便携式X射线荧光光谱分析仪测定土壤中重金属

应用NITON XL3t600型便携式X射线荧光谱分析仪对土壤中主要重金属污染物Cu,Zn,Pb,Cr和As进行了测试。结果表明,Cu,Zn,Pb,Cr和As元素的最低检出限分别为:23.96,11.69,8.58,19.23,6.24mg.kg-1;对土壤成分分析标准物质GSS-5进行5次重复测定,准确度在96%～102%之间,RSD在1.0%～7.6%范围内,表明仪器对于土壤中较高浓度重金属检测准确度和精密度良好;田间进行原位检测,相对标准偏差均小于20%,与国标方法检测结果相比,准确度在55%～119%之间。通过实验室测试和田间原位检测,验证了便携式X射线荧光谱分析仪检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度,适用于土壤中重金属的快速检测。     

基于X射线荧光光谱仪的儿童沙坑重金属污染特征调查研究

儿童沙坑是学龄前儿童重要的户外游乐场所,同时具有较好的雨水下渗性能,导致伴随周边地表径流而来的污染物容易在其中富集。因此儿童在沙坑内玩耍时,面临重金属类污染物进入体内的健康风险。研究利用X射线荧光光谱法(XRF)快速、无损的检测特点,对北京市儿童沙坑重金属污染特征进行调查。结果表明：(1)XRF对自制标准试样中Pb, Cu, As和Cd的测量值与理论值的准确度为-1.3%～7.5%,精确度在1.1%～5.3%范围内,均符合相关环境质量检测技术规范中规定的仪器检测准确度和精密度要求(均小于10%);(2)4种重金属测量值与理论值之间均呈现极显著正相关关系(p<0.001),其决定系数(R²)分别为0.999, 0.999, 0.996和0.998,基于结果建立了测量值和理论值的拟合方程;(3)应用XRF对北京市17家公园和13个居民小区内儿童沙坑重金属含量进行测定,两组样点中Pb和As含量差异显著,而Cu和Cd含量无显著差异。4种重金属标准差的变异系数范围在0.24～0.43,其中除Cd的变异系数小于0.3外,其余重金属均大于0.3,表明空间变异明显;(4)与...     

便携式能量色散型X射线荧光光谱仪在中国古代玻璃化学成分分析中的应用

中国古玻璃研究的一个重要方面是古玻璃的化学成分分析,它为中国古玻璃的起源和技术发展提供了科学依据,因此,发展新的化学成分分析方法是非常有必要的.便携式能量色散型X射线荧光分析(portable energy-dispersive X-ray fluorescence annlysis,PXRE)技术的最大特点就是其便携性,可以对不可移动或难以移出博物馆的文物进行科技分析.文章详细介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心与日本OURSTEX公司合作改进的便携式能量色散型X射线荧光分析仪的组成、工作原理及分析过程等,列举了将其应用于新疆出土古玻璃样品的测试结果,并与质子激发X射线荧光分析技术所获结果进行了比较.便携式能量色散型X射线荧光分析技术在现场分析方面具有极为广阔的应用前景.     

小型X射线荧光光谱仪快速分析萤石的成分

本文以粉末压片法制样，小型多道QX荧光光谱仪测定萤石中的SiO2、Fe2O3、A12O3、CaO，方法的准确度高、精密度较好，分析误差能满足化学分析方法的要求，可完全代替化学分析法。对一个萤石样品的全分析只需30min。方法快速、简便，结果令入满意。     

改进X荧光光谱仪快速检测土壤中重金属

针对传统能量色散X荧光仪(energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析土壤中微量重金属测量精确度低的问题,提出了一种X荧光仪改进方法。为了减少反射X射线的影响,入射X射线垂直照射样品,探测器平行放置与样品一侧且垂直于X射线。样品与探测器之间由准直器连接。对国家标样测量结果表明,仪器对Mo,Zn,Cu,Pb,Zr,Nb的检出限为0.4,6.68,1.97,6.84,1.60,7.59 mg·kg-1。各元素对数偏差在0～0.05之间。元素含量在三倍检出限以上RSD%(GBW)小于7,元素含量在三倍检出限内RSD%(GBW)小于15。为了验证改进后X荧光仪测量效果,在大兴安岭地区采集土壤样品与传统荧光仪进行比较分析。改进X荧光仪提高了土壤中微量重金属测量精度,满足野外地质普查要求。     

