布魯克全新臺式D6 PHASER應用報告系列（二）——監測二氧化硅粉塵含量

粉塵有害健康(kang)

二氧化硅(gui)(gui)(gui)（SiO2）是一種既(ji)存(cun)在于(yu)天然界(jie)又可(ke)以(yi)人工(gong)合成(cheng)的(de)化學物(wu)質，普(pu)遍(bian)地分布于(yu)地球上，既(ji)是土(tu)壤和巖石的(de)典型成(cheng)分，也存(cun)在于(yu)鑄(zhu)造(zao)材料或混凝(ning)土(tu)中(zhong)。經發現，長期吸(xi)入結(jie)晶二氧化硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)職(zhi)業(ye)人群易(yi)患肺病或其他呼吸(xi)道疾病。因此，二氧化硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)塵(chen)(chen)（或稱游離二氧化硅(gui)(gui)(gui)）繼石棉之(zhi)后成(cheng)為易(yi)引起(qi)職(zhi)業(ye)呼吸(xi)病的(de)第二大(da)致(zhi)病源。而從事礦(kuang)業(ye)、硅(gui)(gui)(gui)藻土(tu)、花崗巖、陶器(qi)、耐火磚、建筑和鑄(zhu)造(zao)等行(xing)業(ye)的(de)工(gong)人較易(yi)長時間接觸(chu)這種帶(dai)有(you)(you)二氧化硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)工(gong)作(zuo)環境(jing)。在這些行(xing)業(ye)和工(gong)作(zuo)環境(jing)中(zhong)，應避免接觸(chu)可(ke)吸(xi)入二氧化硅(gui)(gui)(gui)，以(yi)減小相應的(de)健康風險。幾個國家(jia)(jia)的(de)有(you)(you)影(ying)響力機構已經制定了相關(guan)的(de)規章和接觸(chu)二氧化硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)限值(zhi)，并(bing)依此來監測二氧化硅(gui)(gui)(gui)粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)濃度(du)。具體措(cuo)施是對過濾后的(de)空氣顆粒(li)進(jin)(jin)行(xing)采樣并(bing)用X射線儀器(qi)進(jin)(jin)行(xing)測試(shi)，相應的(de)程序需按國家(jia)(jia)標準進(jin)(jin)行(xing)管(guan)理，國家(jia)(jia)標準包括NIOSH 7500、OSHA ID-142、 MSHA P-2等等。

D6 PHASER有效監測粉塵

D6 PHASER型(xing)X射(she)線(xian)衍(yan)射(she)儀(yi)(yi)可以區分結晶性(xing)二(er)(er)氧化硅(gui)的(de)(de)多種晶型(xing)（比如(ru)石(shi)(shi)英(ying)、方石(shi)(shi)英(ying)和(he)磷石(shi)(shi)英(ying)等），并可以使用適(shi)當的(de)(de)方法對其(qi)晶型(xing)、物相(xiang)含量(liang)進(jin)行定(ding)量(liang)分析。D6 PHASER儀(yi)(yi)器通過使用功率高達1200 W的(de)(de)X射(she)線(xian)發生(sheng)器，結合高通量(liang)Sollar狹縫和(he)動態光(guang)束優化系統(tong)，可將監測和(he)定(ding)量(liang)極限推到極低的(de)(de)含量(liang)（圖1）。因(yin)此，D6 PHASER衍(yan)射(she)儀(yi)(yi)針對二(er)(er)氧化硅(gui)粉塵的(de)(de)監測具有高靈敏度和(he)快速分析等優點。

▲圖1. D6 PHASER配備可變發散狹縫(VDS)、動態光束優化系統(DBO)、電動防空氣散射屏(MASS)和LYNXEYE XE-T探測器。

DIFFRAC. DQUANT軟件用于執行符合(he)標(biao)準(zhun)的漂移校正、評(ping)估未知數(shu)，并將(jiang)結果直接報告(gao)給實驗室的LIMS系統(tong)或(huo)內部儀器(qi)數(shu)據(ju)庫。它支持NIOSH 7500要(yao)求的吸光度校正或(huo)MSHA要(yao)求的分段校準(zhun)。

在(zai)DQUANT  V2版本中(zhong)，是(shi)使(shi)(shi)用(yong)信號(hao)(hao)峰的積分擬合面(mian)積來(lai)確(que)定強度（圖2）。信號(hao)(hao)峰的Kα 1和(he)Kα 2信號(hao)(hao)使(shi)(shi)用(yong) Split Pseudo-Voigt函數同時(shi)精(jing)修 （以考慮峰不對(dui)稱），并(bing)使(shi)(shi)用(yong)線性背(bei)景(jing)。對(dui)多次(ci)制備并(bing)測試(shi)同一標準樣品來(lai)消除校準標準中(zhong)的異常(chang)樣品。在(zai)這個例子中(zhong)沒有應(ying)用(yong)吸收(shou)校正(zheng)，因(yin)為它會影響較高的濃度的測試(shi)，而本研究的目的是(shi)探測D6 PHASER對(dui)二(er)氧化硅測試(shi)可以達到(dao)的定量下限(LOQ)。

▲圖2. X射線強度隨各樣品二氧化硅濃度的變化而變化。

圖(tu)中(zhong)顯(xian)示了NIST標(biao)準的100、50、20、10和5μg樣(yang)品（每次石英(ying)峰掃描時間1.5分鐘）。5μ樣(yang)品（紅色曲線帶符號）曲線可以從背景(虛線)中(zhong)分離出來，說(shuo)明儀器對二氧化硅(gui)的探測限至(zhi)少(shao)高于5μ，優(you)于NIOSH 7500要求檢測限20μg。

校準結果(圖3)全部符合NIOSH標準的(de)要(yao)求。曲(qu)線的(de)零點偏移量為(wei)0.4μg（允許±5 μg）。本例的(de)定量限(LOQ)約為(wei)5μg。理(li)論(lun)上來說，可以通過增加測量時(shi)間來進一步減(jian)小(xiao)誤差。然而，由于沉積在采樣過濾器上的(de)材料(liao)非(fei)常少(shao)，抽樣誤差可能比計(ji)(ji)數統計(ji)(ji)數據所顯示(shi)的(de)要(yao)高(gao)。

▲圖3. DIFFRAC. DQUANT制作的標準曲線顯示出高線性。

根(gen)據DIN和IUPAC標(biao)準估計的(de)(de)定(ding)量限約(yue)為5μg。（數據采(cai)集采(cai)用D6 PHASER 的(de)(de)1200kW的(de)(de)Cu靶輻射發(fa)生器(qi)，不使用K β濾波片(pian)，4°高(gao)通量Soller狹縫，主可變(bian)發(fa)散狹縫（恒定(ding)照明模式(shi)，15mm寬），電動防空氣散射屏。在(zai)高(gao)分辨率模式(shi)下，LYNXEYE XE-T檢測器(qi)在(zai)25.741 ~ 27.433°的(de)(de)2Theta的(de)(de)掃描(miao)范圍內測量了二(er)氧化硅峰，總測試(shi)時間(jian)為96秒(miao)。）

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