同步辐射X射线荧光分析
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在分析了采自琅娜山铜矿的山慈菇叶片的 表 2 琅邢山铜矿和紫班山山慈菇叶片各甘元素的
X R F谱之后, 为了与非矿区的植物进行比较, 我们 又对合肥郊区的紫蓬山山慈姑叶片的重元素进行 分析。结果发现, 琅娜山铜矿的山慈菇叶片的各元 素含量( C值) 明显高于紫蓬山的样品, 尤其是 Mn 的含量, 铜矿的样品含里要高出7 0 倍, F e 的含最 也高出近 3 0 倍, 这说明不同环境下植物对元素的 吸收有较强的环境相关性, 琅w i e 1 E 山铜矿和紫蓬山山 慈菇叶片各重元素的C 、 值见表 2 ,
然风干。
2 . 2 实验方法
X X射线荧光( R F ) 分析实验, 是在北京正负电子对撞机同步辐射实验室荧光站进行。 实验装置 和实验设备性能参见文献〔 5 ] 。 在实验中, 如果光斑面积过小, 因植物组织结构不均匀, 从而会影响 实验数据的稳定。 这次实验选择的光斑面积是 1 0 0 k m X l 0 0 k m, 这个面积相对较大, 可以很好地减 小实验误差, 每个样品重复实验 2 次。样品放置在距狭缝 l m远处的样品架上, 探测器距样品 l 0 c m, 部分样品需加铝片, 铝片的厚度为每片 3 0 0 1 m。在后期的数据处理时, 可依照公式 I , =
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还出现了许多 茎、 叶中不具有或含盘很低的特殊元素, 如V , A s , S e , B r 和S r 等, 其中S r 的含量尤 其高, 这反映了多年生根具有较强的富集特性。 K在植物体内一般以离子状态存在, 不参与植物体 组成, 可随水分的代谢而运输到植物体各器官, 主要作为酶的活化剂参与各种生理和生化反应。 我
值, 我们对琅w山铜矿的土壤和合肥紫蓬 山的土壤样品加以比较。 由于土壤样品是 取自植物根的周围, 这样可以很好地反映
表 3 琅哪山铜矿土班和紫班山土衰各盆元索的
C值的对照 ( u g / g )
元素
Z P S T R紫蓬山土壤
C ;
2 4 3 0
5 7 2 1 1 5 2
收稿日期: 2 0 0 3 - 0 8 - 2 4
万方数据
第 2期
孙 瀚等: 安徽琅娜山铜矿植物和土坡重元素同步辐射 X射线荧光分析
2 实验材料与方法
2 . , 实验材料
实验所用的植物梓木草( L i t h o s p e r m u m E r y t h r o r h i z o n ) 和山慈菇( T u l i p a E d u l i s ) , 以及土壤样 本, 是2 0 0 2 年4 月采自 安徽琅邢山铜矿。 为了比较不同环境下同种植物相同器官对元素吸收和富 集的差异, 我们还分析了合肥紫蓬山的山慈菇。 植物样品用自来水洗净泥土, 未作任何化学处理, 自
1 0 。 一 ‘ , - / P ) p t , 根据不同 的 波 长, 运 用积 分的 方法 计算出 相当 于未 加 铝片的 实际 数值。 样品 有 效照 射 时
间为 3 0 0 s , 死时间率控制在 1 5 %-3 0 %之间。
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X C a
1 0卜 划、 橄卞
们把 K和 C a 作一横向比较, 就会发现在茎和叶中 K和 C a 的峰强是相当的, 然而在根中, C a 的峰 强要远远高于 K, 这可能因为 C a 元素在植物体内易形成如草酸钙或碳酸钙等难溶的、 稳定的化合 物, 从而限制了C a 的运输, 导致其在根中富集。 各主要元素的绝对含A ( C , 值p g / g ) 见表 1 , C , 值是 由实际测得的峰强与相应的植物标样对比计算出来的。 3 . 3 山慈菇叶片的 X R F 谱
