前言
随着工业、能源以及交通等需求的一直增添 ，大气污染的问题日益突出。其中以差别形态进入大气中的重金属成为空气中主要的污染物之一。据估算 ，天下一年大气中铅、汞、镉、铬、砷五种重金属或类金属污染物排放量9000多吨 ，有色金属冶炼、铅蓄电池、再生铅、燃煤电厂、水泥、钢铁冶炼、化工品生产等行业是造成重金属污染的主要源头。其中有色金属冶炼企业和燃煤电厂是排放含汞废气的主要污染源 ，别的燃烧尾气、轮胎摩擦、制动摩擦等也是主要污染源。大气中的重金属保存于悬浮颗粒物中 ，颗粒物的动力学直径从0.1 μm到100 μm。通常50 μm以上的悬浮颗粒物在大气中经由几分钟或几个小时即可沉降下来。而10 μm以下 ，尤其是2.5 μm以下的悬浮颗粒物禁止易沉降 ，在大气中可以漂浮几天甚至数年 ，可以迁徙数百甚至上千公里。
空气中的重金属污染物通过风、雨、雪等途径 ，损伤修建物、形成土壤及地表水系交织污染。进入水体的重金属会爆发一系列的物理化学反应 ，诸如氧化、消融、解吸附、络合作用以及生物甲基化等爆发溶于水的金属盐 ，随水体流动扩散。当流域的物理化学条件爆发了转变 ，这些金属盐又可能会爆发还原、沉淀、吸附 ，进而沉淀于土壤中。差别直径颗粒物所沉积的人体呼吸器官部位为：10 ~ 100 μm ，鼻腔；2.5 ~ 10
μm ，鼻咽区；0.1 ~ 2.5 μm, 支气管和肺部；0.1 μm 以下 ，重金属元素具有较强的迁徙、富集和隐藏性 ，经空气、水、食物链等途径进入人体 ，生物毒性显著 ，易引发慢性中毒 ，具有致癌、致畸及致突变作用 ，对免疫系统有一定影响 ，严重威胁人体康健。
现在 ，国家环保部已正式宣布《情形空气颗粒物中无机元素的测定-能量色散X射线荧光光谱法》相关标准 ，批注能量色散X射线荧光光谱仪能够便捷、快速、准确地剖析大气颗粒物富集样品中的重金属含量。
能量色散X荧光光谱仪剖析原理
X射线管爆发的初级X射线照射到平整匀称的颗粒物外貌时 ，样品所含待测元素原子受到引发后发射出特征X射线 ，经探测器吸收后 ，将其光信号转变为模拟电信号 ，经由模数变换器将模拟电信号转换为数字信号并送入盘算机举行处置惩罚 ，通过专用软件获取元素特征X射线强度 ，凭证元素特征谱峰强度与含量的响应数学模子盘算待测元素含量。
EDX4500H能量色散X荧光光谱仪先容
EDX 4500H X能量色散荧光光谱仪是使用XRF检测原理实现对种种元素成份举行快速、准确、无损剖析。该仪器的主要特征是使用智能真空系统 ，可对Si、P、S、Al、Mg等轻元素具有优异的引发效果 ，使用XRF手艺可对大气颗粒物富集物重元素举行剖析 ，在大气滤膜富集物含量剖析中具有无损、快速、准确等特点 ，有用提高检测时间和事情效率。
图1 EDX4500H 能量色散X荧光光谱仪
性能特点
超薄窗X光管 ，指标抵达先进水平
接纳数字多道手艺,可以抵达超高计数率,提高测试效率和精度
SDD硅漂移探测器 ，优异的能量线性、能量区分率、峰背比和能谱特征
低能X射线引发待测元素 ，对Si、P等轻元素引发效果好
智能抽真空系统 ，屏障空气的影响 ，大幅扩展测试的规模
自动稳谱装置包管仪器事情的一致性
高信噪比的电子线路单位
针对差别样品自动切换准直器和滤光片 ，免去手工操作带来的繁琐
解谱手艺使谱峰剖析 ，使被测元素的测试效果具有相等的剖析精度
液晶屏显示让仪器的主要参数（管压、管流、真空度）一目了然
手艺参数
产品型号：EDX 4500H
产品名称：能量色散X荧光光谱仪
丈量元素规模：从钠（Na）到铀（U）
元素含量剖析规模： ppm—99.99%（差别元素 ，剖析规模差别）
同时剖析元素：一次性可测几十种元素
丈量时间：30秒-200秒
探测器能量区分率为：145±5eV
管压：5KV-50KV
管流：50μA-1000μA
丈量工具状态：粉末、固体、液体
输入电压：AC 110V/220V
情形温度：15℃-30℃
情形湿度：35%-70%
样品腔体积：320mm×100mm
形状尺寸：660mm×510mm×350mm
重量：65Kg
标准设置
超薄窗X光管
SDD硅漂移探测器
数字多道手艺
光路增强系统
高信噪比电子线路单位
内置高清晰摄像头
自动切换型准直器和滤光片
自动稳谱装置
三重清静掩护模式
可靠的整体钢架结构
90mm×70mm的状态显示液晶屏
真空泵
大气颗粒物收罗与制备
情形空气颗粒物采样点设置应切合HJ664相关要求 ，采样历程凭证HJ/T194中颗粒物采样要求执行 ，当目的元素含量较低或收罗PM10(PM2.5)样品时 ，可适当增添采样体积。无组织排放颗粒物样品收罗凭证HJ/T55中相关要求设置监测点位 ，其他与情形空气样品收罗要求一致 ，两类颗粒物样品收罗应切合环保部宣布的相关标准要求。
