【熱點應(yīng)用】臺式能譜儀可以用于土壤環(huán)境污染檢測嗎？

在業(yè)內(nèi)認知中，由于普通的臺式能譜儀檢測能力有限，一般不能勝任土壤環(huán)境重金屬污染檢測。馬爾文帕納科Epsilon4 型臺式能譜儀集多項先進技術(shù)于一身，具有了可以媲美落地式XRF的檢測能力，在環(huán)境污染檢測中體現(xiàn)了較高的精度和良好的穩(wěn)定性。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益加劇。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國近年出臺了一系列環(huán)保標(biāo)準，以指導(dǎo)污染風(fēng)險評估、管控與治理，對污染的監(jiān)管也達到了之前沒有的力度。

污染檢測的重要目標(biāo)之一是重金屬污染物，常用檢測方法包括質(zhì)譜法（MS）、原子吸收法（AAS）以及X射線熒光光譜法（XRF）。

因樣品均質(zhì)化要求，質(zhì)譜法和原子吸收法等檢測方法只能通過液體進樣，這就需要額外的消解成本。

例如依據(jù)HJ 787-2016要求，使用原子吸收法檢測固廢中的鉛（Pb），需要使用鹽酸、硝酸、氫氟酸，高氯酸在電熱板或微波對樣品進行消解；依據(jù)HJ 803-2016要求，對于土壤中錳、鋇、釩等11種元素，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法分析，則需要使用王水。

消解試劑的使用一方面引入外來干擾，另一方面也增加了實驗室運行成本。檢測來自污染地區(qū)的高濃度樣品時，帶來儀器污染與堵塞風(fēng)險，而稀釋會產(chǎn)生操作誤差。除以上問題外，漫長的前處理削弱了檢測結(jié)果的時效性。

XRF用于環(huán)境污染檢測

相對而言，XRF方法時可不需消解直接進樣，可連續(xù)報出多元素測量結(jié)果，實現(xiàn)快速檢測，提高時效性。配套制樣設(shè)備簡易，避免了對于XRF檢測精度的影響，同時不需消解、不產(chǎn)生廢水廢氣，減輕實驗室負擔(dān)。

除固體外，XRF分析液體、薄膜、植物同樣可行，適應(yīng)于多種工況。XRF內(nèi)部無復(fù)雜管路，無污染與堵塞風(fēng)險，檢測濃度范圍從ppm級至100%，無論痕量元素還是高濃度樣品同樣適用。

目前圍繞XRF檢測技術(shù)已經(jīng)有《HJ 780-2015 土壤與沉積物無機元素測定 波長色散X射線熒光光譜法》、《HJ830-2017環(huán)境空氣 顆粒物中無機元素的測定 波長色散熒光光譜法》、《HJ829-2017環(huán)境空氣 顆粒物中無機元素的測定 能量色散熒光光譜法》等標(biāo)準面世， XRF檢測技術(shù)被認可為鋅、鎳、銅等元素的等效分析方法。

能量色散X射線熒光光譜技術(shù)

在土壤污染物檢測中，標(biāo)準建議的方法并未包括能量色散型X射線熒光光譜技術(shù)，主要是由于土壤樣品元素分析的復(fù)雜性和對儀器準確性和重復(fù)性的高要求，使得一般的能量色散型X射線熒光光譜儀不能滿足污染物的測定。

作為商用X射線分析儀器的制造商（飛利浦分析儀器部，馬爾文帕納科的前身），馬爾文帕納科在XRF設(shè)計制造方面擁有豐富的經(jīng)驗和*的技術(shù)。

其推出的高性能Epsilon4 臺式能譜儀，簡稱E4，是經(jīng)歷過20余年、多代能譜儀產(chǎn)品不斷進化而來，其在設(shè)計上顯著減小了體積的同時又保有充足的樣品位空間，以滿足大量樣品測量需求；裝配了高性能X射線管、高分辨SSD探測器和超高計數(shù)處理器及全功能算法軟件，使得E4在部分應(yīng)用上具有媲美落地式XRF的檢測能力。

在儀器使用過程中，用戶最為關(guān)注的是方法的準確度與穩(wěn)定性。目前常用的方法是將國家標(biāo)準物質(zhì)的檢測強度與濃度擬合，擬合相關(guān)系數(shù)越接近1，說明方法越準確。穩(wěn)定性則通過國家標(biāo)準樣品連續(xù)測定結(jié)果的相對偏差進行評定，偏差越小說明方法越穩(wěn)定。

在陜西省某環(huán)境監(jiān)測站E4型能譜儀的應(yīng)用中，針對20種元素，E4工作曲線擬合相關(guān)系數(shù)分布在在0.9321至0.9999之間，平均相關(guān)系數(shù)為0.9899，具體系數(shù)見下表。使用能譜儀對于16種常見土壤及水系沉積物國家標(biāo)準物質(zhì)中20種元素進行連續(xù)多次測量，連續(xù)檢測值標(biāo)準偏差較小，具體數(shù)值見下表。以上實驗證明了E4型能譜儀器具有較高的精度與良好的穩(wěn)定性。

表1 20種元素檢測值與證書參考值相關(guān)系數(shù)表

表2 16種國家標(biāo)準物質(zhì)各元素多次測量值標(biāo)準偏差數(shù)值表

另一個實驗是測定土壤中的營養(yǎng)素和有毒元素。26個經(jīng)認證的土壤參考樣品作為標(biāo)準品制成壓片樣品，用于Epsilon4 校準曲線的建立。要測試該方法的準確性和精度，實驗中使用了中國土壤參考樣品GSS8連續(xù)進行五次測量。表3中所示的經(jīng)認證的平均測量濃度和標(biāo)準偏差展現(xiàn)了30分鐘測量時間內(nèi)較佳的準確性和精度。

表3 通過對土壤參考樣品 GSS8 的五次連續(xù)測量，可獲得準確性和重復(fù)性結(jié)果

綜上所述，馬爾文帕納科Epsilon4 臺式能譜儀分析速度快、適應(yīng)范圍廣，整機緊湊而測量位充足，分析精密且安全可靠。

目前已經(jīng)得到了國家海洋局一二三所、北京環(huán)監(jiān)站、上海環(huán)科院、南開大學(xué)等多家單位的高度認同，并廣泛應(yīng)用于土壤、水系沉積物、空氣濾膜、污水，甚至植物果實等環(huán)境樣品的檢測。

隨著人民對于美好生活需要的日益增長，我們會欣喜地看到XRF分析技術(shù)在環(huán)境分析領(lǐng)域取得更加豐碩的成果。