手持式X射线荧光仪测定土壤中重金属研究

胡 珊

（宣城市生态环境局，安徽 宣城 242000）

随着我国国民经济快速发展，工矿企业越来越多，企业在建设运营过程中产生大量废水、废气和废渣，最终都将影响土壤质量。近年来，国家越来越重视土壤污染防治和土壤环境质量调查。2019年1月1日，《中华人民共和国土壤污染防治法》开始实施，从法律层面为土壤污染治理提供依据。土壤检测不同于水质检测和大气检测，前处理过程较为复杂，常规分析方法有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法，这些方法测定结果相对准确可靠，前处理比较复杂，费时费力。目前，较为便捷的快速检测仪器为手持式X 射线荧光仪（XRF），只需要将探头窗口对准土壤，几分钟即可直接读出数据，以此开展初步筛查，并和实验室监测相结合，可以大大提高检测效率。

1 试验仪器与材料

1.1 分析仪器

仪器主要有电感耦合等离子体质谱仪（铂金埃尔默公司）、手持式X 射线荧光仪（苏州浪声科学仪器有限公司）、微波消解仪（美国CEM 公司）和梅特勒分析天平（精度0.01 mg）。

1.2 试剂和样品

主要试剂有盐酸、硝酸（国药集团化学试剂有限公司）以及铜、锌、镉、铅、镍、铬、砷标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）。土壤标准样品（GSS-17）来源于中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

2 样品测定

2.1 电感耦合等离子体质谱法测定100 目土壤样品

取某林地土壤样品一份（样品编号TR01，风干，磨碎，过100 目筛），以GSS-17 为质控样，准确称取0.1 g（精确至0.1 mg）并置于消解罐中，加6 mL 王水，按照以下步骤消解：120 ℃保持2 min；150 ℃保持5 min；185 ℃保持40 min。冷却定容后，静置，取上清液待测，结果如表1所示。土壤标准样品GSS-17的均值在规定的标准值范围内，相对标准偏差（）介于1.2%～5.5%，可见本方法测定土壤的结果较为准确，将该方法测定TR01 的结果作为基准值，和XRF 分析结果进行对比。

表1 王水提取-电感耦合等离子体质谱法测定结果

2.2 XRF 测定100 目土壤样品

取适量风干、磨碎且过100 目筛的TR01 土壤（GSS-17 作为质控样），置于样品杯中，覆上聚丙烯膜压实，XRF 与土壤表面保持垂直，测定时间设置为80 s。测定结果如表2和表3所示。GSS-17 平均值在标准值范围内，其精密度相比国标实验室方法有所下降。TR01 测定结果的介于4.1%～7.6%，准确度为95.6%～108.3%（准确度为XRF 测定值与电感耦合等离子体质谱法测定值的比值）。

表2 XRF 实验室测定100 目GSS-17

表3 XRF 实验室测定100 目TR01

2.3 XRF 测定含水率30%土壤样品

研究表明，土壤水分会直接影响X 射线吸收特征。为验证这种因素对XRF 检测的影响，将TR01制成含水率30%的土壤样品，观察含水率对测定结果的影响，测定结果如表4所示。5 次测定结果的为4.2%～13.6%，准确度为71.2%～148.4%。

表4 XRF 实验室测定含水率30%土壤样品

2.4 XRF 现场原位分析

XRF 原位检测前，将待测点位表面（土壤较为干燥，短期内没有降水）树叶、石子移除后，将仪器探头垂直对准地面进行检测，测定元素为铜、锌、铅、镉、镍、铬、砷。时间设置为80 s。测定结果如表5所示。5 次测定结果的为7.2%～14.8%，准确度为72.9%～146.1%。

表5 XRF 现场原位测定结果

3 结论

从试验数据可以看出，XRF 在土壤检测中可能会受到土壤水分的影响，但在试验验证下可以将其控制在一定范围。样品风干、磨碎并过100 目筛后，测定数据较为准确，水分对测定结果影响较大。土壤原位测定时，为了减少土壤水分对现场测定的影响，应选择晴朗天气，保证土壤干燥，提高XRF 测定的准确度。手持式X 射线荧光仪节省了大量的试验时间和调查费用，方便土壤环境管理，对土壤污染管控具有重要意义。