处理样品, 使用原植物体进行检侧, 用量非常少, 灵敏度高, 特别适于大量生物样品的快速分 析[ [ 5 - 7 ] 。 这与目 前常用的火焰原子吸收光谱法相比有着巨大的优势[ [ 8 . 9 ] 。 火焰原子吸收光谱法需要 对样品进行复杂的前期制备, 当 样品童较大或分析的元素种类较多时, 操作尤其繁琐, 且其检出限 对于不同的元素有很大的差别. 同步辐射x射线荧光分析由于使用了同步辐射光源替代传统的x 射线光源, 既保留了传统的x射线荧光分析法的多元素分析、 样品制备简单、 样品不被破坏的优 点, 又由于其高强度、 高准直性而大大地提高了微量元素分析的灵敏度和空间分辨率, 对于生物样 品在空间上可以达到单层以至单个细胞水平, 光斑面积最小可达 2 如mX 2 即m, 探测极限可以达到
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万方数据
光谱实验室
第2 1卷
3 实验结果与分析
3 . 1 标样
标样是采自南极的苔鲜植物, 对1 4 个不同部位分别用利用 I R I S A d v a n t a g e 等离子体原子发 射光谱仪测定相对含量。 利用S R - X R F 对标样每个部位照射 2 次, 结果求平均值, 用于对待测样品
对采自安徽琅娜山铜矿的 2 种植物进行的重元素分析的结果。
① 联系人, 电话: ( 0 5 5 1 ) 3 6 0 7 7 7 8 : E - m a i l : m o u s e s u n h a o @y a h o o . c o m . c n 作者简介: 孙濒( 1 9 6 9 -) , 男, 安徽省六安市人, 博士研究生, 主要研究方向: 分子生物学.
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万方数据
第 2期
孙 诵等: 安徽琅部山铜矿植物和土壤重元素同步辐射 X射线荧光分析
3 . 4 土嫂样本中重元素含盆的分析 为了了解植物生长环境的元素背景
标定 。
3 . 2 梓木草各营养器官的 X R F 谱
根据同步辐射 X射线照射每个样品时发出的荧光, 在实验中, 通过探测器接收后, 在计算机上 都可以得到一个对应的谱线图。这些实验数据, 可以确定样品的 X R F谱中各峰所代表的元素种类
及其丰度。 应当注意的是, 由于探测器的B e 窗和空气吸收, 样品内的H , O , N a , M g 和S i 等轻元素
CaMnFeCuznsr
C , 值的对照 ( N g / g )
元素
Z P S S C G Y紫蓬d 1 山慈姑叶 C
,曰 n甘 . 任 『 b 亡 d l人 』 匕 弓 ‘ 汽 巧
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C Z S C G Y琅娜山铜矿 山慈姑叶 C
摘 要
利用同步辐射X射线荧光分析方法研究了生长在金属矿山上的植物体内重元素的组成与含量, 以及
植物对重元素的富集特性。 对采自安徽琅娜山铜矿的梓木草( L i t h o s p e r m u m E r y t h r o r h i z o n ) 和山慈菇 ( T u l i p a E d u l i s ) 2 种植物的重元素分析结果表明, 在锌木草各营养器官之间, 各种重元素的分布极不均
p p m ( 1 0 - 6 ) 以 至p p b < 1 0 - g ) 量级。 这种分析方法对 于研究利用植物探矿和监测环境污染, 检测植物
重金属中毒等, 将具有十分重要的现实意义。 同步辐射 X荧光分析技术在 2 0 0 1 年被我们首次应用
于 植 物 体 微 量 元 素 的 分 析 就 取 得 了 良 好 的 效 果 〔 , ’ ‘ 〕 。 本 文 报 道 了 利 用 同 步 辐 射x 射 线 荧 光 光 谱 法 ,
第2 1 卷, 第2 期 2 00 4年 3月
室 光 谱 实 验 a b o r a t o r y C h i n e s e J o u r n a l o f S p e c t r o s c o p yL
Vo l .21 , No.2
Ma r c h ,2 0 0 4
在X R F 谱中没有峰或峰很弱; 而像 C 1 , P 和S 等较轻元素的荧光, 会被探测器吸收一部分而导致实
验数据误差较大, 谱图上的A r 蜂来自 于样品辐照区附近的空气, 不是样品中的成分, 而A r 以后的
重元素受到的干扰很小, 他们是我们要重点讨论的对象。图 1 是经过解谱后的实验结果, 横坐标是
