研磨设备对土壤中金属元素检测的影响分析

研磨设备对土壤中金属元素检测的影响分析

黄亮辉

广电计量检测集团股份有限公司

摘要：文章以土壤检测为研究对象，利用不同研磨设备对环境土壤检测样品进行细磨后，经XRF和ICP-MS测定元素含量。结果表明：碳化钨材质的研磨设备会对土壤样品带来明显的钴污染，对其他常规土壤检测重金属元素无明显影响。认为土壤样品检测项目含钴元素，不应选用碳化钨材质的研磨设备进行制样。

关键词：研磨设备；土壤检测；；金属元素；玛瑙；碳化钨

土壤检测主要是对农业用地、建设用地等进行土壤质量分析，在土壤质量信息获取后，能进行土壤的合理治理与利用，能有效提升相关工作的顺利进行。如在建设用地土壤污染风险调查中，需对土壤重金属污染物进行检测，而在检测前需使用研磨设备对土壤检测样品进行破碎和研磨，由于研磨会损耗研磨体使得所使用的研磨设备可能对样品带来污染。基于此，文章结合土壤检测的基本情况，分析研磨设备对土壤检测样品中金属元素的影响，对影响进行合理控制，推动土壤检测的高质量进行。

1.环境土壤检测样品中金属元素检测的现实意义

结合土壤检测，对土壤检测中金属元素检测的现实意义进行分析，详细内容如下。

1.1潜伏性特点

环境土壤检测是对土壤的状况进行研究，而土壤中金属元素会给环境带来影响，土壤中的金属的元素会有一个积累的漫长过程，且在含量超限之前，不会给周边环境带来影响。当积累到超限标准后，会给环境带来影响，能引起恶劣的生态危害。

1.2不可逆性

重金属污染有别于有机物污染，无法通过微生物、酶或催化氧化等方式进行分解为无害物质，仅能通过各类技术将其转化为低毒性形态，难以在土壤中清除。土壤中重金属元素一般不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解，反而还可以转化为毒性更大的甲基化合物。金属元素进入到土壤当中，其所造成的危害，具有不可逆的特性。

1.3间接危害性

在土壤环境中，金属元素不会直接进入人体当中，对人体造成危害。但是，土壤中的蔬菜等植物可以富集重金属，如果被人食用，金属元素就会在人体内积累，当达到一定程度后，就会给人体健康带来影响。同时，金属元素还会逐渐下渗，能进入到自然环境的地下水系统当中，可经过饮用水进入到人体内，严重影响人体健康。

上述特点，也是金属元素在土壤检测中的意义。金属元素的大量积累在土壤中，土壤本身的微生物结构会受到影响，导致生态环境的稳定性发生变化，甚至会诱发土壤理化性质发生变化，导致部分性质丧失。一旦土壤出现负面变化，会给生态系统带来严重的影响，还有持续性、多样化的危害。工作中不同金属元素的还会表现出差异性的危害。例如人体摄入过量的镉元素后，人体的脏器会受到影响，导致脏器受到损坏，而且神经系统也会受到影响，诱发心脏损害、黑脚病的影响。为此，准确检测土壤中重金属元素含量对土壤安全利用和污染治理有着重要作用。土壤重金属元素检测准确性除了与分析仪器的准确性相关，还需要注意研磨设备对土壤检测样品中金属元素的影响进行研究。

2.研磨设备对环境土壤检测样品中金属元素的影响分析

结合环境土壤检测的基本情况，分析研磨设备对环境土壤检测样品中金属元素的影响进行阐述，详细的内容分析如下。

2.1试验的准备工作

针对土壤检测对试验的准备工作进行研究，要求准备工作能符合作业需求。文章选用振动式研磨设备，还配备行星式研磨设备2种，达到符合土壤检测的需求。工作时还要对土壤检测样品的金属元素进行检测。其中振动式研磨设备的与样品接触的材料主要材质为碳化钨，一般会掺入钛、钴、钼等金属，以此降低碳化钨的脆性，提高碾磨钵的应用质量。行星式研磨设备的与样品接触的材料主要材质为玛瑙石，其为二氧化硅为主，类似于玉髓类矿物，研磨设备的材质硬度一般在6.5~7之间，能符合土壤检测样品制备的需求。

