000-地球化學(xué)樣品分析

1、第五章 地球化學(xué)樣品分析,化探測(cè)試方法又稱化探分析方法。它包括各種化學(xué)、物理及物理化學(xué)的測(cè)試方法。地球化學(xué)找礦中，提取一切找礦信息和總結(jié)有關(guān)規(guī)律，都是以樣品分析結(jié)果的研究為基礎(chǔ)。離開了樣品的分析就無法進(jìn)行工作。因此，要順利進(jìn)行地球化學(xué)調(diào)查，必須具備一定的樣品分析方面的知識(shí)。,,,,第一節(jié)化探樣品的特點(diǎn)及其對(duì)測(cè)試方法的要求,一、化探測(cè)試中的幾個(gè)基本概念 1.檢出限：為某一分析方法或分析儀器能可靠地測(cè)試出樣品中某一元素的最小質(zhì)量（μg或

2、ng）。對(duì)儀器分析來說，檢出限受儀器內(nèi)部噪音的影響，所謂噪音是指儀器內(nèi)部一系列偶然因素而引起的觀測(cè)值的變動(dòng)。如激發(fā)源、傳感元件、電路參數(shù)的微小變化引起的輸出信號(hào)的變動(dòng)。國際分析化學(xué)會(huì)議規(guī)定，重復(fù)分析（n＞10次）元素含量產(chǎn)生的訊號(hào)相當(dāng)于10倍噪音水平的，其標(biāo)準(zhǔn)離差三倍相對(duì)應(yīng)的含量為該方法的檢出限。,,,2.靈敏度 靈敏度指某一分析方法在一定條件下能可靠地測(cè)出的相對(duì)最低含量（μg/g、 μg/L或10-6、 10-9 ）。

3、 分析靈敏度與分析方案、儀器性能、待測(cè)元素有關(guān)，同一臺(tái)儀器，使用分析方案不同，分析樣品的靈敏度也就不同，分析不同的元素靈敏度也不同。,3.精確度（精密度或重現(xiàn)性） 精確度是某一樣品在相同條件下多次測(cè)定所得結(jié)果的接近程度。因而它常用分析的重現(xiàn)性來表示。符合程度愈好即再（重）現(xiàn)性就愈好，精密度愈高。檢驗(yàn)分析方法的精密度常采用相對(duì)誤差（RE%）： 式中C1、C2 為兩次分析結(jié)果。 根據(jù)相

4、對(duì)誤差的大小，可對(duì)分析方法作如下劃分： 相對(duì)誤差： ＜5％——定量分析 5～20％——近似定量分析 20～33％——半定量分析 ＞50 ％——定性分析,分析精確度的要求是由化探工作的任務(wù)所決定的。若從發(fā)現(xiàn)異常為目的時(shí)，精密度要適當(dāng)放寬些。研究性工作或區(qū)域性工作

5、，分析精密度要相應(yīng)提高些。 這是因?yàn)榍罢咧饕且髤^(qū)分出異常和背景，故對(duì)于絕對(duì)值相對(duì)誤差考慮不太多；而后者經(jīng)常需要進(jìn)行對(duì)比和接圖，故相對(duì)誤差不能太大。,4.準(zhǔn)確度 指所測(cè)定得出的含量與元素在樣品中的真實(shí)含量的符合程度。準(zhǔn)確度較難以衡量。因?yàn)闃悠返恼鎸?shí)含量不可能確切的測(cè)得。實(shí)際上，檢驗(yàn)分析準(zhǔn)確度是通過分析地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣（標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)）來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣的分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣的推薦值之差來確定它的準(zhǔn)確度。通常用含

