X射线荧光光谱检测技术及其研究进展

作为物质组成分析的重要技术手段之一,X射线荧光光谱检测技术(XRF)在多个领域发挥了重要的作用。本文综述了X射线荧光光谱检测技术近几年来的研究进展;阐明了X射线荧光光谱检测技术的基本原理和分析方法;归纳了其在工业、地矿、农田环境、医药卫生等领域的典型应用;指出了中国X射线荧光光谱检测技术存在的若干问题;并对X射线荧光光谱检测技术的发展方向进行了展望。     

基于惩罚最小二乘算法的土壤重金属检测光谱基线校正

针对X射线荧光光谱分析技术在检测土壤重金属过程中由于土壤背景复杂、包含大量噪声和干扰信息而易受基体效应影响的问题,为了提高定量分析模型的精度,利用惩罚最小二乘算法拟合基线与真实基线之间的保真度和平滑度,对X射线荧光光谱进行基线校正,从而减小基线漂移的影响。选用无基线扣除、非对称最小二乘(ASLS)、自适应迭代重加权惩罚最小二乘(AIRPLS)、非对称重加权惩罚最小二乘(ARPLS)、局部对称重加权惩罚最小二乘(LSRPLS)和多约束重加权惩罚最小二乘(DRPLS) 等6种处理方法对土壤重金属元素铅和砷的测量光谱进行基线校正;结合偏最小二乘(PLS)算法建立相应的校正模型,以选择最优基线校正算法;与神经网络(BP)和支持向量机(SVR)建立的校正模型进行比较,对模型进行评价。结果显示,铅元素的最佳模型为DRPLS-PLS,模型的R2达到0.982,预测均方根误差(RMSEP)为0.056 mg/kg;砷元素的最佳模型为DRPLS-PLS模型,模型的R2达到0.985,RMSEP为0.796mg/kg。与PLS和BP模型相比,铅、砷两种元素的SVR模型建模均最优,模型的R2分别达到0.998和0.993,RMSEP分别为0.015、0.596mg/kg。实验表明,通过基线校正后模型的预测精度、检出限和稳定性均有所提高,该方法可有效提高X射线荧光光谱在土壤中的定量分析能力。     

土壤中的重金属污染及检测技术分析

土壤重金属污染是当前很多地区农田土壤都存在的问题,其严重影响农作物安全,直接威胁人们的身体健康。想要有效处理土壤重金属污染问题,必须进行科学、准确的检测,通过采取先进的检测技术,不断提高土壤重金属污染检测水平。文章分析了土壤重金属污染的危害性,阐述了土壤重金属污染检测技术。     

X荧光分析

X射线荧光分析技术具有分析速度快、检测元素广、分析精确度高、操作简便等优点。它在地质、冶金、陶瓷、化工及科学研究等部门中已成为一种重要的分析手段。文章简要介绍说明了X荧光分析实验的原理、仪器和方法,并进行了相关讨论。     

有机酸对土壤重金属的浸提效果研究

重金属污染土壤的原位淋洗修复既要实现对重金属的高效去除,还要尽量减少对土壤性质的破坏。以张士污灌区农田土壤为研究对象,利用振荡浸提技术对有机酸淋洗重金属污染土壤进行研究。结果发现：对重金属Cd、Pb、Zn的浸提率随着酒石酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸的浓度升高而增加;4种有机酸对土壤重金属的浸提效果均是Cd〉Pb〉Zn;酒石酸在浓度为0.5mol/L时对土壤中重金属Cd、Pb、Zn的浸提效果最好,浸提率分别为99.39%、57.65%、43.52%。     

有机酸对土壤重金属的浸提效果研究

重金属污染土壤的原位淋洗修复既要实现对重金属的高效去除,还要尽量减少对土壤性质的破坏.以张士污灌区农田土壤为研究对象,利用振荡浸提技术对有机酸淋洗重金属污染土壤进行研究.结果发现:对重金属Cd、Pb、Zn的浸提率随着酒石酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸的浓度升高而增加;4种有机酸对土壤重金属的浸提效果均是Cd＞Pb＞Zn;酒石酸在浓度为0.5 mol/L时对土壤中重金属Cd、Pb、Zn的浸提效果最好,浸提率分别为99.39%、57.65%、43.52%.     

