(1.國家地質(zhì)實驗測試中心,北京 100037;2.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,桂林 541004)
地質(zhì)實驗測試是分析測試的重要分支,而且,隨著經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展,地學研究的不斷拓寬和深入,地質(zhì)實驗測試需要不斷擴大研究領(lǐng)域和提高測試能力[1,2],特別是在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域,以及地學研究新領(lǐng)域的應(yīng)用。其中野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)與儀器設(shè)備研究是地質(zhì)實驗測試發(fā)展的重要組成,在國內(nèi)外獲得重視,是分析測試發(fā)展方向之一[3-5],為快速研究地球提供了及時、準確的乃至決策性的科學數(shù)據(jù)。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析可以認為是伴隨著人類的發(fā)展就開始了,從簡單的肉眼現(xiàn)場觀察識別,例如判斷礦物類型,到利用單一的試紙等工具,直到采用現(xiàn)代的儀器設(shè)備。其目的主要是提供及時、可靠的信息,指導現(xiàn)場決策和工藝優(yōu)化,其次是利用其快速的特點采集盡量多的數(shù)據(jù),為后期綜合評定和決策提供信息[2,6,7]。在地質(zhì)科學中,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析已應(yīng)用于多金屬礦床現(xiàn)場勘查、成礦規(guī)律探索、海洋資源調(diào)查、有毒有害元素的分布規(guī)律研究等方面[2,3,5]。隨著地學研究的不斷拓寬和深入,其對實驗測試的需求日益增強,也推動實驗測試不斷地創(chuàng)新和發(fā)展,帶動地質(zhì)實驗現(xiàn)場分析技術(shù)與儀器設(shè)備研究水平的提高。。
本文基于長期的野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析工作,包括大陸科學鉆探工程流體地球化學實驗、汶川地震斷裂帶科學鉆探井口氣體監(jiān)測和青藏高原鹽湖鹵水現(xiàn)場檢測等,根據(jù)前人野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析工作已獲得的研究成果,初步闡述了地質(zhì)實驗測試領(lǐng)域中野外現(xiàn)場分析概念和應(yīng)用范圍,對野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器、現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析平臺,以及采用的野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)方法進行了介紹,并考慮野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量保證。文章認為分析測試工作者開展野外現(xiàn)場分析技術(shù)工作,能從僅僅關(guān)注分析測試技術(shù)本身,轉(zhuǎn)為解決地質(zhì)資源、環(huán)境領(lǐng)域分析測試技術(shù)應(yīng)用的實際問題,更能體現(xiàn)出地質(zhì)實驗分析測試工作的重要性和解決科學問題的實用性。同時,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)作為綠色分析技術(shù)一種,也能大幅減少能源和原料消耗,減少化學試劑使用量,必將受到越來越多的關(guān)注和重視。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析就是利用輕便、穩(wěn)定性更強的分析設(shè)備,采取穩(wěn)健的分析流程,在野外地質(zhì)工作現(xiàn)場進行的化學成分、形態(tài)的定性和定量分析[2,3,8]。在本文中,主要針對化學組分的野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析進行闡述,在地質(zhì)領(lǐng)域,特別在幅員遼闊的我國,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析更具有切實的實際應(yīng)用價值,不僅可大幅降低野外地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)等工作強度,另外在逐漸引起重視的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測領(lǐng)域中也將發(fā)揮重要作用[2,3,8]。
