原子吸收分光光度法在矿石矿物分析中的应用
摘要：随着经济的发展，贵重金属需求量的不断增加，金银矿藏的开采规模越来越大。大量开采导致的直接后果就是矿藏比较集中且开采方便的金银日趋减少，目前可开采的矿藏大部分都需要经过认真详细的检测，原子吸收分光光度法作为一种可以检测矿石中的各种矿物含量的方法，日益受到科研单位和技术人员的重视。下文中笔者将简要的介绍原子吸收分光光度法的作用原理和使用特点，并分析其次检测过程中常见的干扰因素和解决措施。
引 言
马克思曾经说过“金银天然不是货币，但货币天然是金银”，这句话充分的阐释了金银的天然属性和它在金融流通中的重要作用之间的关系，由此我们可以看出金银对每个国家来说不仅具有巨大的商品和金融价值，而且还具有相当大的战略意义，因为随着国际经济不断融合，金银作为被认可的国际货币，有着其他金属不可取代的重要作用和地位，这不仅仅取决于其所具备的价值大的特点，因为价值含量高于金银的贵重金属和物质有很多，但是它们均没有取代和危及其世界货币的地位，导致这种情况的原因主要有：首先，金银作为一种通用货币，价值含量相对于其他货币，纸币和其他金属钱币更高，其次，金银作为一种通用货币，具备比较易于分割和携带的特点，这是一些价值含量同样比较高的其他金属所不具备的优势；再次，金银作为一种统一的流通货币，在人类文明的发展史上起到的作用是其他货币形式无法取代的，这是一种历史和社会的选择。所以，综合上述几点，马克思得出了“金银天然不是货币，但货币天然是金银”这样的结论。时至今日，金银的开采和使用之所以还对我们的生产和生活起着非常大的影响，是因为在现实生活中，金银除了扮演货币和装饰品的角色外，在材料、国防、化工等方面都有很广泛的应用，所以说金银在人类的历史长河和社会进步尤其是经济发展中起着重要的作用。
但是随着社会的不断进步以及金银的不断应用，那些容易探查和开采的金银矿已经逐渐消失，摆在我们面前的是更加艰难的开采任务，我们要攻克的是那些极难探测和开采的金银矿，而正是鉴于上文中提到的金银本身具有的极其重要的价值和战略意义，国际上面对这种开采形势，已经争相运用高科技技术对矿石矿物中金银的成分进行检测，力求率先根据矿石中金银成分的含量来确定开采的方法。我国作为一个金银储备和流通大国，更应该加强对于新的检测技术的研发，将金银矿产的开采提高到一个新的水平。据相关资料显示，目前我国潜在的难测的金银矿最少在两千吨以上，如果能够将这些资源全部进行有效的开采，那么我国将在激烈的金融竞争中占据非常大的优势。本质这种理念，我国的科研人员通过对于目前国际上的矿石矿物的检测方法的研究和对比后认为，原子吸收分光光度法是一种比较适合目前金银开采形式的检测方法。所以，下文中笔者将对该方法进行全面的分析和探讨，从该方法的使用原理和特点、应用中的常见干扰因素以及解决措施和建议三个方面进行阐述，以期为我国的金银开采业提供一些有效的参考意见。
一、原子吸收分光光度法的原理和特点
原子吸收分光光度法，也叫原子吸收光谱法，英文叫做atomic absorption spectrometry，简称AAS，是一种检测元素含量的仪器分析方法。该方法法是由A.Walsh(澳洲的科学家)、C.T.J.Alkemade（荷兰的科学家）和J.M.W.Milatz（荷兰的科学家）共同发现和创立的，这三位科学家虽然在化学方面的其他成就也非常卓越，但是都没有超越原子吸收分光光度法。
1、原子吸收分光光度法的主要工作原理：就是利用每个元素原子自己特定的结构和能级，当辐射光通过原子蒸汽时，原子就会选择性的吸收能量，当能量辐射频率跟原子从基态到激发态电子跃迁的频率相等时，原子就会产生共振吸收现象，但共振吸收遵循着分光光度法吸收定律，只要通过测定辐射光强度的情况，再通过比较标准样和待测样的吸光度，就可以求出待测矿石中金银元素的含量。
2、原子吸收分光光度法在使用中的特点主要有以下几个方面：
一是用样量小，该方法中所采用的试剂和其他实验材料等的用量均较其他的实验要小，所以在实验的过程中可以极大地节约样品，降低实验成本，最明显的是石墨炉原子吸收分光光度法的实验，其每一次试验中采用的固体样品进量基本上都是毫克级，而液态进量也一般保持在15微升左右，这种实验用量小的特点取决于该方法在实验中的主要检测对象为原子，该特点不仅有利于我们节约试剂，也是该方法能够被普遍采用的重要原因，因为如果在实验过程中需要使用大量的昂贵试剂，是非常不利于实验方法的推广和应用的；
二是选择性好、适用范围广。即原子吸收分光光度法可以分析元素周期表中绝大部分的金属和非金属，而非仅限于对金银的检测，这一特点大大的拓展了该方法的适用范围，为我们在进行其他元素的检测和化学研究时，提供了更多的选择方案。虽然目前来看，该方法更加适合于无机化合物的成分分析，但是有机化合物也可以采用间接地原子吸收分光光度法通过联用技术对化合物的形态实现成分检测，所以，从这个角度来看，该方法的适用范围还是非常广泛的；
三是检测的精度高。根据上文中我们对该方法的基本作用原理的分析，可以得知自由基态原子数是决定吸收光谱强弱的重要因素，而我们也知道自由基态原子数基本上不受温度的变化的影响，所以这也就决定了该方法可以适用于任何的温度状况下，而其检验结果也不会受到干扰，这一特性无疑适用于我们在金银矿藏开采的过程中，因为原子吸收分光光度法可以保持很高的检测精度，又因为检测结果的准确度和精度对于一项矿物成分检测试验是十分重要的，它将直接影响我们对该区域的金银矿产的认识情况，也影响着开采方案的制定和开采方法的选择，所以，原子吸收分光光度法具备检测精度高的特点，是其另一个非常大的适用优势；
四是很低的检出限。检出限以浓度（或质量）表示，是指由特定的分析步骤能够合理地检测出的最小分析信号xL求得的最低浓度cL（或质量qL），所以检出限越低，表示该方法和技术的检测效率越高，因为检出限是指产生一个能可靠地被检出的分析信号所需要的某元素的最小浓度或含量，而测定限则是指定量分析实际可以达到的极限。实践中我们得出的数据显示，火焰原子吸收分光光度法检出限一般为是纳克每毫升，而石墨炉原子吸收分光光度法检出限更小为10-14-10-13克每毫升，如此低的检出限无疑是同检验样品用量小的特点密切相连的，同时也再次证明了该方法的检测精度比较高，所以，原子吸收分光光度法的这几个应用中的特点是由该方法的工作原理所决定的，并且各个特点是相辅相成，互相牵制的，这就使得我们要加强对该方法的应用分析，以便使其更好的为金银矿产的开采服务，下面笔者将结合自己的工作经验，谈谈原子吸收分光光度法在测定金银矿的过程中，会遇到的一些常见干扰因素，以及处理和消除这些因素。
二、原子吸收分光光度法分析在测定金银矿中的干扰因素及消除方法
同其他的检测方法一样，原子吸收分光光度法的应用过程中也会受到来自各方面的因素的干扰，其干扰因素主要来自于不同的测试环境、测试方法和不同的测试仪器，笔者根据对这些干扰因素进行归类和分析，将原子吸收分光光度法大致分为吸收线重叠干扰、物理干扰和化学干扰几类，下面笔者就简要的分析一些常见的干扰因素，并提出一些消除干扰的措施和方法：
一是吸收线重叠干扰，所谓吸收线重叠，就是在我们使用火焰光度法的过程中，火焰中的原子吸收线和光源的分析线因为波长相近而导致的干扰，这种干扰的表现形式一般有三种：
1、即波长的部分或者全部重合导致的检测障碍，一旦出现这种情况，导致的结果通常就是试验中测定的金银的成分偏高。
2、但是实践中也存在金银元素的吸收线和共存原子的吸收线重叠的情况下，测定的金银含量偏低的情况，那么排除了二者重合导致的测定结果偏差后，说明试验中最终测得的信号是共存原子的，而不是原子吸收线或者光源的分析线的。
3、如果金银元素和共存原子吸收线有点偏离，但是还是有很大一部分重叠的话，那么测定的信号大部分仍是共存原子的，其检测结果仍然是不可取的。
所以，只有金银元素和共存原子的吸收线完全分离时，那么干扰才会消失，一旦二者存在部分或者全部重合，无论导致的检定结果偏高或是偏低，都是不可信任的。通过对上述理论的研究，我们发现实际上干扰因素对实验干扰的程度的大小完全取决吸收线重叠的程度、灵敏度和干扰元素的浓度。根据这一原理，我们通过对不同的干扰情况的总结和分类，将干扰情况分为两个等级：首先，如果两种元素吸收线波长差0.03nm，则认为干扰严重，相差0.03nm以下即为一般干扰。其次，如果重叠的是灵敏线的话，那么即使相差0.1n，干扰表现还是会很明显，会形成一定的谱线，理论上认定为是重叠线。但在实验操作中并不产生干扰，这有可能是由于原子化效率的低下或者是干扰元素吸收线灵敏度很低导致干扰没有出现，一般情况下可以对其干扰进行忽略，信任测定结果，不过为了防止该干扰给实验造成其他的不利影响，在实际操作中我们一旦发现，一般会采用分离烦扰元素或是选用别的分析线来防止这种干扰；
二是物理干扰，一般是由于试样在蒸发、原子化或者转移过程中试样的物理性质发生变化，而导致吸收信号变化，通常它属于是非选择性干扰。物理干扰主要产生于火焰原子吸收分光光度法的应用过程中，在采用火焰原子吸收分光光度法进行金银矿的检测时，我们要先对金银矿进行处理，一般的步骤是先用王水把矿石溶解，在以硫脲为介质进行测定，但是在这个过程中只要介质的性质发生了变化，即使是特别微小的变化都会直接影响测定的准确性，所以我们要严格的执行每一个操作步骤，认真的监测介质的性质，否则就会严重的影响监测结果。
比如试样粘度在操作过程中被降低了，那么就会直接影响试样吸喷的速率，进而影响喷雾的效率和喷雾的细度，最终影响试样在原子化过程中的效率。而如果试样中存在着大量的基体元素，那么在火焰蒸发解离中就会消耗大量的热能，而且极有可能导致在蒸发时，基体元素会包裹金银元素，同样会直接影响其原子化的效率。由此可见，在采用火焰原子吸收分光光度法的时候，所受到的物理干扰基本上都会通过影响原子密度来最终影响检定结果，所以我们只要保证了试验中的原子密度，就会保证分析测定的准确性，将物理干扰排除。笔者通过对于火焰原子吸收分光光度法的应用过程，以及原子密度的变化规律进行分析后，认为要想在实验的过程中排除物理干扰，可以通过以下几种方法来实现：
（1）第一种也是最常用的排除物理干扰的方法，就是配制跟金银待测液基体相同的标准溶液，因为一旦试样的溶液和基体的溶液的成分相同，火焰在蒸发和解离的过程中所所消耗掉的金银元素，就有了一个可供参考和对照的依据，也就使得原有的原子密度的计算不会受到影响；
（2）第二种方法，是在无法配制标准溶液时采取的另一种方法，即标准加入法，所谓标准加入，就是将火焰燃烧和蒸发溶液时所消耗掉的多余的基体元素进行补充，这种方法虽然实施起来较第一种方法麻烦，也不易操作，但是就其精确程度来说，还是可信赖的，因为实验前我们测定的基体元素的基本值是固定的，所以在无法对标准的实验溶液进行配制的情况下，标准加入法也不失为一种有效的方法；
（3）第三种方法，是如果遇到金银含量较高的情况时，试样和介质的粘度比较容易受到影响，文明可以在实验前通过此阿勇对其进行稀释，从而达到消除或降低试验中的物理干扰的目的；
三是化学干扰。所谓化学干扰，就是在检定实验的过程中，金银元素不能够完全从矿石中解离出来或者是由于共存组分生成了更难解离的化合氧化物，碳化物、氢氧化物、氮化物等，使得金银不能完全解离，而直接影响了金银原子化的效率。
试验中如果遇到化学干扰，我们一般采用加缓释剂法和加保护剂法来抑制或消除，下面分别进行阐述：
（1）首先，加缓释剂法，就是在溶解的金银矿液中，加入跟干扰元素能形成更稳定或者是更难挥发的试剂，从而使得金银元素能够解离出来，具体的缓释剂的选择要根据试样的成分来做判断，即在该项试验中，金银元素是同何种化学元素相结合以至于无法解离，在明确了这一点后，在根据所形成的化合物的性质，进行有选择性的添加，因为一旦添加不当，可能会导致金银元素的解离更加困难；
（2）其次，加保护剂法，就是为了避免金银元素跟共存元素生成难熔性的化合物，一般都是加入保护剂，使得金银元素或者干扰元素生成稳定的配合物。同缓释剂的作用原理相反，加保护剂是一种人为的对金银元素生产化合物的促进，但是其主要目的是为了防止在不受干预的状态下，金银元素同其他不利于实验解离的元素相融合，其实际上是用一种金银元素的化学形态来排除和预防另一种化学形态。
3、结语
综上所述，随着我国经济社会的不断发展和综合国力的不断增强，我国的生产和生活领域对金银的需求量也在不断的增加，无论是为了满足人们生活中对于饰品的需求，还是国家金融活动中对于其货币职能的需要，甚至是工业生产中对其作为原材料的需求，都使得目前那些容易开采和挖掘的金银矿已经日渐减少，难检测和挖掘的金银矿逐渐成为了主要的开采对象。所以，如何能够科学准确的检测矿石矿物中金银的成分和含量就成为了一个摆在科研人员面前的重要问题，这种检测技术的解决对整个国家都有极大的财富价值和战略意义。原子吸收分光光度法作为这样一种以检测稀有元素成分含量为主要内容的方法，具备准确性好，精度高，操作简单和快速等特点，必将成为我国检测矿石矿物中金银成分和含量的重要方法和手段，上文中笔者关于该方法的一些论述，仅供参考，诸多不足，还望批评指正。
参考文献
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