土壤无机污染物中以重金属比较突出,主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解,而易于积累,转化为毒性更大的甲基化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。污染土壤重金属元素主要有汞、镉、铅、铜、铬、镍、锌等,砷因其行为与来源以及危害都与重金属相似,故通常也列入重金属类进行讨论。具体污染的种类,可以查询《国家标准土壤环境质量标准 GB15618-1995》。就植物的需要而言,可分为两类:一类是植物生长发育不需要的元素,而对人体健康危害比较明显,如镉、汞、铅等;另一类是植物正常生长发育所需元素,且对人体又有一定生理功能,如铜、锌等,但过多会发生污染,妨碍植物生长发育。通常这些元素在正常土壤中含量的上限是一个到几百个mg/kg不等。
原子吸收分光光度法是土壤萃取物分析所选择的国家标准方法,精密度非常高。石墨炉AAS高但价格昂贵,通常火焰AAS即可满足需求。不过AAS每次只能检测一个元素,对于不同元素需要用多种测量方法,对操作者的要求比较高。
X射线荧光分析,特别是能量色散型的X射线荧光分析,市场上有成熟的手持式商品出售,可以快速同时进行多种元素分析,实时观测结果。由于XRF不需要使用强酸等溶解样品,便于在现场使用,可满足大多数土壤中金属检测的应用需求。不过由于X射线的性质,要达到实验室级别的,现场检测的样品的制备有一定的要求。
电感耦合等离子体分析也可以做到全谱测量,即得到多种元素的含量,通常跟质谱或发射光谱方法结合,以获得更高的,是目前检出限的方法之一。作为超痕量分析方法,在准确性和精密性上很难有其他手段可比拟;但是仪器价格昂贵,对环境要求高,一般只适用于实验室分析。
国产土壤重金属检测仪器产品说明、技术参数及配置
EXPLORER 9000便携式X射线荧光土壤、废水二合一重金属分析仪是使用全新大屏高分辨率液晶显示屏和新型数字多道数据处理器的便携式手持土壤重金属分析仪。EXPLORER 9000便携式X射线荧光土壤、废水二合一重金属分析仪可对土壤污染物、沉积物、固废进行原位测试与修复分析,可对污染土壤中的汞、镉、铅、砷、铜、锌、镍、钴、钒、铬、锰等重金属元素进行有效检测,还可根据客户需求定制增加检测工业废水、污水中重金属元素。仪器不仅体积小、重量轻,可随身携带进行测量;而且性能卓越,堪比台式机,即使是重金属含量较低的土壤也能轻松测定。
图1 EXPLORER 9000便携式X射线荧光土壤、废水二合一重金属分析仪
技术参数
分析方法: 能量色散X荧光分析方法
测量元素范围: 原子序数为12~92【镁(Mg)到铀(U)】之间的元素均可测量,包括Mg,Al,Si,P,S, Cl, K,Ca ,Sc,Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Sr,Y, Zr, Nb, Mo, Ru,Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Os,Ir, Pt, Au, Hg,Tl,Pb, Bi,U等至少46种元素,但不限于上述元素
检测元素: 同时检测汞、镉、铅、砷、铜、锌、镍、钴、钒、铬、锰等元素,可根据需求定制增加检测污水中重金属元素
微电脑系统: 工业定制系统,4096道MCA,双核处理器,CPU: 1G,系统内存: 1G,扩展存储支持32G,标配8G,可以海量存储数据
含量范围: ppm~99.99%
检测时间: 根据测试需求和测试样品元素含量可调(短可一秒报结果)
内置系统: GPS、Wi-Fi、蓝牙
电 源: 可充电锂电池,标配9000mAh,具有剩余电量显示功能,可持续工作12小时;可选配27000mAh超大电池,配有宽电压110V~220V通用适配器,可充流供电使用,内置记忆电池,换电池不断电
检测对象: 固体、液体、粉末
探测器: 高性能硅漂移半导体探测器,25mm2,具备防扎功能,5.9Kev(55Fe)锰Ka线能量半高宽分辨率145eV±5eV
数据保存:嵌入式存储,可扩展存储容量,储存数据、图谱及照片超过100000组,可导出PDF和EXCEL格式样品测试
激发源: 50KV/200uA-银靶端窗一体化微型X光管及高压电源,功率4W
准直器和滤光片: 直径4.0mm和2.0mm准直器,6种滤光片组合自动切换,共12种组合
视频系统: 500万像素的高清晰摄像头
显示屏: 全新5寸液晶显示触摸屏,其分辨率是1080 x 720
检出限: 检出限达0.2~500 ppm(不同基体中的不同元素,其检出限不同,视具体样品而定)
安全性: 多重安全防护,不测试,无辐射,工作时的辐射水平远低于国际安全标准,设备辐射剂量<1.0μSv/h,且具有无样
品空测,自动关X光管功能。标配辐射屏蔽罩、加厚仪器合金测试壁。
性: 重金属分析软件,采用智能一键测试和智能判断功能
应用广泛性: 土壤模式可分析多种样品如土壤、固废、沉积物和工业废水
数据传输: 数字多道技术,SPI数据传输,快速分析,高计数率;防水迷你USB,并且可以外接台式电脑
操作环境湿度: ≤90%
操作环境温度: -20℃~+50℃
仪器外形尺寸: 244mm(长)x 90mm(宽)x 330mm(高)
仪器重量: 1.7Kg
智能三色预警指示系统: 通电开机时绿色电源指示灯亮,测试时红色辐射警告指示灯闪烁,设备出现故障黄色辐射指示灯闪烁。
超标预警:可根据分析结果与环保标准对比,当超标时,红色警示,不超标显示绿色,一目了然
集成方式:采用一体化集成设计,屏幕可上下翻转和左右旋转,更便于现场使用
重复性:RSD<4%
校准:内置校准片,开机进行能量校准后再测试
优化定量分析:采用设计和优化应用方案,使得分析样品中超低含量的As、Hg、Cd、Pb等元素有针对性的优化定量分析功能
附 件:三防保护箱,具有抗压、防水和减震作用。通用充电器及车载充电器,8G SD存储卡和读卡器, 两块标配9000mAh锂电池,辐射屏蔽罩。
特殊配置
级高强度保护箱,有良好的防潮防震防压三防功能,紧急状况时可用作救援工具
马蹄形一体大电池:27000mAh容量,延长测试时间3倍,还可当座式支架使用
便携式蓝牙打印机,实现原位现场打印数据
一拖四车载充电器,野外延长充电次数
便携式支架
内置GPS功能,在野外可随时搜索卫星信号,确定取样点的地理位置信息,快速普查超大范围的土壤地质污染区,建立污染地图,实时监控各区域的污染情况。
检出限
Explorer9000测试环境土壤和废水基体的部分元素检出限:
(单位:mg/kg)
LOD | Pb | As | Cr | Cu | Zn | Ni | Mn | V | Hg | Cd |
土壤(SiO2基) | 2.5 | 3.6 | 7.68 | 8.5 | 1.8 | 4.65 | 9.8 | 4.7 | 0.8 | 2.2 |
(单位:mg/L)
LOD | Pb | As | Ni | Cu | Zn | Cr |
水基 | 0.8 | 0.4 | 0.8 | 0.9 | 1.6 | 1.3 |