礦化地球化學(xué)樣品的測試質(zhì)量風(fēng)險及對策

劉向東

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林 長春 130012

地球化學(xué)是研究化學(xué)元素在礦物、巖石、土壤、水和大氣圈中的分布和質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及這些元素在自然界的轉(zhuǎn)移規(guī)律。勘查地球化學(xué)是地球化學(xué)在地質(zhì)找礦工作中的具體運用，目前地球化學(xué)調(diào)查已成為地質(zhì)勘查的重要組成部分，地球化學(xué)調(diào)查主要采用巖石、土壤、水系沉積物、水化學(xué)、生物（植被）、氣體等地球化學(xué)調(diào)查方法，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的是巖石、土壤、水系沉積物三種地球化學(xué)調(diào)查方法。

地球化學(xué)樣品的特點一是樣品數(shù)量大，分析項目多、元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍大，為了了解待測特征元素的空間分布規(guī)律，地球化學(xué)找礦工作需在測區(qū)地表及地下工程內(nèi)系統(tǒng)采集樣品。一個中等規(guī)模礦床的化探工作，通常采集數(shù)以千計的樣品；二是分析項目多地球化學(xué)找礦工作中需要了解指示元素特征，查明其分帶性以及研究異常形成的有關(guān)問題，因此，每個樣品一般要測定十幾種到幾十種元素；三是樣品中元素含量低，變化范圍大化探樣品中指示元素含量通常很低，多屬微量或超微量，但有的樣品中元素含量可達(dá)到工業(yè)品位，因而元素含量的變化范圍也是十分大的，可達(dá)幾個數(shù)量級。

隨著我國地球化學(xué)調(diào)查工作的發(fā)展，中國地調(diào)局于2003 建立了區(qū)域地球化學(xué)勘查樣品57 種元素29 種標(biāo)準(zhǔn)分析方法，擬定了6 個配套方案，提出了內(nèi)標(biāo)質(zhì)量控制與外部質(zhì)量控制相結(jié)合的質(zhì)量控制方法，建立了統(tǒng)一的全國控制標(biāo)準(zhǔn)，制定了全國通用的標(biāo)準(zhǔn)控制樣品，實行全國統(tǒng)一監(jiān)控，有效地改善和提高了地球化學(xué)調(diào)查樣品分析的正確性和可靠性。但是地調(diào)局在制定分析方法、標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備及質(zhì)量監(jiān)控環(huán)節(jié)中，忽略了地球化學(xué)勘查樣品的礦化對測試結(jié)果的影響，由于礦化樣品中的某種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)到工業(yè)品位，對其他元素的測試產(chǎn)生干擾，采用常規(guī)的分析方法得到的結(jié)果與樣品真實值相差甚遠(yuǎn)，且質(zhì)量監(jiān)控采用的標(biāo)準(zhǔn)樣品監(jiān)控失效。我們實驗室在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市八間房1∶5 萬區(qū)域地質(zhì)勘查調(diào)查樣品的檢測過程中，由于樣品含鈣量高，原子吸收光譜法測鉛產(chǎn)生了干擾，測試結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真實值。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作參數(shù)

（1）iCAP6300 等離子體發(fā)射光譜儀，美國Thermo Fisher 公司，波長220.353 nm 射頻功率1 150 W 載氣流量一般 輔助氣流量0.5 L/min 等離子氣流量0.5 L/min 觀測高度12.0 mm。

（2）GGX-600 原子吸收光譜儀，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司，負(fù)高壓PMT（V）282；波長283.3 nm；燈電流5 mA, 光譜帶寬0.2 nm，乙炔流量1.5 L/min，空氣流量5.0 L/min。

（3）儀器工作條件：美國熱電公司POEMS 3型等離子質(zhì)譜儀，RF 發(fā)射功率1 150 W，冷卻氣流量（Ar）15 L/min，輔助氣流量1.0 L/min，霧化氣流量0.8～0.95 L/min，進(jìn)樣泵速100 n/min，進(jìn)樣沖洗時間20 s，分辨率100 μm，單個元素積分時間0.5 s,掃描方式： 跳峰，波長208，內(nèi)標(biāo)元素Rh。

1.2 樣品的制備

稱取 0.200 0 g 樣品于 50 mL 的聚四氟乙烯坩堝中，加入1 滴管硝酸蒸干（土壤樣品有機(jī)物含量高的情況下，加硝酸進(jìn)行消解），加入15 mL HCl- HFHNO3混合酸（1+2+1）放置過夜, 2 mLHClO4,將聚四氟乙烯坩堝放置于 240 ℃ 的電熱板蒸至 HClO4白煙冒盡，加入2 mL HNO3（1+5）,在電熱板上微熱至溶液清亮 ，用約 5 mL 去離子水沖洗杯壁 ，將溶液轉(zhuǎn)入 10 mL 比色管中 ，用去離子水稀釋至刻度搖勻 ，放置澄清。進(jìn)行原子吸收和等離子發(fā)射光譜儀測試；分取1.0 mL，于聚乙烯試管中，用HNO3（3+97）稀釋至10.0 mL，搖勻后進(jìn)行等離子質(zhì)譜儀測試。

2 結(jié)果與討論

由于樣品礦化，樣品中鈣的含量大于80%，用原子吸收光譜儀、等離子發(fā)射光譜儀、等離子質(zhì)譜儀分別測鉛的含量，等離子發(fā)射光譜儀與等離子質(zhì)譜儀測試結(jié)果極為接近，而原子吸收光譜儀的測試結(jié)果嚴(yán)重偏離。測試結(jié)果見表1。

表1 三種測試方法測得樣品中鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果Table 1 Mass fraction results of lead in samples by three test methods×10-6

為了進(jìn)一步驗證樣品中鈣含量高是否對原子吸收測試鉛產(chǎn)生干擾，我們采用了廊坊物化探研究所研制的合成灰?guī)r光譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)CESE Ⅱ-1 到CESE Ⅱ-8 采用相同的方法進(jìn)行驗證，灰?guī)r系列基體由純凈石灰石于適量的硅酸鹽人工基體混合配制而成，基體成分為：CaCO3∶85% 、MgCO3∶8%、SiO2∶5.2%、Al2O3∶1.1%、Fe2O3∶ 0.3%、K2SO4∶0.2%、Na2SO4∶0.2%。從表2 的測試結(jié)果可以證實，高含量的鈣對原子吸收光譜法測量鉛產(chǎn)生干擾，隨著鉛含量的增加，干擾逐漸減小。

表2 合成灰?guī)r光譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的鉛含量、原子吸收光譜儀和等離子發(fā)射光譜儀測試結(jié)果Table 2 Lead content of standard substance by synthesis limestone spectrum analysis, test results of atomic absorption spectrometer and plasma emission spectrometer×10-6

3 結(jié)論

地球化學(xué)樣品中通常分析方法對分析對象默認(rèn)了主量元素和微量元素的大致的量，很少考慮到樣品礦化情況，也缺少礦化的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行日常質(zhì)量監(jiān)控，因此對礦化的樣品，在質(zhì)量參數(shù)均合格的情況下，誤報、漏報的風(fēng)險極大，因此內(nèi)檢分析和異常抽查分析應(yīng)盡量采用與基本分析不同的分析方法，規(guī)避誤報、漏報的風(fēng)險。

[1] 葉家瑜，江寶林.區(qū)域地球化學(xué)勘查樣品分析方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2004：46-57.

[2] DZ/T 0130-2006，地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范[S].

[3] DZ/T 011-91,地球化學(xué)普查規(guī)范[S].