基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)及問(wèn)題分析

李延鑫

（甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路橋梁系，甘肅 蘭州 730070）

地質(zhì)中的重金屬對(duì)各行各業(yè)的生產(chǎn)以及人類(lèi)的日常生活都有直接的影響，嚴(yán)重的地質(zhì)重金屬污染不僅會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)品以及質(zhì)量安全，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，除此之外，如果土壤中超標(biāo)的重金屬元素會(huì)隨著降雨和降雪滲入到地下，最終導(dǎo)致水污染，因此對(duì)地質(zhì)中重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)是十分必要的[1]。地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)作為監(jiān)測(cè)地質(zhì)重金屬含量的重要技術(shù)手段，其對(duì)解決重金屬污染問(wèn)題具有重要的作用，為此提出基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)及問(wèn)題分析。

1 基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)

此次研究的基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)，首先對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行地球化學(xué)測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中對(duì)樣品進(jìn)行采集，然后將采集的地質(zhì)樣品進(jìn)行光譜處理，最后采取相關(guān)的監(jiān)測(cè)分析方法以及儀器設(shè)備對(duì)樣品進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)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(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)圖。

1.1 地球化學(xué)測(cè)量

地質(zhì)地球化學(xué)測(cè)量有關(guān)技術(shù)要求按照《地質(zhì)地球化學(xué)測(cè)量規(guī)范》（DZ/T0145-94）、《原始地質(zhì)編錄規(guī)程》（DD2006-01）、地質(zhì)普查暫行規(guī)定（DD2000-02）、地質(zhì)勘查規(guī)范（DZ/T 0205-2002）中有關(guān)要求執(zhí)行。地球化學(xué)測(cè)線大致垂直監(jiān)測(cè)區(qū)域主要地質(zhì)構(gòu)造線，測(cè)線方位以及測(cè)量面積要根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)具體地質(zhì)情況確定，野外采樣定點(diǎn)用測(cè)網(wǎng)布設(shè)，GPS三維導(dǎo)航定點(diǎn)，并且需要保存航跡。野外采樣時(shí)需要建立較明顯的標(biāo)志，樣品的采集在測(cè)定采樣周?chē)c(diǎn)線距的1/10范圍內(nèi)采樣，一般由2個(gè)～3個(gè)采樣點(diǎn)組合為一件樣，采樣未受污染，重復(fù)樣在全區(qū)大致按等密度布設(shè)[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(dá)30cm～40cm。采集的樣品單樣濕重一般不少于1000g，過(guò)篩后單樣重量不少于250g。野外采樣過(guò)程中加強(qiáng)地質(zhì)觀察，詳細(xì)了解采樣點(diǎn)周?chē)刭|(zhì)特征，對(duì)采樣過(guò)程發(fā)現(xiàn)的重金屬地質(zhì)線索要及時(shí)采集化學(xué)分析樣品，并認(rèn)真做好記錄，必要時(shí)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的槽探工程揭露，采樣點(diǎn)均用紅布或記號(hào)筆在實(shí)地留下明顯標(biāo)志。

將采集的樣品進(jìn)行粗略加工，加工包括干燥、揉碎、過(guò)篩、混勻、稱(chēng)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(guò)程中不時(shí)揉搓，以免樣質(zhì)結(jié)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(duì)送樣單與樣品屬性卡記錄、樣品袋進(jìn)行核對(duì)，防止錯(cuò)漏號(hào)的發(fā)生。樣品干燥后以-40目的不銹鋼篩過(guò)篩，樣品采用對(duì)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(yùn)輸過(guò)程中的二次污染，最后裝箱[3]。樣品加工過(guò)程中盡是做到避免污染、混樣，每加工完一個(gè)樣品均清掃加工用具，再加工下一個(gè)樣品。然后將樣品直接進(jìn)行細(xì)碎加工，樣品細(xì)碎處理達(dá)到-200目，樣品重量不少于加工前樣品重量的90%，樣品加工過(guò)程中嚴(yán)格保證了樣品的均勻性，每加工一個(gè)樣品后，處理使用的用具均充分清掃，嚴(yán)防樣品的相互污染。

1.2 地質(zhì)光譜實(shí)驗(yàn)室處理

將采集到的樣品帶到實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)其進(jìn)行光譜處理。光譜處理使用的處理儀器是由英國(guó)KGH（Knalytucal Gpectral Hevices）公司生產(chǎn)的手持地質(zhì)光譜儀，探測(cè)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(zhǎng)范圍需要嚴(yán)格控制在1026.65nm～1264.55nm范圍內(nèi)。

以65W鹵化燈作為處理光源，垂直高度在0.56m～0.75m范圍內(nèi)，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(kāi)，嚴(yán)格按照處理儀器使用說(shuō)明書(shū)將光譜儀預(yù)熱10min～15min，并且將白板定標(biāo)校準(zhǔn)，處理儀器均垂直下方對(duì)樣品進(jìn)行處理，在處理過(guò)程中至少要保持與水平面法線都在±16°之內(nèi)，距離樣品大約0.01m。白板的定標(biāo)要貫穿在光譜處理過(guò)程中，每15min進(jìn)行一次定標(biāo)，保證樣品處理質(zhì)量，以此完成對(duì)采集的樣品光譜實(shí)驗(yàn)室處理。

