基于X射线荧光光谱分析的水体重金属半定量分析方法与流程

本发明属于环境监测领域，涉及一种用于水体中重金属的快速检测和半定量分析方法，具体涉及一种基于x射线荧光光谱分析的水体重金属半定量分析方法。

背景技术：

当前水体中重金属元素的仪器分析方法主要有原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp-aes)、电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)等。这些方法虽然较为成熟，但均需要对样品进行繁杂的预处理，存在着操作步骤复杂、代价昂贵、耗时、所用试剂对环境有毒害等缺点。

x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析是重金属检测的一项具有发展前景与潜力的检测技术,通过利用初级x射线光子或其它微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级x射线)而进行物质成分分析和化学态研究。这种分析方法具有多元素同时分析,分析速度快、成本低的优点,可以对主要重金属污染元素进行快速监测与筛查。目前便携式xrf仪已广泛应用于土壤等固体样品中的重金属现场检测。因为液体样品受到x射线照射容易因辐射受热发生化学反应或产生气泡造成x射线强度发生变化，液体样品经常会产生较高的x射线背景值，检出限高，检测灵敏度差，因此，xrf一般不能直接应用于水体样品的检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种水体环境中重金属含量的半定量分析方法，以实现快速简便地对水体环境中重金属含量进行测定，克服现有水体样品中重金属检测复杂、费时费力的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种基于x射线荧光光谱分析的水体重金属半定量分析方法，按如下步骤进行：

a)用待测重金属标准溶液绘制校准曲线；

b)用带有固体吸附剂的水样采集器采集水样，使水样中的重金属附着在固体吸附剂上；

c)用x射线荧光光谱分析仪测定步骤b)采集到的附着在固体吸附剂上的重金属含量，得到仪器读数；

d)用步骤a)得到的校准曲线对步骤c)测得的仪器读数进行校准得到水样重金属含量。

所述的固体吸附剂为滤纸、离子交换树脂、吸附树脂、硅胶、活性炭、焦炭、脱脂棉、玻璃棉、化学纤维等中的一种；本发明中的固体吸附剂优选滤纸。

为了满足检测仪器的灵敏度要求，待测重金属标准溶液的浓度通常为100mg/l和500mg/l，也可根据仪器灵敏度自行配制合适浓度的标准溶液。

所述的水样采集器，包括框架和滤纸；框架由底座和可活动的边框构成；滤纸通过边框固定于底座上。

进一步地，所述的水样采集器，包括可拆卸绳子、框架和滤纸；框架由底座和可活动的边框构成；底座与边框一头通过固定榫头连接，另一头安装连接底座与边框的活扣可固定与松开；滤纸通过边框固定于底座上，滤纸厚度低于边框厚度，滤纸大小与底座的大小相同。

更进一步地，所述的框架为塑料框架，所述的塑料框架为不含重金属的塑料框架，由经检测不含重金属的塑料材料制成；所述的塑料框架为长方形框架结构，由长方形底座和可活动的边框构成；底座与边框一头通过塑料固定榫头连接，另一头安装连接底座与边框的活扣可固定与松开；滤纸厚度低于边框厚度，滤纸长宽与长方形底座的长宽相同。

本发明的有益效果：

本发明的基于x射线荧光光谱分析的水体重金属半定量分析方法，通过使用水样采集器将水样中的重金属吸附到固体吸附剂(滤纸)上，再用xrf仪检测附着在固体吸附剂(滤纸)上的重金属，由此实现了对水体中重金属的快速简便测定，为环境监测提供了快速有效的检测手段。本发明的方法适用于一定浓度范围内的多种重金属如汞、铅、铬、镍、砷等污染水样的检测。因为本方法基于xrf方法，其分析灵敏度不仅受方法自身的操作及其实验材料的影响，也受到xrf仪的影响，因此，使用本方法前需要用标准溶液进行校准。

附图说明

图1是本发明中的水样采集器(未装滤纸时)的俯视结构示意图；

图2是本发明中的水样采集器(装有滤纸时)的侧视结构示意图；

图3是本发明中的标准曲线示意图。

图中：a.边框b.底座c.固定榫头d.活扣

e.可拆卸绳子f.滤纸

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

以下实施例中所用的水样采集器，包括可拆卸绳子、塑料框架和滤纸；塑料框架为不含重金属的塑料框架，由经检测不含重金属的塑料材料制成；塑料框架为长方形框架结构，由长×宽为5cm×3cm的长方形底座b和可活动的高为1cm的边框a构成；底座与边框一头通过塑料的固定榫头c固定连接，另一头安装连接底座b与边框a的活扣d(可固定与松开)；滤纸f通过边框a固定于底座b上，滤纸f厚度为0.6mm，长×宽为5cm×3cm。可拆卸绳子e设置在塑料框架的底座b的一侧，其作用是便于野外采样(便于将水样采集器垂放入待测水体中，也便于将水样采集器从待测水体中取出、侧立、沥干)，室内采样或者校准的时候不需要。

