日前，由国内著名气体传感专家、中国地质大学教授王维熙带领的科研团队，研制出了“高灵敏度氢气地震预测仪”。国外地震学家普遍认为，地壳下层的塑性岩石或蛇纹岩，被挤进地壳上层的裂缝中时，就会引发地震。这些容易滑动的蛇纹岩是由富含铁镁之矿物与水作用所生成，在此过程中会产生氢气。一旦该层发生断裂，氢气就经由断层的裂隙中冒出，致使正常空气中的氢气浓度剧增。 王维熙介绍：“在临震前的10—40天，氢气浓度将会突然增大，最多可达正常氢气含量的数万倍。”探测氢气含量变化便可预知地震发生的可能性有多大。 新型氢气地震仪的检验灵敏度是目前常用仪器的一百万倍以上 ■ 将新闻进行到底 位于杭州高新开发区的杭州超距科技有限公司的实验室，王维熙教授正在重复着一个千百次的操作。 打开一台印有“ATG6118E”编号的仪器的电源，按键归零，拿一支像针筒一样的微量进样器，在左侧一支含有千分之一氢气(实验所用的标准氢气浓度)的氢气瓶里，抽取了10微升(相当于0.01毫升)的气体，小心地注射到仪器的进样口内，然后等待检测数据。 21秒时，仪器上准时出现了几个红色数字，“580”，这个数字表示仪器有580毫伏的电压，王教授将这个数字标定为一个氢气标准值。而根据实验，王教授的这台仪器，最少可以在1个微升的标准实验气体中检测到氢气的浓度，也就是说，氢气的检测灵敏度可以达到千亿分之一。 为了解释这个精确度，王教授为记者打了一个非常形象的一个比方：“假如250节火车皮里装满花生米，混进一颗蚕豆，我们都可以检测出来。”而这个灵敏度，正是用氢气浓度来预测地震发生的关键。 日前，由中国地质大学教授王维熙带领的科研团队研制出“高灵敏度氢气地震预测仪”。王维熙表示，新型仪器的精确度是目前常用仪器的100万倍以上。 氢气是预报地震的灵敏元素？ 寻找预报地震的灵敏元素，是地震地球化学的一项重要任务。 自1966年邢台地震之后，我国地震地球化学工作者已经为之奋斗了近半个世纪，积累了丰富的资料，观测到了一些在地震前后具有明显异常反应的地球化学组分。 通过大量研究，我国地震工作者认为氢气在短临阶段的映震能力明显优于其他测项，是目前地震预报中最灵敏的地球化学组分之一。 1976年唐山7.8级地震之后，到1991年底，首都圈地区先后发生了宁河6.9级、大同6.1级等6次5级以上中强地震和一系列3.5级以上中小地震，每次中强地震和部分中小地震前后，北京地区水化监测井网均能监测到地下热水中氢气含量明显的异常上升变化，其幅度达正常背景值的几倍、十几倍、几十倍甚至更高，震后均逐渐恢复正常。这表明地下氢气是反应地下应力应变灵敏的地球化学组分，也是地震预报很有希望的前兆手段之一。 氢气是预报地震的香饽饽？ 此外，探索用氢气预报地震也是国外地震地球化学研究的热点之一。 早在上世纪70年代初期，美国地质调查所的佐藤博士在夏威夷，利用抗酸与抗高温的感测计，测量火山所放出的氢气时发现，当岩浆注入地壳时，会有空气释放出来。这种现象对于引起地震活动的机制提供了线索。 而在上世纪80年代，日本也观测到了地震与氢气浓度的微妙关系。在地震高发的地方日本爱知县凤来汤谷温泉，科研人员连续在那里测量氢气的含量，他们观测发现，从比较大的7.3级地震到较小的0.9级的余震，都能在当地的温泉中检测到氢气。 目前，国际地震学家普遍认为，地壳下层的塑性岩石或蛇纹岩，被挤进地壳上层的裂缝中时，就会引发地震。这些容易滑动的蛇纹岩是由富含铁镁之矿物与水作用所生成，在此过程中会产生氢气。一旦该层发生断裂，氢气就经由断层的裂隙中冒出，致使正常空气中的氢气浓度剧增。 经过了几十年的研究，我们已经确定氢气是提供正确地震预测的关键，目前最大的问题是缺乏相应的手段。 传统观测氢气浓度靠什么？ 长期以来，观测氢气浓度主要采用热导池气相色谱仪，灵敏度较低，很难满足地震监测的需要。 临潼台是这样描述他们的热导池气相色谱仪的：“从总体上讲，氢气含量极其微少，氢气的含量始终在仪器检测限上下跳动，时有时无。既有间隔几十天至数月才出现一次的情况，也有连续几十天甚至几个月都出现的情况，还有在几十天当中断续出现的情况。经常是能显示，但不出峰，即使出峰，峰高也不好量算。因此，常用‘显示’‘台阶’‘峰尖’等术语表示。” 