地質(zhì)工作通常按照野外現(xiàn)場采樣、帶回地質(zhì)實驗室進行分析測試獲得數(shù)據(jù)、根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行相關(guān)地質(zhì)研究、然后到野外進行確定和實際應(yīng)用的工作流程[1,8]。該工作流程不僅歷時非常漫長,還可能需要往返重復進行,而且采集的樣品代表性無法直接驗證、采集的樣品從野外現(xiàn)場到實驗室也可能發(fā)生變化,特別是揮發(fā)性、放射性樣品和易變質(zhì)樣品具有特殊性,例如地氣,揮發(fā)性有機污染物等[9];另外,野外地質(zhì)工作有時會在偏僻、偏遠地區(qū),交通不便,尤其在幅員遼闊的我國青藏高原地區(qū),由于自然氣候因素,適合開展野外地質(zhì)工作的周期短,每年一般只有幾個月時間[9-11],而且,地質(zhì)樣品通常為巖石、礦物等類型樣品,重量大,運輸困難[9-11]。采用野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù),能減少采樣量,降低了這些偏差,消除了樣品變化影響,特別是能高效、節(jié)約時間,獲得更準確有用的檢測數(shù)據(jù)。這些野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析還有綠色分析技術(shù)特點,具有環(huán)境友好型和可持續(xù)性,是分析科學發(fā)展的重要趨勢[12-14]。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析需要專門的分析檢測儀器,通常大多數(shù)分析儀器均能在野外現(xiàn)場使用一些化學傳感器已應(yīng)用于野外現(xiàn)場分析檢測。除了比色計、化學傳感器、野外分析箱等微型檢測器之外,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器還包括小型氣相色譜儀、小型氣體質(zhì)譜儀、攜帶式X 熒光光譜儀等基于實驗室分析技術(shù)的分析檢測設(shè)備[8,15]。前者提供有限的檢測信息,但他們體積小、攜帶方便,價格遠遠低于實驗室分析檢測儀器,對使用者的專業(yè)知識要求少,易學易操作;而后者內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復雜,但能提供更多的檢測信息[15-18]。
在野外現(xiàn)場使用的分析檢測儀器具有不可替代的優(yōu)勢,例如可以適應(yīng)惡劣的野外環(huán)境,但要獲得良好的檢測結(jié)果,對現(xiàn)場分析儀器提出了要求。首先,現(xiàn)場分析儀器必須盡可能小型化、重量輕,以便于野外運輸使用;其次,現(xiàn)場分析儀器需要耗能低,能量消耗少;另外,現(xiàn)場分析儀器具有長期穩(wěn)定性和可靠性,以足以獲得分析檢測對象的可行性結(jié)果[2,15]。
現(xiàn)場分析檢測儀器的發(fā)展將隨著分析對象的要求而快速發(fā)展,從目前現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器設(shè)備發(fā)展來看,針對環(huán)境、氣體、考古、輻射性樣品的現(xiàn)場分析儀器將會率先得到重視[15,19,20]。同時,地質(zhì)實驗現(xiàn)場分析不再僅僅是分析對象的元素組成和含量,分析對象的形態(tài)、微區(qū)組分、微觀結(jié)構(gòu)也成為大家的關(guān)注重點。表1中列出了部分現(xiàn)場分析儀器及其野外分析參數(shù),例如針對地質(zhì)環(huán)境樣品分析的便攜式X射線熒光光譜儀(XRF)已開發(fā)出系列商品化儀器,可應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境樣品中重金屬元素的快速檢測等,并在地質(zhì)環(huán)境樣品檢測工作規(guī)范中作為必需的檢測儀器,而且便攜式XRF儀還在野外考古領(lǐng)域獲得良好應(yīng)用,其具有的非破壞性分析手段在考古現(xiàn)場原位分析中能獲得準確的元素特征,有助于解決歷史時期不確定性的問題[18,21]。另外,針對氣體分析的在線或現(xiàn)場質(zhì)譜儀類型已具有多樣性,廣泛應(yīng)用于過程控制或現(xiàn)場檢測易泄漏揮發(fā)性氣體污染物[2,22]。
表1 野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器
