使用XRF分析监测和解决空气污染的方法

在这次访谈中，Thermo Fisher Scientific的XRF应用程序科学家Pascal Lemberge与Azom关于有关空气污染如何成为世界领先的危险因素之一的研究进行了讨论。帕斯卡（Pascal）在这次访谈中概述了空气污染的原因以及温托·费舍尔（Thermo Fisher）科学如何帮助解决此问题。

请您从介绍自己和在Thermo Fisher Scientific中的角色开始？

我叫Pascal Lemberge。我已经在Thermo Fisher Scientific担任XRF应用专家已有十多年了，我主要与EDXRF合作，这只是我们生产的X射线荧光仪器之一。

我主要开发用于技术的应用程序，与我们的销售团队紧密合作，并支持我们的客户开发和优化其应用程序。

空气污染is a global threat to human health, with much research suggesting that air pollution is one of the world’s leading risk factors for death. Can you give a brief overview of the causes of air pollution?

当我们谈论干净的空气时，我们通常会说清洁的空气由自然方式形成的气体组成-99％的氮和氧气，也许包括1％，包括其他成分，例如氩气，二氧化碳，水蒸气和少量氦。

当我们谈论空气污染时，我们指的是天然空气中污染物的存在。污染物可以是气体，固体颗粒或气溶胶；欧洲杯猜球平台目前不应该存在的一切。

空气污染从多种形式出现，来自典型和众所周知的气体，例如二氧化硫或一氧化碳，到追踪金属和有毒金属，例如铅或镉。可能存在许多污染物，但是可以检测到其中的大多数。

There are actually some natural origins in terms of the origins of air pollution; for example, air pollution could result from forest fires or volcanic eruptions.

Most air pollution stems from anthropogenic sources, however, and is primarily a result of the combustion of fossil fuels in power generation, transportation and industrial applications. This is particularly prevalent in industrialized or densely populated areas.

Other contributors to air pollution include agriculture, in terms of combustion arising from forest and wasteland burning.

图片来源：Shutterstock/Fahroni

空气污染的主要关注点之一是其负面的健康影响，证据表明，与成年人相反，这对儿童的成长不成比例。您能谈谈空气污染可能导致什么样的健康问题，以及为什么我们看到它如何影响儿童和成人之间的区别？

Estimates provided by the World Health Organization state that air pollution in ambient outdoor air accounts for around 4.2 million deaths per year, including a range of conditions such as strokes, heart disease and lung cancer. Indoor air pollution adds another 3.8 million deaths per year to this total.

空气污染is certainly more dangerous and has a bigger impact on young children and babies because they are typically in their early stages of development, with lungs and brains that are not fully developed yet. Therefore, the health effects of air pollution, in general, are more acute and critical.

这些作用可能导致儿童发展呼吸系统疾病，例如哮喘，甚至减少大脑发育或功能。

图片来源：Shutterstock/Helen Sushitskaya

在室内和室外地区，空气质量和污染的了解如何不同？

如前所述，世界卫生组织在报告死亡方面将室外空气污染与室内空气质量区分开来。

室外空气污染通常与工业流程，发电，运输和其他熟悉的来源有关，但是室内污染也许更多是第三世界问题，而不是第一世界问题。

For example, indoor air pollution may stem from households that are exposed to smoke from cooking stoves or fuels typically used indoors. In these areas, people are perhaps less exposed to industrial pollution or pollution due to dense city environments, but the air pollution issues may stem from households cooking with fossil fuels or indoor wood burning.

What prompted Thermo Fisher Scientific to get involved and join in the efforts to help reduce air pollution?

In general, air pollution is an important problem that needs to be tackled globally. In terms of Thermo Fisher Scientific, specifically, our mission as an organization is to enable our customers to make the world healthier, cleaner and safer. Air pollution is certainly something that we can help tackle as part of that mission.

Thermo Fisher科学provides instrumentation to monitor the different types of air pollution. These instruments have the potential to help contribute to ongoing work to reduce air pollution.

通常使用哪种方法来分析样品以测量空气污染？

我们正在处理的空气污染类型（例如，室内或室外）的类型可以在很大程度上定义。两者之间的一个重要区别是空气中不同成分的浓度。

更常见的气体，例如二氧化硫或一氧化物，相对浓缩在空气中，通常通过专用分析仪直接在空气中检测到。这些分析仪可以基于电化学传感器，照片分析检测，紫外线或红外工具。通常，我们看到一种仪器或一个传感器来检测一种类型的污染物或一种类型的气体。

Other pollutants such as volatile organic compounds (VOCs), particulate matter, aerosols or polyaromatics are present at much lower concentrations. This means that direct analysis or direct sampling is not possible.

在这些情况下，我们通常会随着时间的流逝方法进行抽样，以确保随着时间的推移收集足够的材料以积累或预算不同的组件。

Once collected, these materials are typically brought back into solution to release them from the sampling component that we use. These samples can then be analyzed with chromatography and other sensitive techniques, such as ICP-MS or EDXRF.

Image Credit:Shutterstock/LALS STOCK

What kind of pollutions can be measured with EDXRF?

