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(shè)用地土壤調(diào)查監(jiān)測進入高速發(fā)展階段。而要做好場地調(diào)查，就是要全面、快速、確實地調(diào)查清楚污染來源、污染程度、污染空間分布。如何科學(xué)、全面地布設(shè)點位，確定采樣深度，將會直接影響后續(xù)整個場地調(diào)查監(jiān)測的效果。現(xiàn)新發(fā)布的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，均鼓勵使用便攜式XRF土壤重金屬分析儀進行現(xiàn)場重金屬快速檢測，輔助現(xiàn)場布設(shè)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(diào)查監(jiān)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(xiàn)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(jié)果進行比對分析。

1 原理

便攜式XRF技術(shù)的基本原理是，X射線照射在物質(zhì)上激發(fā)其產(chǎn)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(xiàn)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(shù)的研究始于20世紀50年代末，主要用于科研院所和地質(zhì)科學(xué)研究。過去，環(huán)境的評估只能依賴于在實驗室對從現(xiàn)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(xiàn)場直接對環(huán)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(jīng)濟和可原位監(jiān)測等諸多優(yōu)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(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.2-2019）和《建設(shè)用地土壤污染防治第1部分：污染狀況調(diào)查技術(shù)規(guī)范》（DB4401T102.1-2020）等相關(guān)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求采集。采集后的樣品轉(zhuǎn)至實驗室，經(jīng)自然風(fēng)干、研磨、過篩。樣品前處理及元素分析使用現(xiàn)有國家標準，其中汞分析使用《土壤質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(xiàn)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(xù)測定6次，并計算其相對標準偏差RSD，結(jié)果見表1。由表1可知，便攜式XRF現(xiàn)場原位測定方法對As、Cu、Pb、Ni結(jié)果的重現(xiàn)性較好，測定6次結(jié)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(jié)果均為未檢出。

表1 便攜式XRF現(xiàn)場原位測定結(jié)果

2.4 國標方法比對

對上述樣品按照相關(guān)監(jiān)測技術(shù)規(guī)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(xiàn)場原位測定數(shù)據(jù)比對分析，結(jié)果見表2。由表2可知，便攜式XRF現(xiàn)場原位測定結(jié)果與國標方法結(jié)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(xiàn)場原位測定結(jié)果均為未檢出，其使用國標方法結(jié)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(jié)果較為合理。

表2 兩種方法土壤樣品測定結(jié)果比對

表2 文大路點位各污染物相關(guān)性數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論

本實驗結(jié)果表明，便攜式XRF現(xiàn)場原位測定可以實現(xiàn)部分元素定量或半定量分析，并可根據(jù)測定結(jié)果輔助現(xiàn)場布設(shè)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(diào)查監(jiān)測整體效果。