提高地質實驗室巖礦分析測試能力的途徑

李 麗

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州安順 561000）

在地質分析工作中，巖石礦物分析是一項重要的工作。巖石礦物分析面覆蓋很廣，包括地球、地外的自然無機固態天然礦物質，需要測定礦物中全部自然元素，對含量范圍要求從90%到10-6級、10-9級，有些巖礦測定甚至需要達到10-12級，不僅要對巖礦所含元素的含量進行測定，還要測定元素的存在形式、具體的含量數值，還要研究一些肉眼不可見的礦物包裹體。因此，巖礦的測定與分析不僅要利用現代先進分析技術，更要不斷研究創新，從而提高地質實驗室的巖礦分析能力。

1 巖礦分析方法現狀

1.1 巖礦試樣前處理

1.1.1 制樣

首先要對地質工作者采集的巖石礦物進行一定處理，針對不同分析方法進行相應的處理，如干燥、焙燒、研磨等。

1.1.2 試樣分解

利用氫氟酸、硫酸、鹽酸等強酸或強堿對巖石礦物試樣進行分解。

1.1.3 分離富集

常用巖礦分離富集技術有：沉淀、吸附分離、萃取、置換反應、氣體揮發、紙色譜等。

1.2 常用分析方法

1.2.1 化學分析法

巖礦的化學分析法包括傳統化學分析法和電化學分析法。傳統化學分析法有：準確度很高但比較繁瑣的重量法以及準確度較高且簡便快捷的滴定法。電化學分析法包括早期我國巖礦分析常用的極譜分析法、示波極譜滴定法、離子選擇電極法、電位電流滴定法、庫倫分析法等。

1.2.2 光度分析法法

光度分析法利用被測物質的不同吸光度和發光強度，對物質進行定性定量分析。光度分析法最常應用的是分光光度法，其他光度分析法還有熒光光度法、紅外光譜法、化學光度法等，這些方法雖然靈敏度都比較高，但是難以大面積利用。

1.2.3 色譜分析法

離子色譜法（IC）不僅能有高達10-9級的靈敏度，還能同時分離、測定多個陽離子（在巖礦測試中側重于測定陽離子），首先要對試樣進行離子化處理，才能使用離子色譜法。

1.2.4 原子分析法

原子分析法主要對巖礦樣品中的金屬元素進行測定，分為吸收法、熒光法、，光譜發射法。其中，原子吸收法主要有：火焰原子吸收法（FAAS）、無焰原子吸收法（GFAAS）、氫化物原子吸收法（HG-AAS），它們都具有較高的靈敏度與選擇性；原子熒光法（AFS）是新興的痕量元素分析法，具有較寬的動態分析范圍；原子發射光譜法（AES）主要應用于化探掃描試樣分析，近年來發展的比較好的是電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）。

1.2.5 X射線分析法

近年來X射線分析法應用廣泛，比如X射線熒光光譜法（XRFS），在巖礦分析應用研究中十分活躍，它能很好地分析巖礦試樣中的多種元素，用來進行試樣的元素定性、定量分析，同時，XRFS對于單礦物分析也有一定潛力。

其他比較常用的還有用于單礦物微粒分析的電子探針，以及近年逐漸完善的多元素分析方法質子誘導X射線發射分析（PIXE）。

1.2.6 放射化分析法

我國以及國際常用的放射化分析法是中子活化分析法（NAA），NAA主要通過改變核行為，從而分析元素成分，被檢測的試樣經過中子照射后，經過一系列核反應，普通元素變為放射性同位素，根據它們所放射出的射線分析試樣內的元素和含量。20世紀末，NAA在我國快速發展，并在現今的地質分析方面發揮了很大作用。

1.2.7 質譜分析法

質譜分析法主要有三種：火花源質譜法（SSMS）、同位素稀釋質譜法（IDMS）以及二次粒子質譜法。

2 實驗室巖礦分析現存的問題

2.1 國內實驗室水平參差不齊

一方面，我國承擔巖礦檢測分析的機構，主要是地質勘察單位其下屬的地質實驗室，隨著經濟的發展，這些實驗室的實驗儀器也在不斷更新，但是有些地質實驗室仍然存在經費不足的現象，他們還在使用老舊的儀器設備進行巖石檢測工作，這就導致了我國地質實驗室之間檢測分析水平參差不齊；另一方面，我國政府對地質實驗室的扶持力度不夠，有些大型綜合實驗室獲得了大量資金和人力資源，因此他們可以更快地更新設備，做好大量人才儲備，通常發展的都非常好，但是多數小型地質實驗室不僅得不到資本上的支持，同時還缺乏人員補充和技術支持，使得這些實驗室無法跟上行業的發展，不能在市場上占據更高的地位，但由于保資質的原因，他們又無法被市場淘汰，因此也導致了巖礦分析檢測行業水平的參差不齊。

