Descoberta de análise de solo combina dados do analisador manual XRF e Vis-NIR

Em todo o mundo, existem muitos locais com solo contaminado. O solo pode estar contaminado por compostos e minerais naturais e sintéticos, metálicos e orgânicos.

À medida que as populações aumentam, cresce a pressão para remediar a terra contaminada. No entanto, uma barreira para a remediação do solo é a falta de opções de avaliação de baixo custo. Por isso, os pesquisadores estão procurando novas tecnologias (ou combinações de tecnologias) para ajudar a tornar o processo de correção mais rápido e fácil.

O professor David C. Weindorf, do Departamento de Ciência de Plantas e Solo da Texas Tech University (TTU), e o professor assistente Somsubhra Chakraborty, do Instituto Indiano de Tecnologia, Kharagpur, Índia, descobriram uma solução de análise portátil e econômica de solo que combina dados de duas tecnologias: refletância difusa visível no infravermelho próximo (Vis-NIR) e fluorescência de raios X (XRF).

Esse modelo previsível pode relacionar os espectros de refletância difusa do Vis-NIR aos dados elementares fornecidos pelo XRF. Veja como ele funciona:

Compreendendo a ligação entre Vis-NIR e XRF para análise de solo

Para quem não conhece, o Vis-NIR funciona emitindo luz visível e infravermelha no solo (como uma lanterna). Parte da luz é refletida de volta para a sonda de contato e transportada através de um cabo de fibra óptica para um espectrorradiômetro montado em uma mochila, onde os comprimentos de onda da luz refletida são determinados com precisão de 350 a 2.500 nm em intervalos de 1 nm.

Separadamente, o analisador XRF coleta dados elementares em uma varredura complementar. Em seguida, algoritmos de aprendizado de máquina (por exemplo: regressão aleatória da floresta, árvore de regressão aprimorada) são usados para combinar os conjuntos de dados para prever o analito de interesse.

Essencialmente, o espectro Vis-NIR é usado como os dados de modelagem primários, enquanto os dados elementares do XRF são adicionados ao modelo como dados de entrada auxiliares. A combinação da modelagem de dados dessa maneira mostrou repetidamente ser mais precisa do que qualquer sensor isoladamente.

Os recursos de detecção das duas tecnologias são complementares. Vis-NIR é muito sensível à umidade e a compostos orgânicos de carbono. O XRF, por outro lado, fornece detecção robusta para uma variedade de elementos com implicações ambientais/agronômicas (por exemplo, elementos essenciais da planta, metais pesados).

Essas metodologias têm sido aplicadas em todo o mundo em diversos ambientes, desde minas e aterros sanitários a derramamento de petróleo e terrenos baldios.

Uma descoberta premiada

Essa descoberta inovadora não passou despercebida. Em 2018, os Drs. Weindorf e Chakraborty ganharam uma patente para determinar as propriedades de uma amostra de solo usando Vis-NIR com XRF. E eles têm várias outras patentes atualmente sob revisão para tecnologias/avanços relacionados.

O trabalho deles foi apresentado em muitas publicações científicas e levou a colaborações ativas com o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e a NASA. Aqui estão dois estudos notáveis:

• Desenvolvimento de um método híbrido de detecção proximal para identificação rápida de solos contaminados com petróleo
• Uso sintetizado de Vis-NIR DRS e XRF portátil para caracterização do solo: carbono total e nitrogênio total

Então, qual foi o instrumento de XRF que o Dr. Weindorf utilizou em sua pesquisa? Temos orgulho em dizer que foi o nosso analisador manual por XRF Vanta™.

Assista a este vídeo da TTU para ouvir o Dr. Weindorf explicar como o analisador por XRF Vanta e o espectrômetro Vis-NIR podem trabalhar juntos para ajudar os pesquisadores a entender melhor o ambiente ao nosso redor.

Saiba mais sobre análise de solo e ambiental usando XRF, consulte Vanta para avaliações ambientais, na aba Recursos.

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