周錦帆：50年來實用光譜分析的變遷及推動力（原創）

　　一、上世紀六十年代初

　　南京大學化學系分析化學教研室王之玨老師（我畢業論文導師）介紹的溶液干渣法是當時發射光譜的代表之一，王之玨老師與汪爾康先生同為留學捷克，她學光譜分析后到南大任敎。

　　與此同時，中科院長春應用化學研究所黃本立先生，張睿先生（后調核工業部北京第五研究所）是我國發射光譜領軍人物，側重光譜儀器。

　　光譜分析全面向蘇聯學習，儀器主要是蘇聯及德國光譜儀。光譜分析的研究，以地質系統、鋼鐵分析和核工業部為多。

　　礦石半定量法在礦石分析（找礦）中普遍使用。代表單位是核工業部第三研究所（地質研究所）和核工業部第五研究所（鈾礦冶研究所）。

　　核工業部五所光譜組可能是當時（1963年）全國最大光譜分析組！當時采用研究“載帶法”和“蒸發法”測定鈾化合物中雜質，該方法的優點是手續簡便快捷，缺點是靈敏度低。

　　二、上世紀六十年代中

　　由于核燃料分析的要求，主要是鈾成品~八氧化三鈾中雜質的分析，出現了兩個學派：

　　①載帶法：將八氧化三鈾黑色粉未與氧化鎵混合，在電孤燃燒/激發時，將被測元素選擇性地揮發的同時被激發，從而提高靈敏度…

　　②蒸發法：將八氧化三鈾黑色粉未與氧化鎵等混合，加熱，將被測元素首先從樣品粉未中揮發并冷疑在上面的電極表面上，然后重新激發。

　　當時蘇聯的光譜研究集中發表在蘇聯優秀分析化學雜志<工廠實驗室>雜志上。

　　以上兩種方法，核工業部北京五所光譜組闕學敏先生和程沁澄先生（均為1958年復旦大學物理系畢業）為帶頭人。

　　此時，稀土元素的光譜分析開始引起世界光譜分析工作者的重視。

　　中科院長春應用化學研究所張睿~程建華夫婦（后調核工業部五所，張睿任光譜組組長/分析化學研究室副主任）和黃本立先生等制作并出版<稀土元素光譜線圖譜>。

　　三、上世紀六十年代末及七十年代

　　這時期的最大特點是“化學光譜”的重大發展：由于核燃料對雜質分析靈敏度要求的大幅提高，載帶法與蒸發法靈敏度已不能滿足要求，從而轉向<化學光譜>，即用化學分離除去多譜線的基體鈾。

　　主要研究單位：核工業部五所及核工業部401所（中科院原子能研究所）。

　　筆者完成了以下主要工作：

　　①TBP萃取分離-光譜法測定鈾化合物中常見元素；

　　②離子交換分離-光譜法測定6克高純鈾化合物中超微量釓，釤，銪和鏑（核工業第一難題）

　　③小型陽離子交換柱分離-光譜法測定礦石、巖石、獨居石（含釷及稀土較多）中15中稀土元素。

周錦帆教授（攝于1971年）

　　四、上世紀七十年代光譜分析的三件大事

　　1,光柵光譜議的普及

　　核工業部北京五所國內率先購置英國3.4米Hirger光柵光譜儀，使15種稀土元素的靈敏性及分辨能力大幅提高。

　　2,世界光譜分析化學工作者熱衷各種樣品中15種稀士元素分析。

　　巖石中15種稀土元素的光譜分析成為世界分析化學工作者學術水平的重要標志。

　　各國光譜分析工作者試圖研究15種稀土元素的<分離-光譜分析法>以體現自己學術水平，所以，稀土光譜分析的文獻長年大量地涌現…

　　3，世界光譜分析工作者的共識：離子交換分離在光譜疑難分析中的重要性！

　　地質系統曾廣泛釆用<巰基棉富集-光譜法>測定金，鈾等元素是一種篩選方法。嚴格來說，采用的巰基棉分離法是不夠可靠的快速法，且回收率偏低。

　　五，八十年代后期微量有害重金屬分析引起世界光譜分析工作者的重視！

　　ICP-AES的普及，及隨后ICP-MS的發明，極大地簡化/方便光譜分析，極大提高了靈敏度。

　　以Bi0一Rad公司Chelex-100螯合樹脂及Amerlite公司XAD系列樹脂及743型樹脂的發明，高選擇性分離/富集復習基體中微量有害元素及硼，從而又極大地提高了靈敏度和準確性，以及實用價值。

