手持式X射線熒光儀測定土壤中重金屬研究

胡 珊

（宣城市生態環境局，安徽 宣城 242000）

隨著我國國民經濟快速發展，工礦企業越來越多，企業在建設運營過程中產生大量廢水、廢氣和廢渣，最終都將影響土壤質量。近年來，國家越來越重視土壤污染防治和土壤環境質量調查。2019年1月1日，《中華人民共和國土壤污染防治法》開始實施，從法律層面為土壤污染治理提供依據。土壤檢測不同于水質檢測和大氣檢測，前處理過程較為復雜，常規分析方法有原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體質譜法、原子熒光光譜法，這些方法測定結果相對準確可靠，前處理比較復雜，費時費力。目前，較為便捷的快速檢測儀器為手持式X 射線熒光儀（XRF），只需要將探頭窗口對準土壤，幾分鐘即可直接讀出數據，以此開展初步篩查，并和實驗室監測相結合，可以大大提高檢測效率。

1 試驗儀器與材料

1.1 分析儀器

儀器主要有電感耦合等離子體質譜儀（鉑金埃爾默公司）、手持式X 射線熒光儀（蘇州浪聲科學儀器有限公司）、微波消解儀（美國CEM 公司）和梅特勒分析天平（精度0.01 mg）。

1.2 試劑和樣品

主要試劑有鹽酸、硝酸（國藥集團化學試劑有限公司）以及銅、鋅、鎘、鉛、鎳、鉻、砷標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。土壤標準樣品（GSS-17）來源于中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所。

2 樣品測定

2.1 電感耦合等離子體質譜法測定100 目土壤樣品

取某林地土壤樣品一份（樣品編號TR01，風干，磨碎，過100 目篩），以GSS-17 為質控樣，準確稱取0.1 g（精確至0.1 mg）并置于消解罐中，加6 mL 王水，按照以下步驟消解：120 ℃保持2 min；150 ℃保持5 min；185 ℃保持40 min。冷卻定容后，靜置，取上清液待測，結果如表1所示。土壤標準樣品GSS-17的均值在規定的標準值范圍內，相對標準偏差（）介于1.2%～5.5%，可見本方法測定土壤的結果較為準確，將該方法測定TR01 的結果作為基準值，和XRF 分析結果進行對比。

表1 王水提取-電感耦合等離子體質譜法測定結果

2.2 XRF 測定100 目土壤樣品

取適量風干、磨碎且過100 目篩的TR01 土壤（GSS-17 作為質控樣），置于樣品杯中，覆上聚丙烯膜壓實，XRF 與土壤表面保持垂直，測定時間設置為80 s。測定結果如表2和表3所示。GSS-17 平均值在標準值范圍內，其精密度相比國標實驗室方法有所下降。TR01 測定結果的介于4.1%～7.6%，準確度為95.6%～108.3%（準確度為XRF 測定值與電感耦合等離子體質譜法測定值的比值）。

表2 XRF 實驗室測定100 目GSS-17

表3 XRF 實驗室測定100 目TR01

2.3 XRF 測定含水率30%土壤樣品

研究表明，土壤水分會直接影響X 射線吸收特征。為驗證這種因素對XRF 檢測的影響，將TR01制成含水率30%的土壤樣品，觀察含水率對測定結果的影響，測定結果如表4所示。5 次測定結果的為4.2%～13.6%，準確度為71.2%～148.4%。

表4 XRF 實驗室測定含水率30%土壤樣品

2.4 XRF 現場原位分析

XRF 原位檢測前，將待測點位表面（土壤較為干燥，短期內沒有降水）樹葉、石子移除后，將儀器探頭垂直對準地面進行檢測，測定元素為銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、砷。時間設置為80 s。測定結果如表5所示。5 次測定結果的為7.2%～14.8%，準確度為72.9%～146.1%。

表5 XRF 現場原位測定結果

3 結論

從試驗數據可以看出，XRF 在土壤檢測中可能會受到土壤水分的影響，但在試驗驗證下可以將其控制在一定范圍。樣品風干、磨碎并過100 目篩后，測定數據較為準確，水分對測定結果影響較大。土壤原位測定時，為了減少土壤水分對現場測定的影響，應選擇晴朗天氣，保證土壤干燥，提高XRF 測定的準確度。手持式X 射線熒光儀節省了大量的試驗時間和調查費用，方便土壤環境管理，對土壤污染管控具有重要意義。