青岛海藻重元素富集特性的SR-XRF分析及对海洋环境监测的应用

利用同步辐射X射线荧光 (SR XRF)定性和定量地分析了采自中国青岛海滨的 9种海藻 1 4个样品重元素的富集特性 ,发现不同种海藻重元素的富集特性有很大的差异。海蒿子对As和Sr,鸭毛藻对Br,海带对Ⅰ具有超富集能力。Mn/Fe峰强比的变化 ,是元素间拮抗的结果 ,与海水环境相关。测量了标样植物南极苔藓的检出限。定量地分析和比较了在青岛同一海滨分别于 1 985年和 1 999年采集的 5种海藻样品的XRF谱。1 999年采集的海藻的Fe ,Zn ,As,Br和Pb等元素含量明显上升 ,特别是海蒿子中的As和刺石松中的Pb分别增加了 1 55 %和 1 2 0 % ,结果说明了 1 4年来青岛海洋环境污染加重的趋势。     

南极乔治王岛六种苔藓植物的X荧光分析

在无标样条件下,我们利用微束X荧光分析法对南极乔治王岛的6种苔藓植物的叶和茎进行重元素分析。它们是：Adreaca regularis,Bryum muehlenbeckii,Drepanocladus uncinatus,Brachythecium subpilosum,Tortula sxiola,Ditrichum austro-georgicum。研究结果发现,不同苔藓植物对各种不同重元素的吸收能力不同,即使是同一种植物,叶和茎中的重元素成分也有差异。在6种苔藓中,Andreaea regularis体内的重元素种类最少,但其对Fe有较强的吸收。由于南极环境条件优越,在苔藓植物体内,尚未发现大量有毒重金属元素的存在。     

不同盐胁迫对新疆耐盐植物藜叶片钾、钠元素含量及相关基因表达的影响

为应对日益严峻的土壤盐渍化问题,研究具有应用前景的盐生及耐盐植物对盐胁迫的响应机制已成为近年来的热点。实验采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了NaCl和KCl长期胁迫下新疆耐盐植物藜叶片K和Na元素的含量,以半定量RT-PCR方法对参与离子转运的3个基因NHX,VP1和VAP-C的表达水平进行了检测,就不同盐胁迫对K和Na元素含量影响的机制进行了初步讨论。结果表明:(1)藜在低浓度NaCl胁迫时可选择性吸收钾离子,从而避免钠离子在植物体内的积累;(2)藜在高浓度NaCl胁迫时有较强的富集钠离子能力,过量的钠离子可通过液泡膜离子转运系统区隔至液泡,进而维持细胞质内正常的钾钠离子平衡;(3)藜不能耐受高浓度KCl胁迫,可能与其在细胞质内积累大量的钾钠离子有关。研究初步表明,藜能够耐受较高浓度的NaCl胁迫,且对Na+具有较强的富集能力,这为今后利用其改良盐渍化土地及开发这一耐盐植物奠定了基础。     

湿法消解火焰原子吸收法测定黄土复合污染修复植物金盏菊幼苗中的铅和镉

原子吸收光谱法(AAS)广泛应用于重金属分析检测领域,优化测试过程的操作条件,进而保障分析结果的稳定性和重现性,直接关系到预期研究目标的有效实现,建立精准的检测方法往往成为科学研究的首要任务。以金盏菊为黄土区Pb/Cd复合污染修复植物,采用湿法消解-AAS法测定金盏菊幼苗体内Pb/Cd含量,分析所得结果初步揭示金盏菊幼苗对Pb/Cd的富集效应。研究发现:湿法消解-AAS法对Pb/Cd的检出限分别为0.104和0.007 mg·L~(-1),Pb/Cd回收率对应于94.33%~110.78%和97.73%~107.50%之间,同一样品重复测定(6次)的相对标准偏差(RSD)波动于4.11%~4.75%(Pb)和1.11%~2.77%(Cd),表明该方法准确度较好,精密度较高。金盏菊幼苗对Pb的富集能力不强,这可能与Pb的电负性、植物生长周期较短及环境因子等因素有关;但在黄土Cd浓度为50 mg·k~(-1)时,金盏菊幼苗对Cd的平均富集量已达到104.85 mg·kg~(-1)。此外,黄土Pb的共存一定程度上促进了金盏菊幼苗对Cd的吸收,其间可能存在协同作用。所建立的分析方法可以对金盏菊幼苗Pb/Cd含量进行有效检测,预期能为后续研究提供技术支持和质量保障。     