6、量值的對(duì)數(shù)差△lgC或相對(duì)誤差表示：,5.地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)樣。標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)是國家標(biāo)準(zhǔn)局或高級(jí)實(shí)驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合研制發(fā)行的，化學(xué)組成經(jīng)過多家研究機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、多種方法、多次精密測(cè)定、化學(xué)組成均勻、穩(wěn)定的一組樣品。用于對(duì)分析儀器和分析方法的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行全國、全球標(biāo)準(zhǔn)化。,為了幫助各國開展區(qū)域地化掃面，國際勘查地化協(xié)會(huì)分析委員會(huì)（1976）制備了6個(gè)樣品送世界189個(gè)第一流實(shí)驗(yàn)室分析。 我國1978年以來搞了第一批8個(gè)水系沉積物標(biāo)

7、樣，由全國39家單位測(cè)定共30000多次，比較可靠地得出30多個(gè)元素的推薦值。當(dāng)然，檢驗(yàn)方法準(zhǔn)確度的方法很多，如用石英或密碼樣等。 目前，已研制了巖石、土壤、水系沉積物、植物、金礦、鉑礦、土壤有效態(tài)成分等九個(gè)系列81個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其中77個(gè)被批準(zhǔn)為國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為地球化學(xué)分析質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的建立提供了保證。已在國內(nèi)各部門千余個(gè)單位和美國、英國、德國、加拿大等31個(gè)國家百余家公司使用，享有較高的信譽(yù) 。,應(yīng)當(dāng)指出：分析準(zhǔn)確度高

8、一定需要精密度高，但精密度高的不一定準(zhǔn)確度高。精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件，精密度低說明所測(cè)結(jié)果不可靠，在這種情況下，自然失去衡量準(zhǔn)確度的前提。因此，評(píng)價(jià)分析結(jié)果時(shí)需由精密度和準(zhǔn)確度兩個(gè)方面來衡量。 另外，地球化學(xué)找礦工作中的正常含量和異常含量是相對(duì)的，如前所述，過去一般可以不要測(cè)出元素在樣品中的準(zhǔn)確真實(shí)含量，但要求重復(fù)分析結(jié)果的符合程度（再現(xiàn)性）要好。這樣就不會(huì)漏掉異?；蛟斐杉佼惓?。,精密度與準(zhǔn)確度的關(guān)系A(chǔ)-精密度好

9、準(zhǔn)確度差；B-精密度差準(zhǔn)確度差；C-精密度好準(zhǔn)確度差,A B C,,,,,二、地球化學(xué)樣品的特點(diǎn)化探工作所采集的樣品種類較多，有固態(tài)的、液態(tài)的、氣態(tài)的。但是化探樣品的分析具有共同的特點(diǎn)。1.樣品數(shù)量大。為了解測(cè)區(qū)特征元素的空間分布規(guī)律，地球化學(xué)找礦工作需在測(cè)區(qū)地表及地下工程內(nèi)系統(tǒng)采集樣

10、品。一個(gè)中等規(guī)模礦床的化探工作，通常采集數(shù)以千計(jì)的樣品。,2.分析項(xiàng)目多。地球化學(xué)找礦工作中需要了解指示元素特征，查明其分帶性以及研究異常形成的有關(guān)問題，因此，每個(gè)樣品一般要測(cè)定十幾種到幾十種元素。3.樣品中元素含量低，變化范圍大?；綐悠分兄甘驹氐暮客ǔ：艿?，多屬微量（ppm級(jí)）或超微量（ppb級(jí)）。但有的樣品中元素含量可達(dá)到工業(yè)品位。因而元素含量的變化范圍也是十分大的，可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 4. 樣品性質(zhì)復(fù)雜，種類多種多樣?；?/p>

11、樣品可采自地球外層各圈（巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈等）。巖石、土壤、水系沉積物、植物、水、氣體等，都可以是樣品的組成物質(zhì)。 根據(jù)上述各點(diǎn)，使化探樣品分析技術(shù)不同于一般礦物原料分析方法，具有獨(dú)特的要求。,三、化探對(duì)測(cè)試方法的要求 （1）要有較高的靈敏度。為了有效地發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)異常，化探對(duì)分析方法的靈敏度要求能夠檢測(cè)出該元素在地殼中的平均含量——克拉克值，或更低的含量，以便能確定元素的背景值。 （2）具有足夠的準(zhǔn)確度

