隨著(zhu)工業、能(neng)源以(yi)及交通等(deng)需(xu)求的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷增(zeng)長，大(da)氣污染(ran)(ran)的(de)(de)(de)問(wen)題日益突出。其(qi)中(zhong)(zhong)以(yi)不(bu)(bu)同形(xing)態進入大(da)氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)成為空(kong)氣中(zhong)(zhong)重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)污染(ran)(ran)物(wu)之一。據估算，全(quan)國一年大(da)氣中(zhong)(zhong)鉛、汞、鎘、鉻、砷五種重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)或類金屬(shu)(shu)(shu)污染(ran)(ran)物(wu)排(pai)(pai)放(fang)量(liang)9000多噸，有(you)色金屬(shu)(shu)(shu)冶煉、鉛蓄電池、再生(sheng)鉛、燃(ran)煤(mei)(mei)電廠(chang)、水泥(ni)、鋼鐵冶煉、化工品生(sheng)產等(deng)行業是造成重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)污染(ran)(ran)的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)源頭(tou)。其(qi)中(zhong)(zhong)有(you)色金屬(shu)(shu)(shu)冶煉企(qi)業和燃(ran)煤(mei)(mei)電廠(chang)是排(pai)(pai)放(fang)含汞廢氣的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)污染(ran)(ran)源，此外燃(ran)燒尾(wei)氣、輪胎摩(mo)擦(ca)、制動摩(mo)擦(ca)等(deng)也是重(zhong)要(yao)(yao)污染(ran)(ran)源。大(da)氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)存在(zai)于(yu)懸浮顆粒(li)物(wu)中(zhong)(zhong)，顆粒(li)物(wu)的(de)(de)(de)動力(li)學直(zhi)徑從0.1 μm到100 μm。通常50 μm以(yi)上的(de)(de)(de)懸浮顆粒(li)物(wu)在(zai)大(da)氣中(zhong)(zhong)經過幾(ji)分(fen)鐘(zhong)或幾(ji)個小時(shi)即可沉降(jiang)下(xia)來。而(er)10 μm以(yi)下(xia)，尤其(qi)是2.5 μm以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)懸浮顆粒(li)物(wu)不(bu)(bu)容易沉降(jiang)，在(zai)大(da)氣中(zhong)(zhong)可以(yi)漂浮幾(ji)天甚至數年，可以(yi)遷移數百(bai)甚*千公里(li)。

空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)通過風、雨、雪(xue)等(deng)途徑，損傷建筑物(wu)(wu)(wu)、形(xing)成土壤(rang)及(ji)地表水(shui)系(xi)交叉污染(ran)。進(jin)入(ru)水(shui)體(ti)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)會發生(sheng)一系(xi)列的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理化(hua)學反應，諸(zhu)如氧化(hua)、溶(rong)解、解吸(xi)(xi)附(fu)、絡(luo)合作(zuo)用以及(ji)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)甲基化(hua)等(deng)產生(sheng)溶(rong)于水(shui)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)鹽，隨水(shui)體(ti)流動擴(kuo)散。當流域的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理化(hua)學條件發生(sheng)了變化(hua)，這些金(jin)屬(shu)(shu)鹽又可能(neng)會發生(sheng)還原、沉淀、吸(xi)(xi)附(fu)，進(jin)而(er)沉淀于土壤(rang)中(zhong)。不同直徑顆粒物(wu)(wu)(wu)所沉積的(de)(de)(de)人體(ti)呼吸(xi)(xi)器(qi)官部位為：10 ~ 100 μm，鼻腔；2.5 ~ 10 μm，鼻咽區；0.1 ~ 2.5 μm, 支氣(qi)管和肺部；0.1 μm 以下(xia)，重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)元素具有較強的(de)(de)(de)遷移、富集和隱(yin)藏(zang)性，經(jing)空氣(qi)、水(shui)、食物(wu)(wu)(wu)鏈等(deng)途徑進(jin)入(ru)人體(ti)，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)毒性顯著，易引發慢性中(zhong)毒，具有致(zhi)癌、致(zhi)畸及(ji)致(zhi)突變作(zuo)用，對免疫系(xi)統有一定影響，嚴(yan)重(zhong)(zhong)威脅人體(ti)健康。

