基于地球化学的地质重金属监测技术及问题分析

李延鑫

（甘肃交通职业技术学院 公路桥梁系，甘肃 兰州 730070）

地质中的重金属对各行各业的生产以及人类的日常生活都有直接的影响，严重的地质重金属污染不仅会影响农产品的产品以及质量安全，还会造成严重的环境污染，除此之外，如果土壤中超标的重金属元素会随着降雨和降雪渗入到地下，最终导致水污染，因此对地质中重金属含量进行监测是十分必要的[1]。地质重金属监测技术作为监测地质重金属含量的重要技术手段，其对解决重金属污染问题具有重要的作用，为此提出基于地球化学的地质重金属监测技术及问题分析。

1 基于地球化学的地质重金属监测技术

此次研究的基于地球化学的地质重金属监测技术，首先对待测区域进行地球化学测量，在测量过程中对样品进行采集，然后将采集的地质样品进行光谱处理，最后采取相关的监测分析方法以及仪器设备对样品进行分析，监测样品中是否含有重金属元素，以及重金属元素的含量，下图1为基于地球化学的地质重金属监测技术要点图。

1.1 地球化学测量

地质地球化学测量有关技术要求按照《地质地球化学测量规范》（DZ/T0145-94）、《原始地质编录规程》（DD2006-01）、地质普查暂行规定（DD2000-02）、地质勘查规范（DZ/T 0205-2002）中有关要求执行。地球化学测线大致垂直监测区域主要地质构造线，测线方位以及测量面积要根据监测区具体地质情况确定，野外采样定点用测网布设，GPS三维导航定点，并且需要保存航迹。野外采样时需要建立较明显的标志，样品的采集在测定采样周围点线距的1/10范围内采样，一般由2个～3个采样点组合为一件样，采样未受污染，重复样在全区大致按等密度布设[2]。样品采集深度一般在地表以下15cm～20cm深处的淋积层，局部需要达30cm～40cm。采集的样品单样湿重一般不少于1000g，过筛后单样重量不少于250g。野外采样过程中加强地质观察，详细了解采样点周围地质特征，对采样过程发现的重金属地质线索要及时采集化学分析样品，并认真做好记录，必要时及时进行系统的槽探工程揭露，采样点均用红布或记号笔在实地留下明显标志。

将采集的样品进行粗略加工，加工包括干燥、揉碎、过筛、混匀、称重、装袋、装箱等七道工序。土壤样品在野外驻地晒干，在干燥过程中不时揉搓，以免样质结块。干燥后的样品用木棒轻轻地敲打以使其松散。样品加工前对送样单与样品属性卡记录、样品袋进行核对，防止错漏号的发生。样品干燥后以-40目的不锈钢筛过筛，样品采用对角线法折叠法混匀，取不少于150g的样品装于纸袋中，封口并套上塑料袋以防止运输过程中的二次污染，最后装箱[3]。样品加工过程中尽是做到避免污染、混样，每加工完一个样品均清扫加工用具，再加工下一个样品。然后将样品直接进行细碎加工，样品细碎处理达到-200目，样品重量不少于加工前样品重量的90%，样品加工过程中严格保证了样品的均匀性，每加工一个样品后，处理使用的用具均充分清扫，严防样品的相互污染。

1.2 地质光谱实验室处理

将采集到的样品带到实验室中，对其进行光谱处理。光谱处理使用的处理仪器是由英国KGH（Knalytucal Gpectral Hevices）公司生产的手持地质光谱仪，探测器采用微噪声8401像素阵列PDAD（Photo Dilde Array Detecort），视角为45°，处理样品间隔为1.25nm，光谱分辨率为4.5nm，波长范围需要严格控制在1026.65nm～1264.55nm范围内。

以65W卤化灯作为处理光源，垂直高度在0.56m～0.75m范围内，以65°角照射样品1.5min，光源距离样品中心距离不得低于0.45m。

处理前将采集的样品平摊开，严格按照处理仪器使用说明书将光谱仪预热10min～15min，并且将白板定标校准，处理仪器均垂直下方对样品进行处理，在处理过程中至少要保持与水平面法线都在±16°之内，距离样品大约0.01m。白板的定标要贯穿在光谱处理过程中，每15min进行一次定标，保证样品处理质量，以此完成对采集的样品光谱实验室处理。

