手持式土壤分析儀對蔬菜地土壤重金屬的現(xiàn)場快速測定

土壤重金屬狀況調(diào)查時，其含量的測定是一個重要環(huán)節(jié)。然而，目前的測定方法需要經(jīng)過土壤研磨、消化、測定等步驟，分析周期長，耗時、耗財，并且分析過程中，對分析人員的身體健康和環(huán)境也會造成一定影響。因此，開發(fā)一種簡單、直接的土壤重金屬測定方法對提高土壤調(diào)查效率，節(jié)約調(diào)查成本，減少分析環(huán)境污染風(fēng)險有十分重要的意義。

德國斯派克手持式土壤分析儀由于具有質(zhì)量輕、便于攜帶，操作簡便，檢測速度快，無污染，配有現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)等優(yōu)點，引起了環(huán)境工作者的重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。以某蔬菜地為例，采集土樣86個。土樣經(jīng)風(fēng)干后，研磨至通過10目尼龍篩待測。測定時，將裝有土壤樣品的自封袋直接放在德國斯派克手持式土壤分析儀的X射線發(fā)射口測定重金屬Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和As等的含量。

在測定土壤樣品重金屬含量的同時，插入了8個不同重金屬含量土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，以檢驗測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了驗證德國斯派克手持式土壤分析儀測定的精度，采用傳統(tǒng)實驗室分析法同步測定了土壤中重金屬Cd、Cr、Pb、Cu.Zn和As的含量，即將土壤樣品用強(qiáng)酸消化后，Cd、Cr.Pb、Cu、Zn等元素用電感耦合等離子光譜法測定，As用原子熒光光譜法測定。

德國斯派克手持式土壤分析儀法測定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品重金屬含量與標(biāo)準(zhǔn)值見的相關(guān)性分析結(jié)果顯示(表1)，Cr、Pb、Cu、Zn和As五種重金屬元素的決定系數(shù)R2在0.87之上，測定精度誤差在13%范圍內(nèi)，且Pb、Cu、Zn和As的相關(guān)系數(shù)R2接近1.0。從回歸方程的斜率可看出，Cr元素回歸方程的斜率較低，僅為0.503，其余元素Pb、Cu、Zn和As等回歸方程的斜率均在0.87以上，其中Pb最高，相關(guān)方程的斜率為0.976，由此可知，用德國斯派克手持式土壤分析儀測定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中Pb、Cu、Zn和As等元素含量與其真實值間的差異均低于13%；由于土壤中Cd含量低于德國斯派克手持式土壤分析儀的檢測限，不能檢測出，故在此未對Cd進(jìn)行討論。德國斯派克手持式土壤分析儀和TLA兩種方法對蔬菜地土壤樣品測定結(jié)果的相關(guān)分析得知(表1)，Cr(R2=0.077)和Pb(R2=0.130)兩元素的決定系數(shù)較低，而Cu.Zn和As的決定系數(shù)分別達(dá)到0.772、0.888和0.794，均高于0.75。相關(guān)方程中As的斜率為0.977，接近于1.0，而Cu和Zn的斜率也均在0.70左右，相對于TLA的測定結(jié)果，德國斯派克手持式土壤分析儀法整體偏低約30%。兩種方法之間還是存在一定的系統(tǒng)誤差，在實際應(yīng)用時應(yīng)加以注意。

對所研究的重金屬而言，Cr元素德國斯派克手持式土壤分析儀方法的測定效果不理想，從理論上講，該元素容易與土壤中Fe元素的光譜的干擾而產(chǎn)生誤差。其余元素測定效果均較好。至于Pb元素為何與傳統(tǒng)實驗室分析檢測的數(shù)據(jù)相關(guān)性較差，主要是因為本文所測定的樣品含量范圍較窄，大約在10~30mg/kg之間，均在儀器測定的靈敏度范圍之內(nèi)(20mg/kg)，儀器測定結(jié)果的穩(wěn)定性影響兩者之間的相關(guān)關(guān)系。對Cu、Zn而言，如果考慮德國斯派克手持式土壤分析儀的測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之間偏低15%的事實，那么，TLA的測定結(jié)果與德國斯派克手持式土壤分析儀法之間的系統(tǒng)誤差則更小了。盡管本研究不是在野外實地測量，并沒有減輕調(diào)查過程中樣品采集和處理的工作量，但大大減輕了室內(nèi)的分析工作量。同時，測定排除了野外一些因素的干擾，結(jié)果更為精確可靠。不失為一種有效快速測定土壤中重金屬含量的便捷方法，可用于大量土壤樣本的分析，省時省力，對人體的危害小，值得推廣。