Wieloskładnikowy analizator gazów - Multi-component gas analyzer system

Wieloskładnikowy analizator gazów jest często jednym z wielu przyrządów używanych do pomiaru gazów i monitorowania aktywności wulkanicznej.

Wieloskładnikowy układ analizatora gazu (Multi-gas) jest pakietem urządzenie zajmowało czasie rzeczywistym pomiarów o wysokiej rozdzielczości z gazów wulkanicznego . Pakiet Multi-GAS zawiera spektrometr na podczerwień do pomiaru CO 2 , dwa czujniki elektrochemiczne do pomiaru SO 2 i H 2 S oraz czujniki ciśnienia, temperatury i wilgotności, wszystko w wodoszczelnym pudełku. System może być wykorzystany do indywidualnych badań lub postawiony jako stałe stacje połączone z nadajnikami radiowymi do transmisji danych z odległych lokalizacji. Pakiet przyrządów jest przenośny, a jego obsługa i analiza danych są na tyle proste, że mogą być wykonywane przez osoby nie będące specjalistami.

Przyrządy Multi-GAS były używane do pomiaru gazów wulkanicznych w Etna , Stromboli , Vulcano Włochy, Villarrica (wulkan) Chile, Masaya Volcano Nikaragua, Mount Yasur , Miyake-jima i Mount Asama Japan, Soufrière Hills Montserrat, ze stałymi instalacjami na Etnie i Stromboli.

Opracowanie tego instrumentu pomogło naukowcom monitorować w czasie rzeczywistym zmiany w składzie gazu wulkanicznego, umożliwiając szybsze łagodzenie zagrożeń i lepsze zrozumienie procesów wulkanicznych.

Mechanika systemu

Stała stacja polowa Multi-GAS. Zestaw składa się z Multi-GAS, terminala satelitarnego, baterii 12V i panelu słonecznego umieszczonego wewnątrz drewnianej skrzyni. Antena satelitarna, panele słoneczne i wlot/wylot multi-GAS umieszczone na zewnątrz pudełka.

Wieloskładnikowe systemy analizatorów gazów służą do pomiaru głównych składników gazów wulkanicznych. Czujniki CO 2 , SO 2 , H 2 S i ciśnienie-temperatura-wilgotność są zwykle zawarte w pakiecie. Z powodzeniem zastosowano również inne czujniki elektrochemiczne, w tym H 2 i HCl . Przyrządy są pakowane w kompaktowe, przenośne, odporne na warunki atmosferyczne pojemniki pozwalające na pomiary in situ różnego rodzaju terenów odgazowujących. Gaz jest pompowany do systemu ze stałą szybkością przepływu przez silikonową rurkę umieszczoną w pobliżu interesującego miejsca. Rejestrator danych służy do automatycznego rejestrowania i przekształcania wartości napięcia z czujników na wartości składu gazu. Chociaż wykorzystanie w terenie multi-GAS jest proste, przetwarzanie końcowe danych może być złożone. Wynika to z takich czynników, jak dryf przyrządu oraz warunki atmosferyczne lub środowiskowe. System może być wykorzystywany do badań krótkoterminowych lub długoterminowych. Krótkoterminowe użytkowanie może obejmować zasilanie multi-GAS baterią litową i przenoszenie go w żądane miejsca lub ustawienie multi-GAS w stałej lokalizacji na krótki okres czasu. Studia długoterminowe wiążą się z założeniem stałej raty na dłuższy czas. Stacje te można skonfigurować z nadajnikami radiowymi lub satelitami, aby wysyłać dane z odległych lokalizacji.

Monitorowanie wulkanów

Surowe dane wielogazowe pokazujące korelację między CO 2 i H 2 S. Dopasowanie linii regresji liniowej do danych surowych pozwala na obliczenie stosunku CO 2 /H 2 S do monitorowania zmian w wydatku gazu z systemu.

