基于地球化學的地質重金屬監測技術及問題分析

李延鑫

（甘肅交通職業技術學院 公路橋梁系，甘肅 蘭州 730070）

地質中的重金屬對各行各業的生產以及人類的日常生活都有直接的影響，嚴重的地質重金屬污染不僅會影響農產品的產品以及質量安全，還會造成嚴重的環境污染，除此之外，如果土壤中超標的重金屬元素會隨著降雨和降雪滲入到地下，最終導致水污染，因此對地質中重金屬含量進行監測是十分必要的[1]。地質重金屬監測技術作為監測地質重金屬含量的重要技術手段，其對解決重金屬污染問題具有重要的作用，為此提出基于地球化學的地質重金屬監測技術及問題分析。

1 基于地球化學的地質重金屬監測技術

此次研究的基于地球化學的地質重金屬監測技術，首先對待測區域進行地球化學測量，在測量過程中對樣品進行采集，然后將采集的地質樣品進行光譜處理，最后采取相關的監測分析方法以及儀器設備對樣品進行分析，監測樣品中是否含有重金屬元素，以及重金屬元素的含量，下圖1為基于地球化學的地質重金屬監測技術要點圖。

1.1 地球化學測量

地質地球化學測量有關技術要求按照《地質地球化學測量規范》（DZ/T0145-94）、《原始地質編錄規程》（DD2006-01）、地質普查暫行規定（DD2000-02）、地質勘查規范（DZ/T 0205-2002）中有關要求執行。地球化學測線大致垂直監測區域主要地質構造線，測線方位以及測量面積要根據監測區具體地質情況確定，野外采樣定點用測網布設，GPS三維導航定點，并且需要保存航跡。野外采樣時需要建立較明顯的標志，樣品的采集在測定采樣周圍點線距的1/10范圍內采樣，一般由2個～3個采樣點組合為一件樣，采樣未受污染，重復樣在全區大致按等密度布設[2]。樣品采集深度一般在地表以下15cm～20cm深處的淋積層，局部需要達30cm～40cm。采集的樣品單樣濕重一般不少于1000g，過篩后單樣重量不少于250g。野外采樣過程中加強地質觀察，詳細了解采樣點周圍地質特征，對采樣過程發現的重金屬地質線索要及時采集化學分析樣品，并認真做好記錄，必要時及時進行系統的槽探工程揭露，采樣點均用紅布或記號筆在實地留下明顯標志。

將采集的樣品進行粗略加工，加工包括干燥、揉碎、過篩、混勻、稱重、裝袋、裝箱等七道工序。土壤樣品在野外駐地曬干，在干燥過程中不時揉搓，以免樣質結塊。干燥后的樣品用木棒輕輕地敲打以使其松散。樣品加工前對送樣單與樣品屬性卡記錄、樣品袋進行核對，防止錯漏號的發生。樣品干燥后以-40目的不銹鋼篩過篩，樣品采用對角線法折疊法混勻，取不少于150g的樣品裝于紙袋中，封口并套上塑料袋以防止運輸過程中的二次污染，最后裝箱[3]。樣品加工過程中盡是做到避免污染、混樣，每加工完一個樣品均清掃加工用具，再加工下一個樣品。然后將樣品直接進行細碎加工，樣品細碎處理達到-200目，樣品重量不少于加工前樣品重量的90%，樣品加工過程中嚴格保證了樣品的均勻性，每加工一個樣品后，處理使用的用具均充分清掃，嚴防樣品的相互污染。

1.2 地質光譜實驗室處理

將采集到的樣品帶到實驗室中，對其進行光譜處理。光譜處理使用的處理儀器是由英國KGH（Knalytucal Gpectral Hevices）公司生產的手持地質光譜儀，探測器采用微噪聲8401像素陣列PDAD（Photo Dilde Array Detecort），視角為45°，處理樣品間隔為1.25nm，光譜分辨率為4.5nm，波長范圍需要嚴格控制在1026.65nm～1264.55nm范圍內。

以65W鹵化燈作為處理光源，垂直高度在0.56m～0.75m范圍內，以65°角照射樣品1.5min，光源距離樣品中心距離不得低于0.45m。

處理前將采集的樣品平攤開，嚴格按照處理儀器使用說明書將光譜儀預熱10min～15min，并且將白板定標校準，處理儀器均垂直下方對樣品進行處理，在處理過程中至少要保持與水平面法線都在±16°之內，距離樣品大約0.01m。白板的定標要貫穿在光譜處理過程中，每15min進行一次定標，保證樣品處理質量，以此完成對采集的樣品光譜實驗室處理。

