便携式X射线荧光光谱法(PXRF)在矿区农田土壤 重金属快速检测中的应用研究

针对我国普遍存在的土壤重金属污染问题,迫切需要开展土壤重金属的快速检测与评价方法研究。本文采用便携式X射线荧光光谱法(PXRF)和传统实验室方法对云南会泽铅锌矿区农田土壤As、Pb、Cu和Zn进行测定,分析了PXRF法的应用效果。结果表明:1PXRF法测定的精密度与准确度满足我国农田土壤环境质量检测技术规范中规定的仪器检测要求;2土壤As、Pb、Cu和Zn的PXRF法测定值与传统实验室测定值具有良好的一致性,Pb、Cu和Zn的决定性系数均大于0.70;3基于PXRF法原位测定、PXRF法异位测定和传统实验室测定结果的研究区土壤As、Pb、Cu和Zn具有相似的空间分布规律。可见,PXRF法可用于矿区周边农田土壤As、Pb、Cu和Zn的快速检测、污染筛查与评价。     

基于便携式X射线荧光光谱速测的设施菜地土壤重金属污染诊断与评价

土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象，采用便携式X射线荧光光谱法(portable X-ray fluorescence spectroscopy, PXRF)原位快速获取土壤重金属（镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、砷（As）、镍（Ni）及汞（Hg））含量，在传统实验室方法验证PXRF的准确性和稳定性的基础上，对广东省设施菜地表层土壤重金属的污染状况进行快速诊断，并对土壤重金属污染风险进行评价。结果表明：(1) 异位PXRF法对土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As及Ni的测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01)，土壤Pb和As含量的PXRF原位测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01)；(2) 土壤含水量为150 g?kg-1~200 g?kg-1时，Cr、Pb、Zn和As的PXRF原位测定值与实验室测定值的相关性达到了极显著水平(P<0.01)；(3) 土壤Cd和Cu的超标现象较为突出，其点位超标率分别为20.9%和10.0%。设施菜地土壤Cd的平均含量为0.21 mg?kg-1，约为露天农田土壤的1.2倍。珠江三角洲地区设施土壤中各重金属的含量整体较其他地区高；(4) 土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni及Hg的单项污染指数均小于1，由高到低依次为Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As>Ni>Hg，内梅罗综合污染指数的均值为0.69。就整体平均值而言，土壤重金属污染程度处于清洁水平。PXRF实现了广东省设施菜地土壤重金属污染的快速诊断，并快速识别出Cd和Cu为设施菜地污染风险较高的潜在污染元素，研究结果可为设施农业土壤重金属污染快速诊断与评价提供方法和数据支撑。     

基于便携式X射线荧光光谱速测的设施菜地土壤重金属污染诊断与评价

土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象,采用便携式X射线荧光光谱法(portable X-ray fluorescence spectroscopy, PXRF)原位快速获取土壤重金属（镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、砷（As）、镍（Ni）及汞（Hg））含量,在传统实验室方法验证PXRF的准确性和稳定性的基础上,对广东省设施菜地表层土壤重金属的污染状况进行快速诊断,并对土壤重金属污染风险进行评价。结果表明：(1) 异位PXRF法对土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As及Ni的测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01),土壤Pb和As含量的PXRF原位测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01);(2) 土壤含水量为150 g?kg-1~200 g?kg-1时,Cr、Pb、Zn和As的PXRF原位测定值与实验室测定值的相关性达到了极显著水平(P<0.01);(3) 土壤Cd和Cu的超标现象较为突出,其点位超标率分别为20.9%和10.0%。设施菜地土壤Cd的平均含量为0.21 mg?kg-1,约为露天农田土壤的1.2倍。珠江三角洲地区设施土壤中各重金属的含量整体较其他地区高;(4) 土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni及Hg的单项污染指数均小于1,由高到低依次为Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As>Ni>Hg,内梅罗综合污染指数的均值为0.69。就整体平均值而言,土壤重金属污染程度处于清洁水平。PXRF实现了广东省设施菜地土壤重金属污染的快速诊断,并快速识别出Cd和Cu为设施菜地污染风险较高的潜在污染元素,研究结果可为设施农业土壤重金属污染快速诊断与评价提供方法和数据支撑。     

XRF光谱法研究城市工业区的土壤环境污染

利用X射线荧光光谱法(XRF)对某城市工业区周围的土壤环境进行了研究.根据对土壤中Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Mn、S、N、P 9种元素含量,土壤的pH值以及TOC的测定和利用内梅罗综合污染评价指数法对重金属污染评价的结果,表明工业区电池厂的生产活动是土壤环境污染的主要因素,建立了重金属Pb与土壤性质间的回归预测模型,提出了造成土壤环境污染的原因.且XRE法是对土壤重金属检测和污染评价的快速有效的方法.     