同步辐射X射线荧光分析在植物微量元素分析中的应用

利用同步辐射X射线荧光分析方法的信噪比高、检测限小、无损伤等特点,对采集自南极、青岛和安徽地区多种植物的茎、叶和花被样品进行了元素分析,在检测出的20多种元素中,有Ca,Mn,Fe,Cu,Zn,Br,Rb和Sr等。结果显示,南极苔藓中重元素的低含量与其环境污染低相一致,苔藓中K,Ca和Fe的峰强依次有数量级的提高。青岛红藻门的鸭毛藻对Br有很强的吸收倾向。将1985年和1999年获取的样品进行对比,说明这些植物的金属元素峰强有明显增加．淮河沉水植物金鱼藻对K,Ca,Mn和Fe都有较强的富集能力,所富集的元素含量和种类随水环境污染元素浓度的变化而有显著的不同。     

黑龙江多金属矿区植物胁迫光谱及其与金属元素含量关系研究

以黑龙江多宝山和铜山矿区为例,通过采集矿区典型植物的光谱,以及岩石、土壤、植物中14种金属元素和植物叶片生化参数的测试分析,表明不同植物选择性吸收富集的金属元素不同,分别与岩石、土壤不同层中金属元素含量的相关性不同。由于植物叶片对金属元素富集,植物胁迫光谱的变异体现在光谱的‘红边’和吸收深度不同,而植物光谱的变异特征与其粗蛋白和叶绿素(a、b)含量相关,与叶绿素a的相关性更强。通过叶片内重金属元素含量和550～760nm之间波段吸收深度的多元回归分析,表明叶片中Co,Cu,Ni,Mo,Ag,Sb,W,Pb和As的含量与其光谱吸收深度的复相关系数都在0.75以上,相关性强。通过此研究,为植被覆盖区利用高光谱遥感调查评价金属元素的分布和富集奠定基础。     

安徽沼虾和米虾的同步辐射X射线荧光分析及对水环境污染的监测作用

同步辐射X射线荧光分析了安徽省4个地区的沼虾(Macrobrachium nipponesis)和米虾(Caridina denticulate sinensis)尾扇9个样品中重元紊含量；比较了7种不同水环境中沼虾的元素含量，显示出虾中元素含量随水环境的不同而改变，其中Mn／Fe或Cu／Zn元素的比值强烈地与水环境富营养污染程度相关。生活在同一水环境中米虾的重元素Br、Hg和Pb的富集量分别是沼虾的5．0倍、2．7倍和2．3倍。测量了老龄沼虾和成年沼虾的元素含量，发现老龄沼虾富集的Hg和Pb分别是成年虾的5倍和4倍，而Cu和Zn的含量却降低到成年虾的1／8和1／2。     

铬诱导植物根细胞壁化学成分变化的FTIR表征

随着制革、电镀等行业的发展,铬污染已成为严重的环境问题而受到人们的关注。铬在植物体内主要积累于根部,植物根细胞壁化学变化与金属元素在植物体内的蓄积行为有密切关系。与其他方法比较,应用OMNI采样器-FTIR直接测定法表征细胞化学成分变化具有简便、快速和准确的优点。文章用FTIR对凤眼莲(Eichhornia crassipes)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)根细胞壁进行了测定、分析和指认,并利用半定量分析方法研究了铬处理和对照处理下根细胞壁红外光谱的差异。结果表明,铬处理的凤眼莲和空心莲子草根细胞壁上的—OH向低频分别发生了20和6 cm-1的位移,同时凤眼莲的根细胞壁上—OH和自由羧基COO-等吸附位点数目较对照均有所增加,而空心莲子草则相反。说明这些基团与铬的结合密切相关,进一步解释了凤眼莲耐铬及其在根部积累铬的机理,说明FTIR在监测逆境诱导植物化学成分变化和环境绿色修复方面具有广泛的应用前景。     

