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XOS HDXRF測量土壤中微量鎘元素的應用
背景
土壤重金屬污染已經成為快速工業化和經濟高速增長地區的一個嚴重問題。易被農作物吸收的重金屬隨空氣污染物沉淀入土壤，并轉入食物鏈。鎘(Cd)作為一種潛在的致癌物質，值得特別關注，因其在含水土壤中具有高度流動性，而且會被稻米和小麥等谷物吸收。農用土壤重金屬污染的有效檢測對于農用土地正確分級分類，積極從源頭防止鎘及其他重金屬進入食物鏈有著重要意義。
CadenceTM可對土壤及大米，小麥等農產品中的Cd及As、Pb、Cu、Ni和Se等其他元素進行重金屬快速定量分析。Cadence基于HDXRF®技術，使用XOS雙彎晶面光學系統將X射線單色化并結合高性能硅漂移探測器。這項*的技術有效降低背景噪聲并提高信噪比，實現低檢出限，高精度。無需復雜制備樣品，無需使用試劑。
應用研究
使用國家及物質十種土壤標準物質，對土壤環境檢測中的重金屬元素進行測試，檢驗HDXRF定量分析土壤中重金屬的性能。十種土壤標準物質鎘元素含量為0.08ppm-5.6ppm。所有樣品均在干燥條件下（相對濕度<20%）使用鋁樣品杯進行測量, 用12um聚丙烯膜封口。
準確性研究
為確定該儀器的準確性，尤其是在農用地法規限值附近的低鎘濃度的準確性，每個標準樣品測量5次取平均值，每次測量600秒。圖1為每個樣品的鎘含量測量值與標準值的對比。。
在測試濃度區間，鎘含量的標準值和測量值之間高度吻合，R2值為0.9987，趨勢線的斜率接近1。內插圖為低濃度部分的放大圖，在農用土地法規限值0.3ppm附近，測量值與標準值同樣具有強相關性。除了鎘之外，對農業監管部門關注的其他重要元素砷(As)、鉛(Pb)、鎳(Ni)和銅(Cu)硒(Se)的準確性也進行了測試。
精度研究
除了準確性之外，儀器對重金屬濃度低于法規限值測試的穩定性也很重要。進行精度研究時，將樣品連續測量20-50次，然后計算平均值、標準偏差和相對標準偏差(RSD)。表1為五種重點重金屬元素在低于其法規限值的濃度測試的重復性結果。
檢出限
農田土壤檢測的重要參數為鎘元素，低濃度（0.3ppm以下）的鎘元素檢測是快速篩選技術的主要挑戰。所以此研究對Cadence的檢出限(LOD) 進行了測定。XRF的信號變化與所測含量的平方根成正比，適當延長測試時間可以降低儀器的LOD來滿足法規限值的要求。Cadence可以對0.3ppm鎘濃度準確定量。
結論
借助強大的HDXRF技術，Cadence可以量化土壤中的鎘及其他重金屬污染物，輕松應對法規限值。
這個快速準確定量的技術使得增加樣品量以提升農用土壤中污染物普查及詳查數據的代表性和準確性成為可能，從而能夠更好做出土地修復和再利用決策。