基于太赫兹光谱的土壤重金属铅含量检测初步研究

探索应用太赫兹时域光谱用于农田土壤重金属含量检测的机理和可行性,尝试发展一种新的检测方法和手段。研究了样品制备测量方法,确定了最佳的制备参数为：聚乙烯样品盒尺寸为35mm×3.5mm×35mm,中间空隙1.5mm;压片法样品质量220mg,2.5t压力;分别制作一定浓度梯度（30~900mg/kg）的含铅土壤样品30组,使用Z-2型太赫兹时域光谱仪采集相应的土壤样品太赫兹透射光谱数据,对光谱数据进行预处理,包括平滑处理、多元散射校正、基线校正,采用全谱-偏最小二乘法、区间-偏最小二乘法和遗传算法-偏最小二乘法建立土壤样品中重金属元素铅含量的定标模型并对预测集样本进行预测。实验结果表明,采用样品盒法制作土壤样品并且基于遗传算法进行特征波段选择、结合偏最小二乘法的建模效果最佳,含重金属铅的土壤样本模型的标定集和预测集的相关系数分别为0.86和0.81,标定均方根误差和预测均方根误差分别为23.55mg/kg和39.52mg/kg。本研究通过分析土壤样品的太赫兹透射光谱吸收系数与重金属元素铅含量的相关关系,建立了较好的预测模型。     

X射线检测底片的质量控制

X射线检测的最终目的是要对被检测工件的质量做出结论,它是通过对底片上缺陷影像的定性、定量和分级实现的,因此,对底片的质量控制尤为重要。根据实际工作经验,探讨怎样对X射线检测底片进行更好的质量控制,以便准确、客观地对底片进行评价。     

使用ICP-MS检测面膜中重金属元素原理探究

ICP-MS质谱分析法有着灵敏、高效的特点,可同时对多种重金属进行分析,本文对此分析法检测面膜中重金属元素原理进行探究,对其操作过程进行简述。     

太原市农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

【目的】揭示太原市农田土壤重金属污染现状、污染来源及其空间分布格局情况,为区域土壤污染防控和农业生产提供依据。【方法】采集太原市农田土样214个,测定土壤中Cr、Cd、Pb、Hg和As 5种重金属量,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对土壤重金属进行污染评价,运用ArcGIS 10.3绘制太原市农田土壤重金属空间分布图,利用SPSS 16.0对数据进行相关分析,进一步了解土壤重金属的污染来源。【结果】①太原市农田土壤中重金属量分布差别较大,Cr、Cd、As、Hg和Pb均值分别为68.38、0.121、8.59、0.08、24.23 mg/kg,均未超过《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013)中的规定,但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。②单项污染指数值由大到小顺序为Hg(2.36)>Pb(1.76)>Cd(1.57)>Cr(1.19)>As(1.12)。其中,Hg、Pb和Cd主要受工业生产、污水灌溉、燃煤、农药化肥施用和交通运输等人为因素的影响,As和Cr主要受成土母质和农业活动的影响。③太原市农田土壤内梅罗综合指数为2.14,呈中度污染。7个县区农田土壤内梅罗综合指数由大到小依次是晋源区(4.17)>小店区(2.98)>尖草坪区(2.13)>清徐县(2.07)>阳曲县(1.71)>娄烦县(1.67)>古交市(1.57)。重金属空间分布图可以直观看出土壤重金属空间分布和污染情况,在工业发达和人口密集的城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,农田土壤为重度污染和中度污染,远离太原市市区的阳曲县、古交市和娄烦县农田土壤为轻度污染。【结论】太原市农田土壤总体呈中度污染,Hg和Pb单项污染指数最高,重金属污染较严重的区域集中在太原市城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,今后工作中应加强对太原市城郊污染较重区域农田土壤重金属重点监测,尤其是Hg和Pb,以确保土壤健康和可持续利用。     