1.3 地质重金属监测分析

利用液相色谱-原子荧光联用法和微波消解法对样品进行监测分析，液相色谱-原子荧光联用法是一种监测效率较快，操作简单的重金属监测分析方法，而微波消解法是在传统的地质重金属监测方法基础上，结合现代科学技术研发的一种精准度较高的地质重金属含量监测方法，该方法主要是借助微波消解仪的消解功能和等离子体发射光谱仪的金属发射强度分析功能，完成地质重金属含量监测。

首先将处理后得到的样品放入检测仪器中，在雾化器的作用下将样品溶液转化为气体进入到高温等离子体中。利用石英原子化器将样品中化学元素分解成原子态，在特制的砷空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，在检测仪器载气的推动作用下，使元素电离子经过采样锥、截取锥后进入到仪器的离子透镜体中，对其进行化学元素质量分析，将元素电离子中的中性离子、负离子与光子分离开来。根据事先设定好的监测参数，过滤掉不符合监测范围的化学元素的电离子，最后检测仪器会将剩下的重金属元素电离子个数显示出来，并通过必要的计算，得出地质中是否含有重金属元素，以及重金属元素的含量。在完成对样品重金属监测分析之后，为了保证得到的监测结果的有效性和可用性，需要进行准确度和精密度监控，准确度监控需要按照DZ/T0130-2006的要求，每500件样品分析一次GSS-1-GSS-8八个国家一级标准物质，并计算单个标准物质每个元素测量值与标准值的对数差，其分析监控限要求如下：检出限三倍以内，△lgC≤±0.15；检出限三倍以上，△lgC≤±0.10，最后得到的合格率不得低于97.5%。对于监测结果的精密度监控需要按照DZ/T0130-2006的要求，随机抽取5%的试样（占试样总数的百分比）编成密码进行内检分析。计算基本分析结果与检查分析结果的相对双差RD%，其监控限为RD%≤±50，重金属元素内检分析监控限同重金属元素准确度监控限，并按照监控限要求统计各元素内检分析的一次合格率，合格率应不得低于95%，以此完成对地质重金属监测分析。

2 基于地球化学的地质重金属监测技术问题分析

从目前的基于地球化学的地质重金属监测技术的应用成果来看，采用的监测方法均选择精度高、效率快、操作难度较低且能同时测定多种重金属的监测方法，其中包括光学监测方法、电化学监测方法、酶分析法、免疫分析法以及此次使用的液相色谱-原子荧光联用法和微波消解法，使用这些监测方法虽然能够保证监测技术的精度，但是却忽视了监测仪器的重要性，在监测过程中使用的监测仪器比较落后，即使引入了先进的国外监测仪器，大部分监测人员不能对其进行准确使用，这在一定程度上会影响到最终的监测结果，科学技术的不断发展对现代监测仪器提出的要求越来越高，技术应用过程中使用的监测仪器不仅要能够快速、紧密的获取到地质重金属相关信息，同时还要操作简单，具备智能化、数字化、系统化等特点，这一问题已经成为基于地球化学的地质重金属监测技术应用过程中急需解决的问题之一。除此之外，在技术常规的监测过程中，对于样品的处理仍然使用传统处理方法，处理程序复杂，导致监测效率较低，再加上传统处理方法时效性较差，已经严重的制约了基于地球化学的地质重金属监测技术的推广使用。综上所述，如何提高样品处理效率以及监测设备信息化水平是监测技术的未来发展方向。

3 结语

地质重金属监测技术作为研究地质问题的重要手段，对于地质重金属污染问题的研究具有至关重要的作用，此次查阅了大量相关文献资料，对基于地球化学的地质重金属监测技术以及问题进行了分析，并取得了一定的分析成果，对地质重金属技术的应用提高参考依据。