地质大调查中的化探野外快速分析测试技术

  21世纪初，我国开展了规模空前的新一轮国土资源大调查，使勘查地球化学野外快速分析测试技术的发展得到了进一步的重视和加强，出现了一批具代表性的研究成果。
 
  中国地质大学（武汉）（盛绍基，戚文玲，杨祥等，2002）针对野外现场分析的要求，选择了微珠比色、微量滴定和蛋薄膜富集比色三项技术，拟定了30个痕量（或次量、主量）元素的40种分析方法。微珠比色法是采用均相显色、异相析出技术，将萃取比色的有机相体积缩小到10 μL左右进行比色，从而使比色分析的灵敏度提高2～3个数量级，适合低品位样品及水样中痕量成分的测定，减少了试剂用量，降低了成本；高品位样品采用微量滴定法可节约大量试剂，降低成本，减少对环境的污染；蛋薄膜比色法是选择干扰少、材料易得、成本低廉的鸡（鸭）蛋皮内膜为吸附剂和显色载体，在野外测定金、银的方法。一个研究项目中研究、制定30个元素的40种测定方法，其工作量之大是可想而知的。
 
  原成都地质学院研制的能量色散X射线荧光光谱仪，又在小型化、稳定性、测定元素多等方面有了新的进展，测定元素达76种，但金、银等元素的检出限在μg/g水平，灵敏度仍不能满足化探异常检查的要求(地质矿产部科学技术司，1997)。
 
  地科院物化探研究所组织研究组（卢荫庥等）对野外快速分析方法技术的发展历史、现状进行了调研（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，2002），发现：由于历史条件的限制，文献中记载的方法技术，均未重视野外样品加_T工具、称量器具存在的问题，因而，取样的代表性、称量的准确性均得不到保证；这些方法几乎无一例外地依赖目视比较颜色的深浅，去估算元素含量的高低，这就不可避免地带有主观误差，结果的准确度也难以保证。研究组认为，实现野外快速定量分析，必须解决三个关键技术问题。
 
  ①样品加工：研制开发轻便实用、性能好、效率高、可在野外加工样品的工具，以确保所加工的样品的代表性和均匀性；②称量准确：必须有足够精度和准确度的(至少要达到0. 01 g)便携式交直流两用电子天平，以确保野外称样量的准确性；③用自动化仪器测定，提高测定灵敏度和准确度。
 
  2000年1月至2002年6月，卢荫庥、白金峰、王守新等以全面解决野外（现场）快速分析测试技术，研制野外适用的智能测试仪器和轻便实验装备为目标，在研究元素测试技术的同时，研制智能化光导分光光度（比色）计，试制或引进野外样品加工机器、电子天平，开发出了包括野外样品加工工具，电子天平、分析测试方法技术、检测仪器和实验器具、分析箱的整套野外快速分析系统，把野外快速分析技术推向现代化、定量化的发展道路。现将主要研究成果简述如下。
 
  1)优选、发展了金、银、铜、铅和锌等12种元素用光导分光光度计测定的20种野外快速定量分析方法，以及3种半定量、近似定量分析方法。这些方法具有两个显著特点：①灵活性，既可单独测定，亦可于同一称样中连续测定（金、银除外），如同一称样经氨水分离后实现银、铜和锌的单独或连续测定；②配套性，不同含量级次配套使用，测定范围跨4～6个数量级，可满足化探中不同目的、不同用途的12种元素野外分析的需要。
 
  2)在原提出的金-硫代米蚩酮- DBS新显色体系的基础上，优选、发展了金的野外快速定量分析法：①泡沫塑料预处理的新方法，使金的富集率稳定在95%以上；②在同一称样中，经一次富集、用混合解脱剂解脱金后，连续测定痕量和常量金的新定量方法。测定范围为0．000 0～50 g/t金，跨6个数量级，应用范围广，不仅可测定痕量金，且可进行金矿石的品位测定，是金异常检查，金矿开采及选冶的一种简易、快速、灵敏、准确而又实用的野外（现场）快速定量分析方法。
 
  3)发展了银一硫代米蚩酮一DBS新显色体系，优选、发展了在同一称样中连续测定痕量和常量银的配套方法，测定范围为0. oio～ioo vg/g银，跨5个数量级。特点是：在同一称样中，先用光导比色法直接测定0. 25 μg/g以上银量，当银量低于0.25 μg/g时，则用巯基棉富集剩余溶液中的银，再用液珠析出法测定。方法简便、快速、灵敏和准确。
 
  4)将氢化物发生技术应用于野外砷等元素的定量测定，并与光导比色新技术结合，建立了氢化物发生一光导比色测定新方法。经过多年野外实际工作考验，又对方法、实验装置进行了优化改进。提出了在野外于同一称样中实现：①砷、锑，②砷、锑、铋，③铋的同时（或单独）测定方法。方法操作简便、快速，较为灵敏、准确，成本低廉，亦可用于环境样品（如土壤、水样）中上述元素的测定。
 
  5)对从美国引进的核心部件USB2000光谱仪主机（体积89 mm×64 mm×34 mm,重270 9）进行了卓有成效的二次开发：①自主开发了第一个实用性很强的中文版应用软件，可用笔记本电脑指令仪器在200～850 nm范围内进行波长扫描，确定最佳分析波长，故可发展成多元素的同时、连续测定，还可用化学计量学方法同时测定多个元素；仪器可进行标准、样品溶液的测定，进行数据处理等，拓宽了仪器的使用范围，实现了野夕卜测试的计算机化。②自行研制了可见光源(卤钨灯光源，波长360—850 nm)，紫外一可见光源(氘灯、卤钨灯光源，波长200～850 nm)，以及与之配合使用的光导纤维传感器；研制了多种材质、多种长度的光导探头，与光导纤维传感器配合，可用于不同含量级次元素的测定；使用二次开发后的XSP-I光导光度计，可方便实现野外12种以上元素的测定，即使是较难测的金，在用7 cm长探头时，可直接测定5 ng/g以上金量（取20 9样）。
 
  6)结合我国国情研制了智能化、普及型的交直流两用XBG -2光导比色计，用单片机取代原微机，外接微型打印机，可实现分析结果、分析条件的输出、打印，还可与其他台式机或笔记本电脑通信，填补了国内便携式光导比色计的空白，为野外快速分析系统的完善、发展奠定了基础。
 
  7)为了不同层次用户的需要，开发了金、银、铜等5种元素的野外近似定量分析包(30 cm×20 cm×15 cm)，装有可测定500个金、铜、银样的试剂和用具，尤其适合在特殊的景观区进行异常检查。
 
  8)研制、配备了野外分析箱，把主要装置和器具压缩在一个简易分析箱内，较为轻便、灵活。
 
  此项成果被专家评定为优秀等级，在国内得到广泛应用，并到哥伦比亚等国进行技术交流，所制定的痕金分析规程被纳入该国实验室的分析规程，并进行了人员培训。