缩泵入口压力表安装在1号阀的出口，压缩泵出口压力表安装在8号阀的出口。采样系统设有通气口，通气口通过7号阀连接到8号阀与6号阀之间管路。

本发明地下水放射性惰性气体核素测年采样方法，步骤包括：

㈠取样准备

⑴连接好采样系统管路，关闭各管路阀门，连接好采样瓶、进水管路、出水管路及通气管路；

⑵确认中空纤维薄膜接触器的出水阀为关闭状态，旋转三通阀至通向排水口的位置，使水流绕开中空纤维薄膜接触器；

⑶打开进水，使进水流经过滤器（1）、流量计（3）、三通阀和排水口直接外排；

⑷打开过滤器（1）上的排气嘴，若喷出不连续的水流，则过滤器中存在气泡，待喷出连续水流后关闭排水嘴；