化探樣品的分析方法與樣品的保存的探討

＊楊 艷

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室 新疆 830013）

化探樣品的分析方法與樣品的保存的探討

＊楊 艷

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室 新疆 830013）

現(xiàn)代科學(xué)儀器的飛速發(fā)展和日臻成熟完善，在借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助下，對(duì)很多學(xué)科的發(fā)展進(jìn)步都產(chǎn)生了很大的影響和促進(jìn)。地球科學(xué)是一項(xiàng)涵蓋范圍廣泛、內(nèi)容復(fù)雜深?yuàn)W的學(xué)科，其核心是對(duì)地球資源的勘測(cè)與分析研究，尤其是對(duì)地質(zhì)材料的化學(xué)分析。但是，現(xiàn)在的化學(xué)分析方法受到來(lái)自儀器分析法的沖擊，化學(xué)分析法不可避免的誤差和時(shí)效都讓其逐漸被邊緣化，但是，在礦物質(zhì)分析領(lǐng)域，化學(xué)分析方法仍然是非常重要且關(guān)鍵的技術(shù)。本文主要對(duì)化學(xué)分析方法在地質(zhì)樣品中的應(yīng)用和樣品的保存進(jìn)行分析探討，對(duì)化學(xué)分析方法的重要性和發(fā)展建言獻(xiàn)策。

化探樣品；分析；樣品；保存

1.地質(zhì)學(xué)及地質(zhì)工作

地質(zhì)學(xué)是自然學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科之一，可想而知它是以地球?yàn)橹饕獙?duì)象，并針對(duì)地球的自然狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的學(xué)科，以地殼和巖石圈為主要研究領(lǐng)域。而我國(guó)的地質(zhì)學(xué)是針對(duì)我國(guó)領(lǐng)土范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，并對(duì)得到的物質(zhì)信息進(jìn)行科學(xué)有效的數(shù)據(jù)分析。不僅要對(duì)區(qū)域地貌和土壤等進(jìn)行勘測(cè)分析，更重要的就是對(duì)地質(zhì)樣品進(jìn)行分析探究，從而了解到我國(guó)地質(zhì)變遷和發(fā)展?fàn)顩r的學(xué)科技術(shù)。

2.我國(guó)的地質(zhì)分析工作

地質(zhì)分析工作離不開(kāi)對(duì)地表資源和物質(zhì)的檢測(cè)分析，也就是對(duì)樣品進(jìn)行的分析。當(dāng)前借助各種儀器勘探設(shè)備和先進(jìn)的保障體系，地質(zhì)樣品的調(diào)查獲取變得容易了，樣品量逐漸增加，這也促進(jìn)了地質(zhì)分析技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。20世紀(jì)60年代之前，化學(xué)分析法是地質(zhì)勘測(cè)的主要分析手段，化學(xué)分析是通過(guò)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行特定的化學(xué)反應(yīng)和其中的計(jì)量關(guān)系來(lái)進(jìn)行分析的方法，歷史悠久且非常經(jīng)典耐用。我國(guó)曾經(jīng)使用了非常長(zhǎng)的一段時(shí)間，隨著改革開(kāi)放和學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)地質(zhì)工作人員逐漸開(kāi)始使用先進(jìn)的儀器設(shè)備。

3.化探樣品的分析

(1)常見(jiàn)元素的化學(xué)分析法

①硼及硼礦石

硼是自然界中分布較為廣泛的化學(xué)元素，硼礦物種類較多，例如，水方鎂石、硼鉀鎂石、硼鎂石等。在分析時(shí)，不同功能的礦物質(zhì)的分析方法是不同的，但重要的一點(diǎn)就是要在60℃的干燥環(huán)境下進(jìn)行3小時(shí)的分析，并且主要分析出B2O3即可。全面分析則還需要分析出Go、Fe2O3、CO2、Al2O3和水分與灼燒減量等。分析方法為：

首先，分解。因?yàn)榕鹗羌热苡谒嵊秩苡趬A的，過(guò)氧化氫的強(qiáng)氧化性可以作為分解試劑，樣品完全溶解后若測(cè)定的結(jié)果是相符的，則得出結(jié)果。其次，分離。最為實(shí)用的做法就是實(shí)用硼鉀基醚對(duì)樣品整流，這種方法能夠讓硼元素和其他元素快速的剝離開(kāi)。

