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環(huán)境樣品檢測(cè)的新技術(shù)—同步輻射X射線熒光的應(yīng)用

文檔作者：王世強(qiáng) 文檔來(lái)源：福建東辰綜合勘察院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年10月12日
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環(huán)境樣品檢測(cè)的新技術(shù)一同步輻射X射線熒光的應(yīng)用
王世強(qiáng)
(福建東辰綜合勘察院福建沙縣365500)
摘要同步輻射X射線熒光(SRXRF)具有快速無(wú)損分析等其他測(cè)試方法不具有的優(yōu)勢(shì)，在檢測(cè)微量元素分布及含量方
面有很好的應(yīng)用前景，適用于環(huán)境樣品的檢測(cè)，能快速獲得環(huán)境樣品中重金屬含量結(jié)果。對(duì)SRXRF在蘚類植物，大氣顆粒物。
人類頭發(fā)樣品等代表性環(huán)境樣品中的應(yīng)用進(jìn)行分析．
關(guān)鍵詞同步輻射X射線熒光(SRXRF) 重金屬環(huán)境樣品
中圖分類號(hào)：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(201 6104—088—02
0 引言
X射線熒光(XRF)對(duì)環(huán)境樣品元素定量分析具有無(wú)損、
簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境、考古、地質(zhì)、生物、材料等領(lǐng)
域。同步輻射光源具有極強(qiáng)亮度(比常規(guī)X射線源高l艫～10e
倍)、高準(zhǔn)直性(垂直張角為零點(diǎn)幾毫弧度)、微米級(jí)光束(可
進(jìn)行微區(qū)掃描、成像、結(jié)構(gòu)等分析，提供微觀精細(xì)分布信息)
等特點(diǎn)?。同步輻射光源的X射線熒光分析(SRXRF)方法的
優(yōu)點(diǎn)是檢出極限小、本底低、信噪比高、對(duì)樣品損傷小、可同
時(shí)檢測(cè)環(huán)境樣品中的多種元素【2】。針對(duì)大多數(shù)環(huán)境樣品．其
對(duì)“g，g級(jí)含量的分析誤差<10％剮。在環(huán)境微小樣品分析領(lǐng)
域．同步輻射X射線熒光微區(qū)分析技術(shù)成為一門重要的分析
手段[4]。同時(shí)該技術(shù)已被成功地用于研究環(huán)境循環(huán)過(guò)程中各
種病理生物組織和正常組織．甚至一個(gè)細(xì)胞中多種微量元素
的測(cè)定，以了解疾病機(jī)理以及微量元素的環(huán)境作用行為(5J。
1 同步輻射XRF在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
通過(guò)部分可以監(jiān)測(cè)環(huán)境質(zhì)量的樣品．用SRXRF技術(shù)進(jìn)
行檢測(cè)其中的重金屬的含量．得到與環(huán)境有關(guān)的相關(guān)信息．
為研究重金屬污染環(huán)境的程度提供依據(jù)。
1．1 用于檢測(cè)蘚類植物
苔蘚植物體形小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有特殊的生理適應(yīng)機(jī)制，分
布于各種環(huán)境。它沒(méi)有真正的根和維管組織．表面積較大．對(duì)
環(huán)境因子的反應(yīng)敏感度是種子植物的lO倍．是一類很好的
環(huán)境生物指示器【6]。苔蘚的多毛分枝結(jié)構(gòu)．使其具有吸附、累
積重金屬的性能。在自然條件下．外界環(huán)境因素對(duì)苔蘚生長(zhǎng)
造成的影響非常復(fù)雜．苔蘚植物富集重金屬的能力往往與雨
水徑流、植物生物量、生長(zhǎng)速率、含水量、pH值變化、生長(zhǎng)季
節(jié)等因素有關(guān)。因此用苔蘚監(jiān)測(cè)大氣重金屬污染的應(yīng)用基礎(chǔ)
研究具有廣闊的應(yīng)用前景『7]。曹清晨等[8]排除環(huán)境中不確定
因素的影響，研究苔蘚植物監(jiān)測(cè)大氣的生物機(jī)理。采用