2.2 檢測分析工作分配不均

對于大型綜合性地質實驗室而言，由于他們的儀器更加先進，技術水平更高，因此業務量大幅增加，但由于編制的限制，大型實驗室無法雇傭更多人員，這導致大型實驗室一直在進行超負荷工作，從而使得地質分析檢測結果因人為因素產生許多錯誤，進而導致他們工作質量的下降；對于小型地質實驗室來說，由于整體水平較低，所以分析測試任務相對來說較少，因此收入相對較少，由于經費不足導致實驗室人員較少，而且實驗儀器也不夠先進，進而導致小型實驗室分析檢測能力的下降，進入惡性循環。這兩方面問題嚴重影響了巖礦分析檢測市場的良好發展。究其根本，產生這兩種現象的主觀原因是人才流失，因為人才肯定會選擇去大型綜合性地質實驗室，以獲得較好的未來發展，同時能進行更多的分析檢測工作從而提升個人能力，這就導致小型地質實驗室人力資源嚴重缺乏，這不僅極大促進了大型實驗室的發展，同時阻礙了小型實驗室的正常發展，形成惡性循環；產生這兩種現象的客觀原因是技術、儀器落后，一些小型實驗室仍然使用傳統化學方法進行巖礦檢測分析工作，并且實驗室儀器老化嚴重，不能進行微量元素、痕跡元素等的檢測，檢測靈敏度與精度也較低，這些都導致實驗室的日常研究與工作無法正常進行。

3 提高地質實驗室巖礦分析能力的措施

3.1 前處理階段的提升方法

（1）不斷研究、創新，尋找更適合不同分析方法的制樣流程。

（2）研究新試劑，以提高試樣的分解速度，從而適應AAS、ICP等自動化儀器分析方法。注意試劑不能腐蝕容器，不能引入過多的鹽以干擾分析（除非這些鹽是容易去除或是不影響結果的），此外，要單獨分析水溶部分。

（3）結合新技術，對現有的分析方法創新，研究新的分析方法。

3.2 健全地質實驗室制度

我國現今的地質實驗室制度并不完善，因此難以實現全方位的巖礦檢測及分析技術框架，因此，需要地質實驗室的工作人員重視制度，并能積極進行實驗室制度建設工作。

（1）對于現行比較好的制度要保留并優化。

（2）設立實驗室內部人員考評機制。定期對全體人員進行考評，這樣能及時發現實驗室內部出現的問題，并暫停開展相關實驗。

（3）要完善地質實驗室準入的相關法律法規，并制定相應的監管機制。首先要對我國現有的地質實驗室依照規定中的標準進行分類管理，并由監管機構進行監管，對不達標的實驗室要及時叫停，并保障其能順利退出巖礦分析檢測市場，這可以改善現今巖礦分析檢測市場參差不齊的現象。

（4）完善實驗室分析檢測工作項目的具體標準。一方面，鼓勵大型綜合性實驗室多進行技術開發，減少分析檢測的工作量，這些實驗室不應該承擔技術性較低且重復性較高的檢測工作；另一方面，大型綜合性實驗室減少分析檢測工作給了小型實驗室一定的發展空間，這有利于巖礦分析檢測行業的發展。

3.3 治理實驗室污染

我國對環保方面的問題越來越重視，因此對地質實驗室的提升不能僅是技術方面的提升，還要包括對地質實驗與檢測過程中產生的污染的治理。巖礦檢測分析工作會構成較大的污染，因為巖礦的前處理會使用大量化學試劑，如強堿、強酸、有機溶劑等，這些化學試劑都有較大的毒性，因此，必須對這些殘留污染物進行妥善的處理，從而消除地質實驗所帶來的污染。其一，研發新試劑以減輕副產物所產生的污染；其二，研究檢測流程，減少副產物的產生，從而減少污染；其三，加強各個實驗室之間的交流與溝通，互相學習對方技術上的優勢，改進自身不足。提高地質實驗室的綜合水平，促進巖礦檢測分析行業綠色化，從而為可持續發展型社會貢獻一份力量。

3.4 提高地質實驗室的核心競爭力

要從根本上提升我國地質實驗室的巖礦分析檢測能力，要從兩方面入手，一方面是引進先進的分析儀器，另一方面是提高地質行業人才綜合素質。

新型巖礦分析儀器可以實現高度自動化，這可以降低操作過程中因人為原因產生的誤差，提高巖礦分析檢測的精準度，同時通過提升操作人員對儀器操作的熟練度，可以大幅提高檢測效率。

要提高地質行業人才素質，一方面是對在崗工作人員進行相應的專業培訓，增加他們的專業知識并提高他們的工作能力；另一方面是加大地質相關人才的培養，保障地質行業人才充足。

4 結束語

綜上，實驗室巖礦分析能力對于我國地質行業的發展是十分重要的。我國現在的地質研究水平是落后于發達國家的，主要原因可以歸結為分析能力不足、檢測能力欠缺、地質工作者經驗與專業素質不足。因此，應引起國家的重視，同時進行有效引導以及資源的扶持，推動我國地質研究技術不斷提升，實現我國地質事業向好發展。