我国地质分析测试技术发展现状及趋势19544.docx
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1、我国地质分析测试技术发展现状及趋势 地质实验测试工作是地质科学研究和地质调查工作的重要技术手段之一。其产生的数据是地质科学研究、矿产资源及地质环境评价的重要基础,是发展地质勘查事业和地质科学研究的重要技术支撑。现代地球科学研究领域的不断拓宽对地质实验测试工作的需求日益增强,迫切要求地质实验测试技术不断地创新和发展,以适应现代地球科学研究日益增长的需求。 近近年来,我我国地质质实验测测试技术术的发展展顺应了了国际地地质实验验测试技技术发展展的大趋趋势和国国家地质质工作重重大调整整对地质质实验测测试工作作的需求求,特别别是结合合新一轮轮国土资资源地质质大调查查和重大大地质工工程项目目的开展展,地质
2、质“野战军军”装备规规划实施施,大型型科学仪仪器的引引进,极极大地带带动了实实验测试试技术的的应用方方法研究究,使分分析测试试新技术术的推广广和普及及上了一一个新台台阶。本本文在分分析地质质分析测测试技术术发展趋趋势的基基础上,总总结近年年来我国国地质分分析测试试技术的的发展现现状以及及存在的的问题,指指出优先先支持重重大领域域或课题题和加强强关键地地质实验验测试技技术与方方法的研研究,是是进一步步促进地地质分析析测试技技术发展展的重要要方向。 11地质分分析测试试技术的的发展趋趋势 220066年9月月,在北北京召开开了由中中国地质质调查局局和国际际地质分分析家协协会联合合主办、国国家地质质
3、实验测测试中心心承办的的“第六届届国际地地质和环环境材料料分析大大会(GGeoaanallvsiis20006)”。这次次会议的的主题为为“资源与与环境材材料的现现代分析析技术”。大会会针对环环境和地地球化学学研究中中的分析析技术、微微区和原原位分析析技术、同同位素地地球化学学和同位位素地质质年代学学、数据据质量控控制与标标准物质质、勘查查地球化化学和地地球化学学填图中中的分析析技术、现现场分析析技术及及仪器、样样品制备备技术、绿绿色实验验室和分分析技术术等8个个专题进进行了充充分的交交流和研研讨。GGeoaanallysiis20006国国际会议议进一步步体现了了近几届届国际地地质分析析大会
4、所所表现出出的地质质分析领领域的发发展紧密密围绕现现代地球球科学发发展需求求的特点点,充分分体现了了地质实实验测试试技术从从单纯资资源分析析向资源源环境物物料分析析并重的的发展趋趋势。地地质实验验测试技技术从传传统的无无机分析析向有机机分析、形形态分析析,从宏宏观的整整体分析析向微观观的微区区原位分分析,从从单纯元元素分析析向同位位素分析析,从单单元素化化学分析析向以大大型分析析仪器为为主的多多元素同同时分析析,从实实验室内内分析向向野外现现场分析析拓展。适适应现代代分析测测试仪器器发展的的绿色样样品制备备技术和和方法、海海量分析析数据的的自动化化处理也也成为当当今地质质分析研研究的热热点。质
5、质量控制制,地质质实验测测试方法法标准和和相关技技术规范范的研究究和制(修)订订,标准准物质的的研制,功功能强大大、自动动化程度度高的专专业化地地质分析析仪器及及其辅助助装置的的研发也也越来越越引起国国际地质质分析界界的重视视。这些些已成为为当今全全球地质质实验测测试技术术发展的的新趋势势。 22我国地地质分析析测试技技术的发发展现状状 22.1无无机元素素分析技技术 无无机元素素分析技技术的发发展主要要体现在在X射线线荧光光光谱(XXRF)、等离离子体发发射光谱谱(ICCPAESS)、等等离子体体质谱(ICPPMS)等现代代大型的的多元素素分析测测试仪器器的引进进和普及及,极大大地推动动了“
