利用激光击穿光谱检测大气中的重金属成分.pdfVIP

9。No．4 第29卷，第4期 光谱 实验室 VoI．2 Journal 0 l 2 20 1 2年7月 Chinese of LaboratoryJuly．2 Spectroscopy 利用激光击穿光谱检测大气中的重金属成分① 刘林美 林兆祥② 张文艳“ 张俊龙 曾伟丽 (中南民族大学激光光谱实验室武汉市洪山区民院路708号430074) n(上海应用物理研究所上海市嘉定区嘉罗公路2019号201800) 摘要大气中的重金属成分对人类健康有严重的危害，有必要对其进行检测和控制，利用自行搭建 的一套激光击穿光谱大气监测系统，对煤燃烧烟气和烟花爆竹燃烧烟气污染的大气作为研究对象，通过软 件进行处理，获得了大气中的多种重金属元素的LIBS光谱图。利用模拟的被Cd元素污染的大气进行了定 量分析，配制含cd不同浓度的大气样品进行了实验，得到了cd元素的校准曲线，其线性拟合相关度为 0．9938，计算得到其检出限为lmg／m3。这些研究结果有效地促进了激光击穿光谱在大气污染物检测实用 化技术方向的发展。 关键词激光击穿光谱；重金属；污染；大气 中图分类号：0657．319文献标识码：A 文章编号：1004—8138(2012)04—2384—04 1 引言 随着工业和经济的快速发展、人口的剧增，环境污染问题日趋严重。大气重金属污染是世界城 市发展的严重环境污染问题之一。其主要污染源来自工业生产、汽车尾气和汽车轮胎磨损产生的大 量含重金属的有害气体和粉尘等n]。由于重金属污染物在环境中难以降解，能在动物和植物体内积 累，通过食物链逐步富集，浓度能成千上万甚至成百万倍地增加，最后进入人体造成危害，是危害人 类最大的污染物之一[z’3]。要控制和治理大气中有毒重金属元素的排放，首先要对其进行监测，通常 的做法是，先对大气实地采样，然后送到相关实验窒，用原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子 痕量分析方法，但是一次只能检测一种元素，进行多元素同时测量尚有困难。电感耦合等离子体一原 子发射光谱法灵敏度高、准确，但是需要对测量对象进行采样和溶解，操作复杂费时，成本较高。总 的来说，这些分析方法需要取样、制样、化验等一系列过程，往往需要数小时甚至数天才能获得检测 结果艮’5]。这种间隔采样的方法只能反映一些很短的时间段的大气中各重金属元素的含量，而且采 样和处理会使其偏离实际样品状况而产生检测误差。更重要的是，这种长周期的检测方法不利于对 大气污染的及时处理。因此，国际上近年来主张利用激光击穿光谱(Laser—induced I．IBS技术由于具有高灵敏度、无需对样品预处理、可同时测量多种元素等特点，越来越广泛地 ①国家自然科学基金项目；武汉市攻关计划项目(200906223059) ②联系人，电话：(027E—mail：lin—zhaox@126．com 作者简介：刘林美(1987一)，男，福建省龙岩市入．硕士，主要从事激光光谱应用方向研究工作。 收稿日期：2012一01—04；接受日期：2012—02—17 万方数据 菊d期 划林荚等：利用激光di穿光谱检i01|J大气中的重金属成分 段凹“0|，本文介绍了利用该技术在实验室开展的一些前期的研究工作。 2 买验介绍 激光击穿光谱实验系统示意图如图1所示，主要包括激光器、中阶梯光栅光谱仪、增强型电荷 耦合器件(intensifiedcoupled charge 的发射光谱信号经收光器收集后由光纤传导进入中阶梯光栅光谱仪。光谱仪进行分光，然后由 理分析。