李仲夏

地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作對于地質(zhì)中金屬元素的回收利用具有重要作用，但是在傳統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作中，在各方面因素的影響下其實(shí)驗(yàn)數(shù)值準(zhǔn)確性較差，從而對地質(zhì)中金屬元素的回收利用造成不利影響。隨著原子吸收技術(shù)被應(yīng)用到地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作中，有效的推動了我國地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作的發(fā)展，已經(jīng)成為我國地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作的重要發(fā)展方向。通過應(yīng)用原子吸收測定技術(shù)，構(gòu)建完善的應(yīng)用和評定形式，對于推動地質(zhì)測試的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義，能夠有效的推動我國地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展。本文對原子吸收技術(shù)進(jìn)行了介紹，并且對其在地質(zhì)測試中的應(yīng)用形式進(jìn)行了探討。

1 原子吸收測定法的分析

1.1 原子吸收法概述

原子吸收光譜法是20 世紀(jì)中期出現(xiàn)的一種檢測技術(shù)，其能夠通過物質(zhì)產(chǎn)生的原子蒸汽在不同元素中的譜線吸收反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)待測元素的定量分析。利用元素的特定波長，可以測量出該元素產(chǎn)生的原子蒸汽的輻射吸收值，根據(jù)其可以計(jì)算出物質(zhì)中待測元素的含量。在通常情況下，原子會處于基態(tài)狀態(tài)下，當(dāng)輻射光照射到原子蒸汽上以后，原子吸收能量，進(jìn)而被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)原子，當(dāng)原子處于第一激發(fā)態(tài)時會出現(xiàn)共振吸收反應(yīng)，從而產(chǎn)生原子吸收光譜，根據(jù)原子輻射吸收值能夠計(jì)算出元素的量。隨著原子吸收技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種原子吸收光譜類型，主要有火焰離子吸收法、石墨爐原子吸收法和氫化物發(fā)生法等三種。

（1）原子火焰吸收法。原子火焰吸收法具有非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在易原子化的元素檢測中具有重要應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于檢測效率高、重現(xiàn)性好并且重復(fù)性低，而且對于絕大多數(shù)元素其檢測靈敏度都比較高。當(dāng)前，原子火焰吸收法中常用的是空氣-乙炔火焰，由于火焰溫度只有2300℃，導(dǎo)致其難以使高沸點(diǎn)、高熔點(diǎn)和易形成難熔氧化物的元素原子化，因此當(dāng)前通過屏蔽氧-空氣火焰、預(yù)混合樣-乙炔火焰和氧化亞氮-乙炔火焰等來提高火焰溫度，從而實(shí)現(xiàn)高沸點(diǎn)、高熔點(diǎn)元素的原子化，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測。原子火焰吸收法的缺點(diǎn)在于，受到原子化效率和霧化效率等因素的影響，其檢出限在10-9g 的數(shù)量級，對于含量較低的元素不能夠進(jìn)行有效的檢測。

（2）石墨爐原子吸收法。石墨爐原子吸收法利用石墨材料制成的原子化器，通過加熱電流來實(shí)現(xiàn)元素原子化。石墨爐原子吸收法的優(yōu)點(diǎn)在于具有較高的靈敏度，其靈敏度可以達(dá)到10-12g ～10-14g；由于該方法能夠?qū)崿F(xiàn)原子化溫度的自由調(diào)節(jié)，因此具有較高的安全性；此外，該方法只需要5μL ～100μL 的樣本量，就能夠完成一次檢測，使其應(yīng)用起來更加方便；石墨爐原子吸收法的缺點(diǎn)在于成本較高，而且檢測精度較低、重現(xiàn)性差，而且若樣品的基體比較復(fù)雜，則導(dǎo)致其背景吸收干擾性比較大，會影響檢測的精確率。

（3）氫化物發(fā)生法。該種方法具有非常高的靈敏度，常用于易形成氫化物的元素檢測中，如Ge、Bi、Hg、Sb、As、Sn、Pb、Se 等。氫化物發(fā)生法的進(jìn)樣效率可以達(dá)到約100%，因此在Hg、Sn、As 等在原子化過程中易轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定氫化物的元素檢測中具有重要應(yīng)用。該方法是在分離基體和元素的情況下進(jìn)行元素的原子化的，因此受到外界因素的干擾比較小，靈敏度比較高。

1.2 原子吸收光譜法的應(yīng)用優(yōu)勢

1.2.1 選擇性強(qiáng)

原子吸收光譜法具有較寬的吸收帶寬，這使其具有較快的檢測速度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作。該方法還不容易受到譜線干擾，這主要是由于在該方法中譜線只能夠基于主線轉(zhuǎn)變，而且譜線相對較短，因此不容易出現(xiàn)線重疊的現(xiàn)象，從而有效的降低了干擾，具有較強(qiáng)的選擇性。