目前，國家環保部已正式發布(bu)《環境空氣顆粒物中(zhong)無(wu)機(ji)元素的測定-能(neng)量色散(san)X射線熒光光譜法》相關標準，表明能(neng)量色散(san)X射線熒光光譜儀能(neng)夠便捷、快速、準確(que)地(di)分(fen)析大氣顆粒物富(fu)集(ji)樣品中(zhong)的重金(jin)屬含量。

能(neng)量色散X熒光光譜(pu)儀分(fen)析原理

X射線管產生的初(chu)級X射線照(zhao)射到平整均勻的顆(ke)粒物表面時，樣品所含待測元(yuan)(yuan)素原子受到激發(fa)后發(fa)射出特(te)征X射線，經探測器(qi)接收后，將其光信(xin)號(hao)(hao)轉變(bian)為(wei)模(mo)擬電信(xin)號(hao)(hao)，經過模(mo)數變(bian)換(huan)器(qi)將模(mo)擬電信(xin)號(hao)(hao)轉換(huan)為(wei)數字信(xin)號(hao)(hao)并送(song)入計(ji)算(suan)機進行(xing)處理，通過軟件獲取(qu)元(yuan)(yuan)素特(te)征X射線強(qiang)度，根據元(yuan)(yuan)素特(te)征譜(pu)峰(feng)強(qiang)度與含量的相應(ying)數學模(mo)型計(ji)算(suan)待測元(yuan)(yuan)素含量。

EDX4500H能量色散X熒光光譜儀介紹

EDX 4500H X能量色散熒光光譜儀是利用(yong)XRF檢測原理實現對各種元素(su)(su)成份(fen)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)、準確、無損分(fen)析。該儀器的(de)主要特征是利用(yong)智能真空系統，可對Si、P、S、Al、Mg等輕元素(su)(su)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)激發(fa)效(xiao)果，利用(yong)XRF技術可對大氣顆粒物富集物重元素(su)(su)進(jin)行(xing)分(fen)析，在大氣濾膜富集物含量分(fen)析中具有(you)無損、快(kuai)速(su)、準確等特點，有(you)效(xiao)提(ti)高檢測時間和工作效(xiao)率。

圖1 EDX4500H 能量色散X熒光光譜儀
 

性能特點

高效超薄窗X光管，指標(biao)達到*水(shui)平
采用數字多道技術,可(ke)以達到(dao)超(chao)高(gao)計(ji)數率(lv),提(ti)高(gao)測試效率(lv)和(he)精度
SDD硅漂移探測器，良好的能(neng)量線(xian)性、能(neng)量分辨率、峰背比和能(neng)譜特性
低能(neng)X射線激(ji)發(fa)待測(ce)元素，對(dui)Si、P等輕(qing)元素激(ji)發(fa)效果(guo)好
智能抽真(zhen)空系統，屏蔽空氣的(de)影(ying)響(xiang)，大幅擴展(zhan)測試的(de)范(fan)圍
自動穩譜裝置保證儀器(qi)工作的*性
高信(xin)噪比的(de)電(dian)子線路(lu)單元
針(zhen)對不同樣(yang)品自動切換準直器和濾光片，免去(qu)手工(gong)操作帶來的繁瑣
解譜技(ji)術(shu)使(shi)(shi)譜峰分(fen)解，使(shi)(shi)被測元素的(de)測試結(jie)果具有相等的(de)分(fen)析精度
多(duo)參數線(xian)性回歸(gui)方法，使元(yuan)素間的吸收、增(zeng)強效(xiao)應(ying)得(de)到(dao)明顯的抑(yi)制
液晶屏顯示(shi)讓儀器的(de)重要參(can)數(shu)（管(guan)壓、管(guan)流、真空度）一目了然

