胡學(xué)強(qiáng) 岳元博 廖學(xué)亮 劉明博

摘 要：使用X射線熒光光譜法可以實(shí)現(xiàn)土壤中重金屬元素Cr、Ni、Cu和Zn的快速檢測(cè)，滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)試需求。使用不同類(lèi)型的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制工作曲線，采用靶材的康普頓峰作為參比，元素Cr、Ni、Cu和Zn的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.998、0.990、0.997和0.999;同時(shí)對(duì)儀器的短期精密度進(jìn)行測(cè)試，對(duì)Cr、Ni、Cu和Zn測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏分別為2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，儀器測(cè)試的穩(wěn)定性較好。使用分析純二氧化硅得到Cr、Ni、Cu和Zn的定量限分別是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，在一級(jí)土壤的限值以下，滿(mǎn)足實(shí)際土壤快速檢測(cè)的需求。

關(guān)鍵詞：能量色散X射線熒光;土壤;重金屬元素

中圖分類(lèi)號(hào) O645.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）18-0104-03

The Study of Rapid Detection for Heavy Metal Elements of Cr， Ni， Cu and Zn in Soil

HU Xueqiang et al.

（NCS Testing Technology Co.， Ltd.， Beijing 100081， China）

Abstract： The rapid detection for heavy metal elements of Cr， Ni， Cu and Zn in soil can be realized by using X-ray fluorescence spectrometry， which can meet the requirements in actual test. And when different types of national standard samples were adopted to draw the working curves， through using the Compton peak of target material as reference， the linear correlation coefficient for element Cr， Ni， Cu and Zn was 0.998， 0.990， 0.997 and 0.999 respectively， at the same time， the short-term precision for testing instrument was also measured， the relative standard deviation for Cr， Ni， Cu and Zn was 2.83%， 3.66%， 3.40% and 0.89% respectively， which meant the stability of the instrument is well. The quanlification limits of Cr， Ni， Cu and Zn obtained by analyzing pure silica are 4.58， 3.09， 2.39 and 1.41 mg·kg-1 respectively， which were all below the limit of first-grade soil and could meet the requirements of rapid detection in actual soil.

Key words： Energy dispersive X-ray fluorescence; Soil; Heavy metals

土壤中重金屬元素超過(guò)一定的限值，不但會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生危害，還會(huì)通過(guò)植物的傳遞對(duì)人體的健康產(chǎn)生危害。土壤中多種重金屬元素的檢測(cè)方法一般有原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子熒光光譜法、電化學(xué)方法等[1]，這些方法需要土壤樣品進(jìn)行消解，測(cè)試周期較長(zhǎng)。能量色散X射線熒光光譜法在常量元素的分析上有較廣泛的應(yīng)用，該方法可以直接對(duì)固體進(jìn)行檢測(cè)，不需要復(fù)雜的前處理過(guò)程，可以對(duì)樣品進(jìn)行快速檢測(cè)。由于土壤基體比較復(fù)雜，使用X射線熒光光譜法對(duì)土壤中重金屬的檢測(cè)檢出限較高，準(zhǔn)確度較低[2]。本文使用康普頓峰作為參比，減少基體效應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)能量色散X射線熒光光譜法實(shí)現(xiàn)土壤中鉻、鎳、銅、鋅的準(zhǔn)確測(cè)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器及樣品 NX-100S重金屬檢測(cè)儀（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司），光管靶材是銠鈀50kV/50W，配備FAST SDD探測(cè)器，儀器測(cè)試條件及參數(shù)：管電壓25kV，管電流為1200?A。

選用不同類(lèi)型的樣品，包括土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、水系沉積物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和巖石成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，樣品名稱(chēng)及其中鉻、鎳、銅、鋅的樣品含量如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方法 當(dāng)入射X射線撞擊原子中的電子時(shí)，如光子能量大于原子中的電子束縛能，電子就會(huì)被擊出。如果入射光束的能量大得足以擊出原子中的內(nèi)層電子，就會(huì)在原子的內(nèi)殼層產(chǎn)生空穴，這時(shí)的原子處于非穩(wěn)態(tài)，外層電子會(huì)從高能軌道躍遷到低能軌道來(lái)填充軌道空穴，多余的能量就會(huì)以X射線的形式放出，原子恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。根據(jù)樣品中待測(cè)元素產(chǎn)生的X射線強(qiáng)度和能量大小進(jìn)行定量和定性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 工作曲線 使用不同類(lèi)型的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用靶材的康普頓峰作為參比，選擇不同含量的樣品對(duì)鉻、鎳、銅和鋅分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以相對(duì)強(qiáng)度作為縱坐標(biāo)，樣品含量作為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線，鉻、鎳、銅和鋅的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.998，0.990，0.997和0.999（如圖1所示）。

2.2 短期精密度 選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品GSD-10，在儀器最優(yōu)條件下，進(jìn)行11次測(cè)量，對(duì)儀器的短期精密度進(jìn)行考察，測(cè)量結(jié)果如表2所示。對(duì)測(cè)量結(jié)果分析可知，對(duì)Cr、Ni、Cu和Zn測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏分別為2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，儀器測(cè)試的穩(wěn)定性較好。

2.3 檢出限測(cè)試 對(duì)分析純二氧化硅進(jìn)行11次測(cè)量，各個(gè)元素的測(cè)量結(jié)果如表3所示。11次測(cè)量的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差即是該方法的檢出限，10倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差是該方法的定量限，結(jié)果如表3所示。對(duì)于重金屬元素Cr、Ni、Cu和Zn的檢出限，分別是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，該方法對(duì)土壤樣品進(jìn)行測(cè)量的定量限均在一級(jí)土壤的限值以下，滿(mǎn)足對(duì)土壤快速檢測(cè)的要求。

3 結(jié)論

使用X射線熒光光譜法可以實(shí)現(xiàn)土壤中重金屬元素Cr、Ni、Cu和Zn的快速檢測(cè)，滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)試需求。同時(shí)使用不同類(lèi)型的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制工作曲線，Cr、Ni、Cu和Zn的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.998、0.990、0.997和0.999;對(duì)儀器的短期精密度進(jìn)行測(cè)試，對(duì)Cr、Ni、Cu和Zn測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏分別為2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，儀器測(cè)試的穩(wěn)定性較好。使用分析純二氧化硅得到Cr、Ni、Cu和Zn的定量限分別是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，在一級(jí)土壤的限值以下，滿(mǎn)足實(shí)際土壤快速檢測(cè)的需求。

（責(zé)編：王慧晴）