RFA-Handanalysator für die Landwirtschaft zur Prüfung vor Ort: Umweltqualitätsbewertungen

Fokus: Sicherheit der Lebensmittelquelle Pestizide & Schwermetalle Bewässerung mit kommunalen Abwässern Nährstoff-/Düngemittelverteilung Agrarumgebungen Bodenkunde für Stadtrandgebiete Präzisionslandwirtschaft Hintergrund Der RFA-Handanalysator ist ein gut dokumentiertes und wertvolles Gerät für die von Behörden vorgeschriebene Analyse von Schwermetallen und anderen wichtigen Schadstoffen im Boden von Wohngebieten. Dieses zerstörungsfreie Verfahren mit seiner kurzen Analysezeit und seinen hochwertigen Messungen ist die ideale Wahl für Felduntersuchungen, insbesondere von großen Flächen. Tatsächlich fördert die US EPA Methode 6200 die Prüfung mit RFA-Handanalysatoren, um durch eine hohe Anzahl von Probenahmen mit hoher Dichte 1 einen Standort korrekt zu charakterisieren. Der RFA-Handanalysator wird auch für zahlreiche landwirtschaftliche Analysen eingesetzt.

Problem

Die Sicherheit unserer Nahrungsquellen wird mit zunehmender Bevölkerungszahl immer wichtiger. Da die Nachfrage nach Nahrungsquellen gestiegen ist, werden Präzisionslandwirtschaft und die Bewirtschaftung von Flächen in Stadtrandgebieten immer alltäglicher. Die Bewirtschaftung von Flächen, die an Industrieanlagen und städtische Einrichtungen angrenzen, wirft jedoch Fragen nach der Sicherheit von Nahrungsmitteln auf, die auf einem belasteten Boden angebaut oder mit belastetem Wasser bewässert werden.

Erhöhte Werte von As, Hg, Cu, Cd, Cr, Zn und Pb finden sich häufig in der Nähe von Hüttenwerken, Galvanikbetrieben und Stahlwerken sowie petrochemischen Raffinerien, Gießereien, Munitionswerken und Schiffswerften.

RFA-Handanalysator misst Schadstoffmetalle in Ackerböden für Lebensmittel

„ … Der Einsatz eines tragbaren (PXRF-) Spektrometers ermöglicht eine hochintensive Bodenanalyse, wobei die Ergebnissen vor Ort vorliegen und räumlich modelliert werden. Dank der hohen Datenqualität und der kurzen Analysezeit eignet sich diese zerstörungsfreie Technik mit Handgerät ideal für Boden- und agrarwissenschaftliche Untersuchungen. …“ Dr. David Weindorf, LSUAg Center

Diese Schadstoffe können in den Boden, die Vegetation und das Grundwasser von Gärten in Stadtrandgebieten sickern. Zudem ist der Gehalt von Pb, Mn und Zn an stark befahrenen Straßen typischerweise erhöht. Diese Elemente sickern ebenfalls in den Boden dieser Gärten.

Umgekehrt führt die Zersiedelung ehemals ländlicher Gebiete, auf denen einst unregulierte Pestizide wie As und Pb für Nutzpflanzen und Nutztiere in großen Mengen ausgebracht wurden, zu Restschadstoffen in den Gärten neuer Wohnviertel.

Konzentration und Mobilität dieser Schadstoffe können durch das Grundmaterial des Bodens, die einheimische Fauna sowie Klimaänderungen, natürliche Entwicklungen und menschliche Aktivitäten beeinflusst werden. Solche Modifikationen sind u.a. Schwankungen des gelösten organischen Kohlenstoffs, der Säuregehalt des Bodens und des Grundwassers sowie der Nährstoffe und Düngemittel.

Lösung

Viele Forscher, z. B. das Forschungsteam am LSU Ag Center, haben gezeigt, dass RFA-Handanalysatoren ein unverzichtbares Werkzeug für die Qualitätsbewertung der Landwirtschaft in Stadtrandgebieten sind. Die Echtzeitverknüpfung von GIS/GPS-Daten mit RFA-Daten und die Korrelation mit ICP-selektiven Extraktionsmethoden verbessern die landwirtschaftliche Betriebsführung. Dies betrifft die Bewässerung sowie den Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln in Böden für gesunde und rentable Ernten.

Röntgenfluoreszenz

Der RFA-Handanalysator mit 4-Watt-Röntgenröhre und Silizium-Drift-Detektor (SDD) eignet sich hervorragend für qualitative und quantitative Analysen von Schadstoffen (Schwermetallen) und Nährstoffen (leichten Elementen). Dieses Tool nutzt bei Konfiguration mit dem 3-Strahl-Modus (3-Energie/Filter-Einstellungen) für Boden und dem 2-Strahl-Modus für den Bergbau die Vorteile der Compton-Normalisierung und der vorkalibrierten analytischen Algorithmen für die Grundparameter. Im Außeneinsatz wird das Gerät über einen Li-Ionen-Akku mit Strom versorgt, die Bedienung des Instruments und die Datenspeicherung erfolgen über einen miniaturisierten Bordcomputer.

Durch die vollständige Integration eines GPS-GIS-Systems erlaubt der Innov-X Xplorer eine sofortige Kartierung der Metallfunde und eignet sich damit ideal für die Präzisionslandwirtschaft.

DELTA Premium PC-Software: Für diese Wiederholungsmessungen wurde eine Referenzprobe mit ca. 500 ppm Pb (Innov-X Probe 408) verwendet. Jeder Messwert erforderte eine Messzeit von 60 Sekunden. Der angezeigte +/- Fehler beträgt 2-Sigma, bei einem Konfidenzintervall von 95 %.

DELTA Premium PC-Software: Die Analyseergebnisse (ppm) für NIST-Standards sind rechts dargestellt. Für jeden Standard wurde eine Messzeit von 60 Sekunden verwendet. Der angezeigte +/- Fehler beträgt 2-Sigma, bei einem Konfidenzintervall von 95 %.

Datenerhebung, Landwirtschaft in Stadtrandgebieten, Nanjing, China

Referenzen:

1: USEPA-Verfahren 6200: Handanalysator für die Röntgenfluoreszenzspektrometrie zur Bestimmung von Elementkonzentrationen in Boden und Sediment. Ausführliche Informationen finden Sie unter: http://www.epa.gov/wastes/hazard/testmethods/sw846/pdfs/6200.pdf

2: Innov-X Academic Grant zum zweiten Mal vergeben an den Forschungsleiter, Dr. David Weindorf. Er und seine Kollegen sind Forscher am LSU AgCenter in Baton Rouge, LA, USA und an der Chinese Academy of Sciences in Nanjing, China. Weitere Informationen über seine Forschung in Stadtrandgebieten mit dem RFA-Handanalysator Omega Xpress von Innov-X Systems und mehr finden Sie in den Publikationen von Dr. Weindorf an der LSU unter: http://www.lsuagcenter.com/en/communications/authors/DWeindorf.htm