石棉检测方法对比

石棉检测方法对比

石棉是纤维状天然矿物，因此，国内外石棉检测方法主要借鉴的是矿物学的研究和鉴定的方法。按检测方法分为：X射线衍射法（XRD）、偏光显微镜法(PLM)、相差显微镜（PCM）、扫描电镜法(SEM)、透射电镜法（TSM)、红外光谱法（IR）、差热法(DTA)、中子活化法(NAA) 。针对石棉出现的环境，又分为空气、粉尘（工作场所、固体表面）、土壤、水体、块状材料（建筑材料，摩擦和密封材料）中石棉检测。根据检测要求，可分为定性分析和定量分析（重量百分比或体积或数量计数）。

1.1X射线衍射法(XRD)

XRD原理为每种矿物都具有其特定的X射线衍射数据和图谱（表2），其衍射峰的强度与其含量成正比关系，据此来判断试样中是否含有某种石棉矿物和测定其含量。该方法可辨石棉种类，并进行定量分析。

XRD有五种度量分析方法，《粉状化妆品及其原料中石 棉测定方法》中定量采用的是K值和绝热法。XRD检测石棉用样量小，重现性好，快速有效，特别适用于粉状化妆品中石棉检测，该方法也是目前各国石棉检测普 遍采用的方法之一。当然，XRD法检定石棉也存在着争议，即有人认为XRD法灵敏度低，检出限不高，只能满足石棉在1%以上含量的检测。实际 上，检出限是一个十分复杂的问题，影响因素有五类13个因素。只要正确控制其检测因素，其检出限可以低于1%。

目前，提高XRD检测灵敏度和分析精度的方法主要有提高光源功率、如采用高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射、高压脉冲X射线源等；提高X射线利用率，如提高检测器录谱效率，增加检测头。

1.2光学显微镜法

1.2.1偏光显微镜法(PLM)

PLM 原理为每种矿物都有其特定矿物光性和形态特征，通过偏光显微镜观测矿物晶体形态、折光率、干涉色、2V角、延性、颜色、多色性、解理、轮廓、糙面、克线、 突起等特征鉴定石棉矿物。偏光显微镜下，温石棉为细长纤维，呈浅黄绿色或低正突出至低负突出，折光率1.540-1.550。干涉色经常是I级灰白至黄 色。闪石类直闪石折射率1.605-1.710,除透闪石消光角为10-20o 外，均为平行或近于平行消光。透闪石石棉为短纤维，呈无色，中正突出。横切面干涉色为I级黄白，纵切面上干涉色Ⅱ级橙黄。横切面对称消光，其他纵切面 均为斜消光，沿柱面方向为正延长。因此，PLM法即可以鉴定石棉种类是各国鉴定石棉普遍采用的方法之一。

理论上 PLM放大1000倍，可鉴定和分辨率石棉直径大于0.25μm石棉，但通常PLM方法使用倍数在400-600倍，美国NIOSH9002标准 中，PLM石棉检测下限为1%，但标准又称其真正测量的石棉百分比还与其他因素有关，其中包括人员的培训与经验，PLM法不适合含有大量石棉纤维的样品 。

1.2.2相差显微镜法（PCM）

PCM 原理是将透过标本的可见光的光程差变成振幅差，光线透过标本后发生折射，偏离了原来的光路，同时被延迟了1/4λ（波长），如果再增加或减少1/4λ，则 光程差变为1/2λ，两束光合轴后干涉加强，振幅增大或减下，提高反差。从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。这样得以大幅提高检测精度。

因此，该方法已被各国空气中微量石棉检测标准中广泛采用的方法［10-13］。如NIOSH 7400 确认的空气石棉检出限为，每平方毫米滤网面积100 根纤维，其估值2-7 根。但PCM 法不能准确辨别纤维种类，在浓度较大时，检测精度会受到影响［10］。NIOSH 标准PCM 适用于石棉纤维直径大于0.25μm，但也有文献认为PCM 适用于石棉纤维长度大于5μm，长径比大3 的石棉［14］。

1.3扫描电镜法（SEM）和透射电镜法(TEM)

根据成像原理可分为扫描电镜（SEM）和透射电镜(TEM)，透射电镜具有更高的分辨率。与光学显微镜相比，电镜具有更高分辨本领和放大倍数（见表3）。电镜法检测石棉是各国采用较多的方法。特别是对于大气粉尘、水体中的石棉检测，电镜法十分有效。

1.4红外光谱法（IR）

IR 原理与XRD相似，利用矿物的红外吸收谱特征来鉴定和分析矿物，如闪石类石棉在752-760 cm-l左右处有一特征吸收带，其中青石棉蓝闪石的该吸收带稍高，在777～786 cm-l 。该带反应灵敏，强度与石棉含量成正比，因此红外光谱也可用于鉴定石棉矿物，但由于红外法难以区分石棉类型，不能定量分析，常作为辅助手段，甚少单独使用。除韩国滑石标准中涉及有红外检测石棉方法外，尚未查到专门标准。

1.5差热分析法(TDA)

TDA 是指在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度或者时间的关系的一种测试技术。蛇纹石类石棉差热特征为750-800℃有特征吸热谷，接着马上出现较 高的放热峰，闪石类石棉吸热谷在1050℃。由于矿物形成中的成分变化，引起的TDA 曲线特征变化较IR 或XRD 大的多，因此，TDA 只能作为一种石棉矿物鉴定的辅助手段。目前，采用差热法检测石棉方法，仅在少数文献中提到，研究资料不多，尚无标准。

1.6中子活化分析法(NAA)

NAA 是一种现代物理测试手段，具有精度高，灵敏高特点，通常作为仲裁和痕量分析手段。其原理为反应堆中子活化分析是利用反应堆中子轰击待分析的样品,通过核反 应使其中多种元素(每种元素的至少一种同位素) 生成放射性核素,根据这些核素衰变过程中发射特征衍射线的性质和强度,对相应元素进行定性、定量分析。该方法是国外相对较新的石棉分析方法。它是 应用标志元素的浓度作为各成分含的标志，测得每种成分中标志元素含量，然后解一组线性方程式进行石棉含量计算。NAA需要建立一个体系，并然后根据标志元 素进行复杂的矩阵计算得到石棉含量的检测结果。从资料检索情况看，国内中子活 化法石棉检测方法研究尚属空白。国外也未见有相关标准。