因此,今后需要大力發(fā)展能適應(yīng)野外現(xiàn)場需要的地質(zhì)實驗分析儀器技術(shù)方法。發(fā)展便攜式氣相色譜儀,進行地質(zhì)環(huán)境樣品中易揮發(fā)氣體組分的現(xiàn)場檢測,消除樣品運輸和人為的影響,獲得可能污染源的準確位置,并進行跟蹤監(jiān)測、評價,提供污染物處置依據(jù),保證環(huán)境監(jiān)測效果[12,15,23-25]。發(fā)展固相微萃取技術(shù),進行地質(zhì)環(huán)境領(lǐng)域中有機污染物的現(xiàn)場分析檢測。發(fā)展具有輻射性的鈾、氡的地質(zhì)實驗現(xiàn)場分析技術(shù),然后,在此基礎(chǔ)上發(fā)展野外多參數(shù)分析技術(shù)。發(fā)展地下污染源的地質(zhì)實驗現(xiàn)場分析技術(shù),該類型分析檢測對象無法進行傳統(tǒng)的樣品采集、分析檢測方法,只能進行野外現(xiàn)場分析檢測,更迫切需要適合的現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析方法[15,19,26,27]。而且,隨著超微電子技術(shù)的發(fā)展、高能量電池的普及和低能耗檢測器的出現(xiàn),野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器將朝著微型化、非破壞性、高靈敏度,甚至是智能化發(fā)展。
現(xiàn)場分析儀器是野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析的技術(shù)手段,而野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析平臺是這些技術(shù)手段的使用空間,通常情況下,手持式、便攜式分析檢測儀器可以不需要現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析平臺,或者說是僅需要簡易的分析平臺,在野外現(xiàn)場簡單利用周圍平坦區(qū)域進行操作。而較為大型現(xiàn)場分析儀器就需要較為規(guī)整的分析平臺作為現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析空間,或者稱為現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室,目前常用分析平臺分為固定式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室和移動式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室[2,12,15]。一般來說,為了保證分析檢測的質(zhì)量和分析檢測的全面能力,把傳統(tǒng)實驗室分析儀器直接移植到現(xiàn)場分析平臺是最便捷、最簡單的方式,一方面利用了傳統(tǒng)實驗室儀器的成熟分析方法,另外也可滿足分析對象的需要,但該方式的現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析是最復雜、耗費更大。
固定式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室可以認為是現(xiàn)場附近分析,即把傳統(tǒng)實驗室移植到現(xiàn)場進行分析檢測。在德國、美國、中國等許多國家開展的海洋及大陸科學鉆探現(xiàn)場, 都根據(jù)國力或?qū)嶋H需求配備了相當規(guī)模的固定式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室[5-7]。從某種程度上說,現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室的現(xiàn)代化和集成化是國家科技實力的一種體現(xiàn),目前國際上也僅有包括德國、中國、美國在內(nèi)的幾個國家開展了重大科學鉆探工程的現(xiàn)場流體分析實驗室工作。圖1展示了汶川地震斷裂帶科學鉆探工程(WFSD)的固定式現(xiàn)場地質(zhì)流體分析實驗室。
圖1 WFSD野外固定式現(xiàn)場地質(zhì)流體分析實驗室
移動式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室包括車(船)載式、廂式實驗室。車(船)載式實驗室相當于把分析儀器裝入汽車、輪船上,當然需要對汽車、輪船進行適當改造以適合轉(zhuǎn)入分析檢測儀器。廂式現(xiàn)場地質(zhì)分析實驗室通?;跇藴驶募b箱進行改造,類似于可移動式的實驗室,在廂式實驗室內(nèi),進行類似傳統(tǒng)實驗室的改造、設(shè)計,由于其外觀是標準化的集裝箱模式,如圖2。該類型實驗室可以利用社會化方式進行整體裝載、運輸,包括使用汽車、火車、輪船等運輸工具,甚至采用直升機吊裝方式進行實驗室整體運輸[5,8,12,15,28]。