　　ICP光譜分析法在用與微量金屬元素測定的其他方法（極譜分析，離子電極法，分光光度法以及中子活化法）的競爭中取得絕對勝利，并成國內外無機分析化學研究者的首選。

　　六、當今是<離子交換分離-ICPAES/MS>時代

　　1995年L，L，Jackson在Anal.Chem.的年度Rev上作出了結論

　　無機物的疑難光譜分析，首選是用離子交換分離。

　　在其近2萬字的<無機及巖石分析>綜述中，疑難分析有13篇論文：

　　①11篇是離子交換分離；

　　②1篇是共沉淀+IBMK萃取；

　　③1篇是環己烷萃取。

　　從此，世界光譜分析公認進入<離子交換分離-ICPAES/MS>時代。不會離子交換分離不可能解決光譜分析問題。

　　例如，中國（常熟檢驗檢疫局金屬材料及制品重點實驗室）、日本和土耳其學者為測定<不銹鋼餐具中有害微量元素鎘>均用以上方法，但以我國的方法為最優（見Anal.Mether）。

　　分離（選用的離子交換樹脂）鋼、食品及環境中微量鎘的光譜分析的能力成為當今實用光譜分析水平的標志。

　　七、50年來光譜分析發展的推動力

　　推動力-時代不斷變化的要求！

　　推動力是時代對光譜分析的靈敏度和準確度有更高的要求。

　　1、上世紀六十年代初，地質系統和核工業對光譜分析的要求，有力地推動了光譜分析的發展，尤其是核工業對微量稀土等金屬元素的光譜分析，起了關鍵作用。

　　2、2000年以來，光譜分析的焦點轉移到人們最為關注的有害金屬元素的分析，尤其是歐盟ROHS指令的發布，人們對日用品中有害重金屬的分析更為高度重視。光譜分析的重點元素是鎘、鉛和六價鉻。

　　3、2000年鋼中15種稀土元素的光譜分析的完美解決。上鋼五廠鋼標樣只有總稀土，鑭，鈰的數據。

　　常熟檢驗檢疫局金屬材科實驗室已建立了<萃淋樹脂分離-ICPAES法測定鋼標樣中15種稀土元素>，并經鑒定專家親手操作驗證。該文發表在<（美）應用光譜>。

　　八、三位實用光譜分析專家

　　1、我的估計

　　我國如下學者數字的估計對不對？

　　A,能作《50年發射光譜分析儀器變遷及推動力》學術報告的學者，為數十人。

　　B,能作《50年實用發射光譜分析的變遷及推動力》學術報告的學者，為數人。

　　2、全國歷來最大光譜分析實驗室，印象中為：核工業部北京五所及有色金屬研究院。

　　3、三位實用光譜分析專家：

　　A,周錦帆教授，核工業部北京五所、現國家質檢總局（77歲）；

　　B,江治教授，江蘇省地質系統（約50歲）；

　　C,劉崇華研究員，廣東檢驗檢疫局（約40歲）。

　　4、歡迎你提供你心目中的實用光譜分析專家。

　　九、實用發射光譜分析方法的未來

　　A,約10年后的2030年，隨著研究的深入人們必將會認識到重金屬對人的健康的危害，實際上超過了農藥和獸藥。

　　B,光譜分析的儀器，仍將在靈敏度，分辨率和重現性的性能進一步提高。但光譜分析理論及光譜分析方法產生革命性的飛躍，可能性不大。

　　C,不同材料/用品微量有害重金屬的疑難光譜分析的解決仍不得不依靠小型離子交換柱分離與富集，但將實現自動化。

　　D，光譜分析工作者分為兩類：

　　①掌握離子交換分離技術；

　　②不會離子交換分離。

　　E，建議盡量研究我提出的“重金屬固相萃取柱”（待發表），以有效地提高疑難樣品中微量金屬的前處理的分離富集速度。

　　我待發表的重金屬固相萃取柱，其回收率≥90%。

　　十、說明

　　1、1963年6月，南京大學分析化學專業畢業論文光譜分析答辯至 今55年，從“藝”55年，本文為紀念之作。

　　2、本文歡迎任何人無償引用（包括以此作學術講座），但請注明原作者。

　　國家質檢總局<檢驗檢疫科學>雜志原主編周錦帆

　　2018年6月 北京