能蛋级数, 纵坐标是荧光计数。
图 1 示出梓木草各营养器官的 表 1 梓木草各亩养器官.元素的c ; 值 ( u g / g ) X R F谱。可以看出, 梓木草各营养器 Z MC Y梓木草叶 Z MC J 梓木草茎 Z MC G梓木草根 元素 官对元素的富集有着明显的差异, 这 ( . 7 C C 2 1 6 3 8 与各营养器官的组织构造和生理功能 2 1 7 5 7 2 9 3 5 0 7 0 9 8 8 9 8 2 1 6 9 2 5 3 是密切相关的。我们主要分析了元素 1 6 5 6 1 1 7 7 6 K, C a , F e , Z n , C u , S r 和 Mn 等, 从各元 8 5 0 5 7 6 0 6 7 素的峰强看, 发现根中的许多元素明 7 8 2 6 8 2 3 1 0 显高于茎和叶, 尤其是 Mn , F e 和C u 2 5 1 0 2 8 很 明显 。 叶 中F e 和Mn 的峰 强 高于 茎, 这与叶片中的叶绿素的含盆有关。 而茎中Z n 的峰强则远远高于叶。 值得注意的是, 在根中同时
匀, Mn , F e , C u , Z n 等主要富集在多年生根中.山慈菇叶片中的重元素的含量, 比其他地方的同种植物较
高。与一般植物体内重元素检测方法相比( 如火焰原子吸收光谱法) , 该法的灵敏度高, 样品处理简便。 关 健 词 铜矿, 重元素. X射线荧光. 中田分类号: 0 6 5 7 . 3 4 文献标识码: A 文童编号: 1 0 0 4 - 8 1 3 8 ( 2 0 0 4 ) 0 2 - 0 2 2 4 - 0 5
C Z T K T R琅部山铜矿土壤
G
2 8 8 1 1 8 9 2 2 3 4 0 8 1 3 7 1
1 前言
植物能吸收和富集土壤中的各种元素, 只是不同的植物对有些元素具有相对不同的选择性吸 收的特点。但总的说来, 植物体内各元素的含量, 与土壤中各元素的浓度呈线性关系。虽然目前检 测植物体元素组成与含量有很多成熟的方法, 但是 x射线荧光( X R F ) 分析方法具有明显的自身特
ຫໍສະໝຸດ Baidu
点 〔 卜 4 ] 。 除了 检出 限小, 检测 元素范围 大, 9 致辐射很少, 背底 低, 信 噪比高的优点外, 该方法不 需要
安徽琅哪山铜矿植物和土壤重元素 同步辐射 X射线荧光分析
孙濒 ① 李树美 康士 秀 二 黄宇营 ” 沈显生
( 中国科学技术大学生命科学学院 合肥市 2 3 0 0 2 7 )
a ( 中国科学技术大学天文与应用物理系 合肥市 2 3 0 0 2 6 )
b ( 中国科学院高能物理研究所 北京市 1 0 0 0 3 9 )
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图 1 梓木草各营养器官的X R F 谱
1 - Z MC Y叶; 2 -一Z MC J 茎; 3 - Z MC G根。
X R F谱之后, 为了与非矿区的植物进行比较, 我们 又对合肥郊区的紫蓬山山慈姑叶片的重元素进行 分析。结果发现, 琅娜山铜矿的山慈菇叶片的各元 素含量( C值) 明显高于紫蓬山的样品, 尤其是 Mn 的含量, 铜矿的样品含里要高出7 0 倍, F e 的含最 也高出近 3 0 倍, 这说明不同环境下植物对元素的 吸收有较强的环境相关性, 琅w i e 1 E 山铜矿和紫蓬山山 慈菇叶片各重元素的C 、 值见表 2 ,
然风干。
2 . 2 实验方法
X X射线荧光( R F ) 分析实验, 是在北京正负电子对撞机同步辐射实验室荧光站进行。 实验装置 和实验设备性能参见文献〔 5 ] 。 在实验中, 如果光斑面积过小, 因植物组织结构不均匀, 从而会影响 实验数据的稳定。 这次实验选择的光斑面积是 1 0 0 k m X l 0 0 k m, 这个面积相对较大, 可以很好地减 小实验误差, 每个样品重复实验 2 次。样品放置在距狭缝 l m远处的样品架上, 探测器距样品 l 0 c m, 部分样品需加铝片, 铝片的厚度为每片 3 0 0 1 m。在后期的数据处理时, 可依照公式 I , =
