便攜式XRF分析儀是某地一種快速的半定量元素分析儀,可以快速確定礦石以及土壤中的区土金屬材料的含量,其中包含元素周期表中磷到鈾的快速含量。由於該儀器測定具有輕便快捷、检测數據精確以及可測量的实验室检對象較多的原因,因此被廣泛用於各種領域,测对特別是比结地質礦產普查中的各類礦樣的快速檢測,而土壤中的果分重金屬的快速測試也在該儀器的測量範圍內。但是某地,該儀器的区土測定數據的準確性以及能否替代實驗室分析結果的可行性相關研究依然缺乏。鑒於此,快速通過分析便攜式XRF儀器檢測土壤中的检测Pb元素結果和實驗室分析結果進行比較,探討便攜式XRF儀器與實驗室檢測之間的实验室检區別,通過對比兩者之間的测对結果,以此推測便攜式XRF儀器快速檢測土壤中Pb含量的比结可行性,為後續相關研究提供一定的材料支撐,為促進環境保護工作的完成出一份力量。
土壤是一種不均勻的高空間變量性媒體,土壤汙染物分布範圍的鑒定結果會受采樣點、位置和空間預測方法的影響。通常來說,采樣密度越大,汙染物分布範圍越好。但是將采樣點擴大,采樣成本也將增加,因此如何在低成本的基礎上完成采樣十分關鍵。采樣戰略優化的本質是找到精度和成本之間的平衡,是希望可以盡可能降低經濟成本,但前提是不會降低實驗準確性和準確性。為此,基於X射線熒光光譜技術,也就是XRF技術的應用順利誕生,而重金屬快速檢測技術也越來越廣泛地應用於現場調查采樣策略的優化。
該技術可以幫助研究人員快速識別場地的範圍和範圍,及時調整采樣點,適當地減少實驗室的樣本數量,節省調查成本以及最終的分析測試時間,具有加快檢測速度、降低經濟成本等優點。眾多研究表明,室內重金屬快速檢測技術與傳統的實驗室結果獲得檢測結果相對來說也比較接近。也有不少的研究者相信,XRF技術快速檢測的結果可以提供與現場汙染有關的順序和定量信息,也能夠很好的滿足分析要求。而其他人使用便攜式XEF,能夠迅速確定農田土壤的重金屬含量,為農田的土質控製提供最好的幫助。
大量研究表明,該方法與傳統的實驗室測量相似,且結果相差並不會特別的大,綜合考慮實驗室或現場快速檢測獲得的土壤汙染物數據的不連續性,通常需要使用合理的空間預測方法將分散的土壤點汙染信息轉化為連續現場汙染分布信息,再由地理信息係統(ARECGIS)進行數據的綜合輸入與分析,這種方式已被廣泛使用。
為探究XRF快速測試檢測與實驗室檢測結果之間存在的差異,作者選擇某場地采集的多個土樣樣品進行分析對比,該地區的土壤多為粉質黏土,其中也有大量的風化泥質砂岩,這部分泥土的含水量為22%到28%之間。該地區土質特別,不屬於深度汙染區域,也不屬於農田。據了解該區域曾是某金屬廠區的冶煉生產車間,從事稀有金屬冶煉工作,但停止生產時間較長,因此土地中含有一定的微量金屬。除此以外,由於荒廢時間較長,它也含有少量的建築垃圾,有一定的研究價值。
該調查在選定區域采樣120份土壤樣品,將120份土壤樣品分成兩個部分,其中一個部分進行現場XRF快速檢測;另一部分帶回實驗室中,利用實驗室檢測重金屬使用的原子吸收分光光度法、原子熒光法、冷原子吸收分光光度法等方式對土壤中鉻、鎳、鉛以及鎘四種元素含量進行分析,並且將實驗室分析數據與XRF現場快速檢測數據進行對比,對比兩者之間的數據差別,並且對造成差別的主要原因進行分析。