基于小波变换的便携式X射线荧光光谱仪检测模型的建立与改进

应用便携式X射线荧光光谱仪对土壤中Cr,Cu,Zn,As,Pb等重金属含量进行检测, 每个样品扫描检测3次,利用小波阈值滤噪的方法对所测谱线进行光滑去噪处理后, 根据土壤重金属的标准值和相应的计数率(取三次处理后检测谱线的平均值)建立各重金属的标准曲线。运用小波阈值滤噪方法时, 为确定最佳的小波基和小波分解层数, 以信噪比(SNR),均方根误差(MSE)和信息熵(H)作为评估指标评价降噪效果。为验证仪器的稳定性, 根据土壤样品中重金属浓度的不同挑选部分样品并同时选用H₃BO₃(空白对照)进行重测。结果表明: 运用小波变换方法时,选取coif3小波基对谱线进行三层分解, 取得了最佳的去噪效果; 建立好模型后,仪器的决定系数R2范围是0.990~0.996, 表明在0~1 500 mg·kg-1范围内, 土壤样品中各重金属元素含量与X射线荧光光谱特征峰强度之间的线性关系良好; 经过重复检测和计算得知仪器的检出限均低于国家一级土壤标准。将小波变换的方法实际运用到X射线荧光光谱仪检测模型的建立与改进中,有效的提高了模型的准确性,同时经验证,仪器具有良好的精密度,可运用于实际土壤重金属污染的现场快速筛查。     

便携式X射线荧光光谱测定土壤中Cr,Cu,Zn,Pb和As的研究

应用便携式X射线荧光光谱对土壤中的重金属元素Cr,Cu,Zn,Pb和As进行测试,分析土壤粒径、含水量、土壤类型对检测结果的影响,并选用北京、新疆、黑龙江、云南和江苏的典型土壤研究重金属元素含量与X射线荧光光谱特征峰强的关系.实验表明,土壤粒径影响了测试的精密度,土壤粒径从40目降低到100目,检测的相对标准偏差从15.6%减少至6.9%;土壤含水量主要影响样品检测的特征峰强,土壤含水量从5%提高到25%,与无水样品相比的相对峰强从86%降低到69%,相对峰强与土壤含水量符合方程I=100e-0.015c,I为相对峰强,c为土壤含水量(R2=0.83,n=30).在0～1500 mg·kg-1区间,土壤中重金属元素含量与X射线荧光光谱特征峰强间有着良好的线性相关,但不同土壤类型间的线性方程有着较大的差异,云南土壤样品建立的线性方程有着较小的斜率.通过检测土壤标准样品,验证了便携式X射线荧光光谱检测土壤中重金属元素有着较好的准确度和精密度,适用于土壤中重金属的快速检测.     

便携式X射线荧光仪测定土壤中镍的精度研究

作为一种快速、现场检测的分析方法,便携式X射线荧光光谱(FP-XRF)可以在土壤重金属分析领域获得广泛应用。然而,FP-XRF的测定精度受到一些因素的影响,制约了它的应用。前人的研究已经发现,当元素含量较低时,FP-XRF的测定精度不佳。在现场检测时也会受到土壤湿度效应和粒径的影响。但是尚未有研究对上述因素的影响类型和影响程度进行深入探究。本文以Ni为例,根据准确度和精密度,研究了Ni含量与FP-XRF测定精度的关系,得出了这种影响的临界值;比较了现场测定中土壤湿度效应和粒径对准确度和精密度的影响程度。实验表明,FP-XRF的测定精度与Ni含量相关,临界值为400 mg·kg-1。Ni的浓度低于400 mg·kg-1时,相对标准偏差(RSD)和相对不确定度同时降低,即测定精度随着Ni含量的升高而提高;Ni的浓度高于于400 mg·kg-1时相对标准偏差(RSD)和相对不确定度不再有明显变化,即测定精度不再与Ni含量有关。现场检测中,土壤水分贡献的相对不确定度为3.77%,粒径贡献的相对不确定度为0.56%。土壤湿度效应对准确度和精密度的影响程度都要高于土壤粒径。     

X射线荧光光谱仪恒温装置改造

介绍了荧光谱仪恒温装置的作用，加热器国产化改造应用，提出了改造加热器应注意的几个问题，对同类食品改造提供了借鉴。     

顺序式X射线荧光光谱仪调研综述

对新型波长色散单道顺序式X射线荧光光谱仪的性能作了比较，包括ARL 9400、PW2400／2404、SRS3400、RIX2100／3001和XRF1700等荧光光谱仪主要部件的技术指标、计算机硬件配置、定性和定量分析软件及无标样分析软件等。还比较了新型号仪器的特点和报价，征询了用户对仪器性能的评价和售后维修服务的印象。     