Monitorowanie zmian składu gazu pozwala na zrozumienie zmian zachodzących w powiązanym systemie wulkanicznym. Wielogazowe pomiary stosunków CO 2 /SO 2 w czasie rzeczywistym mogą pozwolić na wykrycie przederupcyjnego odgazowania rosnących magm , poprawiając przewidywanie aktywności wulkanicznej . Gdy magma unosi się pod powierzchnią, rozpuszczalność CO 2 maleje, a gaz łatwo się rozpuszcza, co prowadzi do wzrostu stosunku CO 2 /SO 2 . Nowy dopływ magmy bogatej w CO 2 do wcześniej odgazowanego układu spowodowałby również wzrost stosunku CO 2 /SO 2 , co wskazuje na zmiany aktywności wulkanicznej. Podczas dwuletniego badania na Etnie okresy spoczynku miały stosunek CO 2 /SO 2 <1, ale w okresie poprzedzającym erupcję zaobserwowano nawet 25 wartości. Sygnały magmowe lub hydrotermalne można monitorować za pomocą czasowych zmian w stosunkach H 2 S/SO 2 , co pozwala lepiej zrozumieć przyszłe zachowania erupcyjne. Stosunki CO 2 /H 2 S są używane do określenia charakterystycznego składu gazu na obszarze próbki. Stosunek może być narzędziem do zrozumienia, w jaki sposób gaz magmowy mógł zostać wypłukany. Inne stosunki molowe i rodzaje gazu mierzone za pomocą multi-GAS mogą dostarczyć informacji do dalszej analizy warunków wulkanicznych.

Studium przypadku

Stacje Multi-GAS zostały wykorzystane w wielu wulkanach na całym świecie, a ze względu na swoją prostą konstrukcję mogą być wykorzystywane przez wiele grup, takich jak naukowcy, do celów akademickich lub agencje rządowe, takie jak USGS , które mogą wykorzystywać dane ze względów bezpieczeństwa publicznego . W Europie i Azji wulkany, takie jak Stromboli i Vulcano , Mount Yasur , Miyake-jima i Mount Asama są dobrze monitorowane za pomocą stacji. W Amerykach , Villarrica , Masaya Volcano , Mount St. Helens i Soufrière Hills są również obserwowane za pomocą przyrządów do zmian w produkcji gazu wulkanicznego.

Etna , Włochy

Stała, wielogazowa rata została umieszczona przy kraterze na szczycie Etny, aby zbierać w czasie rzeczywistym pomiary H 2 O, CO 2 i SO 2 przez okres 2 lat. Dane wykorzystano do skorelowania rosnących stosunków CO 2 /SO 2 z rosnącą magmą pod gmachem i związanymi z nimi erupcjami wulkanicznymi.

Krýsuvík , Islandia

Multi-GAS został umieszczony w systemie geotermalnym Krýsuvík w celu zbierania w czasie rzeczywistym danych szeregów czasowych H 2 O, CO 2 , SO 2 i H 2 S. Stosunki molowe porównano z lokalnymi danymi sejsmicznymi ; zwiększone wartości współczynnika gazu następowały po epizodach zwiększonej sejsmiczności. Aktywność odgazowania wzrasta po przemieszczeniu gruntu z powodu otwarcia nowych ścieżek (np. pęknięć ) w skorupie dla przepływu gazu.

Yellowstone , Stany Zjednoczone

Aby pomóc zrozumieć dynamikę kaldery, zastosowano multi-GAS do pomiaru zmian czasowych w gazach wulkanicznych w Yellowstone. Wahania czasowe zbiegły się z wahaniami atmosferycznymi i środowiskowymi. Stosunki molowe mieściły się w binarnym trendzie mieszania.

Nyiragongo , Demokratyczna Republika Konga

Stosunki molowe CO 2 /SO 2 z pomiarów wielogazowych potwierdziły wcześniejszą obserwację, że wzrost poziomu jezior lawowych koreluje ze wzrostem stosunku CO 2 /SO 2 .

Projekt odgazowywania węgla w głębi ziemi (DECADE)

Projekt DECADE wspierał inicjatywy mające na celu stworzenie i rozszerzenie wykorzystania stałego oprzyrządowania do ciągłych pomiarów CO 2 i SO 2 z wulkanów . Systemy Multi-GAS zostały zainstalowane na wulkanach takich jak Villarrica w Chile i Turrialba w Kostaryce.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne