罗立强：公益性地质调查中的分析测试技术工作与方向

    公益性地质调查中的分析测试技术工作重点应该围绕应急性、培育性、基础性科研工作，建立国土资源实验测试技术体系建设。需要持续支持行业应用基础研究、行业重大公益性技术前期预研、行业实用技术研究开发、国家标准和行业重要技术标准和地质分析测试仪器研发；应突出行业重点和特点，特别是国土资源行业急需科技支撑而又进入不了国家重大科技专项的项目，要直接为国土资源管理服务，为国土资源科技的发展服务；同时也通过行业部门科技攻关和科研，为今后上大项目培养人才提供基础。为此，有必要研究确定未来公益性地质调查中的分析测试技术工作与学术发展方向。
    目前我国国土资源实验测试技术还不能满足全国国土资源工作对公益性地质调查中的分析测试技术工作的要求。主要表现在如下几个方面：
    1）在陆地矿产资源研究中，矿物特别是硫化物等矿物的的研究具有重要意义，而硫化物分析一直是分析测试技术领域的一个难点和重点，特别是在微区分析技术方面，还难以达到实用，因此有必要开展深入研究。
    同时，为满足日益增长的能源需求,国内铀矿找矿工作仍然在不断深入，找矿深度已达1～2千米，因此深部铀成矿信息在地表的显示越来越弱，对深部铀矿化及其成矿条件和环境的探测越来越困难，需要解决的科技问题也越来越多，铀钍系子体核素探测作为铀资源勘查实验测试技术对提高我国铀矿勘查的有效性和准确性具有重要的现实意义和长远的战略意义。 
    2）在油气资源方面，现今海洋油气勘探工程技术的基本情况是：①地震等物探方法是勘查油气藏有利地质构造的有力手段，但对于获取能够确定构造中油气藏的存在与性质的有关信息仍很不足；②海洋油气勘探的钻探取样成本高、低效率，不适合普查性的地质勘查工作；③当前用于海域油气地球化学勘查的技术方法和指标体系都是照搬陆地油气地球化学勘查的一套，可靠性差，且效果极不稳定。有鉴于此，建立适合于海域油气勘查的非钻探类的油气藏地球化学勘探技术体系，对于提高我国海域油气资源勘探的效率和效益，保障“海洋地质保障工程”项目的进度和质量都具有十分重要的意义。
    3）全球气候变化正引起广泛关注。全球变化是指整个地球系统及其支持生命的环境, 在生命过程影响下, 尤其是在人类活动参与下,所发生的一系列变化。全球变化包括自然变化和人为变化两种因素, 因此，认识自然与人为因素影响的权重关系，以及带来的后果及其发展趋势，已经成为地球科学中最受关注、最现实的课题, 是关系到全世界人类社会可持续发展的关键。针对全球变化研究中重大科学问题，需要要进一步加强与全球变化研究相关的新方法与新技术的探索研究。 
    4）在生态环境研究领域，形态和有机污染物的研究既是重点也是难点。 
    (a)首先全氟有机化合物（PFCs）为近年来国际上关注的有机污染物，PFCs具有急性和慢性毒性。进入食物链并富集于人体，极大地影响人类的健康。虽然PFOS和PFOA挥发性很低，但是其可随洋流及其可挥发前体物质在大气中的迁移造成全球污染。由于目前国内对生物样品中PFCs的分析测试仍处于探索阶段，因此需要进一步开展对生物介质如农作物、畜牧产品等样品中PFCs的分析方法进行研究。围绕生态地球化学分析技术需求，通过研究建立针对生物样品中PFCs的分析测试技术方法，进行国际和国内比对检测，实现检测结果的国际互认，提高我国痕量新型POPs检测水平。
    b)随着有机金属化合物在工农业生产中应用的不断增加，有机金属化合物也成为环境分析化学研究的重要对象,并且有必要对金属及其有机物进行形态分析,以便弄清环境中金属及金属有机物的形成、转化途径及毒理机制。但是由于这些化合物在环境中的含量极低,同种金属的不同形态的分离鉴定也极为困难,从而要求分析技术既要有很高的灵敏度,又要有很高的选择性(元素形态选择性) ,常规的分析方法自然不能满足这2 个要求。而代表现代分析技术趋势的色谱技术与高灵敏度高选择性检测器联用自然就成为化学形态分析(主要是对金属有机物) 的重要手段。
    5)同位素地质学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科，是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科。半个多世纪以来，同位素地质技术的应用已几乎渗透到地球系统科学的各个领域，为近代地球系统科学的发展做出了重要贡献。同时，它也是地球科学定量化的重要标志，是“数字地球”的重要组成部分。地学各专业都对同位素数据有着强烈需求，因此推动了同位素热的进一步升温。但同位素数据的供给在质和量上都不能满足需要，同时还严重的存在实验和应用脱节的问题；实验流程的标准化、标准物质研制、稀释剂研制相对落后，对我国同位素地质学发展的速度和质量形成了负面制约。
    6）我国地下水污染问题十分严重，浅层地下水资源污染比较普遍，全国约有一半的地区浅层地下水遭到一定程度的污染，同时与此密切相关的土壤污染也日趋严重。而由工业“三废”及农药残留所导致的有毒有害有机物是主要污染成分，且成分复杂。针对复杂环境样品，将样品前处理技术与分析仪器集整合，研究适用于当前先进分析仪器的样品在线前处理分析技术已成为环境保护工作的一个重要前沿课题。同时开发出具有我国自主知识产权的，能适应地下水、土壤样品中有机物分析的在线前处理仪器，使之与气相色谱、气质联机相配套，具有精确度高、可靠性好、实用性强，成本低的特点，易于推广应用，满足当前全国性的地下水和土壤污染调查工作，填补国内空白。这也是本项目技术攻关的必要性所在。
    7) 国土资源实验测试仪器在相当长的时间范围内主要依赖进口，目前随着我国经济、科技和社会的发展，已经有可能自足研发部分实验测试仪器和部件，国家对该领域的支持有助于扭转依赖进口的现状，具有必要性和紧迫性。
    a)资源与环境调查已成为当前我国经济稳定持续增长的十分紧迫任务。长期以来，地质工作基本上沿用了“野外观察、采样->室内实验室分析->资料、数据综合分析->进一步工作规划”这样一种工作方式，周期太长，严重影响矿产资源的勘查效率，中国的区域化探全国扫面计划，发现了10余万个地球化学异常，有约70%的异常尚未进行异常查证，而异常查证的样品数量巨大，运回实验室的成本高和周期长，因此迫切需要能在现场进行快速取样和分析的设备。
    b)激光诱导击穿光谱技术由于具有不需制备样品，快速分析，可进行实时控制等特点显示了巨大的实际应用价值，目前已推广应用在矿产勘查、环境监测、钢铁生产、医疗卫生、国家安全、文物保护、材料科学、农业肥料以及食品科学等领域，成为光谱分析领域一种崭新的分析手段。现在国内关于LIBS技术应用研究工作开展的还比较少，因此将重点转向提高探测的可靠性，经济性，研发具有更高探测精度和探测极限的激光诱导击穿光谱仪具有重要意义。 
    针对以上问题和需求，有必要研究并重点解决一下关键科技问题：
    1.通过新方法新技术集成及示范性应用研究，解决一批典型的地质研究和矿产勘查疑难问题，为重大成矿理论的建立和全球变化新观点的发展提供技术支撑。同时推广新技术新方法，解决实验和应用脱节的问题。
    2.研究传统的陆地油气地球化学勘查技术方法对海域油气勘探的适用性，改进相关技术方法，建立优化的技术方法组合；辨析C1～C4石油烃氧化菌的指征性生物标志物，建立其有效的分析检测技术方法，研发有效、通用的海域油气化探新指标；研发适合船载的、仪器化的海洋浅表沉积物的快速脱水及可溶有机质萃取设备
    3.建立紧缺的同位素地质分析测试新技术新方法，研制出急需的同位素分析标准物质，在实验技术上达到国际先进水平，在更高水平上继续发展，争取做出更多具有原创性的成果。
    4.研究建立多元素有机化合物形态分析方法，并将其应用于超积累植物形态分布特征及解毒机理研究，为积累植物筛选乃至植物耐性生理、遗传和进化等研究提供技术支撑，为污染土壤的植物修复服务。污染物的存在形式和环境条件，是达到有效修复重金属污染土壤的理论基础；选择性强的、针对多种重金属复合污染的土壤修复材料是保证修复效果的基本条件； 经济、高效的方法和工艺是实现地球化学工程学修复复合重金属污染土壤的技术保障。 
    5.针对仪器和关键部件研究中的关键技术难题，进行技术攻关。建立界面生物地球化学实验支撑技术，进行全球变化研究指标筛选和标定研究 
    总之，为建立国土资源实验测试技术体系建设，需要开展陆地与海洋矿产资源勘查与利用实验技术、全球气候变化实验技术、水资源勘查与利用实验技术、生态与环境资源实验技术、油气资源勘查实验技术的研究和标准化工作，并在微量与痕量分析技术、微区原位分析技术、元素形态分析技术、同位素实验技术、岩矿鉴定技术、物相分析技术、野外现场分析技术、有机组分分析技术及实验仪器研发等领域寻求技术和方法突破。