水龍頭流出的水并非僅僅是純凈的水。實(shí)際上，水中可能含有許多肉眼難以察覺的溶解物質(zhì)。Evident公司的Vanta手持式X射線熒光（pXRF）分析儀等便攜式設(shè)備能夠幫助我們識(shí)別飲用水中隱藏的礦物質(zhì)和污染物。

盡管我們通常認(rèn)為飲用水只是水，但其實(shí)水中常常溶解了其他物質(zhì)。其中一些物質(zhì)對(duì)我們有益，例如氟化物，它有助于預(yù)防齲齒。其他常見礦物質(zhì)包括氯化鈣，這是一種含有電解質(zhì)的化合物，能夠幫助防止脫水。氯化鈣以及其他常見的氯化物（如氯化鎂、氯化鈉和氯化鉀）可以通過(guò)地質(zhì)作用從巖石中滲入飲用水。下圖（圖1）展示了Vanta pXRF分析儀在測(cè)量溶解鈣時(shí)的精度，從1000 ppm到20 ppm。

然而，水中也可能含有潛在的有害物質(zhì)，例如硝酸鹽、錳（Mn）、鐵（Fe）和碳酸氫鹽等。這些元素和化合物可能導(dǎo)致多種健康和基礎(chǔ)設(shè)施問題，包括對(duì)管道和熱水器的損害、水垢的形成以及細(xì)菌的滋生。便攜式X射線熒光（pXRF）分析技術(shù)（例如使用Vanta系列設(shè)備）可用于識(shí)別和量化這些有害物質(zhì)。此外，pXRF還可以檢測(cè)重金屬，這是飲用水污染物中更為嚴(yán)重的一類。

重金屬通常包括鉻（Cr）、鎳（Ni）、銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）、汞（Hg）和鉛（Pb）。當(dāng)這些金屬進(jìn)入飲用水時(shí)，可能會(huì)引發(fā)各種問題。它們可以通過(guò)自然地質(zhì)活動(dòng)或人類活動(dòng)（如巖石風(fēng)化、燃煤發(fā)電廠和礦山開采）進(jìn)入水中。當(dāng)這些金屬進(jìn)入地下水后，會(huì)改變水的酸堿性，使水變得更具腐蝕性。這不僅可能導(dǎo)致飲用水有毒，還會(huì)對(duì)管道和其他水基礎(chǔ)設(shè)施造成損害。此外，這些金屬還可以通過(guò)改變水的pH值，促進(jìn)有害細(xì)菌的生長(zhǎng)。

幸運(yùn)的是，大多數(shù)飲用水都經(jīng)過(guò)了過(guò)濾或其他凈化處理。生活中有多種飲用水可供選擇，包括自來(lái)水、蒸餾水、過(guò)濾水、泉水和純凈水。

自來(lái)水是最容易獲取的飲用水，但需要經(jīng)過(guò)處理。通常會(huì)在地下水中添加一些化學(xué)物質(zhì)，以去除污垢和其他溶解顆粒。然后使用氯氣對(duì)水進(jìn)行過(guò)濾和消毒，有些地區(qū)還會(huì)添加氟化物。蒸餾水是通過(guò)煮沸水產(chǎn)生蒸汽，再將蒸汽冷凝成飲用水，幾乎可以去除所有污染物。過(guò)濾水與自來(lái)水類似，但一些過(guò)濾水在裝瓶前會(huì)經(jīng)過(guò)臭氧處理以殺死細(xì)菌，然后進(jìn)行最后的凈化步驟。泉水除了經(jīng)過(guò)臭氧處理外，還會(huì)經(jīng)歷與自來(lái)水類似的凈化過(guò)程。純凈水則采用了多種凈化技術(shù)，如反滲透、蒸餾和去離子化。每種技術(shù)都會(huì)去除某些溶解物質(zhì)和污染物，但也會(huì)留下一些。使用Vanta pXRF分析儀可以確定這些不同類型的水中哪些溶解物質(zhì)沒有被去除。

為了展示pXRF的工作原理，我們使用Vanta分析儀對(duì)上述五種類型的水以及雨水進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了定量分析。測(cè)試僅需一分鐘即可快速識(shí)別水中的污染物和礦物質(zhì)（圖2）。

