Фокус: ПредпосылкаПортативный РФА – надежный инструмент для анализа содержания тяжелых металлов и загрязняющих веществ в почве. Этот неразрушающий метод, обеспечивающий быстрый анализ и высокое качество измерений, является идеальным решением для работы в «полевых» условиях, особенно для обследования больших площадей. Методика US EPA 6200 рекомендует полевой XRF-анализ как эффективное, надежное и экономичное решение для оценки экологического состояния местности1. Портативный РФА также используется для анализа сельскохозяйственных земель. |  |
Проблематика
По мере роста численности населения, проблема качества и безопасности пищевых продуктов становится все более актуальной. Вследствие растущего спроса на продовольствие, набирают популярность точное земледелие и пригородное сельское хозяйство. Однако, с развитием сельского хозяйства в промышленных и пригородных зонах встает вопрос о безопасности продовольственных культур, выращенных на полях, орошаемых сточными водами.
Повышенные концентрации As, Hg, Cu, Cd, Cr, Zn и Pb наблюдаются в крупных промышленных зонах (металлургия, сталелитейная промышленность, гальваническое производство), а также на нефтехимических, нефтеперерабатывающих, литейных и судостроительных предприятиях, заводах боеприпасов.
Портативный РФА используется для экспресс-анализа почв на содержание токсичных элементов и тяжелых металлов
«… Портативные РФ-спектрометры позволяют выполнять анализ почв непосредственно на месте исследования и мгновенно получать результаты. Данный портативный неразрушающий метод обеспечивает высокое качество данных и скорость анализа, и является идеальным решением для мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. …» Dr. David Weindorf, LSUAg Center
Эти элементы могут просачиваться в почву, растительность и грунтовые воды. Кроме того, на дорогах с интенсивным движением обычно наблюдаются повышенные концентрации Pb, Mn и Zn, которые также проникают в почву.
В свою очередь, разрастание городов путем урбанизации бывших сельских районов, когда-то интенсивно обрабатываемых нерегулируемыми пестицидами (н-р, As и Pb) в целях защиты сельскохозяйственных культур и домашнего скота, также провоцируют загрязнение общественных пространств.
Концентрации и подвижность загрязнителей могут зависеть от исходного почвенного материала и местной фауны, а также от всевозможных колебаний, вызванных изменениями климата и деятельностью человека. Эти колебания включают изменения в концентрации ТОС (общего органического углерода), кислотности почвы и подземных вод, а также в содержании питательных веществ и удобрений.
Решение
Многие исследователи, в частности, научно-исследовательская группа в LSU Ag Center, наглядно продемонстрировали, что портативный РФА является неотъемлемым инструментом для оценки качества сельскохозяйственных земель в пригородных зонах. Связь ГИС/GPS-координат с данными XRF в режиме реального времени и корреляция с методами выборочного извлечения ICP существенно улучшает анализ сельскохозяйственных земель. Это охватывает ирригацию, а также использование пестицидов и питательных веществ в почвах для рентабельных сельскохозяйственных культур.
Технические характеристики РФА
Портативный РФА с рентгеновской трубкой на 4 Вт и кремниевым дрейфовым детектором (SDD) идеально подходит для количественного определения как тяжелых (загрязняющих) металлов, так и легких элементов (питательных веществ). Благодаря конфигурации «тройного луча» (3 настройки мощности/ фильтра) для анализа почвы и «двойного луча» в режиме Mining, инструмент в полной мере использует аналитические алгоритмы нормализации по Комптону и фундаментальных параметров. В полевых условиях, анализатор работает от литий-ионных аккумуляторных батарей, а управление прибором и хранение данных осуществляется с помощью миниатюрного бортового компьютера.
При полной интеграции с системой GPS-ГИС, Xplorer обеспечивает мгновенное картирование местности, отображая зоны массовой концентрации металлов, что идеально подходит для точного земледелия.
|
|
| Интересуемый элемент |
DELTA Premium
3-Beam Soil (3 луча Почва) Трубка с анодом Ta/Tu, SDD-детектор |
| P | 500 - 700 |
| S | 100 - 250 |
| Cl | 60 - 100 |
| K | 30 - 50 |
| Ca | 20 - 30 |
| Ti | 7 - 15 |
| Cr | 5 - 10 |
| V | 7 - 15 |
| Mn | 3 - 5 |
| Fe | 5 |
| Co | 10 - 20 |
| Ni | 10 - 20 |
| Cu | 5 - 7 |
| Zn | 3 - 5 |
| Ga | 3 - 5 |
| As | 1 - 3 |
| Se | 1 - 3 |
| Br | 1 - 3 |
| Rb | 1 |
| Sr | 1 |
| Zr | 1 |
| Mo | 1 |
| Ag | 6 - 8 |
| Cd | 6 - 8 |
| Sn | 11 - 15 |
| Sb | 12 - 15 |
| Ba | 10 - 20 |
| Hg | 2 - 4 |
| TL | 2 - 4 |
| Pb | 2 - 4 |
| Пределы обнаружения (LOD), в PPM, являются оптимальными. Измерения выполнены в воздухе 120 сек. на луч. Использовались пробы в чистой и гомогенной структуре Si02 без примесей. | |
Программное обеспечение ПК DELTA Premium: Для повторного измерения использовался образец (Innov-X 408) с добавлением Pb (500 ppm). Время каждого измерения: 60 сек. Погрешность (+/-): 2-сигма, степень достоверности: 95%. |  |
 | Программное обеспечение ПК DELTA Premium: Результаты анализа (PPM) для образцов NIST показаны справа. Время каждого измерения: 60 сек. Погрешность (+/-): 2-сигма, степень достоверности: 95%. |
Сбор данных, пригородная ферма (Нанкин, Китай)
Справочные материалы:
1: USEPA Method 6200: Field Portable X-ray Fluorescence Spectrometry for the Determination of Elemental Concentrations in Soil and Sediment. Подробнее см. по ссылке: http://www.epa.gov/wastes/hazard/testmethods/sw846/pdfs/6200.pdf
2: Innov-X Academic Grant Awarded for a second time to Principal Investigator, Dr. David Weindorf. Он и его коллеги являются научными сотрудниками LSU AgCenter (Батон-Руж, штат Луизиана, США) и Китайской академии наук (Нанкин, Китай). Подробнее об их исследованиях в пригородных районах с использованием портативных анализаторов Omega Xpress (Innov-X) см. в публикациях Dr. Weindorf (LSU) по адресу: http://www.lsuagcenter.com/en/communications/authors/DWeindorf.htm
