土壤汙染檢測儀(FPXRF)應用介紹-土壤重金屬檢測及土壤肥力分析

摘要

土壤汙染事件頻傳,環檢所定義了土壤及地下水汙染整治法(土汙法),訂出採樣(NIEA W106.50C)與測試方式(NIEA S322.60C)等相關法規,了解土壤狀況督促各單位及產業重視汙染問題。
如何評估合適的設備進行土壤有害重金屬檢測?由環保署公告的標準方法中土壤污染檢測儀:攜帶式 X-射線螢光光譜儀(FPXRF),在分析土壤時容易有多種干擾產生,合作的廠商是否有能力協助解決這些問題,是一大重點。除了土壤重金屬檢測,攜帶式XRF(FPXRF)也可以應用在土壤肥力分析,幫土壤健康檢查,了解土壤狀況,施予恰當的肥料調整至最適合作物的環境。

為什麼要做土壤重金屬檢測

自民國70年代以來,國內土壤汙染的事件頻傳,包含土壤有害重金屬汙染以及地下水體或是灌溉用水的水污染,例如彰化鹿港的頂番婆,嚴重的鎘、鉛、砷等有害重金屬汙染;台南後壁區的含鉻玉米田汙染。為了更有效杜絕土壤汙染的問題,環檢所訂出了許多相關的法令,例如土壤及地下水污染整治法簡稱土汙法,並訂出土壤的採樣規範(NIEA W106.50C)以及檢測方式如:攜帶式XRF快篩方式(NIEA S322.60C)……等法令,來達到即時了解用地品質狀況,以及督促各產業重視用地汙染的問題。

土壤中的微量元素以及重金屬元素例如:鐵、錳、銅、鋅、鎘、鎳、鉻、鉛、鎂、鈣、鉀等元素,都會影響作物的生長,這些營養素不足或是過量都會影響作物生長,幫土壤健康檢查(土壤肥力分析報告),了解土壤中元素的成分適當的施肥,可以提供作物最佳生長環境提升農作物的品質。

土汙法管制重點 – 土壤有害重金屬

土汙法中除了規範各種有害物質以及有害元素的濃度規範外,更針對何時該進行檢查做出了定義,也包含整治復育等相關措施與違反規範的罰則,本文整理了土壤汙染管制標準以及檢驗時機做了整理:

  1. 土汙法中土壤有害重金屬監測、管制標準
    依據土汙法(土壤及地下水汙染整治法)第六條第二項規定,定出的土壤汙染監測標準如下表:

圖1.土壤汙染監測標準

  1. 何時該檢驗?
    • 定期監測
        依據土汙法第六條規定,地方政府單位必須針對特定區域(如:工業區、河川、灌溉渠道…等)進行定期進行土壤檢測或是底泥分析,檢測土壤有害重金屬,並回報主管機關。
    • 主管機關抽查
        主管機關依據土汙法第七條規定,可派遣人員執行土壤、底泥、地下水汙染等項目的採樣檢驗。
    • 土地移轉前
        為了釐清並確認汙染責任歸屬,當土地擁有者變更或是事業歇業前都需要做檢驗,了解土壤狀況。土汙法八九條(8、9條)分別針對土壤及地下水進行規範。

土壤汙染檢測儀(FPXRF)介紹

依據環檢所的標準方法(NIEA S322.60C),攜帶式X-射線螢光光譜分析法,可使用攜帶式XRF(FRXRF) 進行農地土壤或河川底泥中土壤有害重金屬的快速篩選。

甚麼是FPXRF?依據法規中的定義是Field portable X-ray fluorescence,簡稱為FPXRF意即攜帶式XRF,又可以細分成手持式XRF和移動式XRF。

FPXRF的操作方式可分為現場直接檢驗(In Situ),與採集樣品後置於樣品容器中檢測(Intrusive)。能邁科技提供相關的檢測方案,針對法規中管制的八大重金屬(砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅)可使用攜帶式XRF進行分析,根據檢測方式分為手持式XRF進行現場檢測或是採樣檢測;或是使用移動式XRF進行採樣檢測。

FPXRF檢測能力不僅是重金屬,元素檢測範圍可由鎂(Mg)到鈾(U),因此土壤中影響作物成長的微量元素也在檢測範圍內,攜帶式XRF也可以應用在土壤肥力檢測,透過檢驗土壤狀況,適當的施肥提供作物最佳生長環境。

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如何評估適合土壤重金屬檢測的攜帶式XRF (FPXRF)

該如何評估FPXRF呢?目前市面上土壤汙染分析儀這麼多,各廠家又依據設備檢測能力不同有多種型號,究竟哪一些可以符合法規檢測需求?

評估時只是查看各家廠商提供的檢測能力(LOD檢測下限)並不是一個明智的選擇,在標準方法中有說明到,除了操作人員的誤差外,還有許多干擾因子(註一)會產生,造成數據穩定性不足,跳動可能超過30%以上,FPXRF的廠商應提供專業知識與技術輔助,協助使用者把干擾降至最低,讓使用者獲得準確的數據以及穩定的再現性,讓土壤汙染檢測儀發揮其應有的價值。

土壤檢測應用 – 土壤肥力分析(土壤健康檢查)

評估時只是查看各家廠商提供的檢測能力(LOD檢測下限)並不是一個明智的選擇,在標準方法中有說明到,除了操作人員的誤差外,還有許多干擾因子(註一)會產生,造成數據穩定性不足,跳動可能超過30%以上,FPXRF的廠商應提供專業知識與技術輔助,協助使用者把干擾降至最低,讓使用者獲得準確的數據以及穩定的再現性,讓土壤汙染檢測儀發揮其應有的價值。

圖2.第二類土壤肥力指標 – 微量元素與重金屬

依照濃度參考值與設備檢測能力比較,移動式XRF檢測下限更符合第二類土壤肥力指標,能提供具參考價值的數據。點選連結:了解更多移動式XRF相關資訊

第三類土壤肥力指標是鹽基平衡性與飽和度,分析鎂(Mg)、鉀(K)、鈣(Ca)等元素間飽和度比例,其中飽和度為推算數值,因不同土壤所能吸持的元素量沒有一定標準,因此只能提供參考用數據。

定期幫土壤健康檢查, 了解土壤肥力分析報告,可避免過量施肥,並針對超標或不足的元素進行調整,讓作物在最洽當的環境中成長。

更多XRF在農業應用請參考相關連結:

XRF在精緻農業(農業4.0)中土壤地力檢測分析應用

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