大气颗粒物中重金属检测历程如图2所示 ，首先空气及所携带颗粒物被流量控制的抽气泵抽入切割器 ，颗粒物收罗主要依赖采样器的切割头 ，PM10采样器切割点是10 μm ，并包管10 μm颗粒物的捕集效率在50 %以上 ，然后颗粒物被某一规格的采样滤膜捕获 ，常用的采样膜有石英滤膜、聚四氟乙烯滤膜（PTFE）、聚碳酸酯滤膜（PC）等 ，经由一段时间富集网络 ，待采样竣事后 ，用镊子将滤膜取出 ，放入干燥、清洁、已编号的样品盒中生涯。
图2 大气重金属网络与检测流程
本实验接纳石英滤膜 ，滤膜（0.4 ～ 0.8 μm）直径47 mm ，颗粒物切割器（PM10) ，气流量控制1立方米/小时 ，每次采样24小时。编号为依次1#、2#、……7#。网络的样品予以干燥生涯以备测。
大气颗粒物重金属曲线制订与样品剖析
设定适当的丈量条件 ，使用EDX4500H能量色散X荧光光谱仪扫描标准滤膜物质 ，建设待测元素含量与强度的校准事情曲线 ，然后对收罗的大气颗粒物滤膜未知样品举行丈量。
图3 EDX4500H大气颗粒物Pb元素事情曲线
图4 EDX4500H某大气颗粒物富集滤膜X荧光剖析谱图
表1 某区域大气富集滤膜重金属EDX4500H剖析效果 单位：μg/m3
|
滤膜
|
1#
|
2#
|
3#
|
4#
|
5#
|
6#
|
7#
|
|
Ti
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.018
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
V
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
Cr
|
0.002
|
0.001
|
0.000
|
0.007
|
0.003
|
0.002
|
0.001
|
|
Mn
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.023
|
0.022
|
0.026
|
0.000
|
|
Fe
|
0.237
|
0.131
|
0.156
|
1.062
|
0.264
|
0.541
|
0.153
|
|
Co
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
Cu
|
0.001
|
0.001
|
0.001
|
0.162
|
0.007
|
0.008
|
0.001
|
|
Zn
|
0.021
|
0.011
|
0.015
|
0.346
|
0.119
|
0.140
|
0.014
|
|
As
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.063
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
Se
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
Cd
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.063
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
|
Ba
|
0.000
|
0.000
|
0.000
|
0.027
|
0.001
|
0.027
|
0.000
|
|
Pb
|
0.006
|
0.004
|
0.009
|
2.955
|
0.076
|
0.095
|
0.011
|
现在《情形空气质量标准》GB3095-2012中划定 ，Pb元素的年平均浓度限值为0.5 μg/m3 ，由于Pb属于毒性较大金属 ，其浓度限值为多种重金属中较低的。仪器检测到4#样品的Pb元素含量超标 ，高达2.955 μg/m3 ，并且Fe元素含量也较高 ，抵达1.062 μg/m3。除此之外 ，大气中常见的重金属污染物的Fe ，Zn两种元素在各个样品中均被检测出。
效果批注 ，经石英滤膜收罗大气中颗粒物 ，通过标准滤膜标定事情曲线 ，可以直接剖析未知样品中大气重金属的含量 ，此要领不需消解 ，每个样品丈量时间仅需数分钟。仪器知足环保部自2017年7月1日起实验的《情形空气颗粒物中无机元素的测定-能量色散X射线荧光光谱法》相关标准要求。
附件：仪器的装置和运营情形
一、实验室总体设计：
凭证样品测试、样品前处置惩罚的特点设立各个分室 ，应建设样品测试室与样品前处置惩罚室 ，科学安排和安顿仪器装备 ，安排电力线路 ，合理的采光、自然透风和照明。
安排示意图：样品测试室如下 ，详细要求见下方仪器装置仪器条件。
二、事情情形要求
2.1 情形温度：10℃-35℃
2.2 相对湿度：小于70%
2.3 电源：AC 220V（如电网波动 ≥ 10% ，则需配专用交流稳压器(1kw以上）。
2.4 房间：无侵蚀性气体 ，无机械振动 ，无电磁场滋扰。
