土壤中重金属元↘素CR的激光☆光谱测量分析

　　随着人们对环境问题的重视，土壤问题尤其是土壤中重金属污染越来越受到→人们的关注，铬(Cr)污染就是其中的一种。土壤Cr污染主要来自□　铬矿和金属冶炼、电镀、制革等工业废水、废气和废渣等，而六价Cr易溶于水，容易经过土壤进入农作物∑　而危害居民健康。Cr在体↑内有蓄积作用，并能影响体内的氧化还原过程和水解过程，它还▽能与蛋白质结合能抑制一些酶的活性，促进维生素C氧化使血红蛋白变性从而降低红细胞的携氧能力。

　　目前，常用的土壤重金属元素检测方法有感应◎耦合等离子体原子发射光谱法、火焰式原子吸收光谱法、石墨炉式原子吸收光谱法、冷蒸汽原●子吸收光谱法和分光光度计比色法等。这些方法虽然具有较高精度，但都有一个缺点就是对样品进行处理的过程较为●繁琐且耗时长，不能进行现场检测，而激光光谱分析方法 (LIBS)能很好地解决上述问题。

　　LIBS技术是一种原子或离子发射光谱的元＠素分析技术，其利用高能量脉冲激光聚焦到样品上，使样品在ㄨ瞬间汽化成高温、高密＠度的激光等离子体，等离子体中包括原子、离子和一些分子，它们会发射其特征波长的光谱，普线的波长和强度分别反映了样品中的元素组成与其含量♀。由于无需对样品进行々前处理，具有简单快捷的特点♂，在诸多领域中已经有了广泛的应◥用。

　　1、实验装置

　　实验仪器采用美国应用光谱公司ASI生产的J200激光光谱元素分析系统，实◥验装置如下图所示，光谱测量系统主要由3大部分组成： Nd:YAG激光源及相应的█控制电路;光控制系统和光接收系统;信号检测处理、采集和分∴析、显示单元◣等。所用激光源是调Q纳秒级Nd:YAG 1064nm 激光器，激光脉冲宽度◥小于5ns，单脉冲最高能量为51mJ，脉冲频率可调，最大频率是10Hz。系统能进行激光聚焦，聚焦点【尺寸35~200um可选，样品台≡能自动调节，自动X-Y进程、自动Z进程，采用双光栅切尼-特纳光谱仪和 ICCD 检测器对信号进行采集内置光闸延迟和闸宽≡时间控制器。

　　2、样品制备

　　某化工企业是生产氨基甲酸酯类农药和化肥的化工厂，Cr 元素含量可能较高，试验中的待测土壤样品就是来自该化工企业围「墙底下及化工厂里面离围墙8m 左右树底下且均是地面以下约←15cm 的土壤，采集的样品放置在室外自然风干、去除杂质、烘干、碾磨、过筛后再用台式油压机 (769YP-30T)在20t的压力◤下压制30 min成型，样品〇为圆柱形，共制备了2个样品，记为1号和2号，其中1号样品是取自围墙底下的土壤，2号样品则是》在化工厂的围墙内树底下取出的土壤。

　　3、标样的选择№

　　所选5种标准样品分别是 GBW07108、GBW07122、GBW07716、GBW07301和 GBW07309，并将粉末状的标准样品同样用台№式油压机在20t的压力下压制30 min成圆柱形。

　　4、实验结果╳与分析

　　4、1 光谱图

　　试验测试条件如下：激光输出能量为11mJ;系统增益为〗5;门宽时间为▲3μs;每个点打点次数为50次;激光光斑大小为200μm。试验中测得了土壤样品中的光谱图，综合考虑各原子谱线的已知波长、谱线的精细结构、谱线强度以及谱线的激发电位等因素，选择周围干扰比ω　较少的谱线，最终确定将♀波峰为357.869nm 的谱线作为元素定量分析时的分析谱线，得到相关数据♂并保存下来。

　　4、2 定标曲线

　　通过试验可以得到其中4种标准样品 GBW07108、GBW07122、GBW07716、GBW07301中 Cr的含量与积分强度之间对应关系，如表1所示。

　　以元素 Cr含量为横坐标，相应谱线积分强◎度为纵坐标，建立『土壤中 Cr的定标曲线。右图所示是『试验的4个标准样品的数据的线性拟合直线。

　　4、3 样品∮的测量及结果分析

　　采用与标准样品相同积分区间对2个样品〓的谱线进行处理可以得出它们的积分强度，通过计算得到

　　2种样品中 Cr的含量，如表3所示。

　　由表3可知，2个样品中都含有 Cr，且样品2中Cr含量比样品1中多，而1号取自围墙下面土壤，

　　2号样品是取自化工厂围墙≡以里8m 左右树底下的，由此可以判断出该化工厂周边土壤中含有 Cr，且离化工厂中心位置越近 Cr含量可能会越〓高。

　　3、结论

　　利用J200激光质╱谱联用元素分析仪测量了化工厂周边土壤中重金属元素Cr的含量，得到该化工厂周边土壤←中含有 Cr，且离化工厂中心位置越近 Cr含量可能会越←高。经调查发现该化工企业主要生产农药产品，而农药产品中通常含有重金属元素 Cr，且容易渗入土壤中，由于土壤样品中Cr含量可能与该化工厂生产产品废弃物相关，而考虑到 Cr的危害，应当引起相⊙关部门的重视。

　　说明：以上内容及图表主要摘录自2015年梅兴安等发表在《长江大学学报》上的文章，以示感谢!

　　备注：美国ASI 公司的J200激光质谱联≡用元素分析仪是美国劳伦斯伯╲克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)30多年激光化学分析基础理论研究成果的结晶，创造了激光等离子光谱化学分析技术的新时代，首次将LIBS技术与LA-ICP-MS相结合。实现了从氢元素到钚元素几乎全元素的测量，包括H、N、O等轻元素以及卤族等其他传统方法(包括ICP-MS)不能〒测量的元素，测量速度快，数秒即可得到结果。此外，J200激光质谱联用〒元素分析仪还可将剥蚀出的纳米级固体样品微粒直接送入ICP-MS进行更精确的分析，有效避免酸溶、消解等复杂样品前处理带来的二次污＠染和可能的误差引入，同时大大提升了元素检测限，实现了ppb以下到100%的宽范围测量。

　　目前，J200激ξ　光质谱联用元素分析仪已广泛用于国际高端№和国家级实验室，如美国劳伦斯伯克利国家实验室、美国大克拉曼多犯罪实验室、巴西卐圣保罗大学、美国西北太平洋国家实验室等众多知名机构。应用领域遍布于地质矿产，生态环保，刑侦珠宝等各个方向。高精的配置和完善的售后是我们自信推荐的理◆由。