②磷及磷石灰

磷石灰是多種磷酸鹽礦物的總稱，磷石灰在沉淀巖和火成巖中最為常見(jiàn)，雖然一些變質(zhì)巖中也會(huì)有少許磷石灰但是此種情況很難遇見(jiàn)。磷元素在礦物質(zhì)中的生成狀態(tài)是以正磷酸鹽的形態(tài)出現(xiàn)的，在對(duì)樣品進(jìn)行磷元素分析時(shí)，通常會(huì)對(duì)其他元素也進(jìn)行分析測(cè)定，尤其是對(duì)鋰、鈦、釩、鈾等元素，這些元素是礦物質(zhì)中較為常見(jiàn)的元素之一。尤其是在采集過(guò)程中，一旦方法用錯(cuò)，就會(huì)讓結(jié)果產(chǎn)生誤差，使得勘探工作無(wú)法繼續(xù)。分析方法為：

首先，分解和分離。將樣品脫水處理，磷酸鹽伴隨鈦、錫等元素一起成為含二氧化硅的雜質(zhì)，并在酸不溶物比較多的情況下，剩余渣滓要進(jìn)行堿熔。其次，分析。根據(jù)礦物質(zhì)的性質(zhì)差異選擇不同的分析方法，主要利用在4%-8%的硝酸溶液里，磷酸根離子和釩酸銨以及酸銨會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而生成可溶性的鉬釩黃色狀態(tài)的絡(luò)合物質(zhì)這一原理，利用這一方式來(lái)全熔或者半熔樣品，可以測(cè)得含量較低的磷元素。不僅對(duì)儀器設(shè)備的損傷小而且操作簡(jiǎn)便又非常高效。

③硫及硫鐵礦

硫是地殼中分布較為廣泛的一種元素，尤其是在火山中，基本都有硫化物，并且這些化合物通常以硫鹽礦存在，比如，重晶石和石膏等。我們生活中常見(jiàn)的煤炭，也含有部分硫元素，并且我們能夠明顯的聞到硫燃燒后釋放出的氣味。硫鐵礦的化學(xué)名稱為二硫化亞鐵，是以黃色立方晶體狀存在，狀態(tài)以化合狀態(tài)和游離狀態(tài)為主。值得注意的是，因?yàn)榱虻V物中通常會(huì)有一些有毒元素相伴，所以在分析測(cè)定過(guò)程中要注意檢測(cè)并把控好檢測(cè)條件和設(shè)備。將實(shí)驗(yàn)溫度嚴(yán)格控制在60℃能夠最大限度的降低整個(gè)環(huán)境的含氧量，從而減少樣品氧化程度和有害物質(zhì)的揮發(fā)，樣品檢測(cè)前的烘干處理，也會(huì)讓樣品便于后期保存和使用。分析方法如下：

首先，分解。分解通常會(huì)利用以下三種方法：一是，對(duì)樣品半熔，目的是對(duì)樣品中存在的硅酸進(jìn)行分離，但缺點(diǎn)是容易使其中的錫影響到實(shí)驗(yàn)效果；二是，利用硝酸及鹽酸分解，這種方法比較適合來(lái)分解硫化物礦物；三是，使用硝酸-氯酸鉀來(lái)分解樣品。其次，分離。分離硫元素最通常的做法是利用硫酸鋇重量法，首先讓硫全氧化生成可溶性的硫酸鹽，接下來(lái)在濃度為0．03%-0．1%的鹽酸溶液中利用氯化鋇讓硫酸根沉淀。這種方法對(duì)操作技巧和實(shí)驗(yàn)環(huán)境都有非常高的要求，而且會(huì)出現(xiàn)誤差和不確定因素，查找原因也比較困難，因此，這種方法還在日臻完善和進(jìn)步中。

④保存方法

地質(zhì)工作和勘探技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的樣品需要檢測(cè)和保存，保存方法的重要性不言而喻，在化學(xué)分析法中，樣品保存通常要做到以下幾點(diǎn)：

A．器皿保持干燥整潔，通常選用玻璃器皿并根據(jù)樣品特性針對(duì)性保存；B．保存溫度適中，以適合樣品為主；C．易氧化和腐蝕的樣品需要置于密閉存儲(chǔ)器中保存；D．以土壤樣品為檢測(cè)對(duì)象且分析氯元素時(shí)，樣品宜置于零下16℃的冷凍箱中保存；E．以土壤樣品為檢測(cè)對(duì)象且分析有機(jī)磷元素時(shí)，樣品可置于零下15℃的冷凍箱中保存3-6日；F．樣品保存空間通風(fēng)較好。

(2)儀器分析法ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜法）

①I(mǎi)CP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜法）的概念

ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜法）是一種利用質(zhì)譜計(jì)來(lái)進(jìn)行分析和檢測(cè)的技術(shù)，它的離子源是電感耦合等離子體。這種分析方法在同位素分析以及無(wú)機(jī)多元素同步分析中的適應(yīng)性能更好，得到更好的應(yīng)用。自然界當(dāng)中，每個(gè)元素都有一個(gè)或幾個(gè)同位素存在，且特定的同位素離子在檢測(cè)分析中出現(xiàn)的信號(hào)和試樣中的該元素濃度含量有著明確可測(cè)定的線性關(guān)系。