EDXRF专门用于空气中的气溶胶 - 颗粒物。悬浮在空气中的小滴液体通常会积聚不同的元素，通常包括危险元素，例如铅，镉和锑。

为了分析这些气溶胶，我们必须在合适的过滤器上加班。这是通过在过滤器上过滤大量空气来收集尽可能多的气溶胶来完成的。然后将这些气溶胶直接在XRF仪器中进行分析。

XRF仪器可以识别存在的不同元素 - 这些仪器本质上是元素分析仪 - 同时，它们可以确定该过滤器上的每个元素中存在多少。

该信息与通过过滤器传递的空气总量的数据相结合，使我们能够计算实际浓度是这些气溶胶，因此是空气中的那些不同元素。

XRF添加到用于监测空气污染的分析技术套件中，这些技术与色谱和质谱等其他技术无法获得？

XRF的优点是我们可以直接分析过滤器。借助其他技术，我们通常必须溶解再次在过滤器上收集的材料，然后才能使用色谱，ICP或任何其他技术分析样品。

XRF也具有很高的灵敏度，我们的仪器提供的检测极限至每平方厘米的纳米图。

More importantly, XRF analysis is non-destructive. As there is no risk of destroying the filter in the process of analyzing it, this can be used again to obtain a second opinion, conduct analysis with another technique or repeat the current analysis to verify its results.

总体而言，EDXRF最重要的优点是它需要很少的样品制备，并且是一种准确的，无损的技术。

为什么在使用空气样品时，EDXRF的敏感性特别重要？

它的敏感性尤其重要，因为我们正在寻找的颗粒和元素倾向于在空气中以非常低的浓度呈现，因此为什么我们会预先浓缩它们并在过滤器上收集它们。

当在非常污染的区域使用EDXRF时，无需过滤大量的空气即可在过滤器上收集足够的材料，但是在其他浓度较低的区域，可能有必要通过过滤器收集大量的空气。

EDXRF的敏感性和易用性使我们能够在整个时间段内区分测量值；例如，查看某些组件的浓度在一天的过程中如何变化。在某些区域仅需要在过滤器上收集少量空气。

方法的敏感性很重要，因为我们一直在寻找较低的浓度。我们了解到，某些组件或空气污染的浓度比我们最初想象的要小得多。

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XRF的性质还受益于其他环境应用，例如水分析或土壤分析？

作为元素分析技术，XRF可以用于许多其他环境应用，包括土壤分析和水分析。

废物分析是XRF的另一个重要环境应用。XRF可用于快速筛选传入的废物，以查看是否存在某些危险元素。然后，可以使用此信息来决定该特定废物的废物处理过程的下一步。

Water analysis is done using XRF, but soil and waste analysis are more common and important applications for this technique.

XRF的最小样品制备要求对于这两种应用都是有利的，因为这两个应用程序通常是最重要的因素。其他技术（例如ICP或色谱法）非常准确且精确，具有出色的灵敏度，但是这些技术通常需要更复杂且耗时的样品制备。

在过去的两年中，在COVID-19大流行中，我们已经看到了在全球努力解决重大健康问题的全球努力时可以做什么。您是否认为这种宽阔的合作和全球努力也可以应用于空气污染，您认为这是值得的吗？

我认为可以从不同层面上理解这种协作潜力。我们已经看到了国际和关于空气污染的大量信息。例如，美国和欧盟维持大型电台网络，以监测更广泛地区的空气污染。这种信息交换会带来更好的质量和更全面的信息。

就一般的空气污染而言，仅通过处理化石燃料燃烧的排气以及引入更清洁的能源生产和运输过程，但我确实认为仍然有一个，但我确实认为仍然有一个，但我确实认为仍然有一个，但我确实认为仍然有一个巨大的努力 - 但我确实认为仍然有一个很多事情要做。

全球向能源生产的转变不涉及化石燃料将大大提高空气质量。如今，我们正在研究可再生能源，但是在发电时核能不会产生任何污染物。

在城市环境中，我希望看到电动汽车的大转变。电动汽车的污染远低于化石燃料驱动的汽车，即使对化石燃料基于化石燃料的汽车的排气处理得到改善，而且产生的污染远低于20或30年前。

您认为各个公司或组织可以做什么来实现这些目标，或者您认为必须有更多自上而下的监管方法，政府在空气污染中介绍更严格的规则？立法发挥了多少作用，监测和分析空气污染在执行这项立法方面的重要性有多重要？

理解和监测问题非常重要，这就是Thermo Fisher Scientific肯定可以发挥关键作用的地方。我们的分析技术，处理和分析数据以了解污染的来自何处的专业知识以及如何打击它是我们可以从组织层面做出贡献的方式。

就其他公司而言，越来越多的公司开始意识到并致力于减少其环境影响。他们正在转向生产或使用可再生产品或减少总CO₂他们作为一家公司散发出来。公司正在改善其流程，这将有助于减少空气污染。

从a top-down government level, it is important to implement strict regulations around the concentrations of certain pollutants in products and emissions, etc.

What are the next steps for Thermo Fisher Scientific in this area? Is there any research you are working on, or are there any areas that you want to move into within the wider field of air pollution analysis?

We will certainly be looking at further improving the sensitivity of theEDXRF技术。目前，我们为某些重元素提供了良好的检测限制，但是我们看到EDXRF的灵敏度提高了。人们希望继续使用这种技术，因为它是如此方便，但他们也希望看到敏感性提高。

对于我们所有的乐器来说，这通常都是如此。我们正在努力提高其敏感性，同时努力在较短的时间范围内进行分析，从而更快地产生结果。

重要的是我们的工作是提高我们技术的用户友好性，确保使用这些分析技术尽可能容易地产生良好的结果。

我们的目标是看到更多的人和实验室，以及在不同级别使用的更多工具来监测和更好地控制空气污染。

用户友好性至关重要，因为参与监测和打击空气污染的人越多，使用该软件的人的经验水平和背景范围越大。

如果这些结果将产生可靠的结果，则空气污染监测技术应可以访问和用户友好。

This information has been sourced, reviewed and adapted from materials provided by Thermo Fisher Scientific - Elemental Analyzers and Phase Analyzers.

有关此消息来源的更多信息，请访问Thermo Fisher Scientific-元素分析仪和相分析仪。