化學儀器分析在現(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，安徽 宿州 234000）

我們社會制度的發(fā)展在大多數(shù)技術(shù)項目中從來沒有前進過，這些項目需要地理表示。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)量將受到嚴重影響，必須保證化石分析的質(zhì)量。隨著化學儀器技術(shù)的發(fā)展，越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)代巖礦分析系統(tǒng)中，獲得了相當大的實際效益。

1 儀器分析法概念

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

2 巖礦分析的主要特征概述

巖礦分析指的不只是對某一種巖礦物質(zhì)進行研究與分析，因為巖礦物質(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)資源勘測與開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，是因為巖礦物質(zhì)本身的包含范圍廣，更因為在整個分析的過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：測試含量的跨度較大，相互干擾較為嚴重。除此之外，需要技術(shù)人員具有高度負責的專業(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)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，巖石可能產(chǎn)生，不同種類的礦物對巖石的影響也不同。它們是地球地殼系統(tǒng)的一個中心元素，通常主要用于分析和澄清巖石的組成及其所含化學成分，以獲得有關(guān)礦物的信息和相應(yīng)的評價信息。巖石分析技術(shù)在地質(zhì)工作中的作用并非微不足道，而是對國內(nèi)經(jīng)濟和社會制度的可持續(xù)發(fā)展作出了部分貢獻，礦物資源的開發(fā)與巖石分析技術(shù)的使用有著相對密切的聯(lián)系，而巖石分析技術(shù)對于地理、礦產(chǎn)開采和生物多樣性至關(guān)重要。

4 化學儀器分析關(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)性較強的混合物檢測工作當中。氣相色譜技術(shù)在檢測工作內(nèi)容方面，重點包含了混合物當中的苯、持久性有機污染物（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行拆分，劃分成多個不同的檢測工作樣本，然后運用液色譜法對檢測樣本進行分析，實現(xiàn)樣本的定量分析。隨著我國氣相色譜技術(shù)的研發(fā)程度越來越高，在環(huán)境監(jiān)測工作當中應(yīng)用非常廣泛，比如在空氣質(zhì)量監(jiān)測、水土環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測等相關(guān)工作中，通過氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用所得到的檢測數(shù)據(jù)非常精確，可以對大氣和水土環(huán)境污染物進行定量定性分析[2]。

4.2 電化學分析法

電化學分析法是儀器分析法中最常使用的方法之一，電化學分析法能夠通過分析食品中的物質(zhì)含量、物質(zhì)成分等來實現(xiàn)檢測，根據(jù)檢測方法的不同，電化學分析法還可以分為電勢分析法、電導分析法、伏安法等等。電化學分析法可檢測內(nèi)容極多，且檢測難度較低，管理過程與其他儀器分析法相比更加簡便，且分析過程快，分析結(jié)果準確。但需要注意的是，電化學分析法在實際運用過程中也是存缺陷的，例如檢測過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

在實際的環(huán)境監(jiān)測過程中離子色譜技術(shù)的使用范圍比較廣泛，不僅可以測量大氣中的污染物，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行監(jiān)測，通過使用此項技術(shù)能夠?qū)Νh(huán)境污染中的污染源進行準確的判斷和分析，所以說在監(jiān)測環(huán)境的過程中此項技術(shù)的應(yīng)用價值比較高。在實際監(jiān)測過程中，離子色譜技術(shù)主要是對污染物中的硝酸根、硫酸根以及氯元素等進行分析和監(jiān)測，工作原理就是陰陽離子交換柱，對于監(jiān)測樣品中的離子物質(zhì)進行準確的分析，然后將中離子作為基線，對不同離子的濃度進行對比，對交換柱的實際位移情況進行實時觀察，能夠進一步提高樣品分析數(shù)據(jù)的準確性[3]。

4.4 紅外分光光度法

紅外分光光度法的原理是當化學物質(zhì)的分子吸收并產(chǎn)生波長光能之后，會引起分子振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷變化，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，簡稱為紅外光譜。技術(shù)人員利用所產(chǎn)生的紅外光譜對巖礦測試范圍內(nèi)的物質(zhì)進行定性分析或定量測試，由于物質(zhì)分子剛開始時發(fā)生振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷所需的能量較低，幾乎所有的有機化合物在紅外光區(qū)內(nèi)都有吸收，因而難以對巖礦物質(zhì)中的微量元素進行準確分析，這時候就需根據(jù)分子中不同光能團，在物質(zhì)分子發(fā)生振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷時進行能量區(qū)分，利用產(chǎn)生的吸收光譜鑒定其不同波長位置，進而將不同強度的定量檢測數(shù)據(jù)進行分離，提煉出對巖礦物質(zhì)準確分析的紅外光區(qū)，其中吸收強度是定量檢測的主要依據(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，包括測試分子鍵長、鍵角、分析分子立體結(jié)構(gòu)等，還可用于化學組成結(jié)構(gòu)分析，比如化合物的定性定量分析。當前這一方法應(yīng)用最為廣泛的是對未知毒物的結(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就是靈敏度沒有可見分光光度法的靈敏度高，不適宜對物質(zhì)中的微量元素進行成分測試，必須要求樣品純化。若要將其應(yīng)用于巖礦測試工作中，需進一步完善其運用特點，克服靈敏度低的缺點，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