基于HDXRF和ICP-MS的黔西北土壤重金属空间分布及影响因素研究

高精度X射线荧光光谱仪(HDXRF)是一种准确度较高的金属元素快速检测仪器。本研究将HDXRF法与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法进行对比研究，探究HDXRF法在土壤重金属调查评估中的适用性。选取威宁县黑石头镇某地为研究区，基于地理探测器，以土壤理化性质(p H、有机质、CEC、黏粒、粉粒、砂粒)和地形因素(高程、坡度、坡向) 9个因子为自变量，重金属(Cd、Pb、Zn、Cr、Cu、Ni)含量为因变量，分析两种检测方法下耕地土壤重金属空间分布规律及其影响因素。结果表明：6种重金属的HDXRF法与ICP-MS法检测值均服从正态分布，两种方法检测得到的土壤重金属在耕层和剖面的分布规律基本一致，从数据统计上看，仅HDXRF法Cu的值比ICP-MS法高约16%，其他元素无显著差异。HDXRF法与ICP-MS法所测相同重金属间均存在极显著正相关关系(P<0.01)，与各影响因子间相关性分析结果基本一致，Cd、Pb、Zn、Ni与土壤理化性质，Cr与土壤理化性质、高程和坡向，Cu与CEC和高程间均存在极显著相关关系(P<0.01)。地理探测器交互探测结果显示，影响因子间交互作用均显...     

便携式X射线荧光光谱仪实验室异位检测法的实用性研究

采用分步取样法验证便携式X射线荧光光谱仪的实验室异位检测法的实用性,以ICP-AES法为基准,对土壤重金属Cr、Cu、As、Pb的含量进行测定,试验中选用70%土壤样品建立一元线性校准模型,30%土壤样品进行校准模型的验证。结果表明,便携式X射线荧光光谱仪实验室异位检测法的检出限分别为Cr 17.7 mg/kg,Cu 10.4 mg/kg,As 5.4 mg/kg,Pb 6.2 mg/kg,均低于国家土壤环境质量一级标准。对国内外标准物质进行多次重复测定,RPD在–8.9%~7.9%,说明仪器在异位测定重金属含量时具有较好的精密度与准确度。分析PXRF法与传统方法测定建立的拟合方程,其决定系数分别为0.817 3、0.787 0、0.673 3和0.722 1,表明PXRF室内异位法可用于土壤重金属Cr、Cu、As、Pb的快速测定;二次采样建立的验证模型R2分别为0.912 4、0.897 9、0.772 3、0.872 9,逐渐靠近理想模型,充分验证PXRF异位法的实用性和校准曲线的准确性,可适用于农田土壤Cr、Cu、As、Pb的快速测定、污染筛查,为土壤重金属速效测定提供有力依据;但仪器在异位测定As元素时准确性降低,建议异位测定时需进行数据校准。     

不同荧光校正方法对土壤水解酶活性测定结果影响的比较研究

以中国科学院千烟洲生态站稻田红壤为研究对象,比较不同荧光校正方法对β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)三种土壤酶活性结果影响。结果表明:(1)酸性土壤的βG、NAG、AP酶活性的测定结果为:曲线校正(CurQ)单点校正(SinQ)无土壤荧光淬灭校正(NQ)。(2)不同施肥种类的土壤,由三种校正方法所测得βG、NAG、AP的酶活性结果,其变化趋势一致,即βG、NAG酶活性均为施用猪粪(OM)土壤最高,施用氮磷钾化肥(NPK)土壤其次,不施任何肥料(CK)、秸秆还田(ST)土壤最低;AP活性则为NPK土壤明显低于CK、ST与OM土壤。(3)单点校正SinQ测得土壤荧光淬灭校正系数q值,与曲线校正CurQ所得值差异不显著,与曲线校正CurQ相比,单点校正SinQ法是一种准确、简便、低成本的酶活性测定方法,可以适用于大部分土壤,在具体应用时需要进一步试验验证。     

基于NB-IoT技术的土壤重金属检测仪设计与验证

为解决土壤重金属检测准确度较低、实时性差以及数据分散的问题,该研究设计了一种基于窄带物联网(NarrowBand Internet of Things,NB-IoT)技术的土壤重金属检测仪.自主研发高准确度能量色散X射线荧光光谱仪,将测量得到的数据通过NB-IoT实时上传到数据集成云平台.设计试验探究了该设备的最佳测试...     

