引言
隨著(zhù)工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展，土壤環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到重視，土壤重金屬污染，特別是工業(yè)區土壤金屬污染，已逐漸成為環(huán)境學(xué)界研究的熱點(diǎn)。土壤污染中重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻以及各類(lèi)金屬砷等有生物毒性顯著(zhù)的重金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等，目前引起人們關(guān)注的重金屬是汞、鎘、鉛等。重金屬對土壤的污染是短期不可逆過(guò)程，在土壤-植物系統中，重金屬污染通過(guò)食物鏈進(jìn)入農產(chǎn)品，影響農產(chǎn)品質(zhì)量安全，危害人類(lèi)健康，因此對土壤重金屬污染監測是非常必要的。

根據國土資源部新的調查數據，全國耕種土地面積的10%以上已受重金屬污染，約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬(wàn)畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬(wàn)畝，其中多數集中在經(jīng)濟較發(fā)達地區。中國環(huán)境與發(fā)展合作委員會(huì )公布，環(huán)保部在對我國30萬(wàn)公頃基本農田保護區土壤有害重金屬抽樣監測發(fā)現，有3.6萬(wàn)公頃土壤重金屬超標，超標率達12.1%。

近年來(lái)，重金屬污染事故頻發(fā)，如陜西鳳翔兒童血鉛超標、山東臨沂砷污染事件、湖南瀏陽(yáng)鎘污染事件、紫金礦業(yè)污染事件、廣西龍江鎘污染事件等。這些重金屬污染事件不但給社會(huì )帶來(lái)了重大的經(jīng)濟損失也威脅著(zhù)人們的健康生活，也引起國家相關(guān)環(huán)保部門(mén)的高度重視，同時(shí)把重金屬污染，深化重金屬監測工作擺在了更加緊迫、更加重要的位置上。目前，由環(huán)保部牽頭制定的《全國土壤環(huán)境保護“十二五”規劃》已進(jìn)入國務(wù)院審批程序，該規劃預計將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)總投資達數千億元。

與此同時(shí)，2015年12月14日環(huán)境保護部發(fā)布了土壤和沉積物環(huán)境標準HJ 780 -2015——《土壤和沉積物 無(wú)機元素的測量波長(cháng)色散X射線(xiàn)熒光光譜法》。此標準2016年2月1日執行。此標準對25種無(wú)機元素和7中氧化物的質(zhì)量分數范圍提出了要求。針對這一標準，本公司推出一款EDX 3200S PLUS熒光光譜儀，能夠快速、準確地分析土壤中金屬元素，K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、Th、Pb、As和Zr元素的檢出限和定量限完全滿(mǎn)足HJ 780-2015環(huán)境保護標準要求。

X射線(xiàn)熒光光譜法測試原理：
X射線(xiàn)熒光光譜法是一種現代儀器分析方法，通過(guò)X射線(xiàn)管產(chǎn)生入射X射線(xiàn)（一次X射線(xiàn)），激發(fā)被測樣品；受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì )發(fā)出特征X射線(xiàn)（二次X射線(xiàn)）——這種特征X射線(xiàn)具有特定的能量和波長(cháng)特性（莫塞萊定律），這些放射出來(lái)的二次X射線(xiàn)的能量及數量被探測系統測量，通過(guò)配套軟件將這些射線(xiàn)信號轉化為樣品中各種組分元素的具體含量。

1 儀器測試方法

圖1 X射線(xiàn)熒光分析流程圖

1.1 設備及試劑
設備：X射線(xiàn)熒光光譜儀一臺 EDX3200S PLUS；電子天平一臺（精度0.01g）；自動(dòng)壓片機一臺（壓力不小于40T）；鼓風(fēng)干燥箱一臺；振動(dòng)磨一臺；非金屬樣品篩（200目）
試劑： 硼酸粉末（分析純）；土壤國家標準物質(zhì)；土壤樣品
1.2 樣品的采集、保存和前處理
土壤樣品的采集和保持按照HJ/T166執行，樣品的風(fēng)干或烘干按照HJ/T166相關(guān)規定進(jìn)行操作，樣品研磨后過(guò)200目篩，于105℃烘干備用。
用電子天平稱(chēng)量5.00g過(guò)篩（200目）的土壤標準物質(zhì)或樣品和12.00g硼酸粉末（鑲邊材質(zhì)），稱(chēng)量誤差±0.05g。然后放入壓片機中壓片成型，壓力30T（壓力范圍20～30T）,保壓時(shí)間30s。
1.3 工作曲線(xiàn)的建立和樣品分析
設定適當的測量條件，使用EDX3200S PLUS掃描國家標準物質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)標樣）GSS-1～GSS-15，建立土壤標樣中關(guān)注元素含量與強度的線(xiàn)性工作曲線(xiàn)。然后，對未知樣品進(jìn)行測量。

