X射線衍射Rietveld全譜圖擬合法測定粉塵中游離SiO2含量

職業性接觸含硅粉塵與肺癌,以及矽肺與肺癌的關系問題,很早從臨床、病理、流行病學等方面進行了許多研究。近來關于塵肺,特別是矽肺合并肺癌危險性有增高的趨勢,已引起職業醫學界的十分關注。現已確定粉塵中游離的二氧化硅是引起矽肺的主要病因,是評價粉塵危害性質的主要指標。我國接觸二氧化硅粉塵作業人員較多,矽肺病患者數字較大,因此,加強對粉塵中游離二氧化硅含量的檢測是一件非常重要和緊迫的工作。近來,廣西職業病防治研究所對河池某冶煉廠的不同車間不同工序的工人進行調查,發現矽肺病患者數字較大。因此快速準確的檢測這些冶煉廠的游離二氧化硅的含量對于找出病因,控制生產性粉塵的濃度是很有必要的。本文應用X射線衍射技術與Rietveld全譜圖擬合法測定了模擬粉塵樣品及實際粉塵樣品游離二氧化硅的含量,并同時得到粉塵樣品中其它晶相和非晶相物質的含量。實驗采用日本理學D/MAX 2500V型X射線衍射儀,CuKα輻射帶石墨單色器,管壓44kV管流150mA,步進掃描收集衍射數據,用Jade5.0軟件定性分析,DBWS9807a軟件定量分析。研究結果如下:（1）通過對一系列SiO₂含量不同的四元、五元、六元模擬粉塵樣品的分析,考察了峰形參數和結構參數對實驗結果的影響:峰形參數的變化對分析結果有較大的影響,而結構參數的變化對分析結果沒有較大的影響。Rietveld全譜圖擬合法克服了常規X射線衍射中存在的微吸收、擇優取向、衍射峰重疊以及純標樣制備難等問題,由于它以結構模型為依據,應用的是包括重疊峰在內的全部衍射峰,使得傳統的定量分析方法分析過程中衍射峰的重疊剝離困難和純標樣難以制備的問題得到解決;使定量分析的結果更加準確可靠,且使擇優取向的影響受到了相當程度的抑制。實驗最后分析結果為:R_p平均等于8.53%,R_wp平均等于12.02%,S平均等于2.06%。二氧化硅在各樣品中絕對誤差為:1.54%,2.22%,1.96%。回收率分別為:114%,108.53%,92.38%。其它各晶相物質的絕對誤差均小于3%,回收率為92.38%～114.65。（2）分析了含有非晶相SiO₂模擬粉塵樣品:應用Rietveld全譜圖擬合法可準確的測定樣品中非晶相或未知相的含量,此法不需要在待測樣品中加入任何參考標相,也無需繪制象其它X射線衍射定量相分析時所需的標準曲線。實驗最后結果為:R_p平均等于8.79%,R_wp平均等于12.11%,S平均等于2.47%。二氧化硅在各樣品中絕對誤差為:1.19%,0.88%,0.42%。回收率分別為:94.32%,96.68%,98.08%,重現性測定相對標準偏差（RSD）為1.14%。非晶相二氧化硅在各樣品中絕對誤差為:1.33%,0.62%,1.81%;回收率分別為:112.97%,84.62%,119.91%。重現性測定相對標準偏差（RSD）為12.45%。其它各晶相物質的絕對誤差均小于3%,回收率為91.31%～112.97%,重現性測定相對標準偏差（RSD）小于5%。（3）分析了廣西職業病防治研究所提供的實際粉塵樣品:應用Rietveld全譜圖擬合法成功的解決了對于象SnO₂與SiO₂物相強衍射峰嚴重重疊的問題,不僅簡化了分析方法而且減少了隨機誤差的出現;且應用Rietveld全譜擬合方法可同時測定混合物中其它物相的含量,這是用化學分析方法無法得到的。最后分析結果為R_p平均等于11.09%,R_wp平均等于13.13%,S平均等于3.19。二氧化硅的質量百分含量為0%～37.83%,加標回收率為102.6%～119.9%。實驗結果表明用Rietveld全譜圖擬合法來測定粉塵中游離二氧化硅及其它物相的含量準確度較高,重現性較好,是一種較好的定量分析方法。