2.2试验过程的研究

对试验过程进行分析，主要分析研磨设备对硼酸（模拟土壤样品）的试验对比进行分析，还可对2种研磨设备下的实际土壤样品展开试验对比。详细的内容分析如下。

2.2.1对硼酸材料展开试验对比

选用硼酸替代土壤样品，并用XRF仪器对金属元素含量进行分析。土壤重金属元素检测工作中要先对样品进行研磨处理，选择使用碳化钨材质的振动式研磨设备和使用玛瑙材质的行星式球磨仪分别展开对硼酸的处理工作，应用孔径控制为0.150mm的尼龙筛网展开过筛。并分别用样品杯压块后应用XRF仪器进行检测。检测后，对金属元素的含量进行研究，并实现试验数据的对比。试验结果说明，采用碳化钨材质的振动式研磨设备研磨后的硼酸中有铜、锌、铅、钴、锰、镍和铬等金属，元素的含量为10.8mg/kg、64.2mg/kg、23.5mg/kg、40.7mg/kg、53.1mg/kg、16.5mg/kg和43.6mg/kg，而使用玛瑙材质的行星式球磨仪研磨后的硼酸，含量分别为10.2mg/kg、65.1mg/kg、22.2mg/kg、11.5mg/kg、50.7mg/kg、15.3mg/kg和44.9mg/kg，将两组数据进行对比，可以发现只有碳化钨材质的振动式研磨设备研磨后的硼酸中股元素会明显高于对比项，另外6个元素含量无明显差别。说明，在使用碳化钨材质研磨设备对土壤研磨与使用玛瑙材质的行星式球磨仪对土壤研磨，钴元素含量存在明显差异。

2.2.2两种研磨设备下的土壤样品钴含量的试验对比

结合碳化钨材料中渗入较高钴元素的情况，需要对经两种研磨设备进行研磨的土壤样品钴含量进行对比。对10组不同地块采集的土壤样品进行检测研究，土壤样品经自然风干、剔除动植物残骸和碎石后，分别使用不同的研磨设备对土壤样品进行研磨，直至样品均能应用孔径控制为0.150mm的尼龙筛网展开过筛，同样使用XRF仪器进行定量分析。结果显示，使用碳化钨材质振动式研磨仪处理的土壤，其钴金属含量分别为：85.2mg/kg、71.9mg/kg、109.1mg/kg、72.65mg/kg、92.4mg/kg、103.2mg/kg、81.1mg/kg、104.3mg/kg、115.1mg/kg和945mg/kg。而在玛瑙材质的行星球磨仪处理的土壤，钴金属的含量分别为：30.8mg/kg、37.4mg/kg、46mg/kg、11mg/kg、18.4mg/kg、61.2mg/kg、22.2mg/kg、19.3mg/kg、11.1mg/kg、9.6mg/kg，按照这2组数据，对两组数据进行对比，能得到不同研磨设备下，土壤样本中钴金属含量差异相对明显，且差值大多数据50mg/kg 左右，表明碳化钴材质的振动式研磨设备在进行土壤样品的检测处理时，会有比较严重的钴金属污染的情况。分析具体的原因，得到研磨时，会因为研磨钵与土壤样品的摩擦造成研磨钵的磨损，而研磨钵本身含有钴元素，因此对样品造成了钴污染。

2.2.3两种研磨设备下的土壤样品其他金属含量对比

由于碳化钨材质可能存在磨损导致样品污染情况，就建设用地土壤污染关注的砷、汞、铜、镍、铬、铅、镉、铍、锑和钒元素，分析两种材质的研磨设备检测结果差异。

对5组不同地块采集的土壤样品进行检测研究，土壤样品经自然风干、剔除动植物残骸和碎石后，分别使用不同的研磨设备对土壤样品进行研磨，直至样品均能应用孔径控制为0.150mm的尼龙筛网展开过筛，采用经典四酸湿法消解和ICP-MS进行定量分析。经过分析后，发现不同类型土壤及不同含量范围的土壤均体现出使用碳化钨材质的研磨设备进行研磨的样品其中钴含量明显高于经玛瑙材质的研磨设备精选研磨的样品，但不成比例趋势；而其他元素无明显含量差别。

结果与讨论：

在土壤重金属检测工作中，使用碳化钨材质的研磨设备对土壤样品进行研磨处理时，会对样品造成不同程度的钴元素污染，而其他建设用地土壤污染关注的重金属元素并无明显污染。采用碳化钨材质的主要是震动式研磨仪，具有易于清洗和制样快的优势，在不涉及钴元素检测是可以选择这种研磨仪以提高整体的分析效率；当检测项目涉及钴元素时，应当选择采用玛瑙材质的球磨仪进行制样，以保证该元素检测的准确性。

参考文献：

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