基于电化学和虚拟仪器的土壤重金属检测系统研究

采用超声波辅助提取法对土壤样本进行快速前处理,以铋膜修饰丝网印刷电极作为传感器,结合差分脉冲阳极溶出伏安法对土壤浸提液中的铅和镉进行精确测量。检测仪器以Lab View平台软件为工作核心,结合MSP430单片机、恒电位电路、I/V转换电路、电磁阀和蠕动泵等硬件设备实现了对土壤浸提液的自动进样、电化学分析以及排液清洗等铅和镉的操作。针对实际土壤样本测量时可能产生的误差,分别采用了概率统计算法以及多次标准添加法加以消除。系统检测限分别达到2.6μg/L和1.8μg/L。对不同地区采集到的多个土壤样本进行分析,结果表明该系统具有检测精度高、重现性好、速度快、功耗低等优点,适合对农田土壤重金属进行快速检测和评估。     

不同年限和利用类型复垦煤矸山土壤重金属污染评价

为研究不同复垦年限和不同土地利用类型对复垦煤矸山土壤重金属污染的影响,以山西省霍州市曹村煤矿复垦煤矸山为例,以3种复垦年限(3、5和7 a)和4种土地利用类型(农田、菜园、果园和退化荒地)的复垦样地为研究对象,分析了土壤重金属Hg、Cd、Pb、As和Ni的质量分数,并运用内梅罗指数法对其污染状况进行了评价。结果表明,(1)随年限的增加,复垦地0~40 cm土层含Pb量和含Ni量以及20~40 cm土层含As量均呈增加趋势,单因子污染指数和综合污染指数也呈现类似趋势。同时,煤矸山复垦地土壤重金属质量分数均不同程度地高于当地普通农田,尤其在20~40 cm土层表现更明显。(2)利用类型对复垦地土壤重金属也有影响,复垦3 a菜地土壤含Hg量和含Pb量高于或等于复垦3 a农田,但含Cd量、含As量和含Ni量低于或等于复垦3 a农田。复垦7 a退化荒地含As量高于复垦7 a果园,Hg、Pb元素的单因子污染指数以及所有5种元素的综合污染指数也偏高,表明与撂荒状态的土地相比,复垦后种植植物可在一定程度上降低土壤中的重金属危害。     

临汾市刘村镇污灌农田土壤重金属污染评价与分布特征

为研究临汾市刘村镇污灌农田土壤重金属的累积与分布特征,以山西省土壤背景值为标准,运用单因子污染指数法及综合污染指数法,评价了刘村镇土壤中7种重金属元素的污染现状,并在ArcGIS软件的支持下绘制土壤重金属空间分布图,研究土壤中重金属的空间分布特征。结果显示:由于影响因素不同,各重金属元素的空间分布特征均存在差异。研究区内土壤Ni的污染情况较严重,Cu、As、Mn、Pb、Cr、Zn的污染程度较低。从综合污染指数来看,研究区内农田土壤重金属综合污染指数处于轻度污染水平,建议当地应采取相应的措施,加强对污染的防治,避免对人体健康造成危害。     

农业土壤重金属污染监测技术分析

农业土壤重金属污染是当今社会面临的一大环境问题。随着工业化和城镇化的快速发展,各类重金属物质大量进入农田,如工业废水、废气中的重金属物质,农业生产中使用的含铅农药和磷肥等。这导致了农田土壤中多种重金属的浓度超过安全标准。重金属污染会严重危害作物生产和食品安全。为科学监测和防治土壤重金属污染,需采取系统监测方法,建立重金属浓度动态数据库,明确主要污染源;同时采取综合防治措施,加强农业面源污染管控,推广环保肥药,建设防渗设施,实施修复技术等。本文拟通过分析现状、影响因素,探讨系统的监测与防治对策,为相关领域的学术研究和环境保护工作提供借鉴。希望引起社会各界的重视,共同应对土壤重金属污染这一环境问题,实现农业可持续发展。     

