地質(zhì)大調查中的化探野外快速分析測試技術(shù)

  21世紀初，我國開(kāi)展了規?？涨暗男乱惠唶临Y源大調查，使勘查地球化學(xué)野外快速分析測試技術(shù)的發(fā)展得到了進(jìn)一步的重視和加強，出現了一批具代表性的研究成果。
 
  中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）（盛紹基，戚文玲，楊祥等，2002）針對野外現場(chǎng)分析的要求，選擇了微珠比色、微量滴定和蛋薄膜富集比色三項技術(shù)，擬定了30個(gè)痕量（或次量、主量）元素的40種分析方法。微珠比色法是采用均相顯色、異相析出技術(shù)，將萃取比色的有機相體積縮小到10 μL左右進(jìn)行比色，從而使比色分析的靈敏度提高2～3個(gè)數量級，適合低品位樣品及水樣中痕量成分的測定，減少了試劑用量，降低了成本；高品位樣品采用微量滴定法可節約大量試劑，降低成本，減少對環(huán)境的污染；蛋薄膜比色法是選擇干擾少、材料易得、成本低廉的雞（鴨）蛋皮內膜為吸附劑和顯色載體，在野外測定金、銀的方法。一個(gè)研究項目中研究、制定30個(gè)元素的40種測定方法，其工作量之大是可想而知的。
 
  原成都地質(zhì)學(xué)院研制的能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀，又在小型化、穩定性、測定元素多等方面有了新的進(jìn)展，測定元素達76種，但金、銀等元素的檢出限在μg/g水平，靈敏度仍不能滿(mǎn)足化探異常檢查的要求(地質(zhì)礦產(chǎn)部科學(xué)技術(shù)司，1997)。
 
  地科院物化探研究所組織研究組（盧蔭庥等）對野外快速分析方法技術(shù)的發(fā)展歷史、現狀進(jìn)行了調研（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，2002），發(fā)現：由于歷史條件的限制，文獻中記載的方法技術(shù)，均未重視野外樣品加_T工具、稱(chēng)量器具存在的問(wèn)題，因而，取樣的代表性、稱(chēng)量的準確性均得不到保證；這些方法幾乎無(wú)一例外地依賴(lài)目視比較顏色的深淺，去估算元素含量的高低，這就不可避免地帶有主觀(guān)誤差，結果的準確度也難以保證。研究組認為，實(shí)現野外快速定量分析，必須解決三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
 
  ①樣品加工：研制開(kāi)發(fā)輕便實(shí)用、性能好、效率高、可在野外加工樣品的工具，以確保所加工的樣品的代表性和均勻性；②稱(chēng)量準確：必須有足夠精度和準確度的(至少要達到0. 01 g)便攜式交直流兩用電子天平，以確保野外稱(chēng)樣量的準確性；③用自動(dòng)化儀器測定，提高測定靈敏度和準確度。
 
  2000年1月至2002年6月，盧蔭庥、白金峰、王守新等以全面解決野外（現場(chǎng)）快速分析測試技術(shù)，研制野外適用的智能測試儀器和輕便實(shí)驗裝備為目標，在研究元素測試技術(shù)的同時(shí)，研制智能化光導分光光度（比色）計，試制或引進(jìn)野外樣品加工機器、電子天平，開(kāi)發(fā)出了包括野外樣品加工工具，電子天平、分析測試方法技術(shù)、檢測儀器和實(shí)驗器具、分析箱的整套野外快速分析系統，把野外快速分析技術(shù)推向現代化、定量化的發(fā)展道路?，F將主要研究成果簡(jiǎn)述如下。
 
  1)優(yōu)選、發(fā)展了金、銀、銅、鉛和鋅等12種元素用光導分光光度計測定的20種野外快速定量分析方法，以及3種半定量、近似定量分析方法。這些方法具有兩個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)：①靈活性，既可單獨測定，亦可于同一稱(chēng)樣中連續測定（金、銀除外），如同一稱(chēng)樣經(jīng)氨水分離后實(shí)現銀、銅和鋅的單獨或連續測定；②配套性，不同含量級次配套使用，測定范圍跨4～6個(gè)數量級，可滿(mǎn)足化探中不同目的、不同用途的12種元素野外分析的需要。
 