12、和精確度。過去化探工作一般不要求測(cè)定樣品中元素的真實(shí)含量，通常只要求半定量的精度。近年來在“區(qū)域化探掃面”問題提出以后，由于需要在全省、全區(qū)、甚至全國范圍內(nèi)拼接圖幅，進(jìn)行綜合研究、分析對(duì)比。對(duì)分析方法的準(zhǔn)確度，精密提出了更高的要求。 （3）能夠同時(shí)測(cè)定多種元素。所用分析方法能夠一次同時(shí)測(cè)定多種元素，可提高分析速度和降低分析成本。,（4）測(cè)試方法要有較大的測(cè)程。測(cè)程是指某種分析方法能檢出的最低含量至最高含量之間的范圍?；綐悠分性?/p>

13、素含量變化大，有的接近克拉克值，有的近工業(yè)品位，高低相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此要求測(cè)試方法有較大的測(cè)程，最好能測(cè)定幾十到幾百倍范圍內(nèi)變化的含量。（5）測(cè)定的速度快、效率高、成本低。由于化探樣品數(shù)量大，要求所使用的分析方法必須具備操作簡(jiǎn)便，測(cè)定快速的特點(diǎn)。這對(duì)縮短樣品分析周期及時(shí)取得分析結(jié)果及降低成本有很大意義。,（6）要求對(duì)元素的賦存狀態(tài)、價(jià)態(tài)的分析。地球化學(xué)研究不僅要了解地球化學(xué)樣品中的總含量的變化規(guī)律，而且還需要對(duì)元素的賦存形式、價(jià)態(tài)有

14、所了解，只有通過元素的量與質(zhì)（存在形式）的統(tǒng)一研究，才能對(duì)元素的遷移活動(dòng)、沉淀機(jī)制有深刻的認(rèn)識(shí)。 。 上述化探對(duì)分析的各種要求，任何一種分析方法不可能同時(shí)予以滿足，所以化探工作者應(yīng)掌握各種分析方法的特點(diǎn)，根據(jù)要分析的元素，合理地選擇分析方法。,第二節(jié)分析誤差及分析質(zhì)量監(jiān)控,一、誤差的性質(zhì) 1．隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差：是采樣、制樣、分析過程和儀器工作過程中的偶然因素引起的誤差。偶然誤差是不可避免的，但可以在分析人員的高度責(zé)任心和嚴(yán)

15、格執(zhí)行科學(xué)合理的操作規(guī)程的情況下，把偶然誤差降低到最小程度。,2．系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差：是有規(guī)律因素造成的誤差，包括正向和負(fù)向的偏離。它常常是不同實(shí)驗(yàn)室的工作條件的差別、不同分析方法、不同分析人員間以及同一臺(tái)儀器不同時(shí)間的差異所造成的誤差。系統(tǒng)誤差還可以由以下原因造成：（1）沾污與污染。（2）樣品制備過程。（3）分析流程。（4）儀器漂移。（5）樣品的物理化學(xué)性質(zhì)。,,,,,二、誤差來源分析 偶然誤差既影響分析的準(zhǔn)確度，也影

16、響分析的精確度，且以后者為主。而系統(tǒng)誤差則主要影響分析的準(zhǔn)確度。 系統(tǒng)誤差有兩種表現(xiàn)形式，如圖5一1所示。,第一種情況是系統(tǒng)地相差一個(gè)倍數(shù)，往往由于工作曲線的斜率變化所致。第二種情況是系統(tǒng)地相差一個(gè)常數(shù)，往往是由工作曲線平移造成的。前者是由于儀器或試劑有問題，應(yīng)查清原因，對(duì)癥解決。后者則是標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度測(cè)定不準(zhǔn)確造成的，應(yīng)重做工作曲線。,三、分析質(zhì)量監(jiān)控 分析質(zhì)量的監(jiān)控一般是以批次為單位進(jìn)行的，所謂“批”是指盡可能在條件相同的情

