化學(xué)儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析技術(shù)中的應(yīng)用

張 艷

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000）

我們社會(huì)制度的發(fā)展在大多數(shù)技術(shù)項(xiàng)目中從來(lái)沒(méi)有前進(jìn)過(guò)，這些項(xiàng)目需要地理表示。在地質(zhì)調(diào)查中，使用地雷分析技術(shù)起著重要作用。如果不能應(yīng)用礦山分析技術(shù)，地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響，必須保證化石分析的質(zhì)量。隨著化學(xué)儀器技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多地應(yīng)用于現(xiàn)代巖礦分析系統(tǒng)中，獲得了相當(dāng)大的實(shí)際效益。

1 儀器分析法概念

儀器分析是一種基于物理化學(xué)性質(zhì)和物理物理學(xué)的分析方法。儀器分析研究食品指標(biāo)，以確定食品是否存在質(zhì)量問(wèn)題。儀器分析提供了比其他食品質(zhì)量檢測(cè)方法更高的靈敏度，檢測(cè)是可選的。它允許根據(jù)檢測(cè)內(nèi)容選擇檢測(cè)參數(shù)和相應(yīng)的儀器，以測(cè)量檢測(cè)到的產(chǎn)品的某些特性，而不會(huì)影響其他物質(zhì)[1]。

2 巖礦分析的主要特征概述

巖礦分析指的不只是對(duì)某一種巖礦物質(zhì)進(jìn)行研究與分析，因?yàn)閹r礦物質(zhì)本身就具有種類繁多的特性，現(xiàn)階段所勘查明確的巖礦物質(zhì)，幾乎就包括了天然存在的所有元素，因此相比較礦產(chǎn)資源勘測(cè)與開(kāi)采的其他工序流程而言，巖礦分析是最具技術(shù)性的工作。之所以稱其為最具技術(shù)性的工作，是因?yàn)閹r礦物質(zhì)本身的包含范圍廣，更因?yàn)樵谡麄€(gè)分析的過(guò)程中需要使用到較為豐富的分析技術(shù)。巖礦分析還具有一些其他特點(diǎn)：測(cè)試含量的跨度較大，相互干擾較為嚴(yán)重。除此之外，需要技術(shù)人員具有高度負(fù)責(zé)的專業(yè)素養(yǎng)以及高超的專業(yè)技能也是巖礦分析中較為主要的特征。

3 巖礦分析技術(shù)的意義

隨著土質(zhì)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，巖石可能產(chǎn)生，不同種類的礦物對(duì)巖石的影響也不同。它們是地球地殼系統(tǒng)的一個(gè)中心元素，通常主要用于分析和澄清巖石的組成及其所含化學(xué)成分，以獲得有關(guān)礦物的信息和相應(yīng)的評(píng)價(jià)信息。巖石分析技術(shù)在地質(zhì)工作中的作用并非微不足道，而是對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)制度的可持續(xù)發(fā)展作出了部分貢獻(xiàn)，礦物資源的開(kāi)發(fā)與巖石分析技術(shù)的使用有著相對(duì)密切的聯(lián)系，而巖石分析技術(shù)對(duì)于地理、礦產(chǎn)開(kāi)采和生物多樣性至關(guān)重要。

4 化學(xué)儀器分析關(guān)鍵技術(shù)

4.1 氣相色譜技術(shù)

氣相色譜技術(shù)在混合物質(zhì)的分析工作中表現(xiàn)出的效果非常明顯，比較適用于一些揮發(fā)性較強(qiáng)的混合物檢測(cè)工作當(dāng)中。氣相色譜技術(shù)在檢測(cè)工作內(nèi)容方面，重點(diǎn)包含了混合物當(dāng)中的苯、持久性有機(jī)污染物（POPs）等一系列有害物質(zhì)。在氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，通常情況下使用氣固色譜作為吸附劑，有效吸收其中的多余混合物，并將吸收完成的混合物進(jìn)行拆分，劃分成多個(gè)不同的檢測(cè)工作樣本，然后運(yùn)用液色譜法對(duì)檢測(cè)樣本進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)樣本的定量分析。隨著我國(guó)氣相色譜技術(shù)的研發(fā)程度越來(lái)越高，在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛，比如在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水土環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)等相關(guān)工作中，通過(guò)氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用所得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)非常精確，可以對(duì)大氣和水土環(huán)境污染物進(jìn)行定量定性分析[2]。

4.2 電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法是儀器分析法中最常使用的方法之一，電化學(xué)分析法能夠通過(guò)分析食品中的物質(zhì)含量、物質(zhì)成分等來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)方法的不同，電化學(xué)分析法還可以分為電勢(shì)分析法、電導(dǎo)分析法、伏安法等等。電化學(xué)分析法可檢測(cè)內(nèi)容極多，且檢測(cè)難度較低，管理過(guò)程與其他儀器分析法相比更加簡(jiǎn)便，且分析過(guò)程快，分析結(jié)果準(zhǔn)確。但需要注意的是，電化學(xué)分析法在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中也是存缺陷的，例如檢測(cè)過(guò)程中電極電位值的重現(xiàn)性較差。