基于基体效应校正和对应分析的便携式X荧光光谱法对土壤重金属的研究

随着工业化和城市化的加深,城市土壤重金属污染状况愈发严重,而传统的实验室化学分析方法例如电感耦合等离子体质谱法分析周期较长,易产生废弃实验试剂二次污染环境。便携式X荧光光谱法是一种可以在野外现场直接进行快速、无损分析的测试手段,而基体效应是影响该方法测试准确度和精密度的最主要因素。当今较为常用的校正方法为传统线性回归法,该方法受离群值影响较大,处理后数据依然存在较大的偏差。本研究通过将常量元素的测试数据加入到待测元素的校正方程中,来减弱测试过程中基体效应的影响。利用便携式X荧光光谱仪对吉林大学各校区土壤样品的Cr,Ni,Cu,Zn和Pb重金属含量在原位条件下进行了快速测试,探究了对各重金属元素基体效应影响最大的常量元素,并结合偏最小二乘法及多元线性回归对原始谢尔曼方程进行调整,利用电感耦合等离子体质谱法作为参照,通过新方程对各重金属元素进行了基体效应校正,通过统计学参数对比该方法处理后的数据和经传统线性回归法处理后的数据的区别,并通过对应分析综合分析元素及样品间的相关性。结果表明常量元素是基体效应影响的重要元素,基于不同常量元素的基体效应校正方程效果较好,适用性Cr>Pb>Zn>Ni>Cu,校正后数据质量得到了明显提高,决定系数增大,回归图像更加集中,平均绝对误差、均方根误差等参数均进一步减小,校正效果优于传统的线性回归法。基体效应校正法主要是通过减小离群值的偏离程度来减小数据总体的平均误差和离散程度。处理后数据满足定量分析要求,可以推广至便携式X荧光光谱法对于土壤重金属快速的大面积扫面测试,检测环境质量。同时对应分析是一种多维数据维度与多维数据维度之间的分析方法,用于多种变量间的分类与相关性分析具有非常优秀的效果。     

便携式X射线荧光光谱法与原子吸收/原子荧光法测定土壤重金属的对比研究

应用便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)分别在原位和实验室条件下对53个土壤样品中的Cu,Pb,As,Cr,Ni和Zn等重金属进行测定,并与原子吸收/原子荧光法测定值进行对比,建立一元线性回归模型分析PXRF数据质量。通过测定土壤样品原位含水量并选取部分样品进行室内水分定量实验,分析土壤水分对于PXRF测定结果的影响。结果表明,PXRF检出限分别为Cu: 10.6 mg·kg-1,Pb: 8.1 mg·kg-1,As: 5.7 mg·kg-1,Cr: 22.5 mg·kg-1,Ni: 21.6 mg·kg-1,Zn: 10.4 mg·kg-1;原位测定时Pb,Cr,Ni和Zn可以达到定量水平;经过风干磨细处理,Cu,Pb,Cr,Ni和Zn在实验室条件下可以达到定量水平,说明X射线荧光光谱法适用于土壤重金属的快速测定与评价。水分对于PXRF测定结果具有“稀释”作用,原位条件下土壤含水量<15%时与>25%时样品的平均相对误差分别为-17%与-31%;实验室条件下土壤含水量从风干土水平提高到30%,测定的平均相对误差由10%变为-24%。土壤水分升高可能会导致数据质量和准确性降低,建议原位测定时控制土壤含水量在25%以内。     

一种面向土壤重金属含量检测的X射线荧光光谱预处理方法研究

土壤重金属的污染影响着农作物的产量和质量。传统的土壤重金属检测方法步骤繁琐、检测费用高且速度慢。利用X射线荧光光谱(XRF)分析技术检测土壤中重金属含量,具有处理简单、现场、快速、无损等优点。由于土壤背景复杂,包含大量噪声和无关信息,建立XRF校正模型前,对光谱的预处理能有效的去除不相干信息,保留有用信息,对XRF预测模型的精度有重要影响。主要研究光谱预处理方法对重金属含量预测模型精度的影响。首先,采用向前间隔偏最小二乘(FiPLS)作为校正模型,对比了无预处理、去趋势处理(DT)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、小波去噪(WT)、SNV+DT、卷积平滑(SG)+一阶导数、卷积平滑(SG)+二阶导数等7种不同预处理条件下的土壤重金属模型的检测精度。初步结果表明,多元散射校正预处理方法效果较好,与原始光谱相比,相关系数r从原始的0.988提高到0.990,预测均方根误差RMSEP、相对误差平均从原来的20.809和0.166分别降低到19.051和0.121。其次,在多元散射校正预处理方法的基础上,针对多元散射校正方法以线性表达式描述非线性关系的局限性,提出了局部加权线性回归多元散射校正(LWLRMSC)和偏最小二乘多元散射校正(PLSMSC),并比较了它们的建模效果。LWLRMSC是基于加权思想,在预测一个点的值时,选择适当的核函数和权重分配策略进行预测点的线性回归,来解决简单线性回归的欠拟合状况;PLSMSC是基于PLS建模思想,考虑了自变量和因变量的最大相关性,来减少拟合误差及失真问题。结果表明,PLSMSC具有最佳的预处理效果,五种重金属Cu,Zn,As,Pb,Cr预测值和实际值的R分别为0.989,0.973,0.991,0.989和0.986,RMSEP分别为8.805,58.360,7.671,12.549和20.851,相比于传统的MSC方法不仅在精度方面有大幅度的提升,且具有更好的泛化性能,能消除光谱噪声,提升有效信息贡献度,为土壤重金属含量预测模型选取合适的预处理方法提供了理论支撑。     