1.2.2 分析范圍廣

原子吸光譜法具有70 多種檢測方法，能夠?qū)Ω鞣N物質(zhì)中各種主量元素進(jìn)行檢測，還能夠?qū)崿F(xiàn)微量、超痕量元素的檢測；該種方法不僅能夠檢測金屬元素和類元素，在非金屬元素和有機(jī)物的檢測中也有很好的效果。

1.2.3 靈敏度高

原子吸收光譜法具有較高的靈敏度，在常規(guī)檢測工作中，應(yīng)用該方法進(jìn)行檢測，檢測限基本都可以達(dá)到ppm 的級別?？偟膩碚f，該方法不僅靈敏度高，而且操作便捷，能夠縮短檢測分析周期，提高測量速度。

1.3 原子吸收光譜法在金屬檢測中的應(yīng)用

在金屬檢測工作中，原子吸收光譜法具有重要應(yīng)用。原子吸收光譜法可以對Cr、Ni、Cu、Mn、Mo、Ca、Mg、Al、Cd、Pb、Ad、Zn、Ba、K、Na 等元素分析，應(yīng)用火焰離子檢測法可以檢出限可以達(dá)到10-9g/ml 數(shù)量級，石墨爐原子吸收法可測到10-13g/ml數(shù)量級，利用氫化物發(fā)生器還可以對揮發(fā)性金屬元素汞、錫、銻、鍺等進(jìn)行微痕量測定。

2 原子吸收在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中的應(yīng)用方向

2.1 采樣

在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作中，采樣是重要的環(huán)節(jié)，直接影響到后續(xù)實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果，因此需要做好地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試采用工作，在工作中注意以下幾方面的問題：

（1）保證樣品清潔，降低雜質(zhì)對實(shí)驗(yàn)測試準(zhǔn)確度的影響。在樣品采樣過程中，需要對采集的樣品進(jìn)行全面的清洗和殺菌處理，使用蒸餾水來對采集的樣品進(jìn)行蒸餾清洗，提高采集樣品的清潔度，從而降低雜質(zhì)對于實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。

（2）確保采用儀器的清潔度。在實(shí)驗(yàn)測試過程中，在使用設(shè)備和儀器之前，需要對設(shè)備儀器進(jìn)行仔細(xì)檢查，避免錯用而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）做好化學(xué)試劑管理。在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢測工作中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范的配比、調(diào)和和保存。對于金屬元素樣品，應(yīng)放置在專用儀器中，確保保存良好，降低對后續(xù)實(shí)驗(yàn)測定工作開展的影響。

（4）控制好化學(xué)試劑配比誤差。在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試工作中，需要應(yīng)用到一些化學(xué)試劑，這些試劑的配比會影響到測定結(jié)果，因此需要加強(qiáng)試劑配比的管理，降低配比誤差，提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 稀釋

在應(yīng)用原則吸收法進(jìn)行地質(zhì)測試時，稀釋是一項(xiàng)重要內(nèi)容，通常采用的稀釋溶液是4%硝酸溶液，或者是9+2 硝酸溶液，在實(shí)際稀釋過程中，還需要根據(jù)樣品的實(shí)際情況，適當(dāng)加入考慮酸溶液，提高測定數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。在稀釋過程中應(yīng)注意以下幾方面內(nèi)容：

（1）對于加入高氯酸溶液的量要進(jìn)行有效控制，要注意其的氧化還原反應(yīng)。

（2）做好溫度控制。在稀釋過程中，稀釋溶液內(nèi)部的溫度不斷升高，溫度快速升高可能會導(dǎo)致一些不可控的影響，因此需要逐漸稀釋，對氧化還原反映的速率進(jìn)行有效控制。

（3）合理添加輔助劑。為了使稀釋更加完全，需要添加輔助劑進(jìn)行判斷。在稀釋過程中，溫度升高以后，會使氧化還原反應(yīng)更加明顯，此時通過試劑顏色可以對反映的程度進(jìn)行判斷。若試劑顏色逐漸變成棕色或者黑色，需要加入適當(dāng)硝酸溶液來保障測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 金屬元素回收

原子吸收法在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，對于地質(zhì)金屬元素回收具有重要作用。檢測人員需要先采集少量樣品，約10g 左右，加入10g 硝酸溶液，按照實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行消化處理，通過原子吸收光譜進(jìn)行測定，測定出金屬元素的種類和含量等，然后根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，確定具體的回收數(shù)據(jù)。

