Рентгено-флуоресцентный анализ в агроэкологическом мониторинге - Монография

Рентгенофлуоресцентный анализ в агроэкологическом мониторинге предисловие рентгеновский флуоресцентный сельскохозяйственный мониторингАгроэкологический мониторинг, как составная часть государственного мониторинга, призван обеспечить сбор достоверной информации о состоянии сельхозугодий и качестве сельхозпродукции, их оценку и прогноз будущего состояния, как научную основу для принятия эффективных управленческих решений. При этом практическая реализация задач агроэкологического мониторинга требует решения комплекса чрезвычайно сложных и трудноразрешимых проблем в части разработки показателей, методов и критериев оценки состояния окружающей среды. Хотя понятие агроэкологического мониторинга стало широко применяться сравнительно недавно, фактическое формирование системы агроэкологического мониторинга в нашей стране, по-видимому, началось с создания государственной Агрохимической службы и Центрального института агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО) в середине 60-х годов прошлого века. Поскольку в масштабах отрасли было необходимо обеспечить анализ миллионов проб почв, растений и удобрений в год, необходимо было обеспечить экономные и производительные методы обследования. Все это время в ЦИНАО (ныне ВНИИА) приборы СПЕКТРОСКАН успешно эксплуатировались, показали высокую надежность и удобство в эксплуатации, были использованы для разработки методик анализа агрохимических объектов и в реализации различных научно-исследовательских проектов, например, в аттестации стандартных почвенных образцов Польши (раздел 4), разработке методик определения валовых и кислоторастворимых форм ТМ (раздел 5), нового способа определения запаса подвижных форм ТМ (разделы 6, 7), емкости катионного обмена и суммы обменных оснований (раздел 8) , оценке возможности использования РФА в опытах с микроэлементами (раздел 9), разработке рекомендаций по статистической обработки данных агроэкологического мониторинга (раздел 10).Методические основы использования РФА для экспрессного анализа почв и других агрохимических объектов были заложены еще в 70-80 гг. прошлого столетия в работах многих групп исследователей в нашей стране /Лосев, 1969, Большаков, 1978, Лобанов, 1981/ и за рубежом /Evans, 1970, Livingstone, 1982, Reuter, 1975, Giaudue, 1973, Nielson, 1977/, но только в последнее 30 лет этот метод стал доступным для широкого круга отечественных потребителей. Оценку практической применимости таких приборов можно дать, сравнив в совокупности их параметры, эксплутационные характеристики, программно-методическое обеспечение, габариты, массу, цену и уровень сервисного сопровождения /Пуховский, Пермяков, 1999/. По способу спектрального анализа рентгеновского характеристического излучения приборы для РФА подразделяются на энергодисперсионные и кристалл-дифракционные. При анализе сложных многокомпонентных объектов или объектов содержащих химические элементы с близкорасположенными спектральными линиями существенное значение имеет энергетическое разрешение, поэтому использование приборов с пропорциональными или электролюминесцентными детекторами имеет ряд ограничений. При высоких аналитико-технических показателях эти приборы имеют массу около 1000 кг, цену - на уровне нескольких сотен тысяч долларов и пока не нашли широкого применения в институтах и лабораториях агрохимического и агроэкологического профиля.Таким образом, наличие или отсутствие в спектре тех или иных линий говорит о присутствии или отсутствии соответствующих химических элементов, а измерение «яркости» этих линий позволяет количественно оценить концентрацию данного элемента. СПЕКТРОСКАН использует последовательный способ развертки спектра - линия за линией, т.н. сканирование по спектру. В оптическом же спектрометре возбуждаются далекие от ядра оболочки, отличающиеся большой сложностью энергетических переходов, в результате чего оптические спектры чрезвычайно сложны, линии находятся очень близко друг от друга, очень часты случаи наложения линий и проблемы идентификации спектральных линий зачастую являются предметом специальных исследований. Кроме того, поскольку переходы осуществляются на валентных оболочках, вид спектра зависит от химической связи данного атома с другими атомами и различные линии будет излучать один и тот же атом в зависимости от того, находится ли этот элемент в составе, например, окисла или соли. Напротив, в силу простоты внутренних электронных оболочек, рентгеновские спектры очень просты, линии расположены далеко друг от друга, их легко идентифицировать, наложения линий относительно редки и на характере спектра мало сказывается состояние валентных оболочек атома (то есть при рентгено-флуресцентном анализе независимо от того, в какой химической связи находится атом, получают информацию о валовом составе данного элемента в пробе).Начиная с 1970-х гг.