近红外光谱技术检测植物木质素纤维素研究进展

近红外光谱技术可用来检测植物木质素、纤维素及半纤维素含量,与传统的湿化学方法相比具有快速、操作简单、准确、无损等优点,是一种新型的测定方法,近年来在检测木本植物及草本植物木质纤维素组成成分中被广泛应用。综述了国内外利用近红外光谱技术快速检测木本植物(用作造纸原料的木材、竹材以及潜在的可用作生物质能源的木材)及草本植物(饲草及草类能源植物)木质素、纤维素、半纤维素含量的研究进展,并从样品前处理、光谱预处理及波长选取方法、化学计量学方法三个方面对利用近红外光谱技术快速检测植物木质素、纤维素方法研究上的进展进行了总结,并结合国内木材、牧草及能源草行业发展现状提出了四点展望: 建立适用性更强的模型;建立全面的草产品品质指标近红外光谱数据库;建立能源植物能用品质指标相关模型并对建模方法进行进一步的探索和完善;推动应用近红外光谱技术检测植物木质纤维素的方法从实验阶段走向实际应用。随着对近红外光谱检测植物木质纤维素方法的不断成熟和完善,它必将对造纸、饲草及能源草行业的发展产生巨大的推动作用。     

Mn(Ⅱ)-5-Br-PADAP共沉淀-火焰原子吸收光谱法测定虾、贝样中的镉

提出了一种测量痕量重金属镉的新方法。该方法创新性地以Mn(Ⅱ)作为载体离子,以2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)作为共沉淀剂,共沉淀分离富集虾、贝样品中的镉,同时采用火焰原子吸收法进行测定。重点探讨了共沉淀剂加入量、载体离子加入量、pH值、共沉淀时间、共存离子的干扰等因素对共沉淀分离富集效果的影响, 从而确定了Mn(Ⅱ)-5-Br-PADAP共沉淀分离富集测定镉的最佳共沉淀条件。实验结果表明,当pH 7且大量干扰离子存在的条件下,Mn(Ⅱ)-5-Br-PADAP体系对镉有良好的共沉淀分离富集效果,很好地克服了基体干扰。共沉淀体系中镉含量在0.1～1.0 mg·L-1范围内时镉含量与吸光度呈线性关系。该方法的灵敏度为0.147(mg·L-1)-1,精密度为0.73%,对镉的检出限(3σ)为4.27 μg ·L-1。食品样品比较复杂,对其中痕量重金属含量的测定必须经过消化、分离富集等一系列预处理过程才能得到最准确地答案。所以通过对比直接用火焰原子吸收法与应用本方法测定样品中镉含量的区别,进一步说明了Mn(Ⅱ)-5-Br-PADAP体系对样品中重金属镉有很好的分离富集效果。根据该方法,采用标准加入法测得干贝样品中镉的含量为1.85 mg·kg-1,干虾样品中镉的含量为1.74 mg·kg-1,基本符合国际食品法典委员会的标准。为了证明该方法的可靠性与真实性,做了加标回收实验,结果显示干虾干贝样品中镉的加标回收率范围为99.9%～100.3%,相对标准偏差为0.15%～0.83%。用Mn(Ⅱ)-5-Br-PADAP共沉淀分离富集样品中的痕量镉具有重现性好、准确度高、简单快速等的优点,分析结果令人满意。     

Investigating the elemental composition of a soil-plant system, based on the example of Lonicera caerulea

The concentration of 26 elements in the leaves of blue honeysuckle is reliably measured via SR XRF. The overall content of K and Zn, the concentration of their mobile forms in soils, and their accumulation in the leaves of plants are associated by a positive correlation. The accumulation of elements in the leaves of plants remains relatively stable against a background of a high level of variation in the concentrations of macro- and microelements in the soils of the Altai. Lonicera caerulea is an accumulator of Zn and Cu.     