6、十五”期间在在痕量、超超痕量元元素新技技术、新新方法研研究和针针对不同同地质调调查目标标的元素素分析组组合配套套技术研研究成果果的应用用推广,并并取得了了较大的的进展。“十五”期间,在中国地质调查局的支持下,国家地质实验测试中心、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所和一些属地化实验室开展了“勘探地球化学样品中76个元素测试方法技术和质量监控系统的研究”、针对多目标地质调查(54个组分)的“区域地球化学勘查样品分析方法”研究口和“痕量、超痕量元素新技术新方法在地质调查中的开发应用”等配套测试方法的研究。研究工作所取得的成果,保证了多目标地球化学填图工作的顺利开展和“超低密度地球化学填图”项目
7、的实施。“十五”期间建立的以XRF、ICPAES、ICPMS等现代大型多元素分析技术为支撑技术,如锍镍试金ICPMS测定地质样品中铂族元素分析方法,封闭压力酸溶ICPMS直接测定47个痕量元素分析方法,碱熔沉淀ICPMS测定稀土等26个元素分析方法,砷、锑、铋、硒、碲、镉、锡、汞的AFS、ICPAES和ICPMS分析方法,封闭压力酸溶ICPAES测定地质样品中硼、砷、硫方法,ICPMS测定地质样品中溴、碘、硒、砷,高频红外测硫仪和离子色谱法测定地质样品中阴、阳离子等分析新方法进一步得到了推广应用和完善。在扩大测定元素范围的同时,提高了分析准确度和精密度,减化了分析流程,极大地提高了工作效率。目
8、前,我国有21个省市自治区开展了多目标生态地球化学调查,涉及我国260万平方公里,已完成的土壤和沉积物定量分析样品超过200万件。这些项目的研究成果为地球化学调查工作提供了重要的技术支撑。 配配合生态态环境地地球化学学调查与与评价项项目对生生物样品品分析的的要求,各各地质实实验室开开展了针针对生态态环境地地球化学学样品分分析方法法体系的的研究,并并取得了了一些重重要成果果。针对对“全国地地下水水水质调查查和污染染评价”项目对对一些重重要元素素分析的的要求,各各地质实实验室应应用ICCPMS和和高分辨辨连续光光源原子子吸收光光谱(HHRCSAASS)、氢氢化物发发生原子荧荧光光谱谱(HGGXRF
9、F)等现现代多元元素分析析测试技技术与传传统化学学分析方方法相结结合,开开展了水水样中重重要金属属、非金金属元素素的分析析方法研研究。国国家地质质实验测测试中心心近年来来利用偏偏振激发发能量色色散x射射线荧光光光谱仪仪(EDDXRFF)开展展了地质质样品分分析应用用研究,在在国内率率先将该该技术应应用于地地质样品品分析和和流体(卤水)样品中中主量元元素的测测定,并并对偏振振激发EEDXRRF空间间分布特特点进行行了研究究。 无无机元素素分析技技术的进进展还反反映在地地质样品品微区痕痕量原位位元素分分析技术术的应用用研究。国国家地质质实验测测试中心心自20006年年引进激激光烧蚀蚀一高分分辨等离
10、离子体质质谱(LLAHRIICPMMS)以以来,进进行了一一系列分分析方法法研究工工作,开开展了各各种矿物物剥蚀效效率的研研究,并并对原有有标配剥剥蚀池进进行了改改造;建建立了多多元素原原位微区区定量分分析方法法,探讨讨影响测测定的各各种可能能因素;建立了了基体归归一校正正方法,使使测定可可以不必必事先通通过其他他仪器测测定内标标元素,并并已很好好地应用用于锆石石中微量量元素的的分析。该该技术在在矿物微微区痕量量元素定定量分析析中已初初步显示示出广阔阔的应用用前景。 22.2元元素形态态分析测测试技术术 元元素化学学形态分分析是现现代分析析化学研研究的前前沿课题题,是研研究元素素循环、迁迁移和
11、转转化的基基础工作作,是生生态环境境地球化化学调查查与评价价的重要要依据,也也是近年年来对元元素分析析领域的的一个重重要拓展展。 近近年来,国国内地质质实验室室元素化化学形态态分析的的研究和和应用工工作的主主要方向向和领域域之一是是围绕目目前国内内开展的的多目标标生态地地球化学学调查,开开展土壤壤样品中中Cu、PPb、ZZn、MMn、CC0、NNi、CCr、CCd、AAs、SSb、HHg、SSe等112个元元素的顺顺序提取取、相态态分析方方法的研研究和完完善。顺顺序提取取共分为为水溶态态、离子子交换态态、碳酸酸盐结合合态、弱弱有机结结合态、铁铁锰氧化化物结合合态、强强有机结结合态和和残渣态态共