現場XRF快速檢測方法主要選用型號為EXPLORER9000的測試儀,將采樣土壤放置在一次性PE自封袋進行檢測,土壤樣品厚度大約為10mm,檢測時長為60秒,現場記錄土壤樣品中的各項數據,並且將數據進行匯總。而實驗室(LAB)檢測法則將樣品帶回實驗室,將樣品進行自然幹燥,篩分以及消解等處理,然後用原子吸收分光光度法、原子熒光法以及電感耦合等方法對該土壤樣品中的鎘、鎳、鉛以及鎘元素進行分析,並且記錄數據。將現場記錄的數據與實驗室檢測數據進行匯總分析,得出結論。
從檢測數據對比可以看出,實驗室檢驗金屬元素以及現場XRF快速測試方法對於測量土壤中的鉻、鎳、鉛以及鎘元素區別並不是特別大,兩種檢測方式的最大值以及最小值有較大的區別,最終數據匯總所得出的平均值差距不大。這其中影響因素繁多,但綜合而言,樣品數量足夠多的情況下,兩者之間的結果不會有太大的差距。
依照研究所得數據分析,綜合檢測結果之間相差不大,但最大值以及最小值之間差距頗多,這其中與采樣方式、地理環境以及土質條件等因素有很大的關係。而兩種檢測方法之間的選擇則需要根據實際情況進行合理的分析,必要時可以采用兩種方式結合的方法,既加快檢測速度,也能保證檢測的準確率。
研究發現,以XRF檢測的方式進行微量元素的檢測,熒光強度會隨著土壤厚度的增加而增強,而且該條件是極為敏感的,當土壤厚度增加到一定程度時,熒光強度會達到飽和的狀態,而且高能量X射線與低能量X射線相比,高能量X射線的飽和厚度會更加的大。就現有的研究表明,鉛元素在厚度為2.5mm時的熒光強度會達到飽和,而鉻則需要到達5.3mm厚度時才會飽和,這意味著要測量不同的元素,就需要不同的土壤厚度,因此在實際的測量過程中,土層厚度選擇10mm為佳。
已有的研究對不同目數的土壤樣品進行測試,使用XRF對不同目數的土壤進行檢測,眾多研究表明,土壤的粒徑越小,數據之間的絕對偏差的趨勢會更小。除此以外,粒徑越小,XRF響應強度也會越來越小,而且這種情況下,穩定性會更好。而鉛、鉻、鎳以及鎘這四種元素,在土壤粒徑為140目時檢測會更加準確,說明XRF的響應強度在這種情況下會更加穩定。因此,在選用XRF方式對土壤中的微量元素進行檢測時,需要考慮土壤粒徑的問題,才能夠讓測試結果更加準確。
同樣的樣品,將其研磨成同一目數的樣品,用不同的壓力對樣品進行壓實,並且用XRF對這些樣品進行重複檢測,不同的壓力壓實的土壤明顯會反映出不一樣檢測結果。但有很多專家也對此進行了大量的研究,最終的結果表明壓實的土壤樣品比起不壓實的土壤樣品所呈現出來的精密度會更加的好,這其中應該與土壤間隙有關。沒有進行研磨壓實的土壤,顆粒相對較大,而且土壤之間的間隙也會比較大,這是必然的。而表麵粗糙度以及顆粒之間的空隙大小,會對X射線的相幹散射以及不相幹散射產生極為嚴重的影響,這也是導致最終檢測精密度較差的最主要原因。
總而言之,對比兩種檢測方式我們不難看出,土壤中微量元素的檢測無論是采用實驗室的方式又或者是采用XRF快速檢測的方式,結果都是可靠的。在兩者的製樣方式相同的情況下,最終檢測結果相差不大。但實際上,XRF檢測最大的優點是可以現場快速對樣品進行檢測,省去了取樣以及樣品運輸的成本,能夠幫助相關技術人員對土壤進行最快速的分析,現場製定出合理的方案。無論如何,采用何種方式進行測試,還是需要根據實際情況進行選擇,也可以在進行XRF快速檢測後,再進行實驗室檢測取樣,雙重檢測以確保結果的準確性。
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