XRF分析技術在土壤重金屬檢測中的應用研究

本文選題來自國家863計劃項目之“高精度手提式X熒光儀的研發”編號為：2012AA06180301。在社會經濟快速發展的今天，我們生活在工業文明的成果中，沒有顧慮到環境問題已經成為危害我們生活質量的關鍵因素。目前來說，在諸多的環境污染問題之中又以土壤環境污染最受大家關注。土壤是人類各種資源的來源地，人們日常生活所需的各種資源離不開土壤。土壤環境的優劣不僅僅關系著各種動植物的生長和環境的質量，更是和人類本身的身體健康有著密切相關的聯系。因此對土壤產生污染的主要成因--重金屬研究成了日前非常迫切的研究方向。就目前來說現在對土壤重金屬的研究分為了兩類：一個是修復土壤重金屬污染；另外一個就是土壤受到重金屬污染情況的檢測分析。土壤重金屬污染情況的檢測研究是修復土壤重金屬污染研究的前提，只有搞清了土壤重金屬污染的切實情況才能提出相對應的修復措施。在現實的條件下，常用的重金屬分析方法有：原子熒光、原子吸收、分光光度法、XRF分析法，ICP及ICP-MS法。本文利用波長色散X射線熒光光譜檢測技術建立了針對城鄉結合部的農田重金屬的檢測方法。主要討論了關于X熒光光譜分析測量精度的各種影響要素和相對應的校正方法，對南方商品糧生產區代表區域西南某市、華東某市、華南某市等地的城鄉結合部農田土壤樣品作了分析研究。論文取得的主要成果有：（1）詳細介紹了國內外X熒光分析應用領域的最新研究成果。討論了關于在土壤重金屬檢測領域X熒光分析檢測技術的應用現狀和目前所遇到的主要問題。提出了利用X熒光光譜檢測技術建立系統地檢測土壤重金屬的方法。（2）研究實驗儀器以及樣品處理各方面達到的最優化條件，例如實驗儀器的高壓、電流的選擇；校正角度、扣除背景；確定測定時間。對本實驗影響較大的樣品制備條件飽和厚度、緊實度的研究分析。通過實驗得出實驗儀器的各元素的最優化測量條件；通過實驗得出在制樣壓力15MPa以下As的計數率與樣品質量關系，在此情況下樣品的質量只有達到4g以上，才能達到飽和厚度；當試樣的厚度已經飽和時，通過實驗得出As的計數率與制樣壓力的關系，在此情況下制樣壓力只有達到15MPa以上其所受的影響最小。最適的土壤樣本測試條件為：干燥后，制片壓力15MPa，飽和厚度--樣品質量4g以上。（3）采用X熒光光譜分析法，利用理論α系數校正基體效應，建立Cu、Cr、Ni、Zn、As、Pb六種元素的校正工作曲線。其各元素的校正系數為：Cr對SiO2的α系數為0.3112，對Fe2O3的α系數為0.2711，對CaO的α系數為3.1803；Ni對Fe2O3的α系數為-0.7443，對CaO的α系數為-0.1252；Cu對Fe2O3的α系數為-0.8223，對CaO的α系數為-0.2943；Pb對Fe2O3的α系數為-0.5052，對CaO的α系數為-0.1167；Zn對Fe2O3的α系數為-0.63，對CaO的α系數為-0.1153；As對于Pb的重疊干擾因子校正系數為0.295285。對Fe2O3的α系數為-0.0001，對CaO的α系數為-0.0001。（4）對X熒光光譜法進行方法評價即精密度和準確度分析，對方法檢出限進行驗證。方法精密度即相對標準偏差(RSD)均小于6.2%，方法準確度即相對誤差均小于3.09%，降低了儀器測量各元素的檢出限，使其在0.9-2.0之間。（5）利用建立好的X熒光光譜分析模型對三個地區的城鄉結合部農田土壤進行重金屬檢測。實驗結果表明城鄉結合部的重金屬污染情況正在加劇，并且隨著工業發展程度而不同。三個地區的城鄉結合部重金屬的污染都不嚴重，在可控的范圍內。因為調查區域的差異，華東地區農田土壤重金屬相對含量較高，華南次之，西南地區含量在背景值附近。實驗結果表明X熒光光譜分析法用于檢測土壤重金屬的含量是合適的。