17、況下分析的一組樣品，一般以50～200件樣品為一組（批），可以按日（同一天）、臺(tái)班（同一臺(tái)儀器、同一分析組、同一天）劃分。每批樣品內(nèi)插入空白樣以檢查試劑的純度；插入重復(fù)樣以檢查分析的精確度；插入標(biāo)準(zhǔn)樣以檢查分析的準(zhǔn)確度。根據(jù)這三種檢查樣的結(jié)果進(jìn)行誤差計(jì)算和校正，以評(píng)價(jià)該“批”樣品的分析結(jié)果是否符合質(zhì)量要求。每“批”分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)人員都必須立即進(jìn)行檢查評(píng)價(jià)。,,,第三節(jié) 化探分析方法簡(jiǎn)介,一、分析方法概述 目前，樣品分析方法基本上分

18、為兩大類：化學(xué)分析和儀器分析。 1．化學(xué)分析 (濕法分析 )有容量法（VOL）、比色分析法（COL）和重量法（GR）。 （1）容量法（VOL）是利用化學(xué)反應(yīng)達(dá)到反應(yīng)平衡的終點(diǎn)時(shí)所耗去的標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式來計(jì)算出待分析溶液中待測(cè)元素的含量。標(biāo)準(zhǔn)滴定液是用滴定管逐漸加入待測(cè)分析溶液中，并選用適當(dāng)?shù)淖兩甘緞﹣碇甘镜味ńK點(diǎn)，因此，容量法又稱滴定法。,（2）比色法（COL）是一種利用待測(cè)溶液中元素與某種化學(xué)試劑反應(yīng)

19、生成某種顏色絡(luò)合物的特性，研制的一種用顏色的深淺比較法確定元素含量的方法。用肉眼對(duì)比顏色的方法稱目視比色；用分光光度計(jì)或光電比色計(jì)來測(cè)定結(jié)果的稱為光電比色。比色分析是測(cè)定微量元素的快速、靈敏的簡(jiǎn)便方法之一，檢出限比容量法和重量法的檢出限低，可達(dá)10-7～10-9g/ml。本方法廣泛用于野外和室內(nèi)的定量和半定量分析，是野外現(xiàn)場(chǎng)分析基本方法。 （3）重量法（GR）是利用被測(cè)元素與某種化學(xué)試劑在一定的條件下反應(yīng)生成沉淀物與其他元素分離，稱

20、其沉淀物的重量來計(jì)算該元素的含量的方法。例如，用Ba”來測(cè)定SO2-4時(shí)，生成BaSO4沉淀，只要準(zhǔn)確稱出該沉淀物的重量就可計(jì)算出SO2-4的含量。,2．儀器分析 （1）涉及原子外層價(jià)電子的儀器分析方法?；谶@種原理的儀器分析有發(fā)射光譜（ES）分析［根據(jù)激發(fā)光特征不同而分為兩種：①電弧發(fā)射光譜分析；②等離子源發(fā)射光譜分析（ICP）］、原子吸收光譜（AA）分析（根據(jù)原子化器的不同而分為兩種：①火焰原子吸收光譜分析；②無火焰原子吸收光譜分

21、析：石墨爐原子吸收和氫化物原子吸收）和原子熒光光譜分析。,（2）涉及原子內(nèi)層電子的儀器分析方法。原子內(nèi)層電子與原子核聯(lián)系較緊密，要使內(nèi)層電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，需要施加很大的能量。應(yīng)用高速電子流、γ射線、硬X射線轟擊試樣，使原子的內(nèi)層電子能量發(fā)生變化而產(chǎn)生X射線。不同的元素發(fā)射出的X射線的波長不同它是X射線熒光光譜分析（XRF）、電子探針分析（EPX）的物理基礎(chǔ)。這類分析儀器自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)樣品無損分析，能同時(shí)測(cè)定原子序數(shù)9（F）到

