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空氣顆粒物(PM)濾膜檢測--- X射線駐波(XSW)及全反射X射線熒光(TXRF)法
檢測樣品：空氣顆粒物(PM)濾膜
檢測項目：元素含量
方案概述：此項工作是對此前介紹的空氣顆粒物(PM)濾膜檢測方法的改進[1]。用一種新型專用實驗室儀器實現空氣顆粒物(PM)濾膜的X射線駐波(XSW)及全反射X射線熒光(TXRF)檢測。同時進行XSW和TXRF檢測的主要優點是可以區分樣品的性質：小液滴干燥殘留物、薄膜樣品或大塊樣品；另一方面，它選擇合適的全反射角進行TXRF測量。
近年來，流行病學研究表明，暴露在富含顆粒物(PM)的空氣環境中會對健康產生不利影響[2]。這些研究表明，為了了解它對人類健康的影響，不僅需要了解這些顆粒物的來源、傳輸媒介，而且還必須研究它們的化學組成及物理性質。在多數情況下，氣溶膠分析只提供質量濃度信息及粒徑的可能分布。然而，這些PM污染物的主要指標(PM2.5和PM10的質量濃度)本質上是不完善的PM毒性檢測方法，識別PM中有毒的成分及其對健康的影響，將為更具針對性的濃度限值和有效的控制策略提供依據。因此，化學組成檢測是確定PM有毒成分及流行病學研究的基礎[3]。
此外，相關研究表明，獲得顆粒物中相關元素的化學狀態信息也有著很重要的作用[4]。
空氣顆粒物(PM)通常由濾膜收集[5]。傳統的光譜分析技術(如：電感耦合等離子體發射光譜儀ICP-OES[6]和原子吸收光譜AAS[7])用于濾膜分析時有著許多缺點。如：必須使用酸等試劑進行消解；存在試劑雜質污染的問題，揮發性元素的損失，并可能出現稀釋后濃度低于檢出限的情況。此外，樣品消解過程非常費時費力。
直接分析方法的使用避免了上述問題。濾膜直接上機分析，如X射線熒光(XRF)或中子活化分析(INAA)[8]。其中，XRF被認為是一種非常有效的空氣顆粒物(PM)元素分析技術[9]。其是一種非破壞性分析技術，樣品可以留存。然而，XRF分析仍有一些問題：一些元素的靈敏度較低，如果沒有適當的校準方法和對照標準品，則很難對濾膜樣品進行定量檢測。
全反射X射線熒光 (TXRF)[10]的原理是，當一束X射線以小于全反射臨界角的角度照射樣品載片上的薄膜樣品時，該輻射被反射。因此，基體效應可以忽略不計，TXRF可以檢測極少量樣品中的目標元素[11]以及極低含量檢測。
一般來說，在小掠入角下的激發方法，如X射線反射[12]和掠入射X射線衍射[13]被稱為掠入射X射線光譜法。TXRF屬于這一類，從激發的角度來看，它是一種靜態方法。掠入射角的小步距連續變化使TXRF響應值上升到一個新的維度。在步進掃描過程中收集的熒光輻射也可以繪制成X射線駐波圖[14]。從每個光譜圖中提取出目標元素峰強度，并根據相應的入射角繪制出強度分布圖。
TXRF儀器所用的可變光束允許根據實際情況對信號強度值進行測定，并評估樣品制備方法，而不僅僅是靠經驗去確定。事實上，通過XSW分析，可以區分樣品的性質：即是小液滴干燥殘留物、薄膜樣品或大塊樣品[15]。對于小液滴干燥殘留物，XSW所得熒光強度在載片臨界角以下(發生全反射)幾乎是恒定的。但在臨界角之后，它會降低至一半。對于載片表面非常薄的薄膜或單層樣品(如空氣濾膜)來說，當入射角度為0°時，熒光強度為0。增大角度至剛好小于臨界角時，強度增至四倍，大于臨界角后熒光強度大幅下降。對于大塊樣品，例如沒有沉積分析物的空白載片來說，臨界角以下時的背景值很低，大于臨界角時，入射深度增大，背景熒光強度不斷增加[15]。
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