EDXRF对土壤中痕量铬、镍、铜和锌的快速检测方法研究

胡学强 岳元博 廖学亮 刘明博

摘 要：使用X射线荧光光谱法可以实现土壤中重金属元素Cr、Ni、Cu和Zn的快速检测，满足实际测试需求。使用不同类型的国家标准样品绘制工作曲线，采用靶材的康普顿峰作为参比，元素Cr、Ni、Cu和Zn的线性相关系数分别为0.998、0.990、0.997和0.999;同时对仪器的短期精密度进行测试，对Cr、Ni、Cu和Zn测量结果的相对标准偏分别为2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，仪器测试的稳定性较好。使用分析纯二氧化硅得到Cr、Ni、Cu和Zn的定量限分别是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，在一级土壤的限值以下，满足实际土壤快速检测的需求。

关键词：能量色散X射线荧光;土壤;重金属元素

中图分类号 O645.1  文献标识码 A文章编号 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

土壤中重金属元素超过一定的限值，不但会对植物的生长产生危害，还会通过植物的传递对人体的健康产生危害。土壤中多种重金属元素的检测方法一般有原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法、电化学方法等[1]，这些方法需要土壤样品进行消解，测试周期较长。能量色散X射线荧光光谱法在常量元素的分析上有较广泛的应用，该方法可以直接对固体进行检测，不需要复杂的前处理过程，可以对样品进行快速检測。由于土壤基体比较复杂，使用X射线荧光光谱法对土壤中重金属的检测检出限较高，准确度较低[2]。本文使用康普顿峰作为参比，减少基体效应的影响，实现能量色散X射线荧光光谱法实现土壤中铬、镍、铜、锌的准确测量。

1 材料与方法

1.1 试验仪器及样品 NX-100S重金属检测仪（钢研纳克检测技术股份有限公司），光管靶材是铑钯50kV/50W，配备FAST SDD探测器，仪器测试条件及参数：管电压25kV，管电流为1200?A。

选用不同类型的样品，包括土壤成分分析标准物质、水系沉积物成分分析标准物质和岩石成分分析标准物质，样品名称及其中铬、镍、铜、锌的样品含量如表1所示。

1.2 试验方法 当入射X射线撞击原子中的电子时，如光子能量大于原子中的电子束缚能，电子就会被击出。如果入射光束的能量大得足以击出原子中的内层电子，就会在原子的内壳层产生空穴，这时的原子处于非稳态，外层电子会从高能轨道跃迁到低能轨道来填充轨道空穴，多余的能量就会以X射线的形式放出，原子恢复到稳态。根据样品中待测元素产生的X射线强度和能量大小进行定量和定性分析。

2 结果与分析

2.1 工作曲线 使用不同类型的国家标准物质，采用靶材的康普顿峰作为参比，选择不同含量的样品对铬、镍、铜和锌分别绘制标准曲线。以相对强度作为纵坐标，样品含量作为横坐标，绘制工作曲线，铬、镍、铜和锌的线性相关系数分别为0.998，0.990，0.997和0.999（如图1所示）。

2.2 短期精密度 选择国家标准土壤样品GSD-10，在仪器最优条件下，进行11次测量，对仪器的短期精密度进行考察，测量结果如表2所示。对测量结果分析可知，对Cr、Ni、Cu和Zn测量结果的相对标准偏分别为2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，仪器测试的稳定性较好。

2.3 检出限测试 对分析纯二氧化硅进行11次测量，各个元素的测量结果如表3所示。11次测量的3倍标准偏差即是该方法的检出限，10倍的标准偏差是该方法的定量限，结果如表3所示。对于重金属元素Cr、Ni、Cu和Zn的检出限，分别是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，该方法对土壤样品进行测量的定量限均在一级土壤的限值以下，满足对土壤快速检测的要求。

3 结论

使用X射线荧光光谱法可以实现土壤中重金属元素Cr、Ni、Cu和Zn的快速检测，满足实际测试需求。同时使用不同类型的国家标准样品绘制工作曲线，Cr、Ni、Cu和Zn的线性相关系数分别为0.998、0.990、0.997和0.999;对仪器的短期精密度进行测试，对Cr、Ni、Cu和Zn测量结果的相对标准偏分别为2.83%、3.66%、3.40%和0.89%，仪器测试的稳定性较好。使用分析纯二氧化硅得到Cr、Ni、Cu和Zn的定量限分别是4.58、3.09、2.39和1.41mg·kg-1，在一级土壤的限值以下，满足实际土壤快速检测的需求。

（责编：王慧晴）