此外，热导池气相色谱仪还存在操作繁杂，只能由化学专业人员操作，以及只能点测，不能连续观测，因此不可能在线监测等问题。 气相色谱仪高昂的购置费用，也使得不可能给所有的地震台站配备，由于氢气测点过于稀少，给氢气异常的解析带来困难，震级及震源难以确定，影响了氢气预报地震的效果。 氢气地震仪怎么预报地震？ “该仪器的最大功能是把氢气的检验灵敏度大幅提高了。”王维熙自豪地告诉记者，“我们应用传感器的原理研制的地震预报用高灵敏度氢气监测系统，灵敏度高达10×10-11（10ppt）,比地震部门现有的设备高6个数量级，比我们预定目标也高3个数量级。” 王维熙进一步介绍说：“除了灵敏，高灵敏度氢气监测系统还具备体积小、重量轻、稳定性好、操作简便、售价低等优点，适于在所有地震台站配备使用。并且只要将检测端放入需要测试的环境，该仪器可以遥控遥测，可以无人值守，大大提高预测预报地震的准确率和运行成本。” 氢气地震仪好在哪儿？ 王维熙认为，通过氢气泄漏浓度来对地震进行一定的预测，是很有优势的，比如当它出现异常变化时，变化幅度很大，最多可达正常氢气含量的数万倍，因此较容易发现；另外，地下水中氢气含量在地震前出现异常的时间较短，一般不超过半年，通常在临震前的10—40天，氢气浓度将会突然增大，这样，就可以把它作为地震短期预报的主要手段；再有氢气出现异常时，突发性非常强，如果突然见到地下水中氢气出现“异象”，就要当心附近某地是否有地震要发生了。 不过，王维熙也表示，这个仪器现在只是在实验室里面测试性能。究竟能测多低的浓度，还要看具体的应用环境。“不久，我们将与云南地震台合作，进行进一步的试验。”王维熙说。 ■ 延伸阅读 一首诗成为科学家发明地震仪的原动力 一首名为《如果我是地震仪》的诗，是一位小学学生在地震后创作的，这篇充满了童真的诗歌，后来成为了王维熙教授发明地震仪的原动力。这首名为《如果我是地震仪》的诗，是江苏盐城市滨海县第二实验小学四年级二班的学生周庆艳在地震后创作的，它发表在盐城市中小学生网上。 周庆艳小朋友不会想到，她的这篇充满了童真的诗歌，后来成为了王维熙教授发明地震仪的原动力。 “5月11日，我刚从中国地质大学退休回到杭州，第二天晚上就在电视上看到了汶川大地震的消息，特别是看到那些在地震中失去生命的孩子，伤心啊！” 地震对王维熙并不陌生。1976年，王维熙一家在甘肃经历过松潘、平武的7.2级地震，当时他们的孩子刚出生没多久，躲在帐篷里生活了近一个月。 地震发生后的第二天，王教授又在广播里听到了一次新闻发布会。“国家地震局的发言人表示，地震临震短期预测目前还是个世界性难题，没有特别有效的仪器可以预测地震的发生，这个情况引起了我的注意。” 王维熙的专业，是气体传感。过去几十年里，他运用自己发明的气体探测仪器，为国家找到了包括有色金属、石油、“可燃冰”在内的众多能源。其中寻找“可燃冰”的原理，就是在海洋上探测甲烷，这个技术从原理上说，实际上也可以探测氢气。这天，王维熙在上网浏览地震新闻时，无意间又看到了《如果我是地震仪》这首诗，孩子特有的语言，轻轻地触碰到了这位老教授内心最柔软的那一点。 老人几乎是含着热泪把这首诗看完的，然后郑重地把这个网页保存了下来。此时，他有了一个大胆的想法：是不是我也能像孩子写得那样，研制一个地震仪？过去我是用气体寻找有用的能源，这一次，我是不是也可以用气体去寻找“有害”的地震呢？ 很快，王维熙带领杭州电子科技大学和杭州超距有限公司的科研人员，迅速组织了一支科研团队，同时第一时间向国家863项目递交了一份《关于地震预报的高灵敏氢气在线监测系统研制》的课题申请书。 从电路图的设计，到特殊元件的采购，这个由6个人组成的团队不分日夜地工作。王维熙说，有时候做实验太累了，他就会把这首诗找来读。“这时候，我会感觉到这些孩子们在看着我，他们眼睛中那种求生的渴望，让我无法停止手上的这个项目。” 快点，再快一点。3个月的时间里，66岁高龄的王维熙教授带领科研团队，进行了数千遍的实验，终于有一天，仪器对注射进去的10微升的标准气体，在显示器上有了反应，3个负责做实验的小伙子激动地跳了起来。 而此时的老人，则长长地舒了口气：“我算是圆了孩子们的一个心愿。”[url=]详见2008年10月21日科技日报[/url]