4.3 離子色譜技術(shù)的應(yīng)用

在實(shí)際的環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中離子色譜技術(shù)的使用范圍比較廣泛，不僅可以測(cè)量大氣中的污染物，還能夠?qū)﹄娮庸I(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)等多方面的污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)使用此項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)Νh(huán)境污染中的污染源進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和分析，所以說(shuō)在監(jiān)測(cè)環(huán)境的過(guò)程中此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值比較高。在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，離子色譜技術(shù)主要是對(duì)污染物中的硝酸根、硫酸根以及氯元素等進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)，工作原理就是陰陽(yáng)離子交換柱，對(duì)于監(jiān)測(cè)樣品中的離子物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，然后將中離子作為基線，對(duì)不同離子的濃度進(jìn)行對(duì)比，對(duì)交換柱的實(shí)際位移情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，能夠進(jìn)一步提高樣品分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。

4.4 紅外分光光度法

紅外分光光度法的原理是當(dāng)化學(xué)物質(zhì)的分子吸收并產(chǎn)生波長(zhǎng)光能之后，會(huì)引起分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷變化，其所產(chǎn)生的吸收光譜區(qū)域一般在2.5～25μm之間，這一區(qū)域范圍成為紅外分子吸收光譜，簡(jiǎn)稱為紅外光譜。技術(shù)人員利用所產(chǎn)生的紅外光譜對(duì)巖礦測(cè)試范圍內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行定性分析或定量測(cè)試，由于物質(zhì)分子剛開(kāi)始時(shí)發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷所需的能量較低，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光區(qū)內(nèi)都有吸收，因而難以對(duì)巖礦物質(zhì)中的微量元素進(jìn)行準(zhǔn)確分析，這時(shí)候就需根據(jù)分子中不同光能團(tuán)，在物質(zhì)分子發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)進(jìn)行能量區(qū)分，利用產(chǎn)生的吸收光譜鑒定其不同波長(zhǎng)位置，進(jìn)而將不同強(qiáng)度的定量檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，提煉出對(duì)巖礦物質(zhì)準(zhǔn)確分析的紅外光區(qū)，其中吸收強(qiáng)度是定量檢測(cè)的主要依據(jù)。紅外分光光度法這一方式可應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究層面，包括測(cè)試分子鍵長(zhǎng)、鍵角、分析分子立體結(jié)構(gòu)等，還可用于化學(xué)組成結(jié)構(gòu)分析，比如化合物的定性定量分析。當(dāng)前這一方法應(yīng)用最為廣泛的是對(duì)未知毒物的結(jié)構(gòu)分解、純度鑒定等工作內(nèi)容。紅外分光光度法最大的缺點(diǎn)就是靈敏度沒(méi)有可見(jiàn)分光光度法的靈敏度高，不適宜對(duì)物質(zhì)中的微量元素進(jìn)行成分測(cè)試，必須要求樣品純化。若要將其應(yīng)用于巖礦測(cè)試工作中，需進(jìn)一步完善其運(yùn)用特點(diǎn)，克服靈敏度低的缺點(diǎn)，使其發(fā)揮更大作用[4]。

5 儀器分析在現(xiàn)代巖礦分析中的應(yīng)用

5.1 精度與密度較高

國(guó)家在現(xiàn)代巖石礦物分析技術(shù)的使用中，一直都有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，最終檢測(cè)的精度與密度。而在使用儀器分析方式對(duì)現(xiàn)代巖石礦物進(jìn)行分析的過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員都會(huì)自覺(jué)的使用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)巖石礦物的勘測(cè)精度與密度進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的考核與記錄。具體而言，相對(duì)應(yīng)的精確度要求控制是0.13，超越該數(shù)值則被視為不達(dá)標(biāo)。相對(duì)應(yīng)的精密度要求控制在15%，超出該數(shù)值也被視為不達(dá)標(biāo)。而在這一標(biāo)準(zhǔn)要求出現(xiàn)之前，地球化學(xué)樣品分析其實(shí)是存在既定標(biāo)準(zhǔn)的。將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)可以清楚的認(rèn)知到，使用分析儀器來(lái)對(duì)礦物巖石進(jìn)行分析要比傳統(tǒng)的分析方式有更嚴(yán)苛的精度要求。而在我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的闡述中還有一個(gè)較為特殊的補(bǔ)充規(guī)定。該規(guī)定中提出了與以往具有較大不同的分析配套方式。在這些配套方案中指定了相對(duì)應(yīng)的分析方式來(lái)對(duì)巖石礦物進(jìn)行研究與分析。而這些配套的分析方式中，都有一個(gè)相同的特點(diǎn)，那就是所有使用配套方式進(jìn)行研究與分析的巖石礦物，都需要通過(guò)儀器分析的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)在使用配套方式進(jìn)行測(cè)量的巖石礦物樣品制備中，其制備要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的地球化學(xué)普通樣品制備要求[5]。

