في السنوات الأخيرة، أصبحت حماية البيئة مجال بالغ الأهمية على الصعيد العالمي، مع تركيز الحكومات والمنظمات بشكل متزايد على مراقبة التلوث والتخفيف من حدته. ومن بين الطرق المختلفة المستخدمة في التحليل البيئي، اكتسب تحليل التألق بالأشعة السينية (XRF) اهتمامًا كبيرًا لإمكانيات التحليل غير المدمرة والدقيقة والسريعة في تقييم وجود الملوثات المختلفة في البيئة.

ما هو تحليل الأشعة السينية؟

تحليل الأشعة السينية (XRF) هي تقنية تستخدم لتحديد التركيب الأولي للمواد عن طريق قياس الفلورية (الأشعة السينية الثانوية) المنبعثة عندما تتعرض عينة لأشعة سينية عالية الطاقة أو أشعة غاما. وتسمح هذه التقنية بتحديد العناصر من الصوديوم (Na) إلى اليورانيوم (U)، مما يجعلها فعالة للغاية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الرصد البيئي.

لماذا يعتبر XRF بالغ الأهمية للتقييم البيئي

غالباً ما يرتبط التلوث البيئي بالمعادن الثقيلة والعناصر السامة مثل الرصاص والزرنيخ والكادميوم والزئبق والتي يمكن أن تشكل مخاطر صحية كبيرة على البشر والحياة البرية. غالبًا ما تتطلب الطرق التقليدية للاختبار البيئي إعداد عينة معقدة ومستهلكة للوقت، وأحيانًا الحاجة إلى مواد كيميائية خطرة أو درجات حرارة عالية. ومن ناحية أخرى، يعد تحليل الموجات السينية (XRF) طريقة غير مدمرة وسريعة وفعالة من حيث التكلفة لاكتشاف وتحديد هذه العناصر في العينات البيئية المختلفة، مثل التربة والماء والهواء والرواسب.

1. تلوث التربة

ومن أهم تطبيقات تحليل الموجات السينية في التقييم البيئي اكتشاف تلوث التربة. يمكن أن يؤثر وجود المعادن الثقيلة في التربة بشكل سلبي على نمو النبات، ويلوث المياه الجوفية، ويشكل مخاطر صحية طويلة الأجل على البشر. مع XRF، يمكن لعلماء البيئة تحليل عينات التربة بسرعة لتحديد ما إذا كانت تركيزات المعادن مثل الرصاص والكادميوم أو الزرنيخ تتجاوز الحدود الآمنة. وهذه القدرة بالغة الأهمية بصفة خاصة لتقييم المناطق القريبة من المواقع الصناعية أو التي تم فيها التخلص من النفايات الخطرة بطريقة غير سليمة.

2. رصد جودة المياه

وغالبا ما تتعرض المسطحات المائية لمختلف الملوثات، بما في ذلك المعادن التي يمكن أن تتدهور نوعية المياه وتضر بالحياة المائية. ويمكن استخدام الموجات السينية لرصد عينات المياه للتأكد من وجود المعادن، مما يسمح للسلطات بتحديد مصادر التلوث بسرعة واتخاذ الإجراءات التصحيحية. وعلاوة على ذلك، بما أن أجهزة الموجات السينية المحمولة، فيمكن استخدامها في الميدان، مما يتيح إجراء تحليل آني لمسطحات المياه والبحيرات والأنهار والمناطق الساحلية.

3. تقييم جودة الهواء

في حين أن الأشعة السينية ترتبط في المقام الأول مع اختبار التربة والمياه، فإنه يمكن أيضا أن تطبق لرصد جودة الهواء. غالباً ما تحتوي الجسيمات المحمولة جواً على معادن سامة مثل الرصاص والزئبق، والتي يمكن أن تسهم في مشاكل الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية الحادة. من خلال تحليل جسيمات الهواء باستخدام الأشعة السينية، يمكن للباحثين تقييم مستويات التلوث في المناطق الحضرية، والمناطق الصناعية، وغيرها من المناطق، والمساعدة في تحسين سياسات الصحة العامة والسيطرة على مصادر الانبعاثات.

مزايا تحليل XRF.

غير مدمرة:وخلافا للتقنيات الأخرى، لا يتطلب XRF تغيير العينة، والحفاظ عليها لمزيد من التحليل.

النتائج السريعة:ويمكن لإطار الأشعة السينية أن يقدم نتائج فورية، مما يجعله أداة مثالية للتقييمات البيئية السريعة وسيناريوهات الاستجابة للطوارئ.

حساسية عالية:وجهاز الأشعة السينية قادر على كشف كميات ضئيلة من المعادن الثقيلة والعناصر الأخرى، مما يجعله أداة قيمة لتحديد التلوث المحتمل قبل أن يصبح مسألة بيئية أو صحية أكثر أهمية.

إمكانية النقل:وتتوفر أجهزة محمولة تعمل بالأشعة السينية (XRF)، مما يمكن المهنيين العاملين في مجال البيئة من إجراء تحليلات في الموقع في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها دون إرسال عينات إلى المختبرات.

ولإجراء تحليل سريع للمواد غير اجتياحية، يتفوق مطياف Pi 900E بالأشعة السينية. وهو يكشف العناصر الرئيسية من خلال تألق الأشعة السينية، مما يتيح التحقق في الوقت الحقيقي من السبائك، وفحص التلوث، ومراقبة الجودة في مجالات مثل التعدين وإدارة النفايات. وتشمل التصاميم المدمجة والمتينة شاشات لمس سهلة الاستخدام وتبادل البيانات لاسلكيًا، في حين تغطي عناصر من المغنيسيوم إلى اليورانيوم مع خيارات معايرة مصممة خصيصًا.

Terras PI900E محلل سبيكة محمول باليد 

التحديات والقيود

وعلى الرغم من مزاياه، فإن تحليل الأشعة السينية (XRF) له بعض القيود. هذه التقنية قد لا تكون دائما مناسبة للكشف عن عناصر معينة في المصفوفات المعقدة، وقدرتها على الكشف عن التركيزات المنخفضة لبعض العناصر قد تكون محدودة بالمقارنة مع طرق أخرى مثل مطياف الامتصاص الذري (AAS) أو مطياف كتلة البلازما المتقارن بالحث (ICP-MS). بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتداخل تأثيرات المصفوفة -حيث يؤثر تكوين العينة على إشارة الفلورية -في بعض الأحيان مع النتائج الدقيقة، مما يتطلب المعايرة والتفسير الصحيحين.

خاتمة

ويعد تحليل الأشعة السينية بالأشعة السينية أداة أساسية في مجموعة أدوات التقييم البيئي الحديثة. وتوفر قدرته على الكشف بسرعة ودقة عن العناصر الضارة في التربة والماء والهواء طريقة قيمة لرصد التلوث البيئي والتخفيف من حدته. ومع استمرار المخاوف البيئية في الارتفاع، فإن الطلب على حلول الرصد الفعال سيزداد فقط، والقدرات غير المدمرة والسريعة للإطار بالأشعة السينية تجعله طريقة لا غنى عنها للإدارة البيئية المستدامة.