便攜式XRF土壤重金屬分析儀快速檢測與國標方法比對研究

林照彬

（廣州檢驗檢測認證集團有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來，隨著“土十條”的出臺，建設用地土壤調查監測進入高速發展階段。而要做好場地調查，就是要全面、快速、確實地調查清楚污染來源、污染程度、污染空間分布。如何科學、全面地布設點位，確定采樣深度，將會直接影響后續整個場地調查監測的效果。現新發布的相關技術規范，均鼓勵使用便攜式XRF土壤重金屬分析儀進行現場重金屬快速檢測，輔助現場布設點位，確定采樣深度等。便攜式XRF土壤重金屬分析儀的使用，能有效提高布點效率、降低檢測成本、準確地確定采樣深度、捕抓污染、提高場地調查監測整體效果。目前對于便攜式XRF土壤重金屬分析儀的準確性是否滿足要求，尚未有太多的研究。本實驗通過使用便攜式XRF分析儀進行現場原位測定，同步采集樣品至實驗室使用國標方法分析測定，并對結果進行比對分析。

1 原理

便攜式XRF技術的基本原理是，X射線照射在物質上激發其產生X射線熒光，不同的元素所放射出的X射線具有能量或波長特性，XRF是基于對元素特征X射線的識別及對其熒光強度的計算來實現定性或定量分析。X射線熒光光譜儀有兩種基本類型，波長色散型（WD-XRF）和能量色散型（ED-XRF）。XRF分析技術的研究始于20世紀50年代末，主要用于科研院所和地質科學研究。過去，環境的評估只能依賴于在實驗室對從現場采集并運送到實驗室的樣品所做的分析，耗時費力，而便攜式XRF分析儀則使檢測人員可以在現場直接對環境進行評估，省去了樣品前處理特別是強酸消解的繁瑣，具有快速、準確、經濟和可原位監測等諸多優點[1]。

2 實驗部分

2.1 主要儀器與試劑

Olympus Vanta 型便攜式XRF 土壤重金屬分析儀；PinAAcle900T型原子吸收光譜儀；PinAAclE900Z型石墨爐原子吸收光譜儀；BAF-2000型原子熒光光譜儀。

As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni標準溶液、鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸、磷酸氫二銨、硫脲抗壞血酸、硼氫化鉀、氫氧化鈉。

2.2 樣品采集與分析

本實驗樣品采集廣州市某地塊的柱狀土壤樣品，嚴格按照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166-2004）、《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》（HJ25.2-2019）和《建設用地土壤污染防治第1部分：污染狀況調查技術規范》（DB4401T102.1-2020）等相關監測技術規范要求采集。采集后的樣品轉至實驗室，經自然風干、研磨、過篩。樣品前處理及元素分析使用現有國家標準，其中汞分析使用《土壤質量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第1部分：土壤中總汞的測定》（GB22105.2-2008）；砷分析使用《土壤質量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第2部分：土壤中總砷的測定》（GB22105.1-2008）；鉛、鎘分析使用《土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T17141-1997）；鎳、銅分析使用《土壤和沉積物銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法》（HJ491-2019）[2-3]。

2.3 便攜式XRF現場原位測定

使用陶瓷刀剔除約1 cm～2 cm表層土壤，使新土壤切面平整，用便攜式XRF進行原位測定，測定時儀器探頭窗口垂直于土壤切面，測定時間90 s，測定元素為As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni。依此方法，對10個土壤樣品連續測定6次，并計算其相對標準偏差RSD，結果見表1。由表1可知，便攜式XRF現場原位測定方法對As、Cu、Pb、Ni結果的重現性較好，測定6次結果的RSD為2.15%～8.97%，說明該方法測定的精密度可滿足日常測定要求。由于Cd、Hg選取樣品濃度較低，測定結果均為未檢出。

表1 便攜式XRF現場原位測定結果

2.4 國標方法比對

對上述樣品按照相關監測技術規范進行采集，帶回實驗室，按上述國標方法開展前處理及元素分析，并與便攜式XRF現場原位測定數據比對分析，結果見表2。由表2可知，便攜式XRF現場原位測定結果與國標方法結果相比，As、Cu、Pb、Ni測定準確度在82.3%～115.3%之間；Cd、Hg因選取樣品濃度較低，便攜式XRF現場原位測定結果均為未檢出，其使用國標方法結果濃度也較低，Cd濃度范圍在0.16～0.68 mg/kg之間；Hg濃度范圍在0.038～0.241 mg/kg之間，實驗結果較為合理。

表2 兩種方法土壤樣品測定結果比對

表2 文大路點位各污染物相關性數據表

3 結論

本實驗結果表明，便攜式XRF現場原位測定可以實現部分元素定量或半定量分析，并可根據測定結果輔助現場布設點位，確定采樣深度等，從而有效提高布點效率、降低檢測成本、準確地確定采樣深度并捕抓污染，提高場地調查監測整體效果。