技術參數

產品型號：EDX 4500H
產(chan)品名稱：能量色散(san)X熒光(guang)光(guang)譜儀
測(ce)量元素范圍：從鈉（Na）到(dao)鈾(you)（U）
元(yuan)素含量分(fen)析(xi)范(fan)圍(wei)： ppm—99.99%（不同元(yuan)素，分(fen)析(xi)范(fan)圍(wei)不同）
同時分析(xi)元(yuan)素(su)：一次(ci)性可(ke)測幾十種元(yuan)素(su)
測量時間：30秒-200秒
探測器能(neng)量分(fen)辨率為：145±5eV
管壓(ya)：5KV-50KV
管(guan)流：50μA-1000μA
測量(liang)對象狀(zhuang)態：粉末、固(gu)體、液體
輸入電壓：AC 110V/220V
環(huan)境溫度(du)：15℃-30℃
環境濕(shi)度：35%-70%
樣品(pin)腔體積：320mm×100mm
外形尺寸(cun)：660mm×510mm×350mm
重量(liang)：65Kg

標準配置

高效超薄窗X光管
SDD硅漂移探測器
數字多道技術
光路增強系統
高信噪比電子線路單元
內置高清晰攝像頭
自動切換型準直器和濾光片
自動穩譜裝置
三重安全保護模式
可靠的整體鋼架結構
90mm×70mm的狀態顯示液晶屏
真空泵

大氣顆粒物采集(ji)與(yu)制(zhi)備

 環(huan)境空氣(qi)(qi)顆(ke)粒(li)物采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)點設置應(ying)符(fu)合HJ664相(xiang)關(guan)(guan)要(yao)(yao)求，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)過程按照HJ/T194中(zhong)顆(ke)粒(li)物采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)要(yao)(yao)求執(zhi)行，當目標元素含量較低或采(cai)(cai)(cai)集PM10(PM2.5)樣(yang)(yang)品時，可適當增加采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)體積。無(wu)組織(zhi)排放顆(ke)粒(li)物樣(yang)(yang)品采(cai)(cai)(cai)集按照HJ/T55中(zhong)相(xiang)關(guan)(guan)要(yao)(yao)求設置監測點位(wei)，其他與環(huan)境空氣(qi)(qi)樣(yang)(yang)品采(cai)(cai)(cai)集要(yao)(yao)求*，兩類(lei)顆(ke)粒(li)物樣(yang)(yang)品采(cai)(cai)(cai)集應(ying)符(fu)合環(huan)保(bao)部發(fa)布的相(xiang)關(guan)(guan)標準要(yao)(yao)求。

大氣顆粒(li)物(wu)中(zhong)重金屬檢(jian)測(ce)過(guo)程如圖(tu)2所(suo)示(shi)，首先空氣及所(suo)攜帶顆粒(li)物(wu)被(bei)流量(liang)控制(zhi)的(de)抽氣泵抽入切(qie)割(ge)器，顆粒(li)物(wu)采(cai)集主要依(yi)靠采(cai)樣(yang)(yang)(yang)器的(de)切(qie)割(ge)頭，PM10采(cai)樣(yang)(yang)(yang)器切(qie)割(ge)點是10 μm，并保證10 μm顆粒(li)物(wu)的(de)捕集效率在50 %以(yi)上(shang)，然后(hou)顆粒(li)物(wu)被(bei)某一(yi)規格的(de)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)濾膜(mo)(mo)捕獲，常(chang)用(yong)的(de)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)膜(mo)(mo)有石英(ying)濾膜(mo)(mo)、聚四氟乙烯濾膜(mo)(mo)（PTFE）、聚碳酸酯濾膜(mo)(mo)（PC）等，經過(guo)一(yi)段時間(jian)富集收集，待采(cai)樣(yang)(yang)(yang)結束(shu)后(hou)，用(yong)鑷(nie)子將濾膜(mo)(mo)取出，放(fang)入干燥、潔凈(jing)、已(yi)編號的(de)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)盒(he)中(zhong)保存(cun)。