圖2 標準化廂式移動實驗室
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)從分析時間范疇上有實時分析和即時分析技術(shù)。野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗實時分析,也稱為現(xiàn)場在線分析,是過程分析化學的一種,可以認為是在現(xiàn)場儀器設(shè)備分析檢測過程中,對實時分析檢測結(jié)果處理的時間能夠滿足現(xiàn)場工作快速分辨需要的分析測試過程?,F(xiàn)場地質(zhì)實驗即時分析,或者稱為現(xiàn)場附近分析,即只在現(xiàn)場附近進行分析測試,應(yīng)該認為是儀器設(shè)備放置在現(xiàn)場進行分析檢測,其分析檢測結(jié)果可滿足現(xiàn)場工作需要的分析測試過程,獲得分析檢測結(jié)果的時間不影響分析檢測結(jié)果[1,2]。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析檢測與實驗室分析檢測最大區(qū)別是必須能夠承受現(xiàn)場惡劣的環(huán)境條件,例如溫度和濕度變化范圍大等。而且在一些對人體健康有危害或者不適合長期值守的區(qū)域,就需要全自動化的分析檢測方法,同時需要利用現(xiàn)代通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行遠程操作和維護,達到僅需要把現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器放置在檢測位置,而可將儀器控制系統(tǒng)放置在離野外現(xiàn)場較遠的位置,從而更容易長期使用,或者獲得更有經(jīng)驗人員的技術(shù)支持和操作。
在野外現(xiàn)場進行分析檢測,其分析結(jié)果受到分析方法的影響,特別是在樣品類型上的區(qū)別,將可能造成現(xiàn)場分析方法的不同[2,12,15]。有些樣品無法進行采集,或者需要進行動態(tài)監(jiān)測,只能在現(xiàn)場進行分析檢測。有些樣品由于位置偏遠,容易變質(zhì),而且樣品重量大,無法采集大量樣品到實驗室內(nèi)進行分析檢測,也最好采取現(xiàn)場分析以縮短檢測量、降低野外工作量。有些樣品雖然可采取傳統(tǒng)的采樣、送檢的方式,但由于具有毒性、有污染性,運輸要求極高,建議在現(xiàn)場進行分析檢測。有些樣品雖然可以采取傳統(tǒng)的樣品檢測方法,但由于需要進行現(xiàn)場決策,建議直接在現(xiàn)場進行分析檢測,直接利用分析檢測結(jié)果進行下一步工作的判斷依據(jù),大幅提高野外工作效率。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析采用的檢測方法應(yīng)該盡可能簡單易學、易操作,不需要是專門訓練有素的分析化學家也可進行操作測量,另外,分析周期要短,分析速度快,適合野外現(xiàn)場長時間使用,不需要和僅需要少量校準物質(zhì),甚至可直接使用周圍空氣、水等作為簡易校準物質(zhì)進行方法校準。
現(xiàn)場地質(zhì)實驗實時分析通常是不采樣在線分析,現(xiàn)場地質(zhì)實驗實時分析針對的對象主要是揮發(fā)性、易變化的樣品,例如氣體、放射性、環(huán)境樣品等[12,15],此類樣品不易、或者是無法攜帶回實驗室進行分析檢測,只能在現(xiàn)場進行分析檢測,直接分析檢測樣品中的各種參數(shù),還包括考古樣品等。此類樣品也是現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)的最迫切需要者,也是現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)發(fā)展動力[1,2,6]。
現(xiàn)場地質(zhì)實驗實時分析是在整個生產(chǎn)、工藝過程中直接得到定性或定量的信息,其最大優(yōu)點就是即時性,具有將分析儀器設(shè)備與生產(chǎn)、工藝過程聯(lián)系起來的特點,能實現(xiàn)自動的、連續(xù)的分析檢測[12,15]。隨鉆流體實時分析是現(xiàn)場地質(zhì)實驗實時分析的一種,利用現(xiàn)場分析檢測儀器,包括氣體質(zhì)譜儀和測氡儀等,實時分析鉆探工藝中不斷循環(huán)泥漿中的氣體H2、He、CH4和Rn等多種組分,如圖3所示,而且其伴隨著鉆探工程,已經(jīng)在國內(nèi)外多個重大科學鉆探工程中實施,甚至成為工程實施的標準配置之一[6,7]。
