矿化地球化学样品的测试质量风险及对策

刘向东

吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林 长春 130012

地球化学是研究化学元素在矿物、岩石、土壤、水和大气圈中的分布和质量分数以及这些元素在自然界的转移规律。勘查地球化学是地球化学在地质找矿工作中的具体运用，目前地球化学调查已成为地质勘查的重要组成部分，地球化学调查主要采用岩石、土壤、水系沉积物、水化学、生物（植被）、气体等地球化学调查方法，当前广泛应用的是岩石、土壤、水系沉积物三种地球化学调查方法。

地球化学样品的特点一是样品数量大，分析项目多、元素质量分数变化范围大，为了了解待测特征元素的空间分布规律，地球化学找矿工作需在测区地表及地下工程内系统采集样品。一个中等规模矿床的化探工作，通常采集数以千计的样品；二是分析项目多地球化学找矿工作中需要了解指示元素特征，查明其分带性以及研究异常形成的有关问题，因此，每个样品一般要测定十几种到几十种元素；三是样品中元素含量低，变化范围大化探样品中指示元素含量通常很低，多属微量或超微量，但有的样品中元素含量可达到工业品位，因而元素含量的变化范围也是十分大的，可达几个数量级。

随着我国地球化学调查工作的发展，中国地调局于2003 建立了区域地球化学勘查样品57 种元素29 种标准分析方法，拟定了6 个配套方案，提出了内标质量控制与外部质量控制相结合的质量控制方法，建立了统一的全国控制标准，制定了全国通用的标准控制样品，实行全国统一监控，有效地改善和提高了地球化学调查样品分析的正确性和可靠性。但是地调局在制定分析方法、标准样品的制备及质量监控环节中，忽略了地球化学勘查样品的矿化对测试结果的影响，由于矿化样品中的某种元素的质量分数已达到工业品位，对其他元素的测试产生干扰，采用常规的分析方法得到的结果与样品真实值相差甚远，且质量监控采用的标准样品监控失效。我们实验室在内蒙古自治区呼伦贝尔市八间房1∶5 万区域地质勘查调查样品的检测过程中，由于样品含钙量高，原子吸收光谱法测铅产生了干扰，测试结果远远高于真实值。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

（1）iCAP6300 等离子体发射光谱仪，美国Thermo Fisher 公司，波长220.353 nm 射频功率1 150 W 载气流量一般 辅助气流量0.5 L/min 等离子气流量0.5 L/min 观测高度12.0 mm。

（2）GGX-600 原子吸收光谱仪，北京科创海光仪器有限公司，负高压PMT（V）282；波长283.3 nm；灯电流5 mA, 光谱带宽0.2 nm，乙炔流量1.5 L/min，空气流量5.0 L/min。

（3）仪器工作条件：美国热电公司POEMS 3型等离子质谱仪，RF 发射功率1 150 W，冷却气流量（Ar）15 L/min，辅助气流量1.0 L/min，雾化气流量0.8～0.95 L/min，进样泵速100 n/min，进样冲洗时间20 s，分辨率100 μm，单个元素积分时间0.5 s,扫描方式： 跳峰，波长208，内标元素Rh。

1.2 样品的制备

称取 0.200 0 g 样品于 50 mL 的聚四氟乙烯坩埚中，加入1 滴管硝酸蒸干（土壤样品有机物含量高的情况下，加硝酸进行消解），加入15 mL HCl- HFHNO3混合酸（1+2+1）放置过夜, 2 mLHClO4,将聚四氟乙烯坩埚放置于 240 ℃ 的电热板蒸至 HClO4白烟冒尽，加入2 mL HNO3（1+5）,在电热板上微热至溶液清亮 ，用约 5 mL 去离子水冲洗杯壁 ，将溶液转入 10 mL 比色管中 ，用去离子水稀释至刻度摇匀 ，放置澄清。进行原子吸收和等离子发射光谱仪测试；分取1.0 mL，于聚乙烯试管中，用HNO3（3+97）稀释至10.0 mL，摇匀后进行等离子质谱仪测试。

2 结果与讨论

由于样品矿化，样品中钙的含量大于80%，用原子吸收光谱仪、等离子发射光谱仪、等离子质谱仪分别测铅的含量，等离子发射光谱仪与等离子质谱仪测试结果极为接近，而原子吸收光谱仪的测试结果严重偏离。测试结果见表1。

表1 三种测试方法测得样品中铅的质量分数结果Table 1 Mass fraction results of lead in samples by three test methods×10-6

为了进一步验证样品中钙含量高是否对原子吸收测试铅产生干扰，我们采用了廊坊物化探研究所研制的合成灰岩光谱分析标准物质CESE Ⅱ-1 到CESE Ⅱ-8 采用相同的方法进行验证，灰岩系列基体由纯净石灰石于适量的硅酸盐人工基体混合配制而成，基体成分为：CaCO3∶85% 、MgCO3∶8%、SiO2∶5.2%、Al2O3∶1.1%、Fe2O3∶ 0.3%、K2SO4∶0.2%、Na2SO4∶0.2%。从表2 的测试结果可以证实，高含量的钙对原子吸收光谱法测量铅产生干扰，随着铅含量的增加，干扰逐渐减小。

表2 合成灰岩光谱分析标准物质的铅含量、原子吸收光谱仪和等离子发射光谱仪测试结果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 结论

地球化学样品中通常分析方法对分析对象默认了主量元素和微量元素的大致的量，很少考虑到样品矿化情况，也缺少矿化的标准物质进行日常质量监控，因此对矿化的样品，在质量参数均合格的情况下，误报、漏报的风险极大，因此内检分析和异常抽查分析应尽量采用与基本分析不同的分析方法，规避误报、漏报的风险。

[1] 叶家瑜，江宝林.区域地球化学勘查样品分析方法[M].北京：地质出版社，2004：46-57.

[2] DZ/T 0130-2006，地质矿产实验室测试质量管理规范[S].

[3] DZ/T 011-91,地球化学普查规范[S].