能量色散X射线荧光光谱技术在土壤重金属分析中的应用研究现状

作     者：蒋奡松 吴龙华 李柱 JIANG Aosong;WU Longhua;LI Zhu

作者机构：中国科学院南京土壤研究所江苏南京211135 

出 版 物：《岩矿测试》 (Rock and Mineral Analysis)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：659-675页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC3700805) 

主　　题：X射线荧光光谱 重金属 影响因素 光谱解析 定量模型 有效性 

摘      要：伴随着城市化和工业化的进程,重金属通过各种途径进入生态环境并在土壤中大量富集,对土壤环境健康造成潜在风险。近年来随着能量色散X射线荧光光谱技术(ED-XRF)的发展,仪器的检出限明显降低,并能适用于土壤中各类重金属的检测,正逐渐成为测定土壤环境中重金属浓度的有效设备。然而,土壤基质的复杂性和仪器自身的限制会导致利用ED-XRF在测定目标重金属时存在准确度和精密度较低等问题。譬如土壤样品的类型及粒径、仪器和环境中的噪声均会对检测造成一定影响,同时在定量分析模型方法的建立上也存在一定难度,仍不能很好地应用于实验室等数据质量要求较高的环境。本文总结了XRF在土壤重金属检测领域的应用与研究进展,探究了不同土壤样品状态及检测条件对ED-XRF仪器检测精确性的影响,梳理了ED-XRF光谱的主要预处理方法以及定量分析模型的建立过程,分析了ED-XRF在评估土壤重金属有效性上的应用潜力。当前,应用于ED-XRF检测的土壤样品制备程序已经相对成熟,在操作手段上如何减少土壤基体效应的影响,学者们的意见相对统一,即尽量使用干样、低粒径或压片土壤样品,而对检测数据的处理和分析还存在一定优化的空间。因此,目前主流的关注领域是结合不同算法的优点,进行ED-XRF光谱的预处理分析及建立定量分析模型来提高ED-XRF检测的精准度。但当下针对不同类型土壤的ED-XRF检测研究只点明了存在差异的现象,对其中的机理尚缺明晰的探究。未来需要继续探明不同基体效应存在于各类型土壤的原因及其影响大小,优化完善ED-XRF光谱定量分析模型,是ED-XRF定量分析研究的两个重要方向,通过多元回归分析对土壤中重金属有效性进行预测研究亦应是今后重点关注的领域。