原位微区同步辐射X射线荧光和近边吸收谱研究铅耐受细菌吸附-转化铅机理

为了从微观水平研究细菌生物吸附及转化铅机理,利用原位微区同步辐射X射线荧光(μ-SRXRF)及X射线吸收近边结构谱( XANES)研究云南兰坪铅锌矿区农田土壤样品中筛选的铅耐受性细菌吸附铅的分布特征及铅形态转化规律。土壤中具有铅耐受性的菌株主要为Arthrobacter sp.属(节杆菌属),采用μ-SRXRF对其吸附铅的含量进行快速简单直接分析,部分细菌吸附铅的含量高达5925μg/g,富集系数达14.8。XANES结果表明,细菌吸附 Pb 后存在形态为 PbS、(C17 H35 COO)2Pb 和 Pb5(PO4)3Cl 分别占58.0％,22.2％和19.8％,与培养基本身以有机态为主的Pb形态有明显差异,表明培养基中铅被细菌吸附后有向硫化物转化的趋势,这为研究重金属生物有效性的影响因素提供了实验参考。     

基于全反射X射线荧光光谱测定污水痕量重金属元素

以Ga为内标,探究全反射X射线荧光光谱（TXRF）快速测定多质量梯度浓度多元素重金属溶液Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb的可行性,并以实际生活污水为研究对象,比较分析了离心、过滤和消解3种预处理方式对测定污水中重金属元素的影响。实验结果表明,Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As和Pb,较适宜用TXRF直接进行定量分析;Pb的Lα与As的Kα谱线重叠,致使As的回收率略高于其它元素;Cd、Sn和Sb元素,仅可用于趋势分析。当质量浓度为40和4 mg/L时,Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Pb元素呈现出较高的准确度和精密度,回收率在99%～117%之间,相对标准偏差（RSD）处于1%～14%。随着质量浓度的逐渐降低,各元素的准确度和精密度表现出不同程度的下降,当质量浓度处于本次试验的最低水平4μg/L时,大部分元素的回收率与RSD已超出定量分析的要求。通过对生活污水的3种预处理方式进行比较,发现污水悬浮颗粒同样携带部分金属元素,经消解后,Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn这6种元素的准确度和精密度最好,质量浓度范围在36～152μg/L之间,回收率均...     

同步辐射微区X射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb

为了研究重金属元素在蚯蚓体内的富集和存储机制,使用同步辐射微区X射线荧光光谱法(μ-SRXRF)研究了K,Ca,Cu,Zn和Pb元素在生长于南京栖霞山铅锌矿区附近菜园土壤的蚯蚓体内的分布特征,发现Pb主要富集在蚯蚓后部消化道周围的区域,Zn,Cu在蚯蚓后部的分布规律与Pb类似,推测后部消化道周围区域的分布是蚯蚓为了阻断毒性重金属元素威胁而特有的富集和存储方式.5种元素的相关性表明,Pb和Zn相关性最高,存储方式最为相似,Pb与K和Ca在蚯蚓后部的分布呈显著正相关,说明毒性元素Pb在蚯蚓体内的富集和存储过程可能伴随着其它元素的吸收.本研究表明,μ-SRXRF在原位微区分析蚯蚓样品的元素空间分布方面具有很大优势,而进一步开展土壤及蚯蚓中Pb的形态研究,是研究重金属胁迫下蚯蚓解毒机制的重要前提.     

预富集单波长激发能量色散X射线荧光光谱法现场测定地表水中10种重金属

为实现现场快速定量分析地表水中的多种重金属元素,建立了一种树脂预富集-单波长激发能量色散X射线荧光光谱法现场准确快速测定地表水中Cr(Ⅵ)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb 10种元素的分析方法。对该方法其中的树脂预富集条件进行了优化,结果表明最佳预富集条件为：树脂粒度38μm-75μm;水样体积30mL;水样流速6mL/min;预富集完成后即刻测量;样品pH值为5。在方法学方面考察了该方法的检出限、精密度、正确度,其中Cr(Ⅵ)、Cu、Zn、As、Cd、Pb 元素的检出限低于地表水环境质量标准GB 3838-2002的限值要求;精密度中相对标准偏差范围为2.13%~10.4%;加标回收率为90.0%~114%之间。采用该方法测定实际地表水样品,并与ICP-MS法进行比对,其测定结果基本一致。研究表明该方法检出限可以满足地表水中Cr(Ⅵ)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb 的检测要求,精密度和准确性较好。该研究对地表水中无机元素分析方法的拓展进行了有益尝试和积累,并为后续相关标准制订提供有益参考。     