SRXRF測(cè)定蘚體對(duì)重金屬污染的吸收、累積、分布特征，為
苔蘚植物監(jiān)測(cè)大氣污染提供充分的證據(jù)。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)污染金
屬元素在苔蘚內(nèi)的蓄積隨培養(yǎng)基金屬元素濃度增加而增強(qiáng)，
同時(shí)也造成植物體內(nèi)的生理代謝發(fā)生障礙和喪失吸收K、S
等營(yíng)養(yǎng)元素能力．導(dǎo)致“缺素”癥狀。
婁玉霞等f(wàn)9]使用人工栽植的匐枝青蘚植株樣本．利用不
同濃度pb2+污染液進(jìn)行不同周期的脅迫處理。采用同步輻射
X射線熒光分析技術(shù)測(cè)定蘚體內(nèi)重金屬鉛和其它多種元素
的含量。研究匐枝青蘚對(duì)環(huán)境重金屬鉛污染的生物響應(yīng)特
征。定量獲取了蘚類植株體內(nèi)元素的吸收和富集特征。得出
了匐枝青蘚植株是鉛污染的敏感植物，對(duì)鉛污染產(chǎn)生的生物
響應(yīng)快速．具有很強(qiáng)鉛累積能力和耐受性。適合作為鉛污染
的指示植物的結(jié)論．
曹清晨．婁玉霞實(shí)驗(yàn)組E]ol還采用同步輻射SRXRF和
XANES分析技術(shù)測(cè)定重金屬脅迫下苔蘚中硫的含量以及硫
的各種價(jià)態(tài)含量百分比．結(jié)合小羽蘚對(duì)重金屬元素的富集情
況．研究含硫化合物對(duì)重金屬污染的生物指示作用．探討了
這些不同指示量之間的內(nèi)在聯(lián)系，得出低濃度鉛、鐵脅迫下
小羽蘚對(duì)硫的吸收隨著脅迫金屬濃度增加而增加．高濃度重
金屬暴露使硫的吸收減少．同時(shí)植株中低價(jià)態(tài)的硫含量增
加．以硫酸鹽形式存在硫含量減少．硫酸鹽被同化還原能力
加強(qiáng)．以形成更多的硫醇化合物抵抗重金屬的毒害，這就可
以把不同價(jià)態(tài)硫的相對(duì)含量變化作為反映重金屬污染的重
要方面．為進(jìn)一步研究苔蘚植物對(duì)環(huán)境中重金屬污染的生物
監(jiān)視作用提供了一個(gè)新的視角．
張?jiān)獎(jiǎng)椎?】研究不同大氣環(huán)境暴露后苔蘚植株內(nèi)K、
Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb等元素的累積量，以及在
一定累積濃度下苔蘚植物表現(xiàn)出來(lái)的外部形態(tài)傷害癥狀，總
葉綠素含量、營(yíng)養(yǎng)元素、污染元素含量以及超微結(jié)構(gòu)的變化。
結(jié)果表明，苔蘚植物除了遭受大氣環(huán)境中SO：、CO：、NOx等
污染因素外．還受到Mn、Ni、Pb等無(wú)機(jī)元素的污染，苔蘚植
物對(duì)重金屬元素具有較強(qiáng)的累積吸收能力．且Pb、K之間表
現(xiàn)為拮抗作用。苔蘚莖、葉微區(qū)掃描分析結(jié)果表明，苔蘚葉片
和莖干吸附的金屬離子并非均勻分布．其葉尖和中肋部位富
集了K、Ni、Fe、Pb等元素。受污染苔蘚的葉表吸附和富集了
過(guò)量的Pb等金屬離子．引起苔蘚植物細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷、線粒
體膨脹、葉綠體破壞和細(xì)胞新陳代謝功能傷害。
1．2用于檢測(cè)大氣顆粒物
大氣顆粒物主要來(lái)自自然環(huán)境污染和人為環(huán)境污染。會(huì)
在大氣環(huán)境中不斷蓄積導(dǎo)致環(huán)境污染程度逐漸加重。飄塵中
含有多種有毒金屬、病原體、細(xì)菌和有機(jī)污染物等致病致癌
物質(zhì)，飄塵可長(zhǎng)距離遷移，影響范圍廣泛．這對(duì)于大氣環(huán)境及
人類健康造成很大危害。由于大氣飄塵樣品量少，形態(tài)和成
分復(fù)雜．可以進(jìn)行少量的樣品和薄樣分析的XRF在飄塵樣
品的分析應(yīng)用中占有很大優(yōu)勢(shì)．主要有：①痕量樣品可免除
作者簡(jiǎn)介：E-．世-強(qiáng)(1987～)，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，助工，現(xiàn)就職于福建東辰綜合勘察院三明分院。

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