2. 測量及數據分析
2.1 土壤中關(guān)注的金屬元素及氧化物檢出限測量
EDX 3200S PLUS 配有三組濾光片，根據土壤中關(guān)注元素的特性，設置佳測試條件。用國家土壤標樣GSS-1-GSS-15標定儀器，建立環(huán)境土壤工作曲線(xiàn)。在環(huán)境土壤工作曲線(xiàn)下，使用高純SiO2 做空白基體，連續測試11次，根據檢出限公式： 3倍的空白基體的標準偏差除以?xún)x器的靈敏度
獲得EDX 3200S PLUS測量土壤樣品的方法檢出限，如下表所示

表1 土壤樣品中金屬元素及氧化物的檢出限

注：

1、Co受Fe元素Kb嚴重干擾，通過(guò)公式得出極低檢出限是有一定的偏差。
2、由于這個(gè)型號儀器沒(méi)有抽真空（或充氦氣），所以沒(méi)有做輕元素如Na₂O、MgO、Al₂O₃和SiO₂等。而La、Ce、Hf受散射本底影響無(wú)法得到有效譜，P、S、Cl在國家土壤標樣中都是高含量，沒(méi)有合適的低含量標樣，主要的原因是受本底影響很大，譜圖不規則，均沒(méi)有考慮。
3. 滿(mǎn)足國標的元素有K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、As、Pb、Th和Zr。

EDX 3200S PLUS系列儀器介紹

圖2 EDX 3200S PLUS 熒光光譜儀

EDX 3200S PLUS 屬于江蘇天瑞儀器股份有限公司自主研發(fā)的產(chǎn)品，設備采用了能量色散X射線(xiàn)熒光光譜技術(shù)實(shí)現土壤中微量金屬有害元素的快速檢測，設備采用了先進(jìn)的探測器和激發(fā)源等硬件配置。
本產(chǎn)品除了測量土壤和水系沉積物外，還可以用于稻米、小麥、谷物、煙草等作物中的重元素鎘（Cd）、鉛（Pb）、砷（As）和硒（Se）的快速無(wú)損檢測。

性能參數

性能特點(diǎn)
超薄窗X光管，指標達到先進(jìn)水平 
新的數字多道技術(shù)，讓測試更快，計數率達到100000cps，精度更高。
FastSDD硅漂移探測器，良好的能量線(xiàn)性、能量分辨率和能譜特性，較高的峰背
自動(dòng)穩譜裝置保證了儀器工作的一致性
高信噪比的電子線(xiàn)路單元 
針對不同元素自動(dòng)切換濾光片，免去手工操作帶來(lái)的繁瑣 
解譜技術(shù)使譜峰分解，使被測元素的測試結果具有相等的分析精度
多參數線(xiàn)性回歸方法，使元素間的吸收、應得到明顯
儀器具備輻射安全許可證，且對設備進(jìn)行三重X射線(xiàn)屏蔽設計，保證了環(huán)境下無(wú)輻射泄漏，讓測試人員安全放心的使用
硬件聯(lián)動(dòng)裝置，權限安全鎖，保證軟件失效的情況下還能對設備進(jìn)行控制，保證設備在使用中的安全無(wú)放射

標準配置
超薄窗X光管 
Fast SDD硅漂移探測器 
數字多道技術(shù)
光路增強系統 
高信噪比電子線(xiàn)路單元 
自動(dòng)切換濾光片 
自動(dòng)穩譜裝置 
三重安全保護模式 
相互獨立的基體效應校正模型 
多變量非線(xiàn)性回歸程序 

應用案例

圖3 土壤樣品的熒光譜圖

土壤樣品的測試結果：

注：氧化物的單位為 %，元素的單位為mg/kg。

附件：儀器的安裝和運營(yíng)環(huán)境

按照樣品測試、樣品前處理的特點(diǎn)設立各個(gè)分室，應建立樣品測試室與樣品前處理室?？茖W(xué)地布置和安放儀器設備，布置電力線(xiàn)路，合理的采光、自然通風(fēng)和照明。
布置示意圖：樣品測試室如下，具體要求見(jiàn)下方儀器安裝儀器條件。

二、工作環(huán)境要求
2.1 環(huán)境溫度：10℃-35℃
2.2 相對濕度：小于70%
2.3 電源：AC 220V（如電網(wǎng)波動(dòng) ≥ 10%，則需配專(zhuān)用交流穩壓器(1kw以上）。
2.4 房間：無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)機械振動(dòng)，無(wú)電磁場(chǎng)干擾。

附件:
國家土壤、水系沉積物環(huán)境新標準要求（HJ780-2015）

表2 測定元素分析方法檢出限和測定下限

注: 元素質(zhì)量分數單位為mg/kg；氧化物單位為%。標記紅色的21種元素和氧化物，其EDX儀器方法檢出限和定量限完全滿(mǎn)足HJ780-2015環(huán)境標準檢測要求。