胡俊1 陈大伟2
嘉兴市秀洲生态环境监测站1 浙江嘉兴 314000 浙江首信检测有限公司2 浙江嘉兴 314000
摘要：本文针对X射线荧光法（XRF）对土壤中重金属的影响因素展开深入的探讨与分析，通过研究来证实土壤的样品的厚度情况、粒径情况以及含水率等对荧光强度所带来的影响。在利用便携式XRF测定仪对土壤展开检测时需要确保与土壤样品保持干燥的状态，土壤的粒径应呈现出均匀一致，其厚度统一10mm。
关键词：XRF测定仪；土壤检测；影响因素
前言：目前X射线法在检测土壤的过程中得到了广泛的应用，利用XRF测定仪能够简单快速且不破坏土壤的前提下对土壤样品中的金属含量进行检测。所以对于环境监护领域来说，选择XRF法对土壤污染展开调查或者是修复土壤中重金属元素的筛查是非常必要的，能够直接在现场检测出土壤中金属元素的实际污染水平，同时还能根据土壤样品中所含有的待测远测荧光强度与土壤之间的线性关系展开定量分析。
1、实验部分
1.1仪器的选择
本文在研究的过程中选择X-MET 3000TX型号的XRF测定仪作为研究仪器，该仪器的射线源是X射线、Rh靶，其工作电压最大为40kv，工作电流最大为40μA；在仪器内部设置了4个滤光片。检测荧光强度的仪器为Penta-Pin检测仪，其分辨率能够达到165eA。
1.2样品采集及制备
在采集土壤样品时选择了吉林省长春市周边的土壤、水系沉积物样品以及粘土等多种土壤样品，分别根据国家对土壤重金属的检测标准作为依据，将所取得样品展开干燥和粉碎处理，处理完成后在土壤中掺入一些重金属元素，并再一次展开混合、干燥、粉碎与筛分等工序，最终形成3份待检测的土壤样品[1]。
样品1：土壤样品，土壤的平均粒径均＜4μm，该土壤中掺入了Fe、Se、Cd、Pd等四种金属元素。
样品2：粘土样品，该样品中具有6种不同大小的粒径，分别为：2～5mm、0.85~2mm、0.425～0.85mm、0.210～0.425mm、0.105～0.210mm和＜0.105mm，同时在该样品中掺入Ba、Fe、Cd、Pd等金属元素。
样品3：水系沉积物，该样品的粒径大小为75～150μm，同样在该土壤样品中掺入四种金属元素：Sr、Fe、Ti、Ca。
2、结果与讨论
2.1土壤样品厚度与荧光强度之间关系
针对样品1展开研究与分析，针对不同厚度的土壤样品来检测金属元素Fe Kα为6.4keV；Se Kα为11.2keV；Pb和lβ为12.6keV；Cd和Kα的荧光强度为23.2keV，具体的检测结果如图1所示。
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图1 土壤样品厚度与荧光强度之间的关系
通过图1的结果可以发现，土壤厚度为1mm时，Fe金属的荧光强度基本上能够达到饱和；土壤厚度为2.5mm时Pb和Se金属的荧光强度可以达到饱和状态；土壤厚度为3.5mm时，Cd金属的荧光强度能够呈现出饱和。可知，当土壤的厚度在不断增加的同时其荧光强度就会逐渐达到饱和[2]。实际上是因为荧光强度达到饱和情况下土壤的厚度与X射线的荧光能量相关，土壤对于高能量X射线的吸收情况远低于对低能量X射线的吸收，此时高能量X射线所能够实现的饱和厚度相较于低能量X射线而言更大一些。一般来说初级X射线因能量过大所以当土壤的厚度低于10mm时就能够轻而易举地到达土壤底部。由于荧光X射线所具有的能量相对较小，所以能够产生的X射线能量不尽相同。土壤深处所产生的高能量X射线荧光可以直接透过较厚的土层不被全部吸收，这样就能够在样品的表面被测定仪检测到。
2.2土壤含水率与荧光强度之间的关系
将样品3水系沉积物放置在温度为100℃的烘干箱内进行3小时干燥，并在干燥的过程中分别加入3种体积不同的纯水制作含水率不同的多个样品，以厚度为10mm的土壤样品为例，来检测Sr Kα、Fe Kα、Ca Kα、Ti Kα的荧光强度同含水率之间的关系，具体如图2所示。
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图2 土壤含水率与荧光强度之间的关系
通过图二可知Sr Kα为（14.2keV）、Fe Kα（6.4keV）；Ca Kα（4.5keV）；Ti Kα（3.7keV）由此可知，荧光强度会因土壤中的含水量增加而逐渐降低，同时低能量X射线的荧光强度会跟随土壤含水率的增加而降低；如果说土壤中的含水率高于32%，Sr金属的荧光强度就会低于10%，金属Ca所产生的荧光强度能够直接降低至70%。所以选择XRF法对土壤进行检测时需要保持土壤干燥[3]。
2.3土壤粒径与荧光强度之间的关系
针对土壤样品2展开研究，以厚度为10mm的样品为基础分别对粒径不同的样品荧光强度进行测量，测量结果为：Ba Lα（4.5keV）；Fe Kα（6.4keV）；Pb Lβ（12.6keV）；Cd Kα（23.2keV）。金属的荧光强度与样品粒径之间的关系如图3所示。
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图3 土壤粒径与荧光强度之间的关系
土壤中粒径的大小能够对荧光强度造成一定的影响，低能量X射线Ba和Fe的荧光强度会伴随粒径的减小而逐渐增强，而高能量X射线Pb与Cd也会随着粒径的减小而降低，但降低的程度相对较弱[4]。因此，在选择XRF测定仪对土壤进行检测时需要对土壤粒径的大小进行考虑，在分析时需要保证土壤中的粒径大小相一致。
3、结论
总之，为了能够确保对土壤中金属元素从轻到重的分析，需要保证土壤样品的厚度均为10mm，并且在使用XRF测定仪分析土壤时，要确保土壤粒径大小保持一致且呈现出干燥状态。
参考文献：
[1]张志鹏，孙东，曹楠，等.便携式XRF在快速评价矿区土壤修复效果中的应用探索[J].四川环境，2019，038(004):156-160.
[2]唐晓勇，倪晓芳，商照聪.土壤中铁元素对铬元素p-XRF测定准确度的影响与校正[J].岩矿测试，2020，v.39(03):158-165.
[3]陈曾思澈，徐亚，雷国元，等.Pxrf土壤重金属检测的影响因素，模式与校正方法[J].中国环境科学，2020，v.40(02):246-253.
[4]陈亮明.探究便携式XRF土壤重金属检测仪在环境应急监测中的应用[J].绿色环保建材，2019，No.149(07):39-40.