何春蕾

摘 要：社会的生产经营离不开各类资源，尤其是金属资源更是人类两次工业革命的基础。金属资源广泛存在于地球地层之中，如何有效开采，如何科学研究，如何加以利用，是多年来研究的重点。而金属的利用需要进行元素的检测、化验、分析，基于此，本文将重点对当前主流的金属元素检测方法进行阐述，并就其定义、原理、应用进行介绍。

关键词：金属元素;实验分析;极谱法;分光光度法

1 电感耦合等离子体质谱法

1.1概念及原理

电感耦合等离子体质谱法是二十世纪八、九十年代比较流行的一种检测技术[1]。这类技术结合了等离子剂于质谱剂的优势，用来测量无机元素和同位素，并且检测的灵敏度十分高。

该技术采用的是数据搜集平台、离子检测器、质量分析系统，它与四极杆类仪器相近，等离子体与发射光谱使用的几乎相同。同时，此方法的谱线相对简洁，抗干扰的能力较强，和光谱技术来比较的话，线性范围在6-10个数量级左右，具有引入方便，样品制备省时省力的优势。

1.2相关应用及特点

此项检测方法的等离子体是离子源，他是质谱型元素分析法的一类。常常用在多类元素的统一检测情况，可同其他检测分析方法共同应用。测定过程中，首先需要将待检元素样品引入雾化系统，然后通过惰性气体与高温的作用，实现去电离、气化解离和溶剂化，转变为正离子。最终质谱仪将样品进行分离，并根据谱峰的不同测定样品中不同元素的基本含量。

2 极谱法

2.1概念及原理

我们常说的直流极谱法被大家简称为“极谱法”，它是利用控制电位的电解操作为基础的一种各类元素检验测定方法。它的仪器结构与通常的电解装置基本大体相同，由电解池、电流指示装置，以及提供可变外加电压的装置等多个部件构成。

运用极谱法测定地质金属元素时，首先需要将金属试样制备成含有Cd2+的试液[2]，再配制为电解液等待检测，同时利用电解池，以滴汞电极为阴极，饱和甘汞电极为阳极对试样进行电解。在电解过程中，需要实验人员将电压从0.1至1.0V之间逐渐提高，这项操作被叫做时极谱电解。最终以自动记录的办法绘制电解过程中的“极谱图”。

2.2相关应用及特点

极谱法的应用有诸多特点，一是这种检测方法不需要检测器的支撑;二是它还适用于多种离子的同步分析，可以在一份试液中同时进行多个地质金属元素的检验测定，较常见的是测定纯Zn中的镉和铅[3];三是底液组分复杂操作繁琐。极谱法的底液里含有除试液外的各种试剂，通常来说，配置底液要遵循一定原则，尤其是要抗干扰小、成本要低、便于配置等;四是可选择性较差，极谱法分辨力较低，如两种被检测金属元素试样的半波电位相差小于100mV，则想要准确测定各个波高难度较大。

3 原子吸收光谱法

3.1概念及原理

原子吸收光谱法（AAS）从定义上来讲也可以称为原子分光光度法，这种元素检测仪器分析方法的原理，是利用了金属元素的“基态原子蒸气”吸收自身特征谱线的特点，再由“特征谱线”的被减弱程度及相关谱线特征性来最终测定元素的含量数据，并对照指标形成结果[4]。

另一方面，从原理理论研究来看，“气态原子”能够吸收光辐射的特定波长这一理论是支撑原子吸收光谱法盛行的根本理论，尤其是“气态原子”可以使原子的中、外层电子发生形态变化，也可以说原子中的电子能级体量不一样，在吸收幅射光时展现的波长不同，但共振所吸收的波长与激发后发射的光谱一致，波长相等。当光源发射出的光经过原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性的吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度，在线性范围内与被测元素的含量成正比。

3.2相关应用及特点

原子吸收光谱法具有多个特点，一是基本可以检测全部元素，这种法方理论上来说可以直接检验测定地层中涵盖的全部金属元素;二是检测结果的精度高，一般来说相对的检测偏差仅在0.1-0.5%之间，这是因为空芯阴极灯产生的辐射而生成的特定光谱，只能被一小部分特定元素所吸收;三是具有很强的抗检测干扰能力，这是因为火焰温度的波动对发射光谱的谱线强度影响非常大，但对原子吸收光谱法的分析影响非常小;四是检测操作便捷，原子吸收光谱分析的操作方法、原理、仪器等与分光光度分析十分相似，这对于多年从事金属元素检测的实验人员来说非常友好，并且火焰原子吸收分析的效率也很高，也使这类检测方法提高了检测速度;五是检测具有较高的灵敏度。通过采取“火焰原子化”的检测方式，多数地层中的金属元素的检验灵敏度可以达到ppm级别，另一部分金属元素的检验灵敏度可以达到ppb级别。如果采用高温石墨炉进行原子处理，它的灵敏度可以达到10-10-10-14g。由此可见，原子吸收光谱法的高灵敏度很适合进行金属元素检定与分析。

4 分光光度法

4.1概念及原理

分光光度法从原理上来讲归类于光谱分析法。而根据测定的光的波长来划分，还可分为红外分光光度法、可见分光光度法、紫外分光光度法这三大类。另一方面，从定义上来说指的就是通过被测物质在特定波长处，或者一定的波长范围之内，对光的选择性吸收特性而建立起的一种有效分析方法。

4.2相关应用及特点

分光光度法在地质金属元素的检验测定工作中應用的较为广泛，而且具有一定特点。从优点来说，这一检测方法一是应用范围广，技术相对成熟;二是简便高效，仪器不但便于操作和使用，而且价格低廉;三是相对误差较小，结果准确，一般误差在5%以下;四是具有较高的灵敏度，一般在10-5-10-6mol/L。缺点一是作痕量分析灵敏度较差;二是高浓度的应用误差较大。

5 结语

综上所述，在地球数十亿年的演变过程中，地层中蕴藏了丰富的金属矿产资源，为我国的现代化建设做出了不可磨灭的突出贡献。科研人员尤其是地质金属检测人员应当坚定可持续发展理念，夯实基础专业知识，科学运用各类金属元素检验测定方法，为我国的能源供应与环保建设保驾护航，也同时为我国的经济腾飞做出贡献。

参考文献：

[1]陈永红，张雨，孟宪伟，芦新根，王立臣，杨凤萍.贵金属元素化学检测标准方法中精密度应用解析[J].黄金，2020，41（09）：123-127.

[2]姜娟娟.地质样品中重金属元素测定方法实验研究[J].世界有色金属，2019（17）：167+169.

[3]李莹希.多目标生态地球化学地质样品部分金属元素检测项目分析方法的选择[J].世界有色金属，2019（14）：173+175.