ICP-MS测定土壤重金属元素消解方式的探索

为改进湿法消解有机质含量偏高土壤样品的方法,通过电感耦合等离子体质谱(IC P-M S)对比了双氧水-氢氟酸-硝酸(H2 O2-HF-HNO3)、盐酸-硝酸-氢氟酸(HCl-HNO3-HF)、王水-逆王水-硝酸-氢氟酸(NO2 Cl-H2[(N3 O8)Cl]-HNO3-HF)、双氧水-盐酸-硝酸-氢氟酸(H2 O2-...     

基于中红外漫反射光谱的土壤重金属元素含量预测研究

研究了中红外漫反射光谱快速预测土壤重金属元素含量的可行性。以在南京江宁区和八卦洲采集的共161个土壤样品为例,利用偏最小二乘回归(PLSR)法对土壤中Ni,Cr,Cu,As,Zn,Pb,Hg和Cd等8种重金属元素数据进行了预测。通过对样品的中红外(MIR)漫反射光谱进行各种预处理,探讨了中红外光谱数据预处理对预测精度的影响,并比较了中红外光谱与可见光-近红外(VNIR)光谱对土壤重金属含量预测的精度。结果表明,依次经平滑、基线校正、多元散射校正预处理能显著提高中红外光谱数据的预测精度;经校正的中红外光谱对异地样品预测的均方根误差是可见光-近红外光谱的21%～73%,比VNIR波段更能准确预测异地样品中土壤重金属元素含量。研究表明,中红外漫反射光谱可以作为一种快速、非破坏方法预测土壤重金属元素含量,且比可见光-近红外精度高。     

原子吸收光谱法测定铁路岩石边坡土壤中重金属含量

铁路岩石边坡土壤中重金属含量直接关系到铁路岩石边坡生态系统以及周边农田生态系统的环境安全。应用原子吸收光谱法检测了途经四川省紫色土丘陵区的成达铁路岩石边坡土壤与对照土壤中Pb, Cd, Zn, Cu, Mn等多种重金属元素的含量。结果表明：铁路岩石边坡土壤中重金属元素Pb和Mn的含量比对照土壤增加明显,增加幅度高达29.7%～35.4%;但重金属元素Cd, Zn, Cu在铁路岩石边坡土壤与对照土壤之间差别并不明显。     

滤片对能量色散X射线荧光光谱方法测定轻基体中痕量重金属Cd元素的作用

用能量色散X射线荧光光谱方法检测轻基体中重金属元素时,提高峰背比是一大难题,而设置滤片是解决这个难题的一种办法。该研究先对初级滤片(分为一类初级滤片和二类初级滤片)和次级滤片(平衡滤片)的选择(材料元素及厚度)作了理论分析,然后通过MC软件进行蒙特卡罗进行分别模拟,比较设置前后的峰背比,验证理论分析的准确性。一类初级滤片模拟设置了Fe和Cu两种材料,结果表明设置后的峰背比较设置前的1.36均提高了两倍左右;二类初级滤片模拟设置了Te和Ba两种材料,设置后的最大峰背比分别为14.88和13.58,均比比设置前提高了10倍左右;平衡滤片则是先后设置Rh和Ru两个滤片,两者计数相减即得到平衡通带,结果可见通带内特征峰透过率为83.1%,而通带外的背景值降低到几乎为0,使得峰背比大大增加了。经过比较,三种滤片的设置都有效地提高了峰背比,其中平衡滤片提高的倍数最大,二类初级滤片次之,最小为一类初级滤片。理论上三种滤片是可以同时设置以更大地提高峰背比的,但由于轻基体中Cd元素含量很小,而低计数的结果会大大增加放射性统计涨落误差,因此,在实际应用中,还应考虑到这一点,以决定是否进行两两同时设置或者三者同时设置。研究创新之处在于除了传统的两种滤片外,还提出了二类初级滤片的运用。     

土壤重金属铅元素的X射线荧光光谱测量分析

在实验室条件下,利用NITON XLt793型便携式X射线荧光光谱重金属分析仪测量并分析土壤中铅元素的X射线荧光光谱特性。分别以铅的L_α(10.55 keV)和L_β(12.61 keV)特征谱线作为分析线,分析了不同基体元素对分析线的影响;测定在不同铅浓度下的特征谱线强度变化。结果表明铅的质量分数在10×10-6～1 800×10-6范围内,元素的光谱强度与浓度之间呈现较好的线性关系;建立了铅元素的定标曲线,并计算得到铅的检出限为7.89×10-6。