22、92（U）的所有元素。常量元素的分析精密度（RE％）可＜5％，微量元素的檢查下限有少數(shù)元素可達(dá)μg／g，多數(shù)為n×10μg／g， 由于檢出下限偏高，勘查地球化學(xué)應(yīng)用尚不廣泛。,（3）涉及原子核的儀器分析。放射性元素在衰變過程中要自發(fā)地放出不同能量的粒子（ α、β、γ ），不同元素放射出的射線能量也不同，從而就成了多道能譜分析和中子活化分析的基礎(chǔ)。多道能譜分析就測(cè)量激發(fā)后發(fā)射的射線（α、β、γ），將各種射線粒子的能量轉(zhuǎn)換為電脈沖

23、信號(hào)進(jìn)行分析。中子活化分析是利用中子照射元素，發(fā)生核反應(yīng)形成放射性元素，利用儀器測(cè)定發(fā)射的射線（γ射線）能量和半衰期以確定元素種類，根據(jù)射線的強(qiáng)度以確定元素的含量。質(zhì)譜分析測(cè)定的是質(zhì)子數(shù)，質(zhì)子是在原子核內(nèi)的，所以也屬核物理分析這一大類。核物理分析這類儀器是檢出下限低、準(zhǔn)確度、精確度、精密度和自動(dòng)化程度高的分析儀器，目前是分析質(zhì)量最高、價(jià)格最昂貴的分析方法，只有少數(shù)高級(jí)別的基礎(chǔ)理論專項(xiàng)研究采用這種方法分析。,二、樣品制備 對(duì)野外采集回來

24、的樣品，一般都要經(jīng)過樣品制備，以期得到符合實(shí)驗(yàn)室要求的數(shù)量和質(zhì)量的樣品，對(duì)于巖石、礦石樣品，采用粗碎-中碎-縮分-細(xì)磨至分析粒級(jí)，（一般要小于200目），而對(duì)進(jìn)行能譜分析或電子探針分析的巖石、礦石樣品，則要制作成一定大小的磨光光面片。 對(duì)土壤和水系沉積物樣品，則須經(jīng)過干燥（曬干或烘干）-篩分-磨細(xì)至分析粒級(jí)（小于200m）。 對(duì)植物樣，采用風(fēng)干-植物粉碎機(jī)粉碎-灰化（或直接硝化）。 對(duì)于生物（動(dòng)物、人體）器官、組

25、織樣品，采用滅菌消毒-干燥-灰化處理，或根據(jù)需要作特殊處理。,,,,,,,,,三、樣品分解,,,,,,,元素在樣品中的結(jié)合方式不同，決定了如何從樣品中將元素提取出來，即固相體系中使元素呈某種易反應(yīng)的形式釋放出來。如結(jié)合在礦物巖石中占據(jù)晶格位置的元素，必須摧毀晶格構(gòu)造，使待測(cè)元素容易被溶解出來進(jìn)入溶液中，以便用儀器或化學(xué)的方法進(jìn)行測(cè)試。樣品分解是分析測(cè)試前的重要處理過程。常用如下幾種分解方法：,（1）弱試劑分解。主要針對(duì)弱結(jié)合態(tài)形式的元素

26、，靠松散的交換力量結(jié)合或呈易溶形式存在的這部分含量?？梢圆捎萌跆崛?，如稀鹽酸、稀硫酸、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、甚至蒸餾水或置換交換劑，如MgCl2、NaAc等。 （2）氧化分解。主要針對(duì)植物樣品或有機(jī)化合物中的元素，只有在有機(jī)物質(zhì)被氧化分解后才能釋放出所結(jié)合的元素。摧毀有機(jī)質(zhì)物質(zhì)可用的燒方法，或強(qiáng)氧化劑（如HNO3、HClO4、H202）進(jìn)行濕法分解。,（3）酸溶解。無機(jī)酸（HCl、HNO3、H2S04、HF）及其混合酸，特別是在加熱時(shí)