隨鉆流體實時分析更能準確獲得地表以下、地下較深處的地球內(nèi)部信息,特別是在非取芯鉆井過程中[6,7,29,30]。在龍門山斷裂帶鉆探過程中,隨鉆實時流體分析第一時間獲得了地下深部主斷層的流體響應(yīng)特征,證實與主斷層井段變化趨勢吻合。在中國大陸科鉆工程中,隨鉆實時流體分析獲得了幔源性氦異常,并后期計算其在異常中的比例。美國圣安德列斯鉆探的隨鉆實時流體分析成功辨別了沉積和花崗巖井段,獲得了巖性和流體組分相關(guān)性參數(shù),判斷了多處流體侵入?yún)^(qū)域[6,7,29]。隨鉆實時流體分析也第一次在大洋鉆探中使用,對比了實時分析和后期采樣分析結(jié)果,辨別了可能流體遷移機理和海洋深度[30]。
圖3 現(xiàn)場流體實時分析結(jié)果
現(xiàn)場地質(zhì)實驗離線分析針對的對象類型可以更廣泛,應(yīng)該可以包含所有需要分析檢測的對象,把分析檢測手段和設(shè)備放置在現(xiàn)場,其目的更多的是降低分析檢測的強度,縮短野外工作周期,減少野外樣品采集量,獲得有針對性的樣品,為野外現(xiàn)場工作提供直接的決策性數(shù)據(jù)指導,可極大提高現(xiàn)場工作的效率[9,31,32]。
現(xiàn)場地質(zhì)實驗離線分析是在現(xiàn)場采集樣品,采樣后直接在野外現(xiàn)場利用儀器設(shè)備分析檢測獲得定性或定量的信息,較傳統(tǒng)分析流程,其加快了分析速度,即把分析儀器設(shè)備移至現(xiàn)場開展實驗室分析檢測[12,15]。比如,已有研究人員建立了一套現(xiàn)場離線的微珠比色、微量滴定及蛋薄膜比色快速分析方法系統(tǒng),適合野外地質(zhì)樣品中金的檢測[33]。能量色散X射線熒光光譜法(ED-XRF)是野外勘查與找礦現(xiàn)場常用的分析儀器,適合進行現(xiàn)場離線分析需要,研究人員已在條件惡劣的高海拔野外現(xiàn)場測定了多金屬礦中的銅、鉛、鋅等組分,為多金屬礦石樣品的現(xiàn)場分析提供快速、準確的解決方案,在內(nèi)蒙和新疆兩地覆蓋區(qū)的鉆探現(xiàn)場對覆蓋層和基巖樣品進行了賤金屬分析,獲得了鉆孔As含量明顯升高的結(jié)果,而As對Au的指示意義非常明顯,同時,研究人員采取與S-930螯合樹脂富集薄樣法相結(jié)合方法,利用ED-XRF野外現(xiàn)場快速分析水體中8種濃度在10μg/L以上的重金屬,為野外現(xiàn)場進行環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)調(diào)查提供技術(shù)手段[11,20, 28,32]。建立了適用于野外鉀鹽鉆探現(xiàn)場快速分析泥漿清液K,Br,Sr元素的EDXRF方法,并實際應(yīng)用于江陵凹陷野外鉀鹽科探井鉆探過程現(xiàn)場,為鉀鹽鉆井決策提供支撐[34,35]。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)作為分析化學的一部分,分析檢測數(shù)據(jù)的處理也是極其重要,還是需要分析技術(shù)所常用的準確度和精確度,將現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)的誤差和偏差控制在容忍允許范圍之內(nèi),達到可接受和利用的程度[1,12,15,36-38]。但由于現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析對象本身更多地處于活動之中,例如現(xiàn)場實時分析的分析對象處于工藝過程中,測量誤差同樣不可避免,甚至遠大于實驗室分析檢測,因此現(xiàn)場分析對準確度和精確度的要求也不應(yīng)該等同于實驗室分析檢測,可以稍低,但也應(yīng)該采取一定措施保障分析檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量,例如選擇合適的野外地質(zhì)實驗分析方法,采用易得的校準物質(zhì)進行監(jiān)控等。在隨鉆流體實時分析過程中,采用大氣作為其中校準氣體之一,主要進行大氣主要組分氮、氧和氬的校準,室內(nèi)和野外校準過程中測量相對標準偏差相差不大,甚至在主要組分中,野外校準的相對標準偏差反而較好,可能是野外現(xiàn)場空氣擾動較少、而城市室內(nèi)空氣擾動復雜較多的緣故。
現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析數(shù)據(jù)較多采用相對量的概念,其分析檢測的數(shù)據(jù)絕對量由于檢測條件、檢測儀器和校準樣品等諸多因素影響,不可能完全按照實驗室分析過程的嚴格條件進行而獲得,而且在分析檢測前的樣品前處理或者預處理沒有那么充分,分析檢測的選擇性和靈敏度受到約束,也影響分析數(shù)據(jù)絕對量[1,2]。
