Multielement analysis of environmental samples by total-reflection X-ray fluorescence spectrometry, neutron activation analysis and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy

Zusammenfassung

Umweltforschung und Umweltschutz erfordern die Bestimmung von Spurenelementen über einen weiten Bereich der Ordnungszahl, z. T. bis in den extremen Spurenbereich und in ganz unterschiedlichen Matrices. Die Erfüllung dieser Aufgabe setzt die Verfügbarkeit einander ergänzender analytischer Verfahren voraus, die durch eine hohe Nachweisstärke und geringe systematische Fehler gekennzeichnet sein müssen. Hinzu kommt, daß vielfach Multielement-Eigenschaften wünschenswert sind, da bei manchen Fragestellungen zahlreiche Elemente von Interesse sind. Die Totalreflexions-Röntgenfluorescenzanalyse, die Neutronenaktivierungsanalyse und die optische Emissionsspektroskopie mit induktiv angeregter Plasmafackel erfüllen grundsätzlich diese Forderungen in hohem Maße. Jedoch besitzt jede Methode ihre besonderen Stärken, und Anwendungen auf bestimmte Probenarten können weniger erfolgreich sein. Der vorliegende Beitrag faßt unter diesem Aspekt einige neuere Entwicklungen und Untersuchungen zusammen, wobei nach Möglichkeit Vergleiche der verschiedenen Verfahren angestellt werden. Dabei werden die folgenden Matrices behandelt: Niederschlag und luftgetragene Partikel, Bodenproben, Flußsedimente und Schwebstoffe, Flußwasserfiltrate, Ozeanwasser und einige organische Matrices. Die Einsatzmöglichkeiten und die Leistungsgrenzen werden diskutiert. Die Probenvorbereitungstechniken werden beschrieben, sofern sie neu sind oder eine wesentliche Voraussetzung für die Erzielung der angegebenen Ergebnisse darstellen.

Summary

In environmental research and protection trace elements have to be determined over a wide range of atomic number, down to very low concentrations, and in quite different matrices. This challenge requires the availability of complementary analytical methods characterized by a high detection power and few sources of systematic errors. Besides, the capacity of multielement detection is often desired since it facilitates the tackling of many problems in which numerous trace elements are of direct concern. Total reflection X-ray fluorescence, neutron activation analysis and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, in principle, fulfill these requirements quite well. However, each method has its domain, and the application to certain sample species may be less promising. Under this aspect, the paper summarizes some recent developments and investigations, including intercomparisons as far as possible. Various matrices are considered: rainwater and airborne particulates, soil samples, river sediments and suspended particulate matter, river water filtrates, ovean water, and organic matrices. Capabilities and limitations are discussed. Sample preparation techniques are described if they are new or essential for achieving the results given.