27、，可以破壞許多礦物，如粘土礦物、云母類普通硅酸鹽礦物和土壤。無機(jī)酸或憑借高氫離子濃度，或憑借強(qiáng)的侵蝕性（如HNO3），或脫水性（如H2SO4）而與礦物反應(yīng)，達(dá)到分解破壞礦物的目的。無機(jī)酸中，HF是獨(dú)特的，它能摧毀絕大部分造巖礦物的硅酸鹽晶格，是一種最強(qiáng)的提取劑。 （4）熔融。通常將樣品與一組無機(jī)鹽或堿（NaOH）一起熔融，其中的鹽在較低溫度下熔化，同時(shí)能夠?qū)悠愤M(jìn)行強(qiáng)烈的分解。溶劑的化學(xué)性質(zhì)可以是酸性的，如KHSO4，也可以是堿性的，

28、如NaCO3，或氧化性的，如Na202。,（5）分離。樣品分解后，賦存于礦物中的多種元素同時(shí)都進(jìn)入了溶液，但由于某些元素會(huì)干擾另一些元素測(cè)定，常常要對(duì)待測(cè)元素與干擾的元素進(jìn)行分離。,,,四、主要方法簡(jiǎn)介 1．發(fā)射光譜分析（ES）發(fā)射光譜的產(chǎn)生，是與原子中電子能態(tài)的變化有關(guān)。在正常的情況下，電子處于最低級(jí)（基態(tài)），當(dāng)受到外能（熱能、輻射能、電能等）激發(fā)時(shí)，電子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷而處于激發(fā)態(tài)。這一狀態(tài)很不穩(wěn)定，大約10-8S便恢復(fù)到

29、較低的能量狀態(tài)或基態(tài)，同時(shí)便釋放出激發(fā)時(shí)所獲得的能量，以光的形式輻射出來。通過分光元件（光柵或棱鏡）可使不同波長的光，色散形成按波長順序排列的單色光光帶，即光譜。,光譜的波長取決于原子能級(jí)的分布和相鄰二能級(jí)的能量差。 λ——光的波長 h——普朗克常數(shù)（h= 0.62×10-80J/s） c——光速（c＝3×108m／s） E1、E2 ——躍遷前后二能級(jí)的能量值（10-7J）由于各個(gè)

30、元素的原子具有自己獨(dú)有的能級(jí)分布和能量差，因此，各個(gè)元素能產(chǎn)生一定波長的光。這便是光譜定性分析的基礎(chǔ)。 波長與能量差（E2－E1）呈反比,光譜譜線的強(qiáng)度，由該波長的光強(qiáng)決定。光強(qiáng)與被激發(fā)的原子數(shù)量有關(guān)。數(shù)量愈多，譜線強(qiáng)度愈大。光強(qiáng)與特定元素含量的關(guān)系可用下列式表示： I——光強(qiáng) A——與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù) b——系數(shù)，它是濃度的函數(shù) C——待測(cè)元素的含量 從上式可知，光強(qiáng)愈大，

31、元素的含量愈高，因而可根據(jù)譜線的強(qiáng)度來測(cè)定元素的含量。這就是光譜定量分析的依據(jù)。,原子發(fā)射光譜儀,2.主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （1）一次分析可以同時(shí)得到多種元素含量的測(cè)定結(jié)果； （2）可以直接分析固體樣品； （3）速度快、成本低； （4）適合于大多數(shù)元素的分析。近60種元素都可以用發(fā)射光譜分析。 （5）采用等離子體焰炬光電直讀光譜儀，分析元素多、速度快、精度高、分析范圍廣、自動(dòng)化程度高。,發(fā)射光譜分析也存在