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还出现了许多 茎、 叶中不具有或含盘很低的特殊元素, 如V , A s , S e , B r 和S r 等, 其中S r 的含量尤 其高, 这反映了多年生根具有较强的富集特性。 K在植物体内一般以离子状态存在, 不参与植物体 组成, 可随水分的代谢而运输到植物体各器官, 主要作为酶的活化剂参与各种生理和生化反应。 我
值, 我们对琅w山铜矿的土壤和合肥紫蓬 山的土壤样品加以比较。 由于土壤样品是 取自植物根的周围, 这样可以很好地反映
表 3 琅哪山铜矿土班和紫班山土衰各盆元索的
C值的对照 ( u g / g )
元素
Z P S T R紫蓬山土壤
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收稿日期: 2 0 0 3 - 0 8 - 2 4
万方数据
第 2期
孙 瀚等: 安徽琅娜山铜矿植物和土坡重元素同步辐射 X射线荧光分析
2 实验材料与方法
2 . , 实验材料
实验所用的植物梓木草( L i t h o s p e r m u m E r y t h r o r h i z o n ) 和山慈菇( T u l i p a E d u l i s ) , 以及土壤样 本, 是2 0 0 2 年4 月采自 安徽琅邢山铜矿。 为了比较不同环境下同种植物相同器官对元素吸收和富 集的差异, 我们还分析了合肥紫蓬山的山慈菇。 植物样品用自来水洗净泥土, 未作任何化学处理, 自
1 0 。 一 ‘ , - / P ) p t , 根据不同 的 波 长, 运 用积 分的 方法 计算出 相当 于未 加 铝片的 实际 数值。 样品 有 效照 射 时
间为 3 0 0 s , 死时间率控制在 1 5 %-3 0 %之间。
1 ( 阅 旧
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1 0卜 划、 橄卞
们把 K和 C a 作一横向比较, 就会发现在茎和叶中 K和 C a 的峰强是相当的, 然而在根中, C a 的峰 强要远远高于 K, 这可能因为 C a 元素在植物体内易形成如草酸钙或碳酸钙等难溶的、 稳定的化合 物, 从而限制了C a 的运输, 导致其在根中富集。 各主要元素的绝对含A ( C , 值p g / g ) 见表 1 , C , 值是 由实际测得的峰强与相应的植物标样对比计算出来的。 3 . 3 山慈菇叶片的 X R F 谱
处理样品, 使用原植物体进行检侧, 用量非常少, 灵敏度高, 特别适于大量生物样品的快速分 析[ [ 5 - 7 ] 。 这与目 前常用的火焰原子吸收光谱法相比有着巨大的优势[ [ 8 . 9 ] 。 火焰原子吸收光谱法需要 对样品进行复杂的前期制备, 当 样品童较大或分析的元素种类较多时, 操作尤其繁琐, 且其检出限 对于不同的元素有很大的差别. 同步辐射x射线荧光分析由于使用了同步辐射光源替代传统的x 射线光源, 既保留了传统的x射线荧光分析法的多元素分析、 样品制备简单、 样品不被破坏的优 点, 又由于其高强度、 高准直性而大大地提高了微量元素分析的灵敏度和空间分辨率, 对于生物样 品在空间上可以达到单层以至单个细胞水平, 光斑面积最小可达 2 如mX 2 即m, 探测极限可以达到
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光谱实验室
第2 1卷
3 实验结果与分析
3 . 1 标样
标样是采自南极的苔鲜植物, 对1 4 个不同部位分别用利用 I R I S A d v a n t a g e 等离子体原子发 射光谱仪测定相对含量。 利用S R - X R F 对标样每个部位照射 2 次, 结果求平均值, 用于对待测样品
对采自安徽琅娜山铜矿的 2 种植物进行的重元素分析的结果。
① 联系人, 电话: ( 0 5 5 1 ) 3 6 0 7 7 7 8 : E - m a i l : m o u s e s u n h a o @y a h o o . c o m . c n 作者简介: 孙濒( 1 9 6 9 -) , 男, 安徽省六安市人, 博士研究生, 主要研究方向: 分子生物学.