盡管從外觀上看，所有類型的水看起來(lái)都很相似，但它們含有不同的溶解物質(zhì)。經(jīng)過(guò)多道凈化步驟的水（如蒸餾水和純凈水）幾乎不含可檢測(cè)的溶解礦物質(zhì)、鹽或金屬。靠近水源的水（如泉水和過(guò)濾水）含有一些來(lái)自有機(jī)物質(zhì)的元素（如磷和硫），以及來(lái)自地質(zhì)過(guò)程的鹽（如鈣和氯）。自來(lái)水除了含有這些有機(jī)物質(zhì)和鹽類外，還含有一些來(lái)自輸送管道的微量鐵和鋅（仍然安全）。鐵是一種人體所需的礦物質(zhì)，但也可能在水設(shè)備上留下紅色污漬。

除了計(jì)算元素濃度外，Vanta pXRF分析儀還可以計(jì)算各種鹽的濃度。以我們的泉水和自來(lái)水為例，Vanta分析儀可以實(shí)時(shí)內(nèi)聯(lián)測(cè)定氯化鈣的濃度（圖2）。

Vanta pXRF分析儀還可以識(shí)別用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)目的的廢水或水中的重金屬污染。雖然Vanta分析儀可以檢測(cè)到濃度在1 ppm（1 mg/L）或以上的重金屬，但有些污染物的濃度低于該水平。樣品制備技術(shù)的進(jìn)步，如延時(shí)離子交換樹脂袋（TIERS），使Vanta分析儀能夠檢測(cè)重金屬和鹽的濃度，直至十億分之一（ppb）水平，或1 mg/L的分?jǐn)?shù)。這種簡(jiǎn)單且成本較低的樣品制備技術(shù)可以將水中的濃度放大100到1000倍，從而實(shí)現(xiàn)與更昂貴技術(shù)相媲美的檢測(cè)限。使用TIERS或其他離子交換樹脂已被證明有助于檢測(cè)工業(yè)和農(nóng)業(yè)水域的非法排放，評(píng)估農(nóng)田的重金屬污染，以及識(shí)別更大水體中的污染物。這些技術(shù)推動(dòng)了廢水指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，使研究人員能夠識(shí)別特定污染物或其來(lái)源。pXRF能夠達(dá)到ppb檢測(cè)限，使其成為廢水分析和污染物識(shí)別的有力工具。

水并非唯一可能受到重金屬污染的物質(zhì)，其他常見的消費(fèi)品（如谷物和糖）也可能受到重金屬污染。除了識(shí)別食品中的完整金屬碎片外，人類和環(huán)境活動(dòng)中的微量金屬也可能污染食品。例如，鐵和鋅等金屬可能通過(guò)機(jī)器設(shè)備故障、肥料中的污染物以及各種研磨和加工技術(shù)意外添加到食品中。污染物還可能通過(guò)加工過(guò)程中使用的受污染水以及種植甘蔗的土壤中的污染物進(jìn)入糖中。與檢測(cè)水樣類似，我們使用Vanta pXRF儀器測(cè)試了消費(fèi)級(jí)面粉、大米和糖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了定量分析。測(cè)試僅需一分鐘，即可快速提供這些常見食品中的污染物信息（圖3）。

圖3.Vanta pXRF分析儀掃描常見食品，包括糖（左）、面粉（中）和大米（右）。

盡管肉眼看不到任何溶解物質(zhì)，但它們確實(shí)存在于這些食品中。所有檢測(cè)到的元素都是自然存在于這些物質(zhì)中的，來(lái)自天然礦物質(zhì)、鹽和營(yíng)養(yǎng)素。Vanta分析儀甚至可以用于測(cè)試各種其他產(chǎn)品，如蛋白粉和零食等。

這些元素分析清晰地揭示了消費(fèi)性食品和飲料中的污染情況，展示了Vanta手持式XRF分析儀的卓越性能。

Vanta手持式XRF分析儀系列是由Evident公司推出的一款性能卓越的手持式XRF設(shè)備，能夠?yàn)槟切┬枰谝巴猸h(huán)境中獲得精準(zhǔn)分析結(jié)果的用戶提供快速、準(zhǔn)確的元素分析。該分析儀機(jī)身堅(jiān)固，符合IP55或IP54防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)了墜落測(cè)試，能夠在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，且成本較低。