Application of X-ray fluorescence spectrometry in plant science: Solutions,threats, and opportunities

X-ray fluorescence (XRF) spectrometry is a nondestructive, rapid, simultaneous multi-elemental imaging methodology for plant materials. Its applications are broad and cover most of the elements with varying concentration below the parts per million (ppm). XRF is a well-established atomic spectrometric technique that is also being used as a field portable instrumentation. In recent decades, XRF has been considered a very versatile tool for plant nutrition diagnosis due to its fast and multi-elemental analytical imaging response directly from a solid sample. In this review, we have mainly focused on the recent developments and advancements in XRF spectrometry to analyze plant materials. We have also included the fundamental aspects and instrumentation for XRF spectrometry for its use in plants imaging. We have also covered the use of XRF for vegetal tissues and plant leaves. Mainly, we have briefly focused on some features of sampling procedures and calibration strategies regarding the use of XRF for plant tissues. Microchemical imaging applications by XRF, μ-XRF, μ-SRXRF, and TXRF have been covered for a wide variety of plant tissues such as leaves, roots, stems, and seeds.     

同步辐射讲座 第二讲 同步辐射X射线荧光及其在植物微量元素分析中的应用

比较了同步辐射（SR）X射线荧光（XRF），电子和质子激发的X射线谱，介绍了XRF谱的采集方法及数据处理方法（主要是能谱方法），智能方法的无标样（基本参数法）定量分析原理，以及近期在植物微量元素分析中得到的结果。     

Nondestructive discrimination of small glass fragments for forensic examination using high energy synchrotron radiation x‐ray fluorescence spectrometry

This paper demonstrates that high‐energy SR‐XRF (synchrotron radiation x‐ray fluorescence spectrometry) utilizing 116 keV x‐rays is a powerful technique for nondestructive discrimination of small glass fragments. An XRF spectrum of glass fragments of a standard material SRM612 gave well‐resolved K‐line peaks of 34 elements, including the rare‐earth elements. The relative standard deviations (RSD) of the ratios of the intensities of heavy elements normalized by that of Ba were less than 8.2% for the analyses of 10 fragments (<1 mg) in the energy region above 20 keV. A comparison of glass fragments (<1 mg) obtained from 26 figured glass sheet was performed using elemental intensity ratios that were defined as the intensities of detected elements divided by that of Ba. Analyses of glass fragments revealed the existence of Mo, Pd, Sb, Cs and Bi, and these trace elements could be useful as important indexes to discriminate glass samples. The Ce:Ba ratios could be measured for all the samples with precision of 1.9% and were found to be quite effective parameters for identification of glass fragments, even though these fragments would contain no other characteristic heavy elements. All glass fragments in this study that could not be distinguished on the basis of refractive index (RI) values could be discriminated by this method. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Elemental distribution and Pb speciation in vegetable and cereal seeds during germination by micro X-ray fluorescence and X-ray absorption near-edge structure

The distribution of the chemical elements in plants is closely correlated with biological functions. Micro X-ray fluorescence (μXRF) and X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectrometry can be used to determine uptake, translocation, and accumulation of the elements in plants. In this research, μXRF and XANES were applied in studying distribution of the elements in the vegetable and cereal seeds during germination and the mobilization. It was found that (a) the distribution of the elements in the seeds was element specific; (b) K and Ca were mainly located in the embryo. Fe and Zn, as well as Mn and Cu, concentrated near the radicle and new developed root. Most of Pb was located in the new developing root; (c) the organic-Pb complexes functioned as the main components of translocation of Pb in the seeds during germination, and the formation of Pb₅(PO₄)₃Cl and Pb₃(PO₄)₂ in seed and plant tissues was the mechanism of tolerance and detoxification to Pb in plants.     