3 原子吸收光譜法在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試金屬檢測中的具體應(yīng)用

原子吸收光譜法主要包括原子火焰吸收法、石墨爐原子吸收法和氫化物發(fā)生法等三種，火焰原子吸收分光光度計(jì)中最常用的火焰是空氣-乙炔火焰，該方法的原理是利用空心陰極燈發(fā)出待測元素的特征譜線，被火焰原子化器產(chǎn)生的原子蒸氣對特定譜線的吸收作用來進(jìn)行定量分析的一種分析手段。該儀器主要主要包括光源系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)等幾部分組成。下面對地質(zhì)樣品中的金、銀、銅、鉛、鋅等的火焰離子光度檢測方法進(jìn)行了介紹。

3.1 地質(zhì)樣品中金含量測定

在地質(zhì)樣品中金含量的測定方法中，主要的檢測方法有活性炭富集碘量法、活性炭富集原子吸收發(fā)、點(diǎn)火試金法和泡沫塑料富集原子吸法等幾種，化學(xué)法原子吸收光譜法在大批量生產(chǎn)中具有比較大的優(yōu)勢，而在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，綜合考慮成本、時間等方面的因素，泡沫塑料富集原子吸收法更具優(yōu)勢，因此應(yīng)用更為廣泛，具體的實(shí)驗(yàn)過程如下：首先，對試樣進(jìn)行加工，然后稱取5g ～20g（0.0001g）樣品，若初檢時發(fā)現(xiàn)樣品中金含量較高，則在復(fù)測時可以適當(dāng)減少稱樣量；其次，將試樣放置到馬弗爐中，設(shè)置溫度為650℃，高溫灼燒50min，將樣品中的硫、碳等出去；樣品冷卻到室溫后，用王水溶解，然后再王水（1+9）介質(zhì)中用泡沫塑料富集金；最后，用硫脲水溶液解脫，火焰原子吸收光度計(jì)檢測，測定并計(jì)算出試樣中的金含量。

儀器參數(shù)設(shè)置如下：波長242.8nm；狹縫：0.4nm；燈電流3mA；燃燒器高度6mm；在上述實(shí)驗(yàn)條件下，試驗(yàn)中金的測量范圍可以達(dá)到0.1ug/g ～200ug/g，這個檢出范圍可以滿足絕大多數(shù)地質(zhì)巖礦樣品中金含量得檢測要求。在應(yīng)用這一方法進(jìn)行檢測時需要注意，市面上的泡沫塑料對于金的吸附能力有比較大的差異，因此在選擇泡沫塑料時最好進(jìn)行比對實(shí)驗(yàn)，選擇回收率較好的塑料泡沫產(chǎn)品，降低實(shí)驗(yàn)誤差。

3.2 巖石礦物樣品中銀含量的測定

地質(zhì)樣品中的銀含量的檢測方法主要包括分光光度法、發(fā)射光譜法和火焰原子吸收光譜法等幾種，其中以火焰原子吸收光譜法的應(yīng)用最為廣泛，尤其是在銀含量較低的樣品中，該方法具有重要應(yīng)用。具體的檢測過程如下：首先，對樣品進(jìn)行加工，然后準(zhǔn)確稱取加工后的樣品0.2g ～1g，精確到（0.0001g），在樣品中加入硝酸分解，然后加入王水（1+4）介質(zhì)中，由空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行檢測并計(jì)算出相應(yīng)的含量。

儀器測定參數(shù)如下：波長328.1nm；狹縫：0.4nm；燈電流3mA；燃燒器高度6mm；通過該方法進(jìn)行檢測可以對銀含量在1ug/g ～500ug/g 的樣品進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，通過這樣的方式基本可以滿足大多數(shù)地質(zhì)巖礦樣品中銀含量的準(zhǔn)確檢測，若樣品中銀含量比較高則可以通過提高酸度、減少稱樣量等方式來進(jìn)行檢測。在檢測過程中需要注意，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的測繪之前，需要蒸餾水對毛細(xì)管進(jìn)行多次沖洗，確保沖洗干凈，從而避免標(biāo)準(zhǔn)溶液被污染。

3.3 巖石礦物樣品中銅、鉛、鋅含量的測定

在地質(zhì)找礦工作中，銅、鉛、鋅三種元素是重點(diǎn)的檢測元素，經(jīng)常被檢測，而且在日常生活中這三種元素的應(yīng)用也都比較廣泛。對于巖石礦物樣品的監(jiān)測重，銅、鉛、鋅等的檢測測方法比較多，包括極譜法、容量法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子發(fā)射光譜法等幾種，其中以原子吸收光譜法具有操作簡單方便、準(zhǔn)確性高和分析速度快等方面的優(yōu)點(diǎn)，使其地質(zhì)巖礦樣品中銅、鉛、鋅的檢測中具有廣泛的應(yīng)用，由于這三種元素在實(shí)驗(yàn)測試中并不會發(fā)生相互干擾，因此可以采用一次性溶解的方式，實(shí)現(xiàn)對這三種元素含量的測定。具體的檢測方式如下：首先，對樣品進(jìn)行加工，然后準(zhǔn)確稱取0.1g ～0.5g 樣品（精確到0.0001g），然后用鹽酸、硝酸溶液使樣品分解，并且制成鹽酸(1+19)溶液，上機(jī)，使用空氣-乙炔原子火焰吸收分光光度計(jì)進(jìn)行銅、鉛、鋅三種元素吸光度的測定，并且計(jì)算出樣品中的含量：三種元素的檢測參數(shù)如下：