便携式X射线荧光光谱法(PXRF)在肥料重金属快速检测中的应用

为了探讨一种简单快捷的肥料重金属含量测定方法,本文采用便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)测定了我国典型设施农业生产区肥料中As、Pb、Cu、Zn和Cr的含量,并与常规实验室方法的测定值进行比较,以验证PXRF法测定结果的准确性。结果表明:①PXRF对土壤标准物质中As、Pb、Cu、Zn的测定值与标准值之间的相对标准偏差和相对误差均小于10%,表明该仪器测定As、Pb、Cu、Zn的精密度和准确度较好;②肥料中重金属PXRF法测定的检出限均低于相应的国家或行业标准。当含量超过检出限时,有机肥和无机肥中As、Pb、Cu、Zn和Cr常规实验室方法测定值与PXRF法测定值间均达到了极显著相关,R2在0.70～0.99;③PXRF法的检测成本仅为常规仪器的10%?20%,节省了前处理的时间和费用。因此,PXRF法可用于肥料中重金属含量的快速检测与评价。     

贵州铅锌冶炼区农田土壤镉铅有效性评价与预测模型研究

农田土壤重金属的不同活性库分布和土壤-溶液分配模型能够提供重金属的生物有效性和浸出能力等信息,因而在风险评价和修复实践中非常重要。本研究采集毕节铅锌冶炼区30个历史污染农田土壤,同时在贵州省范围内采集5种类型背景土壤制成不同浓度Pb/Cd单一污染土壤;经3个月老化,分别测定由0.43 mol/L HNO_3、0.1 mol/L HCl和0.005 mol/L DTPA提取态表征的重金属反应活性库以及由0.01 mol/L CaCl_2提取态表征的直接有效库;分析铅锌冶炼区农田土壤Cd、Pb不同有效库的分布特征,建立土壤-溶液分配模型,并讨论土壤理化性质的影响。结果表明:历史污染土壤中Cd和Pb的直接有效库占全量比例分别比人工污染土壤低4倍和223倍,然而历史污染土壤Cd和Pb的反应活性库(0.43 mol/L HNO_3提取态)占全量比例要高于相应人工污染土壤中的比例。拓展Freundlich形式吸附方程能够准确描述各提取态表征的Cd和Pb活性库与土壤全量Cd和Pb的关系,尤其0.43 mol/L HNO_3提取方法能够克服土壤理化性质对土壤Cd和Pb提取的影响而与总量建立极显著的相关关系。pH依附性Freundlich吸附方程准确描述了Cd和Pb的总反应活性库分别与土壤溶液Cd和Pb的关系,对于Pb而言,还要考虑土壤有机质和有效磷的影响。本研究可为矿区农田土壤重金属污染评价、修复以及农田有效态标准的推导提供参考。     

硝酸一次消解同时测定土壤中Cd、As、Hg的方法研究

硝酸在水浴中一次性消解土壤样品,用石墨炉原子吸收测定镉、原子荧光光谱法同时测定砷和汞。其检出限镉为0.053 ng m l-1、砷为0.011 ng m l-1、汞为0.008 ng m l-1,线性范围镉为0~4 ng m l-1、砷为0~40ng m l-1、汞为0~2 ngm l-1。回收率在93.0~104.0%。本方法简便了消煮过程,一次消解能同时测定土壤中的多种重金属。     

重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系分析

重金属污染农田土壤经修复后,是否达到了预期的目标,是否可以复垦为农田,生产的农作物是否达到了安全水平,这些问题均需要通过对修复后的效果进行评价来给出明确的答复。然而,目前,有关重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系方面的研究还很少。从污染农田土壤修复效果评价的实际需求出发,本着全面性、客观性、易测性、可评性的原则,提出了一套推荐评价指标体系,并给出了各指标的分析方法及评价标准,以期为重金属污染农田土壤修复效果评价体系的建立及土壤修复标准的制定等提供参考依据。     