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第 2期
孙 诵等: 安徽琅部山铜矿植物和土壤重元素同步辐射 X射线荧光分析
3 . 4 土嫂样本中重元素含盆的分析 为了了解植物生长环境的元素背景
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3 . 2 梓木草各营养器官的 X R F 谱
根据同步辐射 X射线照射每个样品时发出的荧光, 在实验中, 通过探测器接收后, 在计算机上 都可以得到一个对应的谱线图。这些实验数据, 可以确定样品的 X R F谱中各峰所代表的元素种类
及其丰度。 应当注意的是, 由于探测器的B e 窗和空气吸收, 样品内的H , O , N a , M g 和S i 等轻元素
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摘 要
利用同步辐射X射线荧光分析方法研究了生长在金属矿山上的植物体内重元素的组成与含量, 以及
植物对重元素的富集特性。 对采自安徽琅娜山铜矿的梓木草( L i t h o s p e r m u m E r y t h r o r h i z o n ) 和山慈菇 ( T u l i p a E d u l i s ) 2 种植物的重元素分析结果表明, 在锌木草各营养器官之间, 各种重元素的分布极不均
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重金属中毒等, 将具有十分重要的现实意义。 同步辐射 X荧光分析技术在 2 0 0 1 年被我们首次应用
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在X R F 谱中没有峰或峰很弱; 而像 C 1 , P 和S 等较轻元素的荧光, 会被探测器吸收一部分而导致实
验数据误差较大, 谱图上的A r 蜂来自 于样品辐照区附近的空气, 不是样品中的成分, 而A r 以后的
重元素受到的干扰很小, 他们是我们要重点讨论的对象。图 1 是经过解谱后的实验结果, 横坐标是
能蛋级数, 纵坐标是荧光计数。
图 1 示出梓木草各营养器官的 表 1 梓木草各亩养器官.元素的c ; 值 ( u g / g ) X R F谱。可以看出, 梓木草各营养器 Z MC Y梓木草叶 Z MC J 梓木草茎 Z MC G梓木草根 元素 官对元素的富集有着明显的差异, 这 ( . 7 C C 2 1 6 3 8 与各营养器官的组织构造和生理功能 2 1 7 5 7 2 9 3 5 0 7 0 9 8 8 9 8 2 1 6 9 2 5 3 是密切相关的。我们主要分析了元素 1 6 5 6 1 1 7 7 6 K, C a , F e , Z n , C u , S r 和 Mn 等, 从各元 8 5 0 5 7 6 0 6 7 素的峰强看, 发现根中的许多元素明 7 8 2 6 8 2 3 1 0 显高于茎和叶, 尤其是 Mn , F e 和C u 2 5 1 0 2 8 很 明显 。 叶 中F e 和Mn 的峰 强 高于 茎, 这与叶片中的叶绿素的含盆有关。 而茎中Z n 的峰强则远远高于叶。 值得注意的是, 在根中同时
匀, Mn , F e , C u , Z n 等主要富集在多年生根中.山慈菇叶片中的重元素的含量, 比其他地方的同种植物较
高。与一般植物体内重元素检测方法相比( 如火焰原子吸收光谱法) , 该法的灵敏度高, 样品处理简便。 关 健 词 铜矿, 重元素. X射线荧光. 中田分类号: 0 6 5 7 . 3 4 文献标识码: A 文童编号: 1 0 0 4 - 8 1 3 8 ( 2 0 0 4 ) 0 2 - 0 2 2 4 - 0 5
C Z T K T R琅部山铜矿土壤
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1 前言
植物能吸收和富集土壤中的各种元素, 只是不同的植物对有些元素具有相对不同的选择性吸 收的特点。但总的说来, 植物体内各元素的含量, 与土壤中各元素的浓度呈线性关系。虽然目前检 测植物体元素组成与含量有很多成熟的方法, 但是 x射线荧光( X R F ) 分析方法具有明显的自身特
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点 〔 卜 4 ] 。 除了 检出 限小, 检测 元素范围 大, 9 致辐射很少, 背底 低, 信 噪比高的优点外, 该方法不 需要
安徽琅哪山铜矿植物和土壤重元素 同步辐射 X射线荧光分析
孙濒 ① 李树美 康士 秀 二 黄宇营 ” 沈显生
( 中国科学技术大学生命科学学院 合肥市 2 3 0 0 2 7 )
a ( 中国科学技术大学天文与应用物理系 合肥市 2 3 0 0 2 6 )
b ( 中国科学院高能物理研究所 北京市 1 0 0 0 3 9 )
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