國家在現(xiàn)代巖石礦物分析技術(shù)的使用中，一直都有相對應(yīng)的標準來規(guī)范，最終檢測的精度與密度。而在使用儀器分析方式對現(xiàn)代巖石礦物進行分析的過程中，相關(guān)技術(shù)人員都會自覺的使用國家一級標準來對巖石礦物的勘測精度與密度進行相對應(yīng)的考核與記錄。具體而言，相對應(yīng)的精確度要求控制是0.13，超越該數(shù)值則被視為不達標。相對應(yīng)的精密度要求控制在15%，超出該數(shù)值也被視為不達標。而在這一標準要求出現(xiàn)之前，地球化學樣品分析其實是存在既定標準的。將兩個標準進行比對可以清楚的認知到，使用分析儀器來對礦物巖石進行分析要比傳統(tǒng)的分析方式有更嚴苛的精度要求。而在我國相關(guān)標準的闡述中還有一個較為特殊的補充規(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應(yīng)的分析方式來對巖石礦物進行研究與分析。而這些配套的分析方式中，都有一個相同的特點，那就是所有使用配套方式進行研究與分析的巖石礦物，都需要通過儀器分析的方法來進行測量。同時在使用配套方式進行測量的巖石礦物樣品制備中，其制備要求要遠遠高于傳統(tǒng)的地球化學普通樣品制備要求[5]。

5.2 質(zhì)量嚴格把控

有關(guān)規(guī)定明確規(guī)定，在測試實驗室之外進行的檢測和分析工作，如b .對外部質(zhì)量控制至關(guān)重要的模式識別質(zhì)量控制所需的化學元素控制等。內(nèi)部執(zhí)行的質(zhì)量控制是一種明確、適當?shù)姆治龇椒?，其中明確界定了提取邊界的標準和規(guī)定，所用分析情景需要與儀器更好地匹配。此外，標準物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量檢查的資格率和實測率均高于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工作不符合標準要求，最終結(jié)果就不能有效地減少。這是因為各國有關(guān)部門對樣品的分析過程、結(jié)果和技術(shù)提出了嚴格要求，從而在一定程度上提高了實驗室的效率，并有效地保證了實驗室的質(zhì)量。

5.3 積極推廣無害環(huán)境的分析技術(shù)

由于毒物、危險和環(huán)境壓力測試很高，巖石分析測試甚至可能嚴重污染環(huán)境，危及工作人員的健康。因此，應(yīng)在地質(zhì)實驗室積極推廣使用現(xiàn)代綠色分析方法，以促進在清潔和無害環(huán)境的方向上探測巖石信息。樣品量大于或等于5g，使得樣品排列小于250cm/g，同時保證了良好的代表性。同時，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間。同時進一步提高檢測效率，減少有毒物質(zhì)污染，減少溶劑污染。

5.4 現(xiàn)場實地測試

現(xiàn)場分析測試是實際巖礦測試中較為常見的測試形式，與其他測試形式相比，這一形式具有可靠性強的優(yōu)勢。技術(shù)人員利用分光光度法對現(xiàn)場實地物質(zhì)進行測試時，首先需要對區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進行全面研究，將周圍地質(zhì)運動變化以及開采情況有個初步掌握，然后利用分光光度計在巖礦區(qū)域中完成測試，大致規(guī)劃所測量物質(zhì)溶液的強區(qū)與弱區(qū)，最后在物質(zhì)溶液分布的強區(qū)采集物質(zhì)樣品，帶回化學實驗室進行進一步細致分析。

5.5 強化人才隊伍建設(shè)

對于地質(zhì)實驗室?guī)r礦分析測試工作來講，人才培養(yǎng)是一項重點內(nèi)容。因此，地質(zhì)實驗室應(yīng)當切實重視人才隊伍建設(shè)，切實構(gòu)建一支具備專業(yè)技能過硬、綜合能力較強且具有豐富實踐經(jīng)驗的分析測試精英隊伍。所以，實驗室應(yīng)當積極組織相關(guān)教育和培訓工作，虛心向一些先進的實驗室學習先進的技術(shù)和方法，加強技術(shù)人員的學習交流，不斷增強測試人員責任心、求知欲。與此同時，還需對自身實驗室環(huán)境做進一步改善，增強分析測試人員薪資待遇，為分析測試人才提供更為廣闊的上升空間，同時也能夠更好地留住人才[6，7]。

6 發(fā)展的趨勢

第一，所分析的技術(shù)和方法隨著社會進步不斷創(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，計算機與分析技術(shù)相結(jié)合，進一步加快了數(shù)據(jù)分析，存儲了相關(guān)數(shù)據(jù)，控制了相關(guān)儀器的運行，提高了分析過程的自動化和智能化。此外，多種儀器儀表方法也逐漸結(jié)合起來，實現(xiàn)了更高的檢測價值，結(jié)合了各種儀器技術(shù)的優(yōu)點，逐步解決了薄弱環(huán)節(jié)。這是未來儀器系統(tǒng)的主要研究方向?？傊瑑x器將隨著社會的發(fā)展而進一步發(fā)展，提高分析的響應(yīng)性和準確性，進一步完善技術(shù)規(guī)范。

7 結(jié)束語

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