32、一些缺點(diǎn)： （ 1）照相法光譜分析，對(duì)高含量元素分析的誤差大，對(duì)超微量元素分析靈敏度又不夠； （2）對(duì)于一些非金屬元素如：S、Se、Te、鹵素的測(cè)定靈敏度也很低； （3）光電直讀光譜分析，需用液體試樣，試樣的處理比較麻煩，儀器價(jià)格昂貴。,二、原子吸收光譜分析（AA）1．基本原理 原子吸收光譜分析是基于蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)，對(duì)其原子共振輻射能的吸收、來測(cè)定試樣中該元素含量的一種

33、方法。 將一束特定波長的和一定光強(qiáng)（Io）的光，通過被測(cè)元素的基態(tài)原子蒸氣（N）上，原子蒸氣就對(duì)這束光產(chǎn)生吸收，未吸收的部分（I）透射過去。,被測(cè)元素的基態(tài)原子濃度N愈大，其透射部分I就愈小。根據(jù)濃度N, 入射光強(qiáng)Io透射光強(qiáng)I之間存在著一定的關(guān)系，就可突得被測(cè)元素的含量。 A——吸收度； Io ——入射光強(qiáng)度， I——透過光強(qiáng)度; K——吸收系數(shù)； L——通

34、過原子蒸氣的厚度; N——待測(cè)樣品的濃度,A-光源； B、C、D-原子化系統(tǒng)； S1、S2、E和O-分光系統(tǒng)；E、F、G、H-檢測(cè)系統(tǒng)。,,原子吸收光譜儀,原子吸收分析的主要優(yōu)點(diǎn)： （1）應(yīng)用范圍廣：它不但可以測(cè)巖石、礦物和水質(zhì)等無機(jī)樣品，而且還可以測(cè)定人體組織血液等有機(jī)樣品，目前可分析的元素已有70余種，特別是Ag、Au、Cd、Zn、Rb、B、Hg、K、Na等；加上氫化物裝置還可分析As、Sb、Bi。

35、（2）靈敏度高：在原子吸收分析中，將能得到1％吸收時(shí)，溶液中待測(cè)元素的濃度定義為原子吸收靈敏度，用r/mL％表示。一般的說，原子吸收分析可達(dá)n x 10-8r／mL％，對(duì)于非火焰法，靈敏度還要高些。,（3）重現(xiàn)性好：火焰原子吸收重現(xiàn)性非常好，相對(duì)偏差可控制在2％以內(nèi) 。 （4）選擇性好，操作簡(jiǎn)便，效率高。 測(cè)定中干擾少，用同一份樣品溶液可測(cè)幾個(gè)元素。近來有的儀器還附有自動(dòng)進(jìn)樣器，電傳打字機(jī)等，不但使測(cè)定效率大大提高，而且操作更

36、加簡(jiǎn)便。 原子吸收法最適合于微量金屬元素的測(cè)定，這也正是地球化學(xué)找礦樣品分析需要的。,原子吸收分析主要缺點(diǎn)： （1）在測(cè)定前，樣品溶解的工作量大； （2）每測(cè)定一種元素，必須更換一次光源，不太方便； （3）化探中有些指示元素，如：Sn、W、Mo、Ba等的檢出限還達(dá)不到要求。,3．X-射線熒光光譜分析（XRF） 基本原理：熒光是受紫外線照射后的物質(zhì)發(fā)出的不同波長和不同強(qiáng)度的可見光，

37、照射線停止后，這種可見光很快就消失了，這種光線稱為熒光。 X-射線熒光光譜儀可同時(shí)測(cè)定20多種元素，靈敏度高，精確度高（常量元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD％＜2％，痕跡元素大部分的相對(duì)誤差RE％＜10％），該方法不破壞樣品，同一試樣可以重復(fù)多次分析。適用于原子序數(shù)從5（B）到92（U）的各元素的測(cè)定。,4．電子探針分析（EPX） 實(shí)際上是XRF分析與電子顯微鏡相結(jié)合的分析技術(shù)，由電子顯微鏡和（XRF）測(cè)試系統(tǒng)兩部分組成。電子顯微鏡尋