实施例1

水样中单一重金属m含量的室内检测

1)校准：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近活扣d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得a与b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a与底座b之间；

b)将水样采集器放入浓度为500mg/l的重金属m标准溶液中，使得滤纸完全浸没于标准溶液中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；

c)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上的重金属m含量，得到仪器读数a；

d)重复步骤a)～c)，测定浓度为100mg/l的重金属m标准溶液,得到仪器读数b；

e)根据重金属m标准溶液浓度与仪器读数，绘制标准曲线图(如图3所示)，得到线性校准方程ym＝kxm+c(ym为水样中重金属m的浓度，xm为采样器滤纸上的重金属m测定的仪器读数)，并根据校准方程与xrf光谱分析仪的检出限，确定待测重金属水样的检出限。

2)水样测定：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近活扣d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得边框a与底座b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a与底座b之间；

b)将水样采集器放入水样中，使滤纸完全浸没于水样中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；(定时30秒是为了快速检测，如果不赶时间，也可以定在1分钟或3分钟等等都可以。但是要保证水样测定时的浸没时间和沥干时间，与校准时的浸没时间和沥干时间一致，要么都是30秒，要么都是1分钟，要么都是3分钟)。

c)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上的重金属含量，得到仪器读数；

d)按照校准方程ym＝kxm+c计算，获得水样中的重金属m浓度。

实施例2

水样中单一重金属m含量的野外检测

1.校准：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得边框a和底座b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a和底座b之间；

b)将水样采集器放入浓度为500mg/l的重金属m标准溶液中，使得滤纸完全浸没于标准溶液中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；

c)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上重金属m含量，得到仪器读数a；

d)重复步骤a)～c)，测定浓度为100mg/l的重金属m标准溶液，得到仪器读数b；

e)根据重金属m标准溶液浓度与仪器读数，绘制标准曲线图(如图3所示)，得到线性校准方程ym＝kxm+c(ym为水样中重金属m的浓度，xm为采样器滤纸上的重金属m测定所得数据)。检出限与xrf光谱分析仪的灵敏度相关。

2.水样测定：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近活扣d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得边框a和底座b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a和底座b之间；

b)将可拆卸绳子e连接于底座b上；

c)将水样采集器垂放入待测水体中，使滤纸完全浸没于水样中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；要保证水样测定时的浸没时间和沥干时间，与校准时的浸没时间和沥干时间一致；

d)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上的重金属含量，得到仪器读数；

e)按照校准方程ym＝kxm+c计算，获得水样中重金属m浓度。

实施例3

水样中多种重金属含量的野外检测

1.校准：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近活扣d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得边框a和底座b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a和底座b之间；

b)将水样采集器放入浓度为500mg/l的待测重金属的混合标准溶液中，使得滤纸完全浸没于标准溶液中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；

c)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上重金属含量，得到各种重金属的仪器读数a1、a2……；

d)重复步骤a)～c)，测定浓度为100mg/l的待测重金属的混合标准溶液，得到仪器读数b1、b2……；

e)根据重金属混合标准溶液中各种重金属浓度与仪器读数，绘制标准曲线图(如图3所示)，得到不同重金属的线性校准方程y1＝k1x1+c1、y2＝k2x2+c2……(y为水样中重金属的浓度，x为水样采集器滤纸上的重金属m测定所得数据)。检出限与xrf光谱分析仪的灵敏度相关。

2.水样测定：

a)松开水样采集器的活扣d，以固定榫头c端为固定端，将边框a靠近活扣d的一端翘起，离开底座b；取0.6mm厚的滤纸，放置于采样器的边框a和底座b之间；将边框a翘起的活扣d端放下，使得边框a和底座b紧贴在一起，并将活扣d固定住，使得滤纸牢牢固定于水样采集器的边框a和底座b之间；

b)将可拆卸绳子e连接于底座b上；

c)将水样采集器垂放入待测水体中，使滤纸完全浸没于水样中30秒～3分钟，取出后侧立，沥干30秒～3分钟；要保证水样测定时的浸没时间和沥干时间，与校准时的浸没时间和沥干时间一致；

d)用x射线荧光(x-rayfluorescence,xrf)光谱分析仪按照仪器使用说明进行测定滤纸上的重金属含量，得到仪器读数；

e)按照不同重金属的校准方程y1＝k1x1+c1、y2＝k2x2+c2……计算，获得水样中各种重金属浓度。