攜帶型X熒光分析儀快速測定土壤中重金屬含量

近年來，我國土壤環境總體狀況不容樂觀，有毒重金屬引起的環境污染問題受到廣泛關注。隨著《國家土壤污染防治行動計劃》(簡稱「土十條」)的實施，加強土壤污染監測與防治，逐步改善土壤環境質量，將成為今後環境保護的一 項重要任務。

土壤重金屬檢測分析方法主要有石墨爐原子吸收法 (AAS)、原子熒光法(AFS)及電感耦合等離子體發射光譜法 (ICP—OES)等 。以上幾種方法的準確度和精確度相對較好，儀器運行條件要求高及樣品前處理繁瑣等，僅限於實驗室分析。

土壤重金屬環境應急監測需要在最短時間內，用最簡單有效的方法獲取最有價值的監測數據，需選擇合理的應急監測技術做支撐。能量色散x熒光分析儀具有對現場土壤進行非破壞、多元素同時測定、耗時少、易操作及提供數據及時等優點 。土壤環境標準是環境執法(包括危險廢物轉移事故處理處置)的重要依據，數據的準確度對事故的處置結果有很大影響。因此 ，充分掌握攜帶型 x熒光分析儀測定結果在各級標準節點處的準確度、精密度及靈敏度顯得尤為重要 。

為提高土壤重金屬環境應急監測的準確性提供科學依據，國內也開展過相應的研究。採用x熒光分析法選擇「土十條」和《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)中重點監測的Cd、Hg、As、Pb、Cr5種重金屬元素進行國標樣品分析，並進行現場實測。同時，採集現場樣品進行室內分析，與電感耦合等離子體發射光譜法(ICP—OES)和原子熒光法(AFS)進行比較。

一

試驗材料

供試儀器：手持式x熒光分析儀(蘇州浪聲儀器)，高性能微型x射線管，Rh靶 ，探測器為高性能SDD探測器 ；電感耦合等離子體發射光譜儀(PerkinElmer)；微波消解儀 (PerkinElmer)；原子熒光光度計(北京海光 )。

土壤成分分析標準物質(國家標準物質中心)：GBW07402(GSS-2)、 GBW07403(GSS～3)、GBW07408(GSS-8)、GBW07423(GSS-9)、GBW07430(GSS-16)。

現場樣品：對四川省漢源縣某廢棄有色金屬冶煉企業及周邊採用棋盤式布點的方法採集表層土壤樣品，採樣深度0～15cm，分別從8個採樣點採集樣品，每個採樣點採集1份。

二

樣品測定

土壤成分分析標準物質的測定

將手持式 x熒光分析儀開機預熱，測試窗向上放置，將土壤標樣填充滿樣品杯，並覆蓋好邁拉膜，將製作好的樣品對準測試窗口放置。然後取出操作面板遠離測試儀器2～3m，設測試時間200S，依次對樣品進行測定，每個樣品平行測定6次。

現場樣品的測定

在樣品採集時，使用手持式 x熒光分析儀對樣品進行現場測定。將余樣送回實驗室，經室溫風乾、磨碎後，過100目振動篩，分篩篩分出樣品，並採用 6mLHNO3+4mL HF 消解體系對樣品進行消解，並用飽和硼酸溶液絡合剩餘的HF，樣品處理好後使用電感耦合等離子體發射光譜儀進行Pb、Cr、Cd的測定，使用原子熒光光度計進行 As、Hg的測定。

實驗室儀器分析條件

電感耦合等離子體發射光譜儀的具體分析參數：等離子體流量12L／min，高頻功率1500W，測量時間20S，觀測高度15mm；Pb、Cr、Cd的分析波長分別為 220．353、267．716、228．802nm。 原子熒光光度計的具體分析參數：負高壓280V，載氣流量400mL／min，讀數時間14S，延遲時間1s，A道燈電流30mA，B道燈電流40mA 。採用校準曲線，重複測定2次。

三

試驗結果

通過使用攜帶型 x熒光分析儀對土壤成分分析標準物質和現場樣品 Cd、Hg、As、Pb、Cr含量進行測定，結果表明，土壤成分分析標準物質測試的準確度和精密度均高於現場樣品。攜帶型儀器在土壤重金屬環境應急監測中能起到一定的指導性作用。土壤成分分析標準物質的RSD為1.77％~22.90％。現場樣品實測RD為 -42.00％～18.10％，其中 Cr的相對偏差較小，為-21.20％ ~10.50％；As的相對偏差較大，為 -42.00％~18.10％。該試驗中存在一些不足之處，現場只使用了1款攜帶型x熒光分析儀，不足以代表整個攜帶型儀器的準確度及靈敏度，今後需進行更多款式儀器性能的現場測試比較。

目前，國內用於土壤重金屬檢測的標準方法主要是通過強酸消解處理後，採用光譜法進行重金屬測量。實驗室檢測方法準確度較高，但其檢測周期長，檢測過程中容易產生二次污染以及不能進行快速即時檢測，在實際應用中不能同時獲得多種重金屬的含量，使得以自動化 、智能化 、綜合化和精確化的快速檢測土壤重金屬技術成為必然趨勢。

近年來，世界各國加大了對土壤重金屬檢測方面的投入，運用光譜學分析技術、電化學檢測技術以及生物學分析等先進技術和最新研究成果對土壤重金屬污染問題進行研究，以期尋求一種檢測方法能夠快速、簡便、準確的檢測土壤重金屬。

隨著光學和電子技術的不斷發展，使得基於光與物質間相互作用建立起來的分析檢測土壤重金屬的方法得到廣泛關注。光學檢測法是依據光的吸收、發射 、散射等作用建立起來的分析方法，通過運用光學儀器檢測相關光譜波長及強度進行定性定量分析，從而檢測出重金屬的含量。

運用光學儀器對土壤重金屬進行檢測的研究在國內外已開展多年，並取得了長足的進步，成果相當顯著。目前，相當一部分光學檢測儀器已經成功商品化，並在實際生產生活中得到應用,如美國艾捷克公司生產的艾克 i-cheQ 攜帶型XRF環保ROHS分析儀，英國Trace20公司生產的 Metalyser HM4000 土壤重金屬測試儀，及我國蘇州浪聲科學儀器有限公司生產的手持式環境分析儀等。

日前，浪聲(蘇州)科學儀器有限公司已成功研發先進手持光譜儀，這是國內唯一一款在測量時不需要採用樣本標的，而是採用PF——粒子濾波演算法的手持光譜儀產品。目前，這款儀器可以分析的合金材料超過1萬種，還可將設備連入物聯網，並可遠程對儀器進行設置與檢修；內置的光路設計，在無需充氮情況下，可顯著提高輕元素的激發效果。

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