在業(yè)內(nèi)認(rèn)知中，由于普通的臺(tái)式能譜儀檢測(cè)能力有限，一般不能勝任土壤環(huán)境重金屬污染檢測(cè)。馬爾文帕納科Epsilon4 型臺(tái)式能譜儀集多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)于一身，具有了可以媲美落地式XRF的檢測(cè)能力，在環(huán)境污染檢測(cè)中體現(xiàn)了較高的精度和良好的穩(wěn)定性。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益加劇。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)近年出臺(tái)了一系列環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、管控與治理，對(duì)污染的監(jiān)管也達(dá)到了前所未有的力度。

污染檢測(cè)的重要目標(biāo)之一是重金屬污染物，常用檢測(cè)方法包括質(zhì)譜法（MS）、原子吸收法（AAS）以及X射線熒光光譜法（XRF）。

因樣品均質(zhì)化要求，質(zhì)譜法和原子吸收法等檢測(cè)方法只能通過(guò)液體進(jìn)樣，這就需要額外的消解成本。

例如依據(jù)HJ 787-2016要求，使用原子吸收法檢測(cè)固廢中的鉛（Pb），需要使用鹽酸、硝酸、氫氟酸，高氯酸在電熱板或微波對(duì)樣品進(jìn)行消解；依據(jù)HJ 803-2016要求，對(duì)于土壤中錳、鋇、釩等11種元素，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法分析，則需要使用王水。

消解試劑的使用一方面引入外來(lái)干擾，另一方面也增加了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本。檢測(cè)來(lái)自污染地區(qū)的高濃度樣品時(shí)，帶來(lái)儀器污染與堵塞風(fēng)險(xiǎn)，而稀釋會(huì)產(chǎn)生操作誤差。除以上問(wèn)題外，漫長(zhǎng)的前處理削弱了檢測(cè)結(jié)果的時(shí)效性。

XRF用于環(huán)境污染檢測(cè)

相對(duì)而言，XRF方法時(shí)可不需消解直接進(jìn)樣，可連續(xù)報(bào)出多元素測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)，提高時(shí)效性。配套制樣設(shè)備簡(jiǎn)易，避免了對(duì)于XRF檢測(cè)精度的影響，同時(shí)不需消解、不產(chǎn)生廢水廢氣，減輕實(shí)驗(yàn)室負(fù)擔(dān)。

除固體外，XRF分析液體、薄膜、植物同樣可行，適應(yīng)于多種工況。XRF內(nèi)部無(wú)復(fù)雜管路，無(wú)污染與堵塞風(fēng)險(xiǎn)，檢測(cè)濃度范圍從ppm級(jí)至100%，無(wú)論痕量元素還是高濃度樣品同樣適用。

目前圍繞XRF檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)有《HJ 780-2015 土壤與沉積物無(wú)機(jī)元素測(cè)定 波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜法》、《HJ830-2017環(huán)境空氣 顆粒物中無(wú)機(jī)元素的測(cè)定 波長(zhǎng)色散熒光光譜法》、《HJ829-2017環(huán)境空氣 顆粒物中無(wú)機(jī)元素的測(cè)定 能量色散熒光光譜法》等標(biāo)準(zhǔn)面世， XRF檢測(cè)技術(shù)被認(rèn)可為鋅、鎳、銅等元素的等效分析方法。

能量色散X射線熒光光譜技術(shù)

在土壤污染物檢測(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)建議的方法并未包括能量色散型X射線熒光光譜技術(shù)，主要是由于土壤樣品元素分析的復(fù)雜性和對(duì)儀器準(zhǔn)確性和重復(fù)性的高要求，使得一般的能量色散型X射線熒光光譜儀不能滿足污染物的測(cè)定。

作為世界第一臺(tái)商用X射線分析儀器的制造商（飛利浦分析儀器部，馬爾文帕納科的前身），馬爾文帕納科在XRF設(shè)計(jì)制造方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和獨(dú)特的技術(shù)。

其推出的高性能Epsilon4 臺(tái)式能譜儀，簡(jiǎn)稱E4，是經(jīng)歷過(guò)20余年、多代能譜儀產(chǎn)品不斷進(jìn)化而來(lái)，其在設(shè)計(jì)上顯著減小了體積的同時(shí)又保有充足的樣品位空間，以滿足大量樣品測(cè)量需求；裝配了高性能X射線管、高分辨SSD探測(cè)器和超高計(jì)數(shù)處理器及全功能算法軟件，使得E4在部分應(yīng)用上具有媲美落地式XRF的檢測(cè)能力。

在儀器使用過(guò)程中，用戶最為關(guān)注的是方法的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。目前常用的方法是將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測(cè)強(qiáng)度與濃度擬合，擬合相關(guān)系數(shù)越接近1，說(shuō)明方法越準(zhǔn)確。穩(wěn)定性則通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品連續(xù)測(cè)定結(jié)果的相對(duì)偏差進(jìn)行評(píng)定，偏差越小說(shuō)明方法越穩(wěn)定。

在陜西省某環(huán)境監(jiān)測(cè)站E4型能譜儀的應(yīng)用中，針對(duì)20種元素，E4工作曲線擬合相關(guān)系數(shù)分布在在0.9321至0.9999之間，平均相關(guān)系數(shù)為0.9899，具體系數(shù)見(jiàn)下表。使用能譜儀對(duì)于16種常見(jiàn)土壤及水系沉積物國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中20種元素進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量，連續(xù)檢測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，具體數(shù)值見(jiàn)下表。以上實(shí)驗(yàn)證明了E4型能譜儀器具有較高的精度與良好的穩(wěn)定性。

表1 20種元素檢測(cè)值與證書參考值相關(guān)系數(shù)表

表2 16種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素多次測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)值表

另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土壤中的營(yíng)養(yǎng)素和有毒元素。26個(gè)經(jīng)認(rèn)證的土壤參考樣品作為標(biāo)準(zhǔn)品制成壓片樣品，用于Epsilon4 校準(zhǔn)曲線的建立。要測(cè)試該方法的準(zhǔn)確性和精度，實(shí)驗(yàn)中使用了中國(guó)土壤參考樣品GSS8連續(xù)進(jìn)行五次測(cè)量。表3中所示的經(jīng)認(rèn)證的平均測(cè)量濃度和標(biāo)準(zhǔn)偏差展現(xiàn)了30分鐘測(cè)量時(shí)間內(nèi)極佳的準(zhǔn)確性和精度。

表3 通過(guò)對(duì)土壤參考樣品 GSS8 的五次連續(xù)測(cè)量，可獲得準(zhǔn)確性和重復(fù)性結(jié)果

綜上所述，馬爾文帕納科Epsilon4 臺(tái)式能譜儀分析速度快、適應(yīng)范圍廣，整機(jī)緊湊而測(cè)量位充足，分析精密且安全可靠。

目前已經(jīng)得到了國(guó)家海洋局一二三所、北京環(huán)監(jiān)站、上海環(huán)科院、南開(kāi)大學(xué)等多家單位的高度認(rèn)同，并廣泛應(yīng)用于土壤、水系沉積物、空氣濾膜、污水，甚至植物果實(shí)等環(huán)境樣品的檢測(cè)。

隨著人民對(duì)于美好生活需要的日益增長(zhǎng)，我們會(huì)欣喜地看到XRF分析技術(shù)在環(huán)境分析領(lǐng)域取得更加豐碩的成果。