大气颗粒物（PM2.5、PM10）是大气污染状况的重要监测指标，由于颗粒物粒径较小（0.1~100μm），因此可以直接进入人体胸部甚至肺部，会对人们的身体健康造成损害，特别是其中的汞、镉、铅、铬等重金属元素，均具有很强的生物毒性。对大气颗粒物中的元素组成进行解析，一方面成为日常环境监测的必要工作，另一方面还可以为污染物溯源、迁移扩散研究等课题提供支持，以更好地指导污染的预防和治理。

大气颗粒物的元素组成十分复杂，而且不同地区差异较大，在无污染地区以钠、镁、铝、硅等轻元素为主，在工业烟气中则可能含有较高的重金属元素。因此，方便快捷地进行多元素分析是大气颗粒物监测的必然要求。X 射线荧光光谱（XRF）作为一种高通量元素分析方法，可以同时分析原子序数 4（Be）~92（U）的几乎所有元素，检出限低至亚 ppm 级，并且无需复杂的样品前处理过程，是大气颗粒物成分分析的重要工具。此外，环境保护部已经颁布执行的 HJ830-2017《环境空气 颗粒物中无机元素的测定——波长色散 X 射线荧光光谱法》标准，也为 XRF 在大气颗粒物分析中的应用提供了技术指导与规范要求。

本实验使用 ARL Perform’X 4200 波长色散型 X 射线荧光光谱仪（下图）对空气滤膜样品进行分析。该光谱仪使用 4.2kW 高功率 Rh 靶 X 射线管作为光源，Be 窗厚度为 50μm（可选 30μm），这意味着仪器拥有较高的灵敏度，对于钠、镁、铝、硅等轻元素也能获得非常稳定的测试结果。高达百位的自动进样器还能进行大批量样品的自动分析，可以大大提高总体测试效率。

在样品制备方面，与 ICP-MS、AAS 等分析方法不同的是，沉积在空气滤膜上的颗粒物样品无需进行消解，可以直接进入 X 射线荧光光谱仪中进行分析。同时，由于空气滤膜中沉积的颗粒物属于薄层样品，基体效应小，因此其工作曲线还拥有较宽的线性范围和较低的检出限。

图 2 空气滤膜

利用空气滤膜商业标准样品，可以建立各元素的定量曲线。图 3 为其中部分重金属元素的曲线。

图 3 元素定量分析曲线

各元素的线性相关系数（R2）与估计标准误差（SEE）列于表 1 中。从表中可以观察到， 各元素 SEE 值约为 0.05~0.5μg/cm2，说明该方法具有较高的准确性。

通过空白滤膜的重复测试，我们可以测定该方法中各元素的检出限，详见表2。低于 0.01 μg/cm2 的检出限能够充分满足 HJ830-2017 标准的测试要求。

ARL Perform‘X 波长色散 X 射线荧光光谱仪性能优异，能够同时进行多元素分析，其高准确度和低检出限能够充分满足 HJ830-2017 环境标准的测试要求，是大气环境监测的强大工具。