粉末压片—X射线荧光光谱法测定土壤中的铜铅锌砷锑钴铬镍等重金属元素

采用粉末压片法制样,使用ZSX PrimusⅡ型X射线荧光光谱仪,对土壤样品中与生命健康和环境污染有直接影响的重金属元素Cu、Pb、Zn、As、Sb、Co、Cr、Ni进行同时测定.选用土壤国家标准物质、以国家标准物质为基体自制校准物质绘制标准曲线,解决了相关标准不足的问题,拓宽了元素测定范围(10~20 000μg/g),重点探讨了As、Sb的测量条件.虽然As、Sb的检出限和准确测定下限较高,但对于土壤质量的评价有重要的参考意义.方法快速、简便、准确.     

高精度X射线荧光光谱法快速分析人体血液中6种有毒重金属元素

通过高精度X射线荧光光谱法建立了人体血液中As, Sr, Cd, Hg, Tl, Pb 6种有毒重金属元素的快速定量检测方法。根据每种元素的校准曲线，使用基本参数法对基体效应进行校正，建立了人体血液中有毒重金属的检测模式。6种元素在各自线性范围内呈良好的线性关系，相关系数均大于0.995，检出限在0.037～0.192 mg/L之间，加标回收率为90.1%～114.0%，相对标准偏差（RSD）在0.1%～11%之间。该方法不需前处理即可实现对人体血液中As, Sr, Cd, Hg, Tl, Pb 6种有毒重金属元素的快速测定。     

固体进样-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中重金属

采用直接固体进样-石墨炉原子吸收分析技术,研究了基体改性剂、灰化温度和原子化温度对土壤中As,Cd,Zn,Sn,Hg,Pb,Cr,Cu和Mn 9种重金属含量分析的影响。当As,Cd,Zn,Sn和Hg等元素使用Pd(NO3)2+M g(NO3)2作为基体改进剂时有利于吸光度的增加,而NH4H2PO4作为基体改进剂有利于Pb,Cr,Cu和M n吸光度的增加。方法应用于国家标准物质,结果与推荐值相吻合,方法 RSD优于7.0%,各种重金属方法检出限均低于0.1223 ng。     

基于双曲面弯晶技术的便携式X射线荧光光谱仪快速测定土壤中(类)金属元素的含量

为解决常规便携式X射线荧光光谱仪现场检测土壤(类)金属元素时存在的检测元素种类少、部分元素检出限高等缺点,选择GB 15618-2018、GB 36600-2018、农业农村部发布的《第三次全国土壤普查工作方案》包含的重(类)金属元素、金属营养元素以及具有开采价值的(类)金属元素作目标元素,对题示方法的应用可行性(检出限、精密度、准确度)进行了全面考察。土壤样品经烘干、研磨、压实后,用配有双曲面弯晶的便携式X射线荧光重金属分析仪分析,采用快速基本参数法(Fast FP)定量。结果显示：Cd、Hg、As、Cu、Sb、Tl、Mo、Sn、Se、Cs等主要目标元素的检出限为0.2～3 mg·kg^-1,基本低于环境背景值或上述标准要求的限值(Hg和Se除外)。按照试验方法分析3种水系沉积物成分分析标准物质和两种土壤成分分析标准物质,除测定值在测定下限以下的元素以及Tl、Mg元素外,标准物质中其余主要目标元素测定值的相对标准偏差(n=7)基本低于20%,相对误差的绝对值基本低于35%,Cu、Pb、Cr、Zn和Ni等基础项目元素测定值的相对标准偏差和相对误差符合或接近HJ/T ...     