②具體分析方法

儀器設(shè)備：X Series II電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（日本理學(xué)造），工作條件見(jiàn)表1；AFX-88L型X光管；最大功率為4．0KW，X光管最大電壓為66kV，最大電流為125mA；上海盛力SL型半自動(dòng)壓片機(jī)。

樣品準(zhǔn)備：采集的本區(qū)域土壤樣品，制備樣品為0．2g，粒徑小于0．075mm。操作器材有：聚四氟乙烯坩堝、聚四氟乙烯燒杯、電熱板、乙烯試管等；實(shí)驗(yàn)試劑有：HF、HNO3、HCIO4，且經(jīng)過(guò)濕潤(rùn)、加熱、冷卻、稀釋、澄清等一系列實(shí)驗(yàn)步驟后等待上機(jī)檢測(cè)分析。

表1 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件

準(zhǔn)備一份試劑為空白的溶液，根據(jù)表1的工作條件選取ICP-MS來(lái)測(cè)定，且由計(jì)算機(jī)來(lái)繪制工作曲線。并選擇103Rh=10ng/ml為測(cè)定內(nèi)標(biāo)元素。

待測(cè)元素測(cè)量條件如下：

表2 待測(cè)元素測(cè)量條件

測(cè)定結(jié)果如下：

表3 本區(qū)域1:5萬(wàn)化探樣品ICP-MS測(cè)定結(jié)果（μg/g）

很多元素都可以采用ICP-MS進(jìn)行測(cè)定，但是W、Mo元素只能通過(guò)ICP-MS測(cè)定，對(duì)于Cr和V元素的測(cè)定ICPMS與其他儀器會(huì)產(chǎn)生不一樣的結(jié)果，因?yàn)镮CP-MS有離子質(zhì)譜的干擾，所以對(duì)這兩種元素的測(cè)定可以選擇其他儀器，如XRF。因?yàn)椋琁CP-MS雖然對(duì)地質(zhì)樣品的痕量以及超痕量多元素的同步和準(zhǔn)確分析上有很大的優(yōu)勢(shì)，但是在分析主量及次量元素上卻沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，它的記憶效應(yīng)比較嚴(yán)重，對(duì)低空白值有很大需求，并且對(duì)試樣制備的環(huán)境與試劑的清潔度要求比較高，它的優(yōu)勢(shì)是技術(shù)的靈敏度，精密度還要屬XRF和ICP-OES等。

4.結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)工作的基本工作是對(duì)化探樣品的分析和研究，分析的準(zhǔn)確性和精確度決定了勘測(cè)的發(fā)展方向和研究結(jié)果。化學(xué)分析法是十分準(zhǔn)確的基礎(chǔ)分析法，能夠在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樣品的很多可能性，但是它的速度較慢而且容易出現(xiàn)誤差和對(duì)樣品的損壞，不易于樣品后期保存和結(jié)果的準(zhǔn)確性。使用先進(jìn)的儀器，如ICP-MS法能夠最大限度的保護(hù)樣品又非常速度的檢測(cè)元素。要不斷創(chuàng)新工作方法和手段，將傳統(tǒng)理論和方法與新方法結(jié)合起來(lái)加以運(yùn)用，共同促進(jìn)化探分析工作的發(fā)展。

楊艷（1984～），女，新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室，研究方向：地質(zhì)化探化學(xué)樣品分析等。

((責(zé)任編：牛玉娟)

Discussion of Geochemical Sample Analysis method and Sample Preservation

Yang Yan

（Geological Survey Team Laboratory of first region, Bureau of Geology and Mineral Resources reconnaissance and development of the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Sinkiang, 830013）

The fast development and gradual perfection and maturity of modern scientific instrument, under the help of computer technology, has brought great influence and promotion to the development and progress of many subjects. Earth science is one subject with extensive scope, complex and abstruse content, besides, its core is the survey and analytical investigation of the earth's resources, especially the chemical analysis of geological materials. However, the current chemical analysis method is impacted by the instrumental method, besides, the inevitable error and timeliness of chemical analytical method make it in the state of marginalization, however, in the field of minerals analysis, the chemical analytical method still is the important and key technology. In this paper, it has mainly taken analysis and discussion of the application of chemical analytical method in geological sample and the sample preservation, besides, it has offered suggestion and advice for the importance and development of chemical analytical method.

geochemical sample；analysis；sample；preservation

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