农田土壤重金属季节性变化周期研究

农田土壤重金属变化对于农田作物种植安全有着重要的影响。对山东省滨州市农田耕层土壤重金属Pb、Hg、Cd、Cr、Cu和类重金属As按照季度间隔进行了从2010年1月至2013年1月的采样测试。采用周期分析和快速傅里叶变换(FFT)谱分析方法计算各重金属的主分量周期,并做周期检验。研究表明农田土壤重金属具有不同程度的累积趋势,Pb具有2个季度的主分量周期,Cd和As具有4个季度的主分量周期,其他重金属主周期特征不明显。     

应力常数K的测定

X射线法是测量工件表面残余应力的常用方法,但必须知道工件应力常数K值.为此,设计制作了简单、实用的应力常数测量装置,利用该装置进行应力常数K的测定,能满足简单零件测试及教学科研要求.     

灌溉水质对土壤重金属含量的影响研究进展

利用污水灌溉农田既缓解水资源不足,也能促进水资源的可持续利用。不同灌溉水质会使土壤重金属发生不同程度的积累,给土壤环境质量和作物生长造成危害。本文在分析土壤中重金属来源以及重金属在土壤中形态、迁移、转化特点的基础上,重点分析了灌溉水质对土壤重金属含量特征的影响,并提出根据土壤不同重金属起始含量来制定灌溉水质有关相应标准有利于指导污水灌溉的合理进行。     

巢湖流域典型农田土壤重金属污染评价与地理探测分析

为了分析巢湖流域农田土壤重金属污染特点,选择位于巢湖西部的A村进行了实地土壤样品采集,利用XRay荧光光谱仪对Zn、Cr、Cd、Hg、Pb、As、Cu、Ni 8种重金属元素进行测定,利用污染指数法和潜在生态风险指数法,对土壤重金属污染程度、空间分布和潜在生态风险进行评价。为了进一步分析土壤重金属污染的来源,采用主成分分析和聚类分析对重金属来源进行分类;利用地理探测器,选择高程、距铁路距离、距村庄距离、距公路距离、距水库距离和农用地分类作为变量因子,分析其与重金属污染分布的空间相关关系。研究结果表明,A村主要受到Hg(P_i17.2)、Cd(Pi10.3)污染;Pb、Cu、Zn、Ni主要来自成土母质源,Hg、Cr、Cd、As主要来自人为污染源;农用地类型(PD,H=0.405)和铁路分布(PD,H=0.362)对污染分布的解释力最强,Hg、Cd污染可能来自耕地、畜禽饲养和铁路运输污染,污水灌溉也会一定程度影响重金属污染空间分布。     

基于PMF模型的山区农用地土壤重金属来源分析

为了解山区农用地土壤重金属的污染情况以及查明八种重金属的污染来源,在研究区内采集土壤表层(0-20cm)样品1311个,分析化验了pH、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等指标。采用了内梅罗综合指数法、地统计学法、相关分析、单因素方差分析以及正定矩阵(PMF)模型等方法,研究山区农用地土壤重金属污染特征及可能的污染来源。结果表明：研究区土壤中八种重金属含量均明显高于重庆市土壤背景值；除局部区域呈现重度污染之外,研究区土壤整体上呈清洁或轻度污染,主要污染元素为Cd；PMF模型结果显示,研究区土壤重金属污染来源主要有三种,分别为Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn(自然母质源)、As、Cr、Hg、Pb、Zn(采矿活动源)、As、Cd、Cr、Hg(农业活动源)。     

激光及X射线肉图像同步采集系统设计及实验

提出了一种不规则肉碎骨图像检测方法,设计了一种基于激光三角法以及软X射线技术的肉碎骨图像采集的在线检测系统。该系统由X射线图像采集部分、激光图像采集部分、机械传输部分、PLC控制系统部分和图像处理系统组成。采用小型单元式PLC作为控制核心,检测肉位置和触发激光及X射线采集图像,肉图像采集软件在Visual C#2008环境下结合环境下结合HALCON函数库实现,系统调试运行正常,可实时同步采集肉动态激光图像及X射线图像。利用肉激光图像和X射线图像进行图像融合实验。结果表明,小波算法速度快,融合后的图像失真少,更加接近于原X射线图像,更有利于肉图像碎骨信息的提取。