（1）銅：波長324.8nm；狹縫：0.4nm；燈電流3mA；燃燒器高度6mm。

（2）鉛：波長283.3nm；狹縫：0.4nm；燈電流3mA；燃燒器高度5mm。

（3）鋅：波長213.9nm；狹縫：0.4nm；燈電流3mA；燃燒器高度7mm。

在實(shí)際的檢測工作中，銅、鉛、鋅的檢測范圍分別是（0.001%～5%）、（0.005%～10%）和（0.001%～5%），檢測范圍可以滿足大部分巖石樣品中銅、鉛、鋅的檢測。若檢測樣品中鉛的含量比較高則需要通過提高試液酸度的方式來進(jìn)行改進(jìn)，完成檢測。

能滿足大部分地質(zhì)巖礦樣品銅、鉛、鋅含量的測定工作。當(dāng)試樣中鉛的含量較高時,應(yīng)適 當(dāng)?shù)奶岣咴囈旱乃岫取?/p>

3.4 注意事項(xiàng)

3.4.1 環(huán)境及設(shè)施條件

儀器室應(yīng)設(shè)置在沒有干擾的地方，在儀器室附近不應(yīng)有振動源，如大型車間廠房和火車道路等，工作臺面應(yīng)結(jié)實(shí)平整，不容易出現(xiàn)變形；室內(nèi)應(yīng)保持干凈、整潔，并且對室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行控制，室內(nèi)的溫度應(yīng)控制在10℃～30℃，濕度應(yīng)控制在70%以下，室內(nèi)應(yīng)安裝有溫濕度計(jì)對溫濕度進(jìn)行實(shí)時控制，并安裝空調(diào)、除濕機(jī)等設(shè)備對溫濕度進(jìn)行控制，從而確保儀器的光學(xué)系統(tǒng)和原子化系統(tǒng)能夠在合適的條件下工作，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；為了降低電壓電流波動以及突然停電等對儀器的影響，需要安裝UPS 穩(wěn)壓電源，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性；此外，需要對乙炔進(jìn)行良好的控制，確保鋼瓶出口的壓力在0.05Mpa ～0.07Mpa 之間，乙炔的純度最好要等到分析純，要經(jīng)常對鋼瓶和線路進(jìn)行漏氣檢查，若鋼瓶內(nèi)的乙炔氣體壓力小于0.5Mpa，需要更換氣瓶。

3.4.2 原子化系統(tǒng)

空氣-乙炔火焰原子化系統(tǒng)主要包括霧化器和燃燒頭兩部分，其中霧化器的作用是將試液霧化噴成微小均勻的霧滴，霧化效果對于檢測結(jié)果的穩(wěn)定性有比較大的影響；通常需要對裝機(jī)球的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使霧化器處于最佳狀態(tài)，調(diào)解時應(yīng)達(dá)到霧滴在裝機(jī)球一周均勻分布，在調(diào)節(jié)好之后，盡量保持不動。在長縫型燃燒頭的使用過程中，只要不堵塞就可以，若發(fā)現(xiàn)火焰成鋸齒狀，或者是有缺失，則需要進(jìn)行清洗和疏通，確保其正常運(yùn)行。當(dāng)有樣品吸光度值較大時，會導(dǎo)致測定結(jié)果準(zhǔn)確性降低，此時需要對樣品進(jìn)行稀釋。在完成測試以后，關(guān)機(jī)之前，尤其是檢測高濃度試樣或者是高酸度樣品以后，需要用蒸餾水噴五分鐘以后再關(guān)機(jī)。

3.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)缺陷的繪制時，最少要包括五個點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)基于日常工作經(jīng)驗(yàn)來確定。樣品最低濃度樣品吸光值最好在樣品的第二個點(diǎn)，而最高濃度吸光度值則要低于最高濃度標(biāo)液的吸光度值。

4 結(jié)論

地質(zhì)行業(yè)對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測定工作是地質(zhì)行業(yè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，需要提高重視，做好相關(guān)工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，原子吸收技術(shù)在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測定行業(yè)中獲得了重要應(yīng)用，提高了地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測定的水平，可以對地質(zhì)樣品中金屬元素的含量進(jìn)行更加精確的測量，從而對地質(zhì)開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。因此，應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)測定實(shí)驗(yàn)中原子吸收技術(shù)的應(yīng)用研究，提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而為我國地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展提供更加精確的數(shù)據(jù)支持，推動我國地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展。