Aplicación de la fluorescencia de rayos X portátil (FRXp) a la determinación de elementos mayoritarios y traza en grandes conjuntos de datos de suelos para la evaluación del fondo geoquímico

 

Fuente: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2025.107961

Abstract

Regional soil geochemical surveys are essential for land-use planning and human health. However, projects involving large sample sets characterised using traditional laboratory techniques are costly, time-consuming and require a large number of reagents. Therefore, the use of portable X-ray fluorescence (pXRF) with an optimised measurement time and methodology, along with minimal sample preparation, allows for fast and effective measurements.

In this study, using Soil-Fundamental Parameters (S-FP) method, a measurement time of 45 s and low sample preparation yielded acceptable results for K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr, and Pb, which were monitored with benchtop XRF equipment. The application of this methodology in Cuenca province, Spain, and the comparison with different European and national programmes provides consistency in the results, despite using different analytical techniques.

It was observed that a systematic and regular sampling strategy avoids geochemical gaps, increasing the representativeness of the soil parent material in the samples. Distinct geochemical patterns have been identified, with a major group comprising Ti, Mn and Fe, and trace elements such as Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr and Pb, while K, Ca and Sr display individual distribution trends. Therefore, this study provides a rapid and economical way to characterise soil geochemistry in large areas and to establish background and reference levels over extensive regions.

Resumen

Los estudios geoquímicos regionales de suelos son esenciales para la planificación del uso del territorio y la protección de la salud humana. Sin embargo, los proyectos que implican grandes conjuntos de muestras caracterizadas mediante técnicas analíticas de laboratorio convencionales resultan costosos, requieren mucho tiempo y un elevado consumo de reactivos. Por ello, el uso de la fluorescencia de rayos X portátil (FRXp), con un tiempo de medida y una metodología optimizados y con una preparación mínima de las muestras, permite realizar determinaciones rápidas y eficaces.

En este estudio, mediante el método de Parámetros Fundamentales para suelos (Soil–Fundamental Parameters, S-FP), un tiempo de medida de 45 s y una preparación reducida de las muestras proporcionaron resultados aceptables para K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr y Pb, contrastados con análisis realizados mediante equipos de XRF de laboratorio. La aplicación de esta metodología en la provincia de Cuenca (España) y su comparación con distintos programas europeos y nacionales muestran una buena consistencia de los resultados, a pesar del empleo de diferentes técnicas analíticas.

Se observó que una estrategia de muestreo sistemática y regular evita lagunas geoquímicas y aumenta la representatividad del material parental del suelo en las muestras. Se identificaron patrones geoquímicos diferenciados, con un grupo principal formado por Ti, Mn y Fe, junto con elementos traza como Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr y Pb, mientras que K, Ca y Sr presentan tendencias de distribución individuales. En conjunto, este estudio proporciona un método rápido y económico para la caracterización geoquímica de suelos en grandes áreas y para el establecimiento de niveles de fondo y de referencia a escala regional.