圖2  大氣重金(jin)屬收集(ji)與檢測(ce)流程

本實驗采用石英濾膜，濾膜（0.4 ～ 0.8 μm）直(zhi)徑47 mm，顆粒物切割(ge)器（PM10)，氣(qi)流量控制1立方米/小時，每(mei)次(ci)采(cai)樣(yang)24小時。編號為依次(ci)1#、2#、……7#。收集的樣(yang)品予以干(gan)燥保存以備測(ce)。

大氣顆粒物重金屬曲線制定與樣品分析

    設定(ding)適當(dang)的測(ce)量條件，使用EDX4500H能(neng)量色(se)散X熒光光譜儀掃描(miao)標(biao)準濾膜(mo)物(wu)質，建立待測(ce)元素含量與強(qiang)度的校準工作曲線，然(ran)后對(dui)采集的大氣顆粒物(wu)濾膜(mo)未知樣(yang)品進(jin)行測(ce)量。

圖3 EDX4500H大氣顆粒物Pb元素工作曲線

圖4 EDX4500H某大氣顆粒物富集濾膜X熒光分析譜圖

表1  某區域大氣富集濾膜重金屬EDX4500H分析結果   單位：μg/m3

目前《環境空氣質量標準》GB3095-2012中規定，Pb元素的年平均濃度限值為0.5 μg/m3，由于Pb屬于毒性較大金屬，其濃度限值為多種重金屬中較低的。儀器檢測到4#樣品的Pb元素含量超標，高達2.955 μg/m3，并且Fe元素含量也較高，達到1.062 μg/m3。除此之外(wai)，大氣(qi)中常見的(de)重金屬污染(ran)物的(de)Fe，Zn兩種(zhong)元素在各個樣品中均被檢(jian)測(ce)出。

結果(guo)表明，經石英濾(lv)膜采集大(da)(da)氣中(zhong)顆(ke)粒物(wu)，通過標(biao)準濾(lv)膜標(biao)定工作曲(qu)線，可以直接(jie)分(fen)析未知樣(yang)品中(zhong)大(da)(da)氣重金屬的(de)含量，此方法不需消(xiao)解，每個樣(yang)品測量時(shi)間(jian)僅(jin)需數分(fen)鐘。儀器滿(man)足(zu)環保部自2017年7月(yue)1日起實施的(de)《環境(jing)空(kong)氣顆(ke)粒物(wu)中(zhong)無(wu)機(ji)元素的(de)測定-能量色散X射線熒光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜法》相關標(biao)準要求。

附件：儀器的安裝和運營環境

一、實驗室總體設計：

按(an)照(zhao)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)測(ce)試、樣(yang)品(pin)(pin)(pin)前處(chu)(chu)理的特點設(she)立各個(ge)分室(shi)，應建立樣(yang)品(pin)(pin)(pin)測(ce)試室(shi)與樣(yang)品(pin)(pin)(pin)前處(chu)(chu)理室(shi)，科(ke)學布(bu)置和安(an)放儀器設(she)備(bei)，布(bu)置電力線路，合(he)理的采光(guang)、自然(ran)通風和照(zhao)明。

布置示意(yi)圖：樣品測試室如下(xia)，具體要求見下(xia)方儀器安裝儀器條件。

二、工作環境要求

2.1 環境溫度：10℃-35℃

2.2 相對濕度：小于70%

2.3 電源：AC 220V（如電網波動 ≥ 10%，則需配交流穩壓器(1kw以上）。

2.4 房間：無(wu)腐蝕性氣(qi)體(ti)，無(wu)機械(xie)振動，無(wu)電磁場干擾。