相比于国家政府近年来普遍关注的大气和水污染问题，土壤污染由于其隐蔽性往往被社会大众忽视。然而，殊不知，土壤中“看不见”的污染问题，确是关系到食品安全及人类健康的根源问题，理应引起足够的重视。自2014年4月《全国土壤污染状况调查公报》(后简称《公报》)公布后，所凹陷的土壤污染问题引起舆论一篇哗然。这是中国首次全国范围的土壤污染状况调查，调查范围为中华人民共和国境内(除港澳台)的陆地领土，调查点位覆盖全部耕地及部分林地，草地和建筑用地，实际调查面积为630万平方公里，占全国面积的65.6%，此次调查结果基本上反应了全国土壤污染的状况。
《公报》指出，全国土壤环境状况不容乐观，总超标率为16.1%，污染类型以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。其中，无机污染物镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。(见下表)
大气污染、水污染和废弃物污染等环境污染问题一般都比较直观。而土壤污染土壤污染具有隐蔽性和滞后性，它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测才能确定。因此，土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。同时，大气中的有害气体及飘尘不断随雨水降落在土壤中，固体废物不断在土壤表面堆放和倾倒，生活及工业废水不断向土壤中渗透，所有污染最终都会在土壤中累积富集，并进一步参与到生态系统的循环中，甚至将通过食物链影响人类的健康。
为防治土壤污染，保护生态环境，保障社会和经济发展，维护人体健康，环保部制定的《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)自1995年起就已发布，并于2006年11月发布了适用于食用农产品产地环境质量评价标准。
目前，土壤污染物中元素含量检测主要是通过田间大量样品采集与实验室化学分析，其过程不仅要经过复杂的前处理过程，同时又要耗费大量的人力物力，且成本昂贵。因此，探索一种快速便捷低成本的土壤重金属快速检测方法是亟待解决的重要问题之一。而X射线荧光光谱法(XRF)是20世纪50年代后发展起来的一种快速定性定量分析技术，其主要特点是样品无需前处理，可以实现原位无损，能够同时分析30余种元素。近年来随着硅漂移探测器性能的不断优化、基本参数法日益完善和谱处理电子学线路由模拟电路改为数字电路，能量色散X射线荧光光谱仪在小型化、智能化、专业化制造和应用方面有了质的飞跃，现已成为质量控制、环境监测、地质普查、医药食品检测和文物鉴定等诸多领域的首选分析仪器。因此利用便携式X射线荧光光谱仪分析土壤中的主量及痕量元素能够作为土壤快速检测的一种重要方法。Thermo Scientific Niton(原Niton公司)创立于20多年前，是手持式X射线荧光光谱(XRF)分析仪的全球领先制造商，在全球销售了45,000多套仪器。自从1994年推出第一款手持式XRF分析仪之后，公司就秉承创新文化，持续取得多项突破性成就，创造了许多个行业“第一”。Niton 便携式X射线荧光光谱仪曾获得诸多项专利、荣誉和奖项，包括三次“R&D 100 Awards”大奖，最近一次获奖是在2008年。使用Thermo Scientific Niton 手持式XRF分析仪，可在现场快速、可靠地对样品进行无损检测。
实验部分
本次实验使用了赛默飞尼通(Thermo Scientific Niton)便携式X射线元素分析仪XL3t 960。 Niton XL3t 960能够测试包括Hg，Pb，As，Cd等土壤中常见污染物30余种，重量1.53kg，配有高性能微型X射线光管，银靶材;高性能GOLDD+探测器(Geometrically Optimized Large area Drift Detector)，标配两块可充电锂电池，每块可连续使用6-8小时，适合现场快速分析使用。
实验首先选取国家土壤标准样品GSS进行测试。使用赛默飞尼通(Thermo Scientific Niton)便携式X射线元素分析仪Xl3t 960，土壤模式，显示单位为 ppm(mg/kg)，每个样品分析180s，分析3次取平均值。仪器可同时分析约30种元素。样品放置在简易样品杯中封装测试。具体步骤为：首先，将麦拉膜放置在样品杯顶部，将上部卡环放置麦拉膜上，紧扣至样品杯身;然后，将标准样品粉末倾倒至样品杯中，装至约杯身的2/3处，轻摇使其密实;最后，放入隔片，放入填充棉，盖上杯底，贴上标签并写上样品信息。对土壤标准样品的分析遵守美国EPA 6200方法，该方法是美国环保署专门针对便携式X射线荧光分析仪分析土壤样品而制定的样品分析方法。
对于三个GSS样品的测试结果(见表一)，Niton便携式X荧光分析仪的测试结果与标准结果十分接近。标准偏差基本上都小于10%，说明在土壤样品现场测定及土壤污染应急监测上，Niton便携式X荧光分析仪精度较高，能够起到监测土壤中重金属浓度的作用。对24个土壤标准样品的As和Pb两种元素的分析结果如下，所获得的相关性曲线如图。两种元素测量值与标准值的相关系数R2分别为0.9998和0.9979，说明仪器的相关系数极高。
实际样品测试
柑橘是三峡库区移民安稳、脱贫致富和生态环境建设的主导经济作物，是构建和谐三峡、绿色三峡的优势产业和支柱产业。但重庆市柑橘生产也存在诸多问题，主要表现在：种植面积虽然很大，但分布零星;柑橘园土层浅薄，土壤中岩块多，熟化度低;柑橘园土壤CaCO3含量高、pH 高。2013年重庆柑橘栽培面积277万亩，产量223万吨，平均亩产805.54千克，较十年前的2003年栽培面积144.45万亩，产量75.24万吨，平均亩产520.87千克分别增长了91.76%、196.39%和54.65%，平均每年增速分别为9.18%、19.64%和5.47%。在西南地区，柑橘园约60%的土壤为碱性紫色土，养分贫乏，缺Fe、Mn、Zn 现象时有发生。目前，柑橘园土壤元素含量检测主要是通过田间大量样品采集与实验室化学分析，其过程繁琐、试剂消耗量大、样品消化时酸气污染大，有害人体健康等。
土壤样品采自重庆市北碚区柑橘种植区，采用四分法进行样品采集，采集样品在实验室进行烘干后过60 目筛，将处理后的样品同时进行ICP-OES 测试和Niton 便携式X 荧光进行分析。分析结果标准曲线如下。Niton 分析实验数据单位为ppm，结果为三次测量平均值。相关性曲线如下图所示。
图二 根据Niton 自带GPS 提供的经纬度数据及Niton 测试数据绘制的Fe 含量分布图(左)及现场测试场景(右)
实验结果表明，Niton手持式X射线元素分析仪的测试效果与实验室的检测结果高度相关，能够同时快速提供土壤样品的主量元素和重金属污染元素成分含量数据，为判断土壤污染水平，分析土壤污染类型和分布情况提供依据。
结论
根据测试结果，可以证明Niton手持式X射线元素分析仪能够适用于土壤检测，特别适用于大面积土壤污染调查和农田土壤的元素含量分析。其检测结果与实验室结果能够高度相关，能够从很大程度上反应出区域的污染情况。
