便携式XRF在超积累植物中的应用

2020.11.11

超积累植物，即那些能够超量积累重金属的植物，可以从土壤中吸取一种或几种重金属，并将其转移、贮存到地上部分。随后收获上部并集中处理，连续种植这种植物，即可使土壤中重金属含量降低可接受水平。

超积累植物的发现一直被植物物种的系统筛选所阻碍，并且高度偏向Ni超积累体。这主要是由于存在一种针对Ni的试纸测试(基于二甲基乙二肟)，大约500种已知的超积累剂中有400种以上是针对Ni的。现在，新的技术进步允许使用便携式X射线荧光光谱（XRF）对植物样本进行大规模筛选，利用这个方法发现了许多新的超积累物种。

1.利用Bruker便携式x射线荧光技术进行植物标本筛选

为了发现超积累物种，对植物物种进行系统的筛选。使用手持式XRF仪器是一种即节省时间又经济的方法。它具有30-60秒内对干燥样本同时测量不同元素的能力。对于大多数过渡元素（例如，Co，Ni和Zn），XRF仪器（配备6-50 kV的Ag阳，0-200μA）,检出限范围为100-300ppm。

近期，手持式XRF系统已经被验证可用于植物样品中的元素测量。使用Bruker新型科研级别设备以每天约300个标本的速度测量(换算为每月约6000个标本)，这使得扫描整个系统发育谱系以及来自许多不同地方收集的同一物种的标本成为可能。此外，XRF筛选可以与植物标本室标本的数字化过程相结合，许多植物标本室已经在进行这项工作。

2. 用于标本室筛选的便携式X射线荧光技术

植物标本室标本的XRF测量结果在一个标本内可能会有所不同，这取决于所测叶表面的确切区域(如叶脉或叶片)，建议选取多个测量区域。在进行XRF测量时，需要考虑的问题是，一些植物标本室标本经过了HgCl2处理，以长期保护昆虫，因此这些标本的汞含量可能高(> 500ppm)。此外，须考虑土壤颗粒的表面污染(Fe和Cr)，因为这会增加Ni、Co、Mn的表观浓度。为了获得准确定量数据，XRF应该进行适当的校准(Markowicz 2008)。

在新喀里多尼亚，目前已知65种Ni和11种Mn超积累植物(vander Ent et al. 2015a)。Jaffre等人(1976)发现新喀里多尼亚特树种Pycnandra acuminata(原Sebertia)的乳胶中含有0.25的Ni（干重）。新喀里多尼亚研究与发展研究所(IRD)的植物标本室用便携式XRF仪器对7500个干燥的植物标本进行了检测。

图3：新喀里多尼亚IRD植物标本室的植物标本室示例

3.Bruker的手持荧光光谱仪TRACER 5 以及S1TITAN，均可用于定性和半定量元素检测。通过使用标准样品进行曲线校准后，可实现相应类型样品中元素含量的定量分析。检测结果能够以光谱，单元素/多元素浓度或者用户预先设置好阈值的通过/不通过形式给出。可选配台式支架对容器内的样品（如粉末、土壤和液体）以及需要较长测试时间样品进行检测。

阅读原文