12、7个个相态提提取和分分析,这这部分研研究工作作主要由由安徽地地质实验验研究所所、武汉汉综合岩岩矿测试试中心、南南京综合合岩矿测测试中心心等单位位承担。建建立的方方法已开开展了多多次比对对,并广广泛应用用于多目目标地球球化学调调查,完完成了数数以万计计的样品品分析,在在生态地地球化学学调查与与评价中中发挥了了极为重重要的作作用。其其特点是是研究新新方法将将ICPPAESS和ICCPMS等等高灵敏敏度、高高精密度度的现代代多元素素同时分分析技术术与传统统化学分分析技术术相结合合,极大大地提高高了方法法的灵敏敏度,扩扩展了测测定元素素的范围围,提高高了分析析效率。 与与技术方方法研究究相配套套,中国
13、国地质科科学院地地球物理理地球化化学勘查查研究所所研制了了6个有有效态国国家一级级标准物物质(GGBW0074112GGBW0074117)。国国家地质质实验测测试中心心在国家家科研基基础条件件平台项项目的支支持下,研研制了33个土壤壤和沉积积物(黄黄土、湖湖底沉积积物和人人口密集集区土壤壤样品各各1个)中133个微量量元素顺顺序提取取标准物物质,按按我国的的7态定定值,并并与Teessiier的的5步和和欧盟BBCR分分步提取取流程进进行了比比较,该该研究成成果被批批准为国国家一级级标准物物质。该该系列标标准物质质的研制制填补了了国内形形态分析析没有标标准物质质的空白白,部分分指标达达到国际
14、际领先水水平。中中国地质质调查局局使用该该系列国国家标准准物质,组组织了33个年度度的形态态分析比比对试验验,显著著提高了了地质实实验室土土壤(沉沉积物)形态分分析的技技术能力力和数据据可比性性,同时时验证和和统一了了生态地地球化学学评价样样品形态态分析方方法。该该系列标标准物质质的研制制为建立立土壤和和沉积物物中重金金属顺序序提取形形态分析析技术体体系和质质量监控控体系奠奠定了坚坚实的基基础。顺顺序提取取一相态态分析方方法和研研制的标标准物质质在地质质实验室室得到了了广泛的的普及和和应用。在在生态地地球化学学调查评评价样品品分析中中,近330个实实验室使使用该分分析方法法和系列列标准物物质完
15、成成了2000000余件样样品的测测试,保保证了数数据质量量。该研研究成果果获得220088年国土土资源科科技成果果二等奖奖。 近近年来,国国内地学学界在元元素化学学形态分分析的研研究和应应用工作作上的另另一主要要方向和和领域是是围绕生生态地球球化学研研究,开开展重金金属有机机化合物物和非金金属形态态分析方方法研究究。该研研究旨在在获取重重金属元元素在土土壤、水水、生物物体内的的形态分分布、转转化和迁迁移的信信息,并并进一步步为其生生物有效效性和毒毒理性研研究提供供基础信信息,为为重金属属污染的的控制与与修复、地地方病的的防治和和改善人人类生存存质量提提供科学学指南。220066年以来来,挂靠
16、靠在国家家地质实实验测试试中心的的中国地地质科学学院生态态地球化化学重点点开放实实验室的的研究人人员系统统开展了了元素形形态分析析方法研研究,采采用气相相色谱(GC)、高效效液相色色谱(HHPLCC)等技技术与IICPMS联联用,建建立了包包括元素素价态、金金属有机机化合物物、生物物可利用用有效态态的形态态分析体体系,并并取得了了初步研研究成果果。开展展了碘的的形态分分析方法法研究,建建立了环环境样品品中碘的的形态分分析方法法,为碘碘在环境境中赋存存的形态态及其相相互转化化,以及及生物有有效性或或毒理性性研究提提供了实实用的分分析技术术;开展展了汞的的形态分分析方法法研究,建建立了碱碱消解一一
17、HPLLC一IICPMMS测定定生物样样品中的的甲基汞汞与乙基基汞的方方法。目目前正在在开展砷砷、锡、铅铅等金属属有机化化合物分分析方法法研究、溴溴的形态态分析和和有关镉镉超积累累植物中中镉的形形态分析析等研究究工作。该该研究工工作是现现代分析析化学研研究的前前沿领域域,在研研究工作作中注重重广泛开开展国际际合作。国国家地质质实验测测试中心心研究小小组与美美国佛罗罗里达大大学、佛佛罗里达达国际大大学、比比利时根根特大学学、美国国地质调调查局等等国际知知名大学学和研究究机构建建立了长长期开展展学术交交流和合合作研究究的关系系,充分分体现了了开放、联联合的合合作研究究和资源源共享的的机制。 22.