基于同步辐射X射线荧光光谱和X射线吸收近边结构谱研究铅锌矿区浮萍中砷的耐受机制

水生植物浮萍能够富集高浓度的砷,是植物过滤修复技术的代表,其耐受机理备受关注.本研究利用同步辐射X射线荧光光谱(Synchrotron radiation X-ray fluorescence, SRXRF)和X射线吸收近边结构谱(X-ray absorption near edge structure, XANES)技术,开展了铅锌矿区天然富砷浮萍样品中砷元素的微区分布和形态特征研究.微区SRXRF分析了两个单片浮萍样品FP1和FP2,单点扫描时间分别为5 s和2 s,光斑尺寸分别为70 μm×80 μm和100 μm×100 μm;对FP2样品选择了6个位置进行了微区XANES单点形态分析,扫描的能量范围为11.81~11.96 keV;整体XANES形态分析是针对压片的浮萍样品,扫描的能量范围为11.67~12.27 keV.结果表明,浮萍样品整体和微区XANES数据均表明砷形态为As(Ⅲ);SRXRF微区分析发现浮萍中砷元素具有显著的叶脉分布特征,在一定浓度范围内,砷并不扩散到进行光合作用的叶肉中,有利于减轻砷对叶片的毒害作用,可能是浮萍耐受砷的一个保护机制.     

耐高盐碱蓬对湿地土壤中金属元素的富集特征研究

基于秦皇岛滨海湿地人工种植耐高盐碱蓬修复工程试验,通过分析湿地土壤沉积物及耐高盐碱蓬中不同金属元素的含量与变化,研究了耐高盐碱蓬对金属元素的富集特征。结果显示:湿地沉积物中Fe、Mn、Cr、Pb和Zn的浓度较高,分别为8 210. 94、110. 04、8. 78、8. 25、10. 95 mg/kg,Cd的浓度最低,平均值为0. 022 mg/kg,湿地试验区土壤中同一金属元素变异程度较小,分布较均匀。碱蓬体内重金属含量根据采集地点的不同有差异,但与各站位中土壤的重金属分布特征存在正相关性;其中碱蓬内Fe、Mn、Zn、Cu的平均含量相对较高,且Fe、Mn、Ni、Cu、As、Cd、Pb元素在碱蓬根中的平均含量高于茎叶,而Cr在茎中的平均含量最高,Zn和Mo在叶中的含量最高。碱蓬的根、茎、叶对Cd的富集效果最好,其次为Mo、Cu,对Fe、Mn、Zn、As和Pb的富集效果相对较差,说明碱蓬对沉积物中不同金属元素的富集移出率存在差异。金属元素在碱蓬中的转移系数研究表明,Mo、Zn、Cd和Mn等元素可由根部转移到叶中,而Fe、Ni、Pb、As和Cu等金属元素固定在根部,该研究可为利用碱蓬修复湿地重金属污染提供理论基础。     

Characterization of anthropogenic sediment particles after a transboundary water pollution of river Tisza using synchrotron radiation

At the beginning of 2000, a major mining accident occurred in the Romanian part of the Tisza catchment area due to tailings dam failure releasing huge amounts of heavy metals to the river. Sediment samples were taken from the main riverbed at six sites in Hungary, on March 16, 2000. The objective of this work was to characterize the anthropogenic particles in river sediment previously selected by single-particle electron probe X-ray microanalysis (EPMA). The trace element composition, heterogeneity and heavy metal speciation of individual particles was studied using synchrotron radiation-based microbeam X-ray emission and absorption methods. Particles were selected only from samples regarded as polluted sediment. White-beam micro X-ray fluorescence (μ-XRF) allowed the quantitative determination of heavy metals such as cadmium in individual particles. The maximum observed concentration of cadmium (>700 μg/g) indicates that this highly toxic heavy metal is concentrated in individual anthropogenic particles. Using the combination of micro X-ray absorption near-edge structure and target-transformation principle component analysis, quantitative chemical speciation of copper and zinc was feasible on individual sediment particles. Heavy metals in most of the particles released from the pollution site remained in the sulfide form resulting in a limited mobility of these metals. Based on the information obtained using microanalytical methods, the estimation of the environmental mobility of heavy metals connected to microparticles becomes possible.     

