火山气体分析---普发真空的质谱仪在泰德峰的应用

加那利群岛(Canary Islands)!特纳利夫岛(Tenerife)!有谁的第一反应不是阳光、沙滩、棕榈树和大海呢？但是对于地质学家来说，这些词不过代表着“火山作用”，因为没有火山活动，这些美丽的岛屿也不会存在。加那利群岛全部是由火山喷发形成，相比世界其他地区，还仍然很年轻。例如，特纳利夫岛，它存在大约有900万年。

火山作用的影响很明显，尤其是特纳利夫岛的火山泰德峰（Picodel Teide）。它海拔3718米，从而成为西班牙的最高峰。在海平面以下，另外延伸数千米。

加那利群岛的火山活动从来没有停止过。根据记录，特纳利夫岛上最近的一次小型喷发是在1909年。中世纪有更多更大型的喷发记录。特纳利夫岛人口非常密集，拥有超过600,000居民和每年数百万的游客。为此，人们希望尽可能细致地研究火山活动，以便能够了解熔岩流、地震等等相关危险。格拉纳迪利亚德亚沃纳（Granadilla de Abona）的技术和可再生能源研究所（ITER）在持续研究加那利群岛的火山活动，另外还去全世界的其他火山开展考察活动。

确定火山活动性的一个非常重要的分析方法是，分析它们的脱气速率。火山通过扩散放出大量气体——除了水以外大部分是二氧化碳。因此，连续测量脱气率成为监测火山的基本方法之一。大部分静态监测站都配备有二氧化碳检测器。

现场分析
除了主要气体二氧化碳以外，还会放出其他气体，例如氢气、氮气、氧气、硫化氢以及氦气、氩气和氙气等惰性气体。过去，这些气体几乎都是通过在火山取到的样品在实验室进行专业的检测。这个方法的主要缺点是，只能追溯记录脱气过程的临时情况。短期动态没有考虑在内。所以，ITER决定走出实验室，去到现场。为了在泰德峰进行直接测量，必须找到能够根据特定情况分析脱气率的解决方案。

普发真空的解决方案
为了连续监测火山的脱气率，我们根据质谱原理开发了用于气体测量的仪器。由于其可靠性和准确性很高，普发真空的OmniStar质谱仪是用于该应用的理想选择。有了这款高精度仪器，可以在山上的各种地方进行测量。其中一个分析站位于泰德峰顶峰之下的海拔3555米处；这个地方可能是同类型质谱仪中定位最高的点之一。这里，一个小型自动工作分析站安装在喷气孔附近——从火山和火山区域的裂缝排出气体和水蒸气的排气口。在这个分析站，可以进行喷气孔温度、环境温度、空气湿度、风速、风向以及二氧化碳浓度的测量。喷气孔逸出的气体通过一条200米长的管路持续抽送至OmniStar，然后进行分析。在临近坑道入口的地方还安装了另外两台OmniStar装置。这些坑道渗透到山下数公里深，最初是为了取水而挖掘；现在，它们让地质学家能够直接研究火山内部。在这里，通过坑道末端附近的气体管路对气体进行取样，或者对溶于水中的气体使用膜片进气系统进行连续分析。

除了现场使用的这些OmniStar 装置以外，还额外使用三个装置进行实验室测量以及其他火山的现场测量。

普发真空的解决方案有助于在脱气率测量上实现重大进展。现在，可以通过质谱在现场直接连续分析脱气速率，并且执行在线分析。这对于研究火山活动来说非常重要。