地質大調查中的化探野外快速分析測試技術

  21世紀初，我國開展了規模空前的新一輪國土資源大調查，使勘查地球化學野外快速分析測試技術的發展得到了進一步的重視和加強，出現了一批具代表性的研究成果。
 
  中國地質大學（武漢）（盛紹基，戚文玲，楊祥等，2002）針對野外現場分析的要求，選擇了微珠比色、微量滴定和蛋薄膜富集比色三項技術，擬定了30個痕量（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，將萃取比色的有機相體積縮小到10 μL左右進行比色，從而使比色分析的靈敏度提高2～3個數量級，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。一個研究項目中研究、制定30個元素的40種測定方法，其工作量之大是可想而知的。
 
  原成都地質學院研制的能量色散X射線熒光光譜儀，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，靈敏度仍不能滿足化探異常檢查的要求(地質礦產部科學技術司，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的發展歷史、現狀進行了調研（中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，2002），發現：由于歷史條件的限制，文獻中記載的方法技術，均未重視野外樣品加_T工具、稱量器具存在的問題，因而，取樣的代表性、稱量的準確性均得不到保證；這些方法幾乎無一例外地依賴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誤差，結果的準確度也難以保證。研究組認為，實現野外快速定量分析，必須解決三個關鍵技術問題。
 
  ①樣品加工：研制開發輕便實用、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，以確保野外稱樣量的準確性；③用自動化儀器測定，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）快速分析測試技術，研制野外適用的智能測試儀器和輕便實驗裝備為目標，在研究元素測試技術的同時，研制智能化光導分光光度（比色）計，試制或引進野外樣品加工機器、電子天平，開發出了包括野外樣品加工工具，電子天平、分析測試方法技術、檢測儀器和實驗器具、分析箱的整套野外快速分析系統，把野外快速分析技術推向現代化、定量化的發展道路。現將主要研究成果簡述如下。
 
  1)優選、發展了金、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。這些方法具有兩個顯著特點：①靈活性，既可單獨測定，亦可于同一稱樣中連續測定（金、銀除外），如同一稱樣經氨水分離后實現銀、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個數量級，可滿足化探中不同目的、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，優選、發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在同一稱樣中，經一次富集、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個數量級，應用范圍廣，不僅可測定痕量金，且可進行金礦石的品位測定，是金異常檢查，金礦開采及選冶的一種簡易、快速、靈敏、準確而又實用的野外（現場）快速定量分析方法。
 
  3)發展了銀一硫代米蚩酮一DBS新顯色體系，優選、發展了在同一稱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個數量級。特點是：在同一稱樣中，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，則用巰基棉富集剩余溶液中的銀，再用液珠析出法測定。方法簡便、快速、靈敏和準確。
 
  4)將氫化物發生技術應用于野外砷等元素的定量測定，并與光導比色新技術結合，建立了氫化物發生一光導比色測定新方法。經過多年野外實際工作考驗，又對方法、實驗裝置進行了優化改進。提出了在野外于同一稱樣中實現：①砷、銻，②砷、銻、鉍，③鉍的同時（或單獨）測定方法。方法操作簡便、快速，較為靈敏、準確，成本低廉，亦可用于環境樣品（如土壤、水樣）中上述元素的測定。
 
  5)對從美國引進的核心部件USB2000光譜儀主機（體積89 mm×64 mm×34 mm,重270 9）進行了卓有成效的二次開發：①自主開發了第一個實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范圍內進行波長掃描，確定最佳分析波長，故可發展成多元素的同時、連續測定，還可用化學計量學方法同時測定多個元素；儀器可進行標準、樣品溶液的測定，進行數據處理等，拓寬了儀器的使用范圍，實現了野夕卜測試的計算機化。②自行研制了可見光源(鹵鎢燈光源，波長360—850 nm)，紫外一可見光源(氘燈、鹵鎢燈光源，波長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、多種長度的光導探頭，與光導纖維傳感器配合，可用于不同含量級次元素的測定；使用二次開發后的XSP-I光導光度計，可方便實現野外12種以上元素的測定，即使是較難測的金，在用7 cm長探頭時，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、發展奠定了基礎。
 
  7)為了不同層次用戶的需要，開發了金、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個金、銅、銀樣的試劑和用具，尤其適合在特殊的景觀區進行異常檢查。
 
  8)研制、配備了野外分析箱，把主要裝置和器具壓縮在一個簡易分析箱內，較為輕便、靈活。
 
  此項成果被專家評定為優秀等級，在國內得到廣泛應用，并到哥倫比亞等國進行技術交流，所制定的痕金分析規程被納入該國實驗室的分析規程，并進行了人員培訓。