Localization and chemical forms of cadmium in plant samples by combining analytical electron microscopy and X-ray spectromicroscopy

Cadmium (Cd) is a metal of high toxicity for plants. Resolving its distribution and speciation in plants is essential for understanding the mechanisms involved in Cd tolerance, trafficking and accumulation. The model plant Arabidopsis thaliana was exposed to cadmium under controlled conditions. Elemental distributions in the roots and in the leaves were determined using scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDX), and synchrotron-based micro X-ray fluorescence (μ-XRF), which offers a better sensitivity. The chemical form(s) of cadmium was investigated using Cd L_III-edge (3538 eV) micro X-ray absorption near edge structure (μ-XANES) spectroscopy. Plant μ-XANES spectra were fitted by linear combination of Cd reference spectra. Biological sample preparation and conditioning is a critical point because of possible artifacts. In this work we compared freeze-dried samples analyzed at ambient temperature and frozen hydrated samples analyzed at −170 °C. Our results suggest that in the roots Cd is localized in vascular bundles, and coordinated to S ligands. In the leaves, trichomes (epidermal hairs) represent the main compartment of Cd accumulation. In these specialized cells, μ-XANES results show that the majority of Cd is bound to O/N ligands likely provided by the cell wall, and a minor fraction could be bound to S-containing ligands. No significant difference in Cd speciation was observed between freeze-dried and frozen hydrated samples. This work illustrates the interest and the sensitivity of Cd L_III-edge XANES spectroscopy, which is applied here for the first time to plant samples. Combining μ-XRF and Cd L_III-edge μ-XANES spectroscopy offers promising tools to study Cd storage and trafficking mechanisms in plants and other biological samples.     

Characterization of Heavy Metal Air Pollution in Romania Using Moss Biomonitoring,Neutron Activation Analysis,and Atomic Absorption Spectrometry

ABSTRACT

Heavy metal air pollution in Romania was investigated by using passive moss biomonitoring. This study is a component of an international UNECE ICP Vegetation Program – moss survey. A total of 330 samples of Hypnum cupressiforme, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, and other mosses were collected in Romania in the summer and autumn of 2010. The concentrations of aluminum, cadmium, chromium, copper, iron, lead, nickel, vanadium, and zinc were determined by graphite furnace/flame atomic absorption spectrometry and instrumental neutron activation analysis. The results were statistically processed to obtain spatial distribution maps of factor scores based on elemental concentrations in the moss, together with the spatial distribution maps of heavy metals in moss. The median concentrations of cadmium, 1.20?mg/kg dry weight, and lead, 30.8?mg/kg dry weight, were high compared with other European countries. The results revealed that the atmospheric deposition of these metals is a problem in north and northwest Romania.     

超积累植物富集机制研究方法进展

按照重金属由土壤到根经茎,最后转移至叶细胞的运输流程,概述了超积累植物对重金属离子的富集机制,详细描述了各步骤中重金属离子含量和形态分析方法,重点分析了微质子激发X荧光、扩展X-射线吸收精细结构(extended X-ray absorption fine structure,EXAFS)、X-射线吸收近边缘结构等分析手段在植物不同部位重金属离子含量和形态分析中的应用。     