18、3有有机地球球化学实实验测试试技术 地地质实验验测试技技术从传传统的单单纯无机机分析发发展为无无机分析析和有机机分析并并重,多多方位、多多技术、多多手段为为矿产资资源、农农业和生生态环境境等领域域的研究究和调查查提供基基础数据据,是近近年来地地质实验验测试技技术发展展的最突突出的特特点。环环境有机机地球化化学和能能源有机机地球化化学实验验测试技技术的研研究和应应用已取取得显著著成果。 22.3.1环境境有机地地球化学学实验测测试技术术 在在地质“野战军军”装备计计划的大大力支持持下,地地质实验验室引进进了吹扫扫捕集集进样系系统、快快速溶剂剂萃取、微微波萃取取、圆盘盘萃取等等有机分分析样品品前处
19、理理系统和和气相色色谱、高高效液相相色谱、气气相色谱谱质谱谱、超高高效液相相色谱等等现代先先进有机机分析仪仪器和设设备,保保证了有有机分析析测试技技术发展展所需的的硬件设设备,推推动了有有机地球球化学实实验测试试技术的的研究和和应用,并并取得了了显著的的成果。近近年来,围围绕“全国地地下水水水质调查查和污染染评价”、“全国土土地污染染现状调调查”和“大陆科科学钻探探工程(CCSSD)”等国家家重大项项目,开开展了有有机地球球化学实实验测试试技术研研究工作作。针对对“全国地地下水水水质调查查和污染染评价”项目中中要求的的87项项必测和和选测的的有机污污染物分分析项目目,开展展了地下下水中挥挥发性
20、苯苯系物、卤卤代烃和和有机氯氯农药、苯苯并(aa)芘等等必测组组分测定定方法的的系统研研究,建建立了顶顶空气相相色谱法法测定地地层水中中的苯系系物、水水中石油油类有机机污染物物的定性性分析等等分析测测试方法法、大口口径毛细细管柱气气相色谱谱法测定定水中115种有有机磷农农药,并并结合地地下水水水质检测测中有机机污染物物分析的的质量异异议问题题开展研研究工作作。研究究成果在在行业内内迅速推推广应用用,满足足了全国国地下水水调查、全全国地下下水监测测的高灵灵敏度、高高准确度度大批量量检测任任务的需需求。 针针对多目目标地球球化学调调查与评评价中主主要有机机污染物物分析的的需求,建建立了高高效液相相
21、色谱一一荧光一一紫外串串联法测测定土壤壤中166种多环环芳烃和和水、土土壤样品品中挥发发性卤代代烃、苯苯系物、有有机氯农农药、有有机磷农农药、酚酚类化合合物等有有机污染染物分析析方法,对对所建立立的分析析方法进进行应用用考查、比比对及有有效性评评价,形形成了一一套相对对快速、经经济的地地质样品品中有机机污染物物分析方方法,已已在多目目标地球球化学调调查、土土壤质量量调查中中得到推推广和应应用;开开展了多多氯联苯苯、邻苯苯二甲酸酸酯类等等环境激激素类有有机污染染分析方方法研究究,满足足当前环环境、生生态地球球化学调调查需要要,开展展了海洋洋沉积物物中吸附附态轻烃烃的气相相色谱分分析研究究;结合合
22、中国大大陆科学学钻探工工程,开开展中国国大陆科科学钻探探工程主主孔020000m超超高压变变质岩中中有机质质的检出出及成因因研究和和大陆深深钻超高高压变质质岩中可可溶有机机质提取取等研究究;开展展了天然然气气体体水合物物检测技技术、微微区分析析新技术术“激光微微裂解一一气相色色谱一有有机质谱谱法测定定煤中有有机物”等前沿沿新技术术、新方方法研究究。 有有机实验验测试技技术研究究工作突突出的特特点之一一是研究究起点高高,研究究工作广广泛采用用了新技技术。国国家地质质实验测测试中心心在地质质“野战军军”装备规规划和中中央级科科研事业业单位修修购专项项的支持持下,围围绕地质质调查专专项的要要求和有有
23、机分析析测试技技术的最最新发展展,在地地质系统统率先引引进了先先进的有有机实验验测试仪仪器设备备,建立立了基于于当今先先进样品品提取、净净化、分分析等有有机检测测新技术术的分析析方法,以以满足地地质调查查样品快快速、环环保、灵灵敏、高高通量的的分析要要求,力力争与国国际水平平接轨。 吹吹扫一捕捕集气气相色谱谱一质谱谱法是目目前国际际上最灵灵敏的水水中挥发发性有机机物的分分析方法法。针对对地下水水中挥发发性有机机物含量量一般为为痕量到到超痕量量水平、分分析过程程极易挥挥发损失失和相互互交叉污污染等特特点,将将吹扫一一捕集气相色色谱一质质谱法引引进到地地下水挥挥发性有有机物的的测定,避避免了样样品
24、采集集、保存存和检测测过程的的污染和和挥发损损失以及及常规顶顶空、直直接进样样分析法法灵敏度度低、易易损失、易易污染的的缺点,使使得地下下水中挥挥发性有有机物分分析指标标达到国国际先进进水平。 固固相萃取取技术是是近年来来用于大大体积液液体样品品富集和和净化的的样品处处理新技技术,具具有简单单、快速速、污染染小、适适用于批批量样品品的分析析等优点点,可以以避免传传统、常常规的液液一液萃萃取技术术劳动强强度大、分分析效率率低、有有机溶剂剂用量大大、易造造成二次次污染等等问题。针针对地下下水中挥挥发性有有机物含含量低、样样品分析析前需要要大体积积富集的的特点,积积极研究究和开发发固相萃萃取新技技术
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