XRF在農學中的應用——植物組織和肥料分析

對於分析植物組織的元素組成，一般都會使用ICP-OES或ICP-MS進行檢測，它們的優勢很明顯：前處理實現了標準化，儀器也提供了所需的靈敏度和準確度，且測量的過程也可以實現快速和自動化，分析肥料樣品時也是如此。

但在很多場景下，沒有條件進行ICP的檢測，且ICP的另一個缺點便是化學廢物，消化樣品需要大量的酸，汙染環境且花費大量時間。因此，對於植物組織的現場快速檢測，可攜式能量色散XRF（EDXRF）是非常合適的工具。

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過去，EDXRF受精度限制，對某些關鍵的痕量元素的檢出限不夠低，無法滿足很多需求高精度和低檢出限的實驗室研究。如今，基於數位訊號處理和先進的檢測器技術，EDXRF儀器對於植物組織中的某些關鍵微量元素，已經可以實現非常低的檢出限，樣品製備也非常簡便，儀器操作簡單，更加適合現場快速對植物組織和肥料的分析。（點擊進入EDXRF專場，查看更多儀器）

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在植物組織和肥料的各項成分中，微量元素和重金屬的含量非常重要。農作物想要實現高產，必須保證充足的營養成分（如磷、鉀等）以及必須的微量元素（如銅、鋅等）。同時，也要將可能有害的重金屬（如鉛、鎘、鎳、砷等）的含量維持在較低的水平，以避免其在土壤中累積並進入食物鏈中。

2018年12月，歐盟決定對某些肥料引入有毒汙染物限值進行限定，其中鎘含量限值為60mg/kg，且為了限制植物對鈾的吸收，德國環境署建議磷酸鹽最高濃度為50mg/kg。XRF可以直接測定肥料中鉀和磷的濃度，且它還適合作為檢測微量元素含量的快速篩選工具。

表1 植物組織XRF推薦測試條件

表2 肥料XRF推測測量條件

 

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由於樣品製備（特別是在分析粉末樣品時）僅需少量工作，因此在沒有配備ICP-OES或ICP-MS等其它基礎設施的較小實驗室中，可以使用EDXRF進行分析。

EDXRF對植物組織和肥料中主要元素和次要元素的含量可以精確地完成確定，對於需要檢測大量樣品的實驗室，ICP檢測可以更加自動化，較為有優勢。因此，EDXRF非常適合樣品通量低及中等的實驗室。

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與此同時，EDXRF對一些關鍵痕量元素的檢出限足以進行快速篩選分析，但其並非可以應對每種元素。從德國聯邦風險評估研究所的建議來看，鈾的最大容許限量為每千克磷酸鹽50毫克，肥料中的鈾含量為2.5至5毫克/千克，達到2.5mg/kg。這意味著樣品將達到<1mg/kg的檢出限，這對XRF來說是一個挑戰。

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