基于SRXRF和XANES研究Pb对玉米种子萌芽的影响及其分布和形态特征

以受不同浓度Pb胁迫下的玉米种子萌芽试验为基础,结合SRXRF研究Pb对玉米种子萌芽的影响和Pb在玉米种子的微区分布特征,利用X射线吸收近边结构技术(XANES)对萌芽玉米种子不同部位中Pb的化学形态进行分析,藉以了解种子对Pb的吸收和转化规律。结果表明,玉米种子的发芽率、根芽伸长量随培养溶液中Pb(NO3)2浓度增加而降低。种子发芽率、平均芽长、平均根长与暴露Pb浓度间的方差分析P-value分别为2.0×10!3,1.4×10!4和2.39×10!8,均小于0.01,为极显著差异,说明Pb胁迫对种子萌芽和根芽生长造成了极显著影响,且对根长抑制作用更大。SRXRF分析结果表明,种皮和胚结构是玉米种子富集Pb的主要部位,Pb富集在胚结构中将抑制种子萌芽。各种子样品的Pb-LⅢ(13035 eV)边XANES谱图相同,为同一种Pb形态,拟合结果显示其含74.3%的氯化磷酸铅和24.2%硬脂酸铅,说明Pb主要以氯化磷酸铅的形式沉积于玉米体内,并有少部分以与羧基结合的有机铅形式存在。     

沉淀/共沉淀-膜富集-X射线荧光法快速分析近岸海水中的重金属

建立了近岸海水中多种重金属(铁、镍、锰、铜、锌及铅)的氢氧化物和硫化物的沉淀/共沉淀-膜富集-X射线荧光测定法.在海水样品中加入沉淀剂,使重金属离子生成氢氧化物或硫化物沉淀.沉淀经过滤截留,富集在膜上,直接以手持式X射线荧光仪检测.富集100 mL水样时,两种沉淀法的测定线性范围均为12.5～400 μg/L,即测定限均为12.5 μg/L.对各重金属浓度为100μg/L的试样连续测定7次,相对标准偏差(RSD)为3.7％～6.4％;氢氧化物沉淀法的检出限在1.32～7.84 μ g/L之间;硫化物沉淀法为1.94～11.0 μg/L.用本方法成功测定了厦门近岸海域及九龙江河口海水中的重金属浓度.基于样品酸化与否及过滤先后顺序的不同,本方法可用于海水和河口水样中可溶态、溶解态及游离态重金属的现场快速分析.     

玫瑰花茶的金属元素含量及其保健功能分析

采用V（HNO3）＋V（HClO4）=5＋1对玫瑰花茶进行消解,用火焰原子吸收光谱法测定了其中金属营养元素的含量。结果表明,玫瑰花茶中含有丰富的人体所必需的金属元素,其中钾、钙、钠、镁、铁、锰、铜、锌含量分别为11．6559,6．5642mg／g,23．3147μg/g,2．0533mg／g,25．8711,20．5897,7．9107,23．2493μg/g,各元素比例有利于人体吸收,具有较高的营养保健价值,为人们选用花茶提供了一定的理论依据。     

潮州市西湖沉积物中金属元素的污染特性研究

用原子吸收分光光度法研究了潮州市西湖沉积物中的铜、锌、铅、镉、锰、镍、镁、钙等金属元素的含量及分布规律。结果表明,铜、铅、锌、镉和镍是主要的重金属污染物,沉积物中5种重金属的平均含量为:铜584.7 mg/kg,铅149.1 mg/kg,锌360.9 mg/kg,镉1.2 mg/kg,镍76.7 mg/kg,均高于我国土壤背景值。     

嵌段分子筛聚合材料P123-SH萃取分离-石墨炉原子吸收光谱法分析痕量铬的形态

研究了嵌段分子筛聚合材料P123-SH萃取分离-石墨炉原子吸收光谱法对尿中痕量铬的形态分析方法,探讨了嵌段分子筛聚合材料P123-SH吸附铬的原理和最佳条件。在pH 7.0、常温下,Cr3+和Cr(Ⅵ)被很好的分离,且Cr3+可被该材料定量吸附,其吸附容量为6.15 mg/g。吸附的Cr3+可用2 mol/L的HCl洗脱,用石墨炉原子吸收法测定洗脱下来的Cr3+,往溶液中加入0.1%抗坏血酸将Cr(Ⅵ)还原为Cr3+测总铬,Cr(Ⅵ)含量为总铬减去Cr3+,方法测定Cr3+的检出限为0.011μg/L(3σ,n=11),线性范围为0.1～10μg/L,加标回收率在94%～106%之间,对0.50μg/L的Cr3+溶液平行测定7次,RSD为3.6%。方法可应用于生物样品和环境样品中痕量铬的形态分析。