1.3 地質重金屬監測分析

利用液相色譜-原子熒光聯用法和微波消解法對樣品進行監測分析，液相色譜-原子熒光聯用法是一種監測效率較快，操作簡單的重金屬監測分析方法，而微波消解法是在傳統的地質重金屬監測方法基礎上，結合現代科學技術研發的一種精準度較高的地質重金屬含量監測方法，該方法主要是借助微波消解儀的消解功能和等離子體發射光譜儀的金屬發射強度分析功能，完成地質重金屬含量監測。

首先將處理后得到的樣品放入檢測儀器中，在霧化器的作用下將樣品溶液轉化為氣體進入到高溫等離子體中。利用石英原子化器將樣品中化學元素分解成原子態，在特制的砷空心陰極燈的發射光激發下產生原子熒光，在檢測儀器載氣的推動作用下，使元素電離子經過采樣錐、截取錐后進入到儀器的離子透鏡體中，對其進行化學元素質量分析，將元素電離子中的中性離子、負離子與光子分離開來。根據事先設定好的監測參數，過濾掉不符合監測范圍的化學元素的電離子，最后檢測儀器會將剩下的重金屬元素電離子個數顯示出來，并通過必要的計算，得出地質中是否含有重金屬元素，以及重金屬元素的含量。在完成對樣品重金屬監測分析之后，為了保證得到的監測結果的有效性和可用性，需要進行準確度和精密度監控，準確度監控需要按照DZ/T0130-2006的要求，每500件樣品分析一次GSS-1-GSS-8八個國家一級標準物質，并計算單個標準物質每個元素測量值與標準值的對數差，其分析監控限要求如下：檢出限三倍以內，△lgC≤±0.15；檢出限三倍以上，△lgC≤±0.10，最后得到的合格率不得低于97.5%。對于監測結果的精密度監控需要按照DZ/T0130-2006的要求，隨機抽取5%的試樣（占試樣總數的百分比）編成密碼進行內檢分析。計算基本分析結果與檢查分析結果的相對雙差RD%，其監控限為RD%≤±50，重金屬元素內檢分析監控限同重金屬元素準確度監控限，并按照監控限要求統計各元素內檢分析的一次合格率，合格率應不得低于95%，以此完成對地質重金屬監測分析。

2 基于地球化學的地質重金屬監測技術問題分析

從目前的基于地球化學的地質重金屬監測技術的應用成果來看，采用的監測方法均選擇精度高、效率快、操作難度較低且能同時測定多種重金屬的監測方法，其中包括光學監測方法、電化學監測方法、酶分析法、免疫分析法以及此次使用的液相色譜-原子熒光聯用法和微波消解法，使用這些監測方法雖然能夠保證監測技術的精度，但是卻忽視了監測儀器的重要性，在監測過程中使用的監測儀器比較落后，即使引入了先進的國外監測儀器，大部分監測人員不能對其進行準確使用，這在一定程度上會影響到最終的監測結果，科學技術的不斷發展對現代監測儀器提出的要求越來越高，技術應用過程中使用的監測儀器不僅要能夠快速、緊密的獲取到地質重金屬相關信息，同時還要操作簡單，具備智能化、數字化、系統化等特點，這一問題已經成為基于地球化學的地質重金屬監測技術應用過程中急需解決的問題之一。除此之外，在技術常規的監測過程中，對于樣品的處理仍然使用傳統處理方法，處理程序復雜，導致監測效率較低，再加上傳統處理方法時效性較差，已經嚴重的制約了基于地球化學的地質重金屬監測技術的推廣使用。綜上所述，如何提高樣品處理效率以及監測設備信息化水平是監測技術的未來發展方向。

3 結語

地質重金屬監測技術作為研究地質問題的重要手段，對于地質重金屬污染問題的研究具有至關重要的作用，此次查閱了大量相關文獻資料，對基于地球化學的地質重金屬監測技術以及問題進行了分析，并取得了一定的分析成果，對地質重金屬技術的應用提高參考依據。