1.3 地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)分析

利用液相色譜-原子熒光聯(lián)用法和微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，液相色譜-原子熒光聯(lián)用法是一種監(jiān)測(cè)效率較快，操作簡(jiǎn)單的重金屬監(jiān)測(cè)分析方法，而微波消解法是在傳統(tǒng)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)方法基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研發(fā)的一種精準(zhǔn)度較高的地質(zhì)重金屬含量監(jiān)測(cè)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(fā)射光譜儀的金屬發(fā)射強(qiáng)度分析功能，完成地質(zhì)重金屬含量監(jiān)測(cè)。

首先將處理后得到的樣品放入檢測(cè)儀器中，在霧化器的作用下將樣品溶液轉(zhuǎn)化為氣體進(jìn)入到高溫等離子體中。利用石英原子化器將樣品中化學(xué)元素分解成原子態(tài)，在特制的砷空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，在檢測(cè)儀器載氣的推動(dòng)作用下，使元素電離子經(jīng)過(guò)采樣錐、截取錐后進(jìn)入到儀器的離子透鏡體中，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)元素質(zhì)量分析，將元素電離子中的中性離子、負(fù)離子與光子分離開(kāi)來(lái)。根據(jù)事先設(shè)定好的監(jiān)測(cè)參數(shù)，過(guò)濾掉不符合監(jiān)測(cè)范圍的化學(xué)元素的電離子，最后檢測(cè)儀器會(huì)將剩下的重金屬元素電離子個(gè)數(shù)顯示出來(lái)，并通過(guò)必要的計(jì)算，得出地質(zhì)中是否含有重金屬元素，以及重金屬元素的含量。在完成對(duì)樣品重金屬監(jiān)測(cè)分析之后，為了保證得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果的有效性和可用性，需要進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度監(jiān)控，準(zhǔn)確度監(jiān)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(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并計(jì)算單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)每個(gè)元素測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)數(shù)差，其分析監(jiān)控限要求如下：檢出限三倍以?xún)?nèi)，△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(duì)于監(jiān)測(cè)結(jié)果的精密度監(jiān)控需要按照DZ/T0130-2006的要求，隨機(jī)抽取5%的試樣（占試樣總數(shù)的百分比）編成密碼進(jìn)行內(nèi)檢分析。計(jì)算基本分析結(jié)果與檢查分析結(jié)果的相對(duì)雙差RD%，其監(jiān)控限為RD%≤±50，重金屬元素內(nèi)檢分析監(jiān)控限同重金屬元素準(zhǔn)確度監(jiān)控限，并按照監(jiān)控限要求統(tǒng)計(jì)各元素內(nèi)檢分析的一次合格率，合格率應(yīng)不得低于95%，以此完成對(duì)地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)分析。

2 基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)問(wèn)題分析

從目前的基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用成果來(lái)看，采用的監(jiān)測(cè)方法均選擇精度高、效率快、操作難度較低且能同時(shí)測(cè)定多種重金屬的監(jiān)測(cè)方法，其中包括光學(xué)監(jiān)測(cè)方法、電化學(xué)監(jiān)測(cè)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(lián)用法和微波消解法，使用這些監(jiān)測(cè)方法雖然能夠保證監(jiān)測(cè)技術(shù)的精度，但是卻忽視了監(jiān)測(cè)儀器的重要性，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中使用的監(jiān)測(cè)儀器比較落后，即使引入了先進(jìn)的國(guó)外監(jiān)測(cè)儀器，大部分監(jiān)測(cè)人員不能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確使用，這在一定程度上會(huì)影響到最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)現(xiàn)代監(jiān)測(cè)儀器提出的要求越來(lái)越高，技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中使用的監(jiān)測(cè)儀器不僅要能夠快速、緊密的獲取到地質(zhì)重金屬相關(guān)信息，同時(shí)還要操作簡(jiǎn)單，具備智能化、數(shù)字化、系統(tǒng)化等特點(diǎn)，這一問(wèn)題已經(jīng)成為基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中急需解決的問(wèn)題之一。除此之外，在技術(shù)常規(guī)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，對(duì)于樣品的處理仍然使用傳統(tǒng)處理方法，處理程序復(fù)雜，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效率較低，再加上傳統(tǒng)處理方法時(shí)效性較差，已經(jīng)嚴(yán)重的制約了基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣使用。綜上所述，如何提高樣品處理效率以及監(jiān)測(cè)設(shè)備信息化水平是監(jiān)測(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)作為研究地質(zhì)問(wèn)題的重要手段，對(duì)于地質(zhì)重金屬污染問(wèn)題的研究具有至關(guān)重要的作用，此次查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)基于地球化學(xué)的地質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)以及問(wèn)題進(jìn)行了分析，并取得了一定的分析成果，對(duì)地質(zhì)重金屬技術(shù)的應(yīng)用提高參考依據(jù)。