Use of highly energetic (116 keV) synchrotron radiation for X-ray fluorescence analysis of trace rare-earth and heavy elements

This study has revealed the advantages of the use of 116 keV X-rays as an excitation source of X-ray fluorescence (XRF) analyses. This technique is suitable for nondestructive multielemental analyses of heavy elements such as rare-earth elements. The lowest MDL value evaluated for the bulk analysis of a JG-1 standard reference sample (granite rock) was 0.1 ppm for W for a 500 s measurement. The spectrum of standard glass samples of SRM612 demonstrated clearly resolved K-line peaks of more than 30 elements, including all the existing rare-earth elements, at 50 ppm levels. The calibration curve for the determination of a rare-earth element shows a linear relation between the XRF intensity and concentrations from 10 to 0.03 ng. This powerful technique should be useful for nondestructive analyses of rare-earth and heavy elements in geological, geochemical and archaeological samples as well as industrial materials.     

样品厚度对薄膜法X射线荧光光谱测量的影响研究

分别以富集有Cr,Pb和Cd三种元素的尼龙薄膜样品及玻璃纤维滤膜为研究对象,采用滤膜叠加的方式,通过XRF光谱仪测量不同样品厚度下薄膜样品的XRF光谱,根据测得的尼龙薄膜样品中Cr,Pb,Cd元素及玻璃纤维滤膜中Ca,As和Sr元素特征XRF性质的变化,研究样品厚度对薄膜法XRF光谱测量的影响。结果表明：薄膜样品厚度对不同能量区间上元素特征谱线荧光性质的影响并不相同。元素特征谱线能量越大,元素特征X射线荧光穿透滤膜到达探测器的过程中损失越少;但由薄膜样品厚度增加引起的基体效应却越强,相应特征谱线位置处的背景荧光强度就越大,因此样品厚度增加所引起的基体效应对薄膜法XRF光谱测量的灵敏度影响就越大。对于特征谱线能量较低(能量小于7 keV)的元素,以增加薄膜样品厚度的方式来增加待测组分的质量厚度浓度,并不能有效地提高薄膜法XRF光谱测量的灵敏度;对于特征谱线能量较高的元素(能量＞7 keV),可以通过适当增加样品厚度以增加被测组分的质量厚度浓度的方式来提高XRF光谱测量的灵敏度,薄膜样品厚度在0.96～2.24 mm内,更有利于XRF光谱的测量与分析。该研究为大气及水体重金属薄膜法XRF光谱分析中薄样制备及富集技术提供了重要的理论依据。     

应用XRF与ICP-MS研究陨石样品的元素分布

分别采用X射线荧光光谱无标样全定量分析法(XRF)和微波消解/电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对铁陨石和石陨石样品进行了元素分析。XRF法检测陨石样品中的常量元素,ICP-MS检测陨石中的微量元素。实验结果表明：XRF法可以检测出陨石样品中含量在10 μg·g-1以上的所有金属和非金属元素,得出两类陨石中共同含有的6种常量元素是Fe,Mg,Si,Na,Al和Ca。不同地区的铁陨石中均含有大量的Fe,石陨石中含有大量的Si。ICP-MS法检测陨石中的24种元素,选出共同存在的9种元素V,Ni,Mo,Ag,Sn,La,Gd,Hg和Pb进行对比分析,得出铁陨石中的重金属元素和稀土元素的含量远高于石陨石。所有的铁陨石样品中Sn元素的含量大约是石陨石的10～25倍,铁陨石中稀土元素La和Gd的含量大约是石陨石的6倍,新疆的5A号和6A号铁陨石中Pb的含量比来自山东的铁陨石(1A, 2A, 3A, 4A)多5～13倍,来自内蒙古的石陨石(9B,10B)比来自新疆的石陨石(7B,8B)多了三种元素La,Mo和Gd。     

电感耦合等离子体发射光谱测定植物精油中的重金属元素

植物精油是从芳香植物提取的天然复杂化合物,作为芳香植物的次生代谢产物具有挥发性和浓郁香味,其特有的多样化生物活性广泛应用于医药和化妆品行业.植物精油具有高渗透性,能以活跃的分子态渗透皮肤组织,经淋巴腺吸收后进入血液,其所含的重金属元素也极易随植物精油进入人体对健康构成潜在威胁.采用硝酸-双氧水对植物精油进行微波消解,在...     

同步辐射微探针荧光分析

本文介绍了同步辐射及其特点，同步辐射微探针荧光分析的实验装置及在北京同步辐射装置上开展的研究工作。