重金属XRF快速检测与实验室检测结果差异及原因

X射线荧光（XRF）法可快速、非破坏性地测定土壤中金属元素含量，可避免盲目大量采样，节省检测成本。然而，现场使用XRF检测的重金属数据与实验室通常存在较大差异，无法有效指导筛样过程。

本文对XRF和实验室检测结果进行相关性分析，并对产生差异的原因进行探析，以期为采样工作提供参考。

在南京某场地共采集126个土壤样品，分别进行现场XRF快速检测和实验室检测分析。土壤主要为粉质粘土及强风化泥质砂岩，含水率为22%~ 28%。

现场所使用XRF型号为：EXPLORER9000，将土壤放入一次性PE自封袋检测（图1），样品厚度约10mm，检测时长为60s。

实验室（LAB）检测重金属使用原子吸收分光光度法、原子荧光法、冷原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法等，在检测之前对样品进行自然干燥、筛分、消解。

XRF及LAB检测结果见图1。

（1）土壤样品厚度

胡明情等研究发现，荧光强度随土壤厚度的增加而增强，当厚度增加到一定程度时荧光强度会达到饱和，高能量X 射线比低能量X 射线的饱和厚度更大，例如Se和Pb在厚度为2.5 mm时荧光强度达到饱和，而Cd 在厚度为5.3 mm时荧光强度达饱和。因此，在检测重金属时土壤厚度应大于10 mm。

（2）土壤粒径

杨桂兰等将研磨后的土壤样品分别过40、60、80、100 和120 目筛，使用XRF对筛下物进行检测，结果表明随着土壤粒径的减小，相对标准偏差呈现减小趋势（图2）。黄秋鑫等研究发现，随着粒径减小，XRF响应强度呈下降趋势，而稳定性则越来越好，Hg的响应强度在180目后呈较稳定，其它5种元素均在140目后较稳定。因此，采用XRF 法分析时，土壤粒径应均匀一致。

（3）土壤含水率

陆安祥研究发现，随着土壤含水率（5%~25%）增加，XRF测得的重金属峰强降低，检出含量也随之减小；与绝干样品相比，5种元素的整体相对峰强从86% 降低到69% ，相对标准偏差从9% 增加到11%。推测原因可能为：①水分影响土壤样品均一性，并且“稀释”样品中的重金属；②水分吸收或削弱X 射线的强度，加大散射，从而减小特征峰强。

（4）土壤紧实度

杨桂兰等将同一样品研磨后过100 目筛，分别以5、10、15、20、25 MPa 压力制备不同紧实度的样品，使用XRF重复测定10 次，不同压力对检测精密度的影响规律不明显，但是压片制样比不压片样品的检测精密度更好。推测原因为不压片的土样，其表面粗糙度以及颗粒间空隙较大，对X射线的相干、非相干散射影响严重，导致精密度较差。

（5）检测时间

杨桂兰等将土壤样品研磨过100 目筛，压片制样（10 MPa），用XRF分别测定30、60、90、120、150和180 s，检测时间≤90 s 时，相对标准偏差较大，检测时间120 s后，相对标准偏差较小并趋于稳定（图3）。因此，为保证检测准确性，检测时间宜在120 s 以上。

参考文献