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背景   

      土壤重金屬污染已經(jīng)成為快速工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)地區(qū)的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。易被農(nóng)作物吸收的重金屬隨空氣污染物沉淀入土壤，并轉(zhuǎn)入食物鏈。鎘(Cd)作為一種潛在的致癌物質(zhì)，值得特別關(guān)注，因其在含水土壤中具有高度流動(dòng)性，而且會(huì)被稻米和小麥等谷物吸收。農(nóng)用土壤重金屬污染的有效檢測(cè)對(duì)于農(nóng)用土地正確分級(jí)分類，積極從源頭防止鎘及其他重金屬進(jìn)入食物鏈有著重要意義。

       CadenceTM可對(duì)土壤及大米，小麥等農(nóng)產(chǎn)品中的Cd及As、Pb、Cu、Ni和Se等其他元素進(jìn)行重金屬快速定量分析。Cadence基于HDXRF®技術(shù)，使用XOS雙彎晶面光學(xué)系統(tǒng)將X射線單色化并結(jié)合高性能硅漂移探測(cè)器。這項(xiàng)*的技術(shù)有效降低背景噪聲并提高信噪比，實(shí)現(xiàn)低檢出限，高精度。無(wú)需復(fù)雜制備樣品，無(wú)需使用試劑。

應(yīng)用研究

      使用國(guó)家及物質(zhì)十種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對(duì)土壤環(huán)境檢測(cè)中的重金屬元素進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)HDXRF定量分析土壤中重金屬的性能。十種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鎘元素含量為0.08ppm-5.6ppm。所有樣品均在干燥條件下（相對(duì)濕度<20%）使用鋁樣品杯進(jìn)行測(cè)量, 用12um聚丙烯膜封口。

準(zhǔn)確性研究

      為確定該儀器的準(zhǔn)確性，尤其是在農(nóng)用地法規(guī)限值附近的低鎘濃度的準(zhǔn)確性，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量5次取平均值，每次測(cè)量600秒。圖1為每個(gè)樣品的鎘含量測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)比。。

      在測(cè)試濃度區(qū)間，鎘含量的標(biāo)準(zhǔn)值和測(cè)量值之間高度吻合，R2值為0.9987，趨勢(shì)線的斜率接近1。內(nèi)插圖為低濃度部分的放大圖，在農(nóng)用土地法規(guī)限值0.3ppm附近，測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值同樣具有強(qiáng)相關(guān)性。除了鎘之外，對(duì)農(nóng)業(yè)監(jiān)管部門關(guān)注的其他重要元素砷(As)、鉛(Pb)、鎳(Ni)和銅(Cu)硒(Se)的準(zhǔn)確性也進(jìn)行了測(cè)試。

精度研究

      除了準(zhǔn)確性之外，儀器對(duì)重金屬濃度低于法規(guī)限值測(cè)試的穩(wěn)定性也很重要。進(jìn)行精度研究時(shí)，將樣品連續(xù)測(cè)量20-50次，然后計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。表1為五種重點(diǎn)重金屬元素在低于其法規(guī)限值的濃度測(cè)試的重復(fù)性結(jié)果。

檢出限  

       農(nóng)田土壤檢測(cè)的重要參數(shù)為鎘元素，低濃度（0.3ppm以下）的鎘元素檢測(cè)是快速篩選技術(shù)的主要挑戰(zhàn)。所以此研究對(duì)Cadence的檢出限(LOD) 進(jìn)行了測(cè)定。XRF的信號(hào)變化與所測(cè)含量的平方根成正比，適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間可以降低儀器的LOD來(lái)滿足法規(guī)限值的要求。Cadence可以對(duì)0.3ppm鎘濃度準(zhǔn)確定量。

結(jié)論    

      借助強(qiáng)大的HDXRF技術(shù)，Cadence可以量化土壤中的鎘及其他重金屬污染物，輕松應(yīng)對(duì)法規(guī)限值。

這個(gè)快速準(zhǔn)確定量的技術(shù)使得增加樣品量以提升農(nóng)用土壤中污染物普查及詳查數(shù)據(jù)的代表性和準(zhǔn)確性成為可能，從而能夠更好做出土地修復(fù)和再利用決策。