Analizzatore XRF portatile per l'agricoltura: Valutazione della qualità ambientale

Ambiti di interesse: Sicurezza dell'origine degli alimenti Pesticidi e metalli pesanti Irrigazione con acque reflue urbane Distribuzione dei nutrienti e fertilizzanti Ambienti agricoli Scienze del suolo in aree periurbane Agricoltura di precisione Contesto L'analizzatore XRF portatile rappresenta uno strumento valido e ampiamente collaudato per analisi conformi a normative di metalli pesanti e inquinanti in suoli residenziali. Questo metodo non distruttivo, assicurando un breve tempo di analisi e misure di alta qualità, è ottimale per le verifiche sul campo, in modo particolare di ampie aree. Infatti il Metodo 6200 EPA US suggerisce l'uso degli analizzatori XRF portatili per l'analisi di elevati volumi e densità di campioni per caratterizzare correttamente un sito 1. Gli analizzatori XRF portatili sono inoltre usati per numerose analisi in campo agricolo.

Problematica

La sicurezza dell'origine degli alimenti assume una sempre maggiore importanza con la crescita della popolazione umana. Con una crescita della sensibilità per l'origine degli alimenti, l'agricoltura di precisione e le attività agricole in aree periurbane suscitano un interesse sempre più grande. Tuttavia le attività aziendali in aree adiacenti a quelle industriali e a altre infrastrutture urbane sollevano delle questioni in merito alla sicurezza delle colture coltivate in suoli inquinati o irrigate con acque contaminate.

Elevati livelli di As, Hg, Cu, Cd, Cr, Zn e Pb, si trovano comunemente nelle aree circostanti alle industrie metallurgiche, galvaniche e siderurgiche, oltre a cantieri navali, impianti petrolchimici e fonderie.

Gli analizzatori XRF misurano i metalli inquinanti nei suoli coltivati.

" … L'uso della spettrometria degli analizzatori XRF portatili (PXRF) permette un'analisi di suoli intensiva sul campo con risultati ottenuti e elaborati spazialmente direttamente sul posto. I dati di alta qualità e i brevi tempi di analisi assicurati da questa tecnica portatile e non distruttiva, la rende ottimale per le ricerche pedologiche e agronomiche. …" Dr. David Weindorf, LSUAg Center

Questi possono penetrare nel suolo, nella vegetazione e nell'acqua di falda delle colture periurbane. Inoltre le autostrade con traffico intenso in genere sono caratterizzate da elevati livelli di Pb, Mn e Zn che penetrano anch'essi nel suolo di queste colture.

Al contrario, l'espansione urbana in aree in passato caratterizzate da un'intensa attività agricola con un uso indiscriminato di pesticidi con contenuto di As e Pb su colture e pascoli, ha determinato la presenza di inquinanti residui negli orti comunitari.

Le concentrazioni e la mobilità di questi inquinanti possono essere influenzate da materiale pedogenetico o fauna autoctona, e da modifiche causate dai cambiamenti climatici, evoluzione naturale e attività umana. Queste modifiche includono variazioni nel carbonio organico dissolto, nell'acidità del suolo, nell'acqua di falda, nelle sostanze nutritive e nei fertilizzanti.

Soluzione

Numerosi ricercatori, come quelli del gruppo di ricerca all'LSU Ag Center, hanno dimostrato che l'analizzatore XRF portatile è uno strumento completo per la verifica qualitativa dell'agricoltura periurbana. Il collegamento in tempo reale dei dati GIS/GPS con i dati XRF e la correlazione con i metodi di estrazione selettivi ICP permettono di migliorare la gestione dell'attività agricola. Questo include l'uso nei suoli di concimi, pesticidi e acqua per l'irrigazione in modo da assicurare colture redditizie e in condizioni ottimali di salute.

Specifiche XRF

L'analizzatore XRF portatile con un tubo a raggi X da 4 watt e un rilevatore SDD (Silicon Drift Detector) è ideale per l'analisi che devono rilevare e quantificare metalli inquinanti (pesanti) e nutrienti (elementi leggeri). Questo strumento, quando configurato con la modalità Soil (Suolo) a 3 fasci (3 configurazioni di potenza-filtri) e la modalità Mining (Attività mineraria) a 2 fasci, sfrutta appieno gli algoritmi analitici pre-tarati di normalizzazione Compton e Parametro fondamentale. L'energia necessaria per l'attività sul campo è fornita dalle batterie ricaricabili agli ioni di litio. Il controllo dello strumento e l'archiviazione dei dati è possibile attraverso un computer integrato di ridotte dimensioni.

Quando viene integrato con un sistema GPS-GIS l'Innov Xplorer fornisce una mappatura istantanea dei metalli, ottimale per l'agricoltura di precisione.

Software per PC DELTA Premium: Per queste misure ripetute è stato usato un campione di riferimento corretto con approssimativamente 500 ppm di Pb (Innov-X Campione 408). Ogni misura è stata effettuata per 60 secondi. L'errore +/- riportato è 2 sigma con il 95% di confidenza.

Software per PC DELTA Premium: Risultati di analisi (PPM) per le norme NIST sono riportati a destra. Ogni misura del campione è stata effettuata per 60 secondi. L'errore +/- riportato è 2 sigma con il 95% di confidenza.

Acquisizione dati, azienda agricola periurbana, Nanjing, Ciina

Riferimenti:

1: Metodo 6200 USEPA: Spettrometria a fluorescenza a raggi x portatile per la Determinazione di concentrazioni elementari nel Suolo e nei Sedimenti. Per maggior informazioni riferirsi a: http://www.epa.gov/wastes/hazard/testmethods/sw846/pdfs/6200.pdf

2: Premio Accademico Innov-X aggiudicato per la seconda volta dal Ricercatore principale, Dr. David Weindorf. Il Dr. Weindorf e i suoi colleghi e ricercatori all'LSU AgCenter in Baton Rouge, Stati Uniti, e all'Accademia delle Scienze Cinese a Nanjing, Cina. Per maggior informazioni sulle loro ricerche periurbane mediante l'analizzatore XRF portatile Innov-X Systems Omega Xpress e per altre informazioni, riferirsi alle pubblicazioni del Dr. Weindorf all'LSU in: http://www.lsuagcenter.com/en/communications/authors/DWeindorf.htm