但是,現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析的數(shù)據(jù)質(zhì)量同樣需要引起重視,例如現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析過程中分析對象的真實性、代表性,包括分析對象的響應(yīng)時間,將不可避免會影響野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析的檢測結(jié)果。雖然,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器的性能要求可以稍低,但分析儀器的長時間穩(wěn)定性必須好,能夠經(jīng)受振動、噪聲、潮濕、高溫和腐蝕性等惡劣工作環(huán)境的影響,同時具有自動校準或者僅需要少量校準物質(zhì)即可進行儀器校準和性能恢復的功能,例如野外環(huán)境監(jiān)測的測汞儀、測氡儀就具有類似的自動校準和長時間穩(wěn)定性的功能,測汞儀本身帶有的自校準功能能在一定時間間隔內(nèi)自動校準曲線,測氡儀校準后具有的長時間穩(wěn)定性,可保證長達數(shù)月測量準確性[11,31]。眾所周知,我國青藏高原作為第三極,環(huán)境惡劣,交通不便,野外地質(zhì)工作流程長,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析體現(xiàn)出十分必要性也具有現(xiàn)實意義。已有分析工作者采用便攜式XRF在高原野外現(xiàn)場分析銅礦區(qū)樣品,發(fā)現(xiàn)樣品以Cu、Zn、As、Ba、Ni、Co等組分為主,而且野外現(xiàn)場分析結(jié)果與室內(nèi)實驗室結(jié)果差異很小或基本無差異,在已知礦區(qū)圈定的異常范圍、強度和顯示的異常濃集中心均相差無幾。表明了其可在野外現(xiàn)場提供快速分析結(jié)果,縮短工作周期,指導下一步找礦工作[10,11,32]。
由于全球性的競爭日漸激烈,以及對資源勘查、生態(tài)環(huán)境保護的更加重視,發(fā)展無污染或低污染的綠色分析技術(shù),包括野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù),成為當今國內(nèi)外實驗測試技術(shù)發(fā)展的趨勢。
對野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析的要求不再局限于測定物質(zhì)的元素組成和含量,而是要進行形態(tài)分析、微區(qū)表面分析、微觀結(jié)構(gòu)分析及對化學和生物特性做出瞬時追蹤、無損和在線監(jiān)測等分析及過程控制,這些新要求和發(fā)展趨勢需要加快研發(fā)更多現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析技術(shù)。
隨著超微電子技術(shù)、高能量電池和低能耗檢測器的發(fā)展普及,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析儀器繼續(xù)朝著微型化、非破壞性、高靈敏度、智能化發(fā)展。同時,隨著新的儀器技術(shù)的發(fā)展,如激光誘導擊穿光譜技術(shù)(LIBS)等的應(yīng)用[39],野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析必將更加便捷和準確。分析檢測平臺的發(fā)展是滿足各類分析儀器設(shè)備的緊湊型物理空間的需要,同時也是分析儀器設(shè)備野外使用性能的保證,滿足社會化物流方式的移動分析檢測實驗室將是重要發(fā)展趨勢。
野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析還需要繼續(xù)發(fā)展簡便、易學、易操作的分析方法,另外,分析周期短,分析速度快,野外長時穩(wěn)定好,校準方法簡單和校準物質(zhì)需求少的分析方法是需求方向。
最后,野外現(xiàn)場地質(zhì)實驗分析由于所處的周圍環(huán)境較差,通常需要自動化的分析檢測儀器。另外,由于周圍環(huán)境可能對人具有危害性或者不適合長期有人值守,需要利用各種現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行遠程控制和技術(shù)支持。
致謝
非常感謝編輯部和審稿專家的仔細審閱。多謝國家地質(zhì)實驗測試中心鉆探流體現(xiàn)場分析工作團隊和學生們在野外的艱苦工作和大力支持。
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