5.2 質(zhì)量嚴(yán)格把控

有關(guān)規(guī)定明確規(guī)定，在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行的檢測(cè)和分析工作，如b .對(duì)外部質(zhì)量控制至關(guān)重要的模式識(shí)別質(zhì)量控制所需的化學(xué)元素控制等。內(nèi)部執(zhí)行的質(zhì)量控制是一種明確、適當(dāng)?shù)姆治龇椒ǎ渲忻鞔_界定了提取邊界的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，所用分析情景需要與儀器更好地匹配。此外，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量檢查的資格率和實(shí)測(cè)率均高于99%，以前要求98%以上的資格率，通常至少90%的非盟資格率。外部質(zhì)量保證體系要求所有要素的合格率都大于85%，最終插圖不能與體系明確區(qū)分。如果質(zhì)量控制工作中的一項(xiàng)工作不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，最終結(jié)果就不能有效地減少。這是因?yàn)楦鲊?guó)有關(guān)部門對(duì)樣品的分析過(guò)程、結(jié)果和技術(shù)提出了嚴(yán)格要求，從而在一定程度上提高了實(shí)驗(yàn)室的效率，并有效地保證了實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量。

5.3 積極推廣無(wú)害環(huán)境的分析技術(shù)

由于毒物、危險(xiǎn)和環(huán)境壓力測(cè)試很高，巖石分析測(cè)試甚至可能嚴(yán)重污染環(huán)境，危及工作人員的健康。因此，應(yīng)在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室積極推廣使用現(xiàn)代綠色分析方法，以促進(jìn)在清潔和無(wú)害環(huán)境的方向上探測(cè)巖石信息。樣品量大于或等于5g，使得樣品排列小于250cm/g，同時(shí)保證了良好的代表性。同時(shí)，溶液中酸的總消耗減少99%，有效地減少了溶液中樣品所需的時(shí)間。同時(shí)進(jìn)一步提高檢測(cè)效率，減少有毒物質(zhì)污染，減少溶劑污染。

5.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)試是實(shí)際巖礦測(cè)試中較為常見(jiàn)的測(cè)試形式，與其他測(cè)試形式相比，這一形式具有可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。技術(shù)人員利用分光光度法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先需要對(duì)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行全面研究，將周圍地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化以及開(kāi)采情況有個(gè)初步掌握，然后利用分光光度計(jì)在巖礦區(qū)域中完成測(cè)試，大致規(guī)劃所測(cè)量物質(zhì)溶液的強(qiáng)區(qū)與弱區(qū)，最后在物質(zhì)溶液分布的強(qiáng)區(qū)采集物質(zhì)樣品，帶回化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)致分析。

5.5 強(qiáng)化人才隊(duì)伍建設(shè)

對(duì)于地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室?guī)r礦分析測(cè)試工作來(lái)講，人才培養(yǎng)是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。因此，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)切實(shí)重視人才隊(duì)伍建設(shè)，切實(shí)構(gòu)建一支具備專業(yè)技能過(guò)硬、綜合能力較強(qiáng)且具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的分析測(cè)試精英隊(duì)伍。所以，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)積極組織相關(guān)教育和培訓(xùn)工作，虛心向一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和方法，加強(qiáng)技術(shù)人員的學(xué)習(xí)交流，不斷增強(qiáng)測(cè)試人員責(zé)任心、求知欲。與此同時(shí)，還需對(duì)自身實(shí)驗(yàn)室環(huán)境做進(jìn)一步改善，增強(qiáng)分析測(cè)試人員薪資待遇，為分析測(cè)試人才提供更為廣闊的上升空間，同時(shí)也能夠更好地留住人才[6，7]。

6 發(fā)展的趨勢(shì)

第一，所分析的技術(shù)和方法隨著社會(huì)進(jìn)步不斷創(chuàng)新，提高了儀器分析的敏感性和選擇性。二是分析設(shè)備向智能化方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)與分析技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步加快了數(shù)據(jù)分析，存儲(chǔ)了相關(guān)數(shù)據(jù)，控制了相關(guān)儀器的運(yùn)行，提高了分析過(guò)程的自動(dòng)化和智能化。此外，多種儀器儀表方法也逐漸結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了更高的檢測(cè)價(jià)值，結(jié)合了各種儀器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，逐步解決了薄弱環(huán)節(jié)。這是未來(lái)儀器系統(tǒng)的主要研究方向。總之，儀器將隨著社會(huì)的發(fā)展而進(jìn)一步發(fā)展，提高分析的響應(yīng)性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步完善技術(shù)規(guī)范。

7 結(jié)束語(yǔ)

需要注意的是，無(wú)論是何種類型的巖石礦物都是短時(shí)間內(nèi)不可再生的珍貴資源。因此，即便采用較為先進(jìn)的巖石礦物分析技術(shù)來(lái)對(duì)相關(guān)成分進(jìn)行研究與分析，也需要注意到相關(guān)巖石礦物的使用不可超出限度，否則將會(huì)影響到人類未來(lái)的生存與發(fā)展。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，或許會(huì)有更多的方式來(lái)提升巖石礦物有關(guān)元素在人類生產(chǎn)生活當(dāng)中的利用率，這是相關(guān)研究人員必須關(guān)注的。