  2)在原提出的金-硫代米蚩酮- DBS新顯色體系的基礎上，優(yōu)選、發(fā)展了金的野外快速定量分析法：①泡沫塑料預處理的新方法，使金的富集率穩定在95%以上；②在同一稱(chēng)樣中，經(jīng)一次富集、用混合解脫劑解脫金后，連續測定痕量和常量金的新定量方法。測定范圍為0．000 0～50 g/t金，跨6個(gè)數量級，應用范圍廣，不僅可測定痕量金，且可進(jìn)行金礦石的品位測定，是金異常檢查，金礦開(kāi)采及選冶的一種簡(jiǎn)易、快速、靈敏、準確而又實(shí)用的野外（現場(chǎng)）快速定量分析方法。
 
  3)發(fā)展了銀一硫代米蚩酮一DBS新顯色體系，優(yōu)選、發(fā)展了在同一稱(chēng)樣中連續測定痕量和常量銀的配套方法，測定范圍為0. oio～ioo vg/g銀，跨5個(gè)數量級。特點(diǎn)是：在同一稱(chēng)樣中，先用光導比色法直接測定0. 25 μg/g以上銀量，當銀量低于0.25 μg/g時(shí)，則用巰基棉富集剩余溶液中的銀，再用液珠析出法測定。方法簡(jiǎn)便、快速、靈敏和準確。
 
  4)將氫化物發(fā)生技術(shù)應用于野外砷等元素的定量測定，并與光導比色新技術(shù)結合，建立了氫化物發(fā)生一光導比色測定新方法。經(jīng)過(guò)多年野外實(shí)際工作考驗，又對方法、實(shí)驗裝置進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。提出了在野外于同一稱(chēng)樣中實(shí)現：①砷、銻，②砷、銻、鉍，③鉍的同時(shí)（或單獨）測定方法。方法操作簡(jiǎn)便、快速，較為靈敏、準確，成本低廉，亦可用于環(huán)境樣品（如土壤、水樣）中上述元素的測定。
 
  5)對從美國引進(jìn)的核心部件USB2000光譜儀主機（體積89 mm×64 mm×34 mm,重270 9）進(jìn)行了卓有成效的二次開(kāi)發(fā)：①自主開(kāi)發(fā)了第一個(gè)實(shí)用性很強的中文版應用軟件，可用筆記本電腦指令儀器在200～850 nm范圍內進(jìn)行波長(cháng)掃描，確定最佳分析波長(cháng)，故可發(fā)展成多元素的同時(shí)、連續測定，還可用化學(xué)計量學(xué)方法同時(shí)測定多個(gè)元素；儀器可進(jìn)行標準、樣品溶液的測定，進(jìn)行數據處理等，拓寬了儀器的使用范圍，實(shí)現了野夕卜測試的計算機化。②自行研制了可見(jiàn)光源(鹵鎢燈光源，波長(cháng)360—850 nm)，紫外一可見(jiàn)光源(氘燈、鹵鎢燈光源，波長(cháng)200～850 nm)，以及與之配合使用的光導纖維傳感器；研制了多種材質(zhì)、多種長(cháng)度的光導探頭，與光導纖維傳感器配合，可用于不同含量級次元素的測定；使用二次開(kāi)發(fā)后的XSP-I光導光度計，可方便實(shí)現野外12種以上元素的測定，即使是較難測的金，在用7 cm長(cháng)探頭時(shí)，可直接測定5 ng/g以上金量（取20 9樣）。
 
  6)結合我國國情研制了智能化、普及型的交直流兩用XBG -2光導比色計，用單片機取代原微機，外接微型打印機，可實(shí)現分析結果、分析條件的輸出、打印，還可與其他臺式機或筆記本電腦通信，填補了國內便攜式光導比色計的空白，為野外快速分析系統的完善、發(fā)展奠定了基礎。
 
  7)為了不同層次用戶(hù)的需要，開(kāi)發(fā)了金、銀、銅等5種元素的野外近似定量分析包(30 cm×20 cm×15 cm)，裝有可測定500個(gè)金、銅、銀樣的試劑和用具，尤其適合在特殊的景觀(guān)區進(jìn)行異常檢查。
 
  8)研制、配備了野外分析箱，把主要裝置和器具壓縮在一個(gè)簡(jiǎn)易分析箱內，較為輕便、靈活。
 
  此項成果被專(zhuān)家評定為優(yōu)秀等級，在國內得到廣泛應用，并到哥倫比亞等國進(jìn)行技術(shù)交流，所制定的痕金分析規程被納入該國實(shí)驗室的分析規程，并進(jìn)行了人員培訓。