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手持式土壤分析仪对蔬菜地土壤重金属的现场快速测定

点击次数:248  发布时间:2021-05-08

土壤重金属状况调查时,其含量的测定是一个重要环节。然而,目前的测定方法需要经过土壤研磨、消化、测定等步骤,分析周期长,耗时、耗财,并且分析过程中,对分析人员的身体健康和环境也会造成一定影响。因此,开发一种简单、直接的土壤重金属测定方法对提高土壤调查效率,节约调查成本,减少分析环境污染风险有十分重要的意义。

 

德国斯派克手持式土壤分析仪由于具有质量轻、便于携带,操作简便,检测速度快,无污染,配有现代计算机技术等优点,引起了环境工作者的重视,应用范围不断扩大。以某蔬菜地为例,采集土样86个。土样经风干后,研磨至通过10目尼龙筛待测。测定时,将装有土壤样品的自封袋直接放在德国斯派克手持式土壤分析仪的X射线发射口测定重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和As等的含量。

 

 

在测定土壤样品重金属含量的同时,插入了8个不同重金属含量土壤标准样品,以检验测定结果的准确性。为了验证德国斯派克手持式土壤分析仪测定的精度,采用传统实验室分析法同步测定了土壤中重金属Cd、Cr、Pb、Cu.Zn和As的含量,即将土壤样品用强酸消化后,Cd、Cr.Pb、Cu、Zn等元素用电感耦合等离子光谱法测定,As用原子荧光光谱法测定。

 

 

德国斯派克手持式土壤分析仪法测定土壤标准样品重金属含量与标准值见的相关性分析结果显示(表1),Cr、Pb、Cu、Zn和As五种重金属元素的决定系数R2在0.87之上,测定精度误差在13%范围内,且Pb、Cu、Zn和As的相关系数R2接近1.0。从回归方程的斜率可看出,Cr元素回归方程的斜率较低,仅为0.503,其余元素Pb、Cu、Zn和As等回归方程的斜率均在0.87以上,其中Pb最高,相关方程的斜率为0.976,由此可知,用德国斯派克手持式土壤分析仪测定土壤标准样品中Pb、Cu、Zn和As等元素含量与其真实值间的差异均低于13%;由于土壤中Cd含量低于德国斯派克手持式土壤分析仪的检测限,不能检测出,故在此未对Cd进行讨论。德国斯派克手持式土壤分析仪和TLA两种方法对蔬菜地土壤样品测定结果的相关分析得知(表1),Cr(R2=0.077)和Pb(R2=0.130)两元素的决定系数较低,而Cu.Zn和As的决定系数分别达到0.772、0.888和0.794,均高于0.75。相关方程中As的斜率为0.977,接近于1.0,而Cu和Zn的斜率也均在0.70左右,相对于TLA的测定结果,德国斯派克手持式土壤分析仪法整体偏低约30%。两种方法之间还是存在一定的系统误差,在实际应用时应加以注意。

 

对所研究的重金属而言,Cr元素德国斯派克手持式土壤分析仪方法的测定效果不理想,从理论上讲,该元素容易与土壤中Fe元素的光谱的干扰而产生误差。其余元素测定效果均较好。至于Pb元素为何与传统实验室分析检测的数据相关性较差,主要是因为本文所测定的样品含量范围较窄,大约在10~30mg/kg之间,均在仪器测定的灵敏度范围之内(20mg/kg),仪器测定结果的稳定性影响两者之间的相关关系。对Cu、Zn而言,如果考虑德国斯派克手持式土壤分析仪的测定结果与标准值之间偏低15%的事实,那么,TLA的测定结果与德国斯派克手持式土壤分析仪法之间的系统误差则更小了。尽管本研究不是在野外实地测量,并没有减轻调查过程中样品采集和处理的工作量,但大大减轻了室内的分析工作量。同时,测定排除了野外一些因素的干扰,结果更为精确可靠。不失为一种有效快速测定土壤中重金属含量的便捷方法,可用于大量土壤样本的分析,省时省力,对人体的危害小,值得推广。

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