基于PLSPM模型的鄂西南部分区域耕地土壤pH影响因素研究

选用鄂西南部分区域采集的土壤pH数据,进行其影响因素研究。结果表明:研究区耕地土壤pH呈现东北向西南降低的趋势,整体属于酸性土壤;不同耕地类型土壤p H大小分别是:水浇地>旱地>水田;不同成土母质发育的土壤p H有所差异,碳酸盐岩发育的土壤p H较高,结晶岩和泥质岩发育的土壤p H较低;耕地土壤p H多因素综合模型显示,人为活动是该区耕地土壤p H的主要影响因素,其后依次是气候、作物和地形;不同土壤酸碱性的耕地对影响因素的响应程度存在差异,中性和弱碱性土壤对人为活动表现为正向响应,强酸性及弱酸性土壤对作物长势和地形同样表现为正向响应,极强酸性土壤对人为活动的响应程度最低,弱碱性土壤对气候的响应程度最强。     

贵州万山汞矿区某农田土壤重金属污染特征及来源解析

研究采集万山汞矿区典型农田土壤样品,分析测试其Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni含量,利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法评估农田土壤的污染状况及生态风险,结合相关分析和主成分分析解析农田土壤中重金属的来源。结果表明,该农田土壤Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为4.29、117.6、0.43、59.06、48.99、43.77、29.13、18.80 mg kg~(-1)。土壤重金属综合污染指数为7.16,表明该农田土壤重金属重度污染,其中100%的位点Hg、As重度污染,66.7%的位点Pb轻度污染,25%的位点Cd轻度污染。土壤重金属的综合潜在生态危害指数为469.0,生态风险强,Hg对综合潜在生态危害指数的贡献率为78.30%,是该农田土壤生态风险的主要来源。该农田中重金属的来源包括:交通运输源、矿业污染源、农业污染源和自然活动源,主要污染物Hg来源于矿业活动,As来源于交通运输和矿业活动,Cd来源于农业活动,Pb来源于交通运输。     

贵阳市耕地土壤重金属分布特征及评价初步研究

对贵阳市4郊区1市3县耕地土壤重金属As、Pb、Cd、Cr、Hg污染现状进行了调查和分析。结果表明:土壤中重金属含量在地区内及地区间差异都较大,除Cr外,As、Pb、Cd、Hg富集度较高;1市3县是贵阳市主要工业区,土壤属轻度污染,明显高于4郊区;Cd元素污染十分突出,其次是Hg和As。分析认为磷化工、煤化工及铁合金等工业与之密切相关,需进一步深入研究。     

我国当前农产品产地土壤重金属污染形势及检测技术分析

从农产品产地环境监测出发,针对农田土壤重金属污染问题,通过追踪一系列重金属污染事件报道,指出了进行农产品产地土壤重金属检测的重要意义;在综述现有重金属含量常规及新的检测方法基础上,分析了各自的优缺点,并针对农产品产地土壤重金属含量的检测问题,进行了现有各种重金属检测手段的对比分析,提出了目前农产品产地土壤重金属含量检测中面临的主要问题,为今后农产品产地环境中土壤重金属参数获取技术和低成本快速检测装备平台的研究和开发提供参考。     

规模化猪场区域农田土壤重金属积累及影响评价分析

为了解长期灌溉猪场废水对农田土壤重金属的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清洁区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品的pH、养分和Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As全量和有效态含量,根据背景资料、相关分析和主成分分析确定重金属污染来源,应用富集因子分析重金属积累程度,并应用污染指数进行重金属影响评价分析。结果表明,灌溉猪场废水对土壤主要带来Zn和Cu的富集,对Ni、Cr和As几乎没有富集效应,Pb和As的富集主要由施用化肥引起。尽管灌溉8年猪场废水后土壤的Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As含量在安全范围内,但土壤重金属有效态含量不仅与重金属全量正相关,还与土壤pH负相关,而灌溉猪场废水会降低土壤pH,从而增加土壤重金属有效态含量。因此,长期灌溉猪场废水不但要注意土壤Zn和Cu积累,还需采取措施降低土壤Zn、Cu等重金属有效态含量以防重金属带来环境风险。