38、找觀察待測(cè)區(qū)域，XRF測(cè)試系統(tǒng)的激發(fā)光源是高速電子槍，產(chǎn)生高速電子束轟擊樣品。 電子探針分析的樣品須對(duì)固體樣品切片拋光后鍍金屬膜（噴灑導(dǎo)電材料），對(duì)導(dǎo)電良好的金屬礦物光片可直接送入儀器分析。電子探針分析是一種無損傷微區(qū)分析，廣泛應(yīng)用于確定礦物成分和礦物形貌。對(duì)環(huán)境樣品，如大氣懸浮物的成分、形貌也可用電子探針進(jìn)行分析研究。,掃描電鏡,DDP表面修飾MnS納米微粒的磨斑表面形貌圖(a)和Mn(b)、S(c)元素的面分布,5．核物理分析

39、儀 利用天然或人工核反應(yīng)中產(chǎn)生的核輻射進(jìn)行物質(zhì)成分測(cè)定的儀器叫核分析儀。目前用于地球化學(xué)樣品分析的γ能譜儀和中子活化分析儀。γ能譜儀是一種輕便型儀器，可用于野外尋找鉀、鈾、釷等放射性元素的礦物，是常用的現(xiàn)場(chǎng)分析儀器，簡(jiǎn)稱γ儀。中子活化分析靈敏度極高、精確度、準(zhǔn)確度都很好，但由于費(fèi)用昂貴、測(cè)定時(shí)間長，應(yīng)用地球化學(xué)樣品分析中應(yīng)用尚不廣泛。主要用于分析質(zhì)量檢查和特殊樣品分析。國外廣泛用于地質(zhì)樣品分析，特別是珍貴樣品（如隕石和月巖）的分

40、析。,微機(jī)四道γ能譜儀儀器為便攜式、智能化、自動(dòng)穩(wěn)譜、直接分析鈾、釷、鉀含量，也能同時(shí)給出四個(gè)道的計(jì)數(shù)率。儀器功耗小長期穩(wěn)定性好重量輕，適合放射性野外普查找礦、天然適才放射性及其他科研等領(lǐng)域工作。,6．等離子源質(zhì)譜分析儀（ICP-MS） 等離子源質(zhì)譜分析（ICP-MS）是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的新的測(cè)試技術(shù)。 ICP一MS可以同時(shí)測(cè)定多種元素。常量元素、痕跡元素可以同時(shí)測(cè)定，線性工作范圍可達(dá)5～6個(gè)數(shù)量級(jí)，測(cè)定速度快，

41、每分鐘可完成30種元素測(cè)定。檢測(cè)下限低，為0.01～0.1ng／m1，是理想的稀土元素、貴金屬、有色金屬的測(cè)試方法。但儀器昂貴，分析費(fèi)用高，目前多用于高要求的專項(xiàng)研究的樣品分析。,7．色譜分析 色譜分析的原理：色譜分析是應(yīng)用色譜柱把樣品中多種化合物相互分離，由檢測(cè)器測(cè)出對(duì)應(yīng)的各化合物的譜峰。分為氣相色譜儀和液相色譜 氣相色譜儀分析各種氣體，以及在450℃以下可以汽化或定量裂解的液體、固體。既可測(cè)定無機(jī)物，又可測(cè)定有機(jī)物。

42、它在油氣地球化學(xué)勘查中測(cè)烴類氣體，環(huán)境地球化學(xué)確定中測(cè)生物試樣的有機(jī)汞，大氣中有害氣體（CO、CO2、C、H2S、SO2、N2、O、SO、NO、NO2），有機(jī)磷及農(nóng)藥“六六六”、DDT等。液相色譜可以測(cè)定F-、Cl-、ClO-2、CN-等30余種，還可以測(cè)定甲酸鹽、草酸鹽和檸檬酸鹽、抗壞血酸鹽等。,8．電化學(xué)分析 電化學(xué)分析是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生物理電現(xiàn)象來測(cè)定試液物質(zhì)組成的方法。 電化學(xué)分析方法在地球化學(xué)分析主要用于W、M