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武汉光电国家研究中心在水体中重金属检测技术研究获新进展

文章来源: 武汉光电国家研究中心       发布时间:2019-05-15

水体重金属污染是指含有重金属离子的污染物进入水体对水体造成的污染。矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生的重金属废水(含有铬、镉、铜、汞、镍、锌等重金属离子)是对水体污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。废水中的重金属是各种常用水处理方法不能分解破坏的,而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理化学状态。


武汉光电国家研究中心在水体中重金属检测技术研究获新进展


水体重金属污染严重危害人类身体健康,因此水中重金属元素检测意义重大。表面增强激光诱导击穿光谱技术(surface-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy,SENLIBS)作为一种水体中元素检测技术,具有快速、高探测灵敏度等优势,具有广泛的实际应用前景。现有研究仅对不同衬底的增强效果有进行报道,然而衬底的物理性能对于探测灵敏度的影响尚未见有报道。


武汉光电国家研究中心在水体中重金属检测技术研究获新进展


(a) 表面液固转换 (b) Cr元素光谱图 (c) Cr元素检出限与沸点之间相关性


为了研究SELIBS技术中衬底物理性能对于探测灵敏度的影响,武汉光电国家研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究小组郭连波副教授及其博士生马世祥等人采用Zn、Mg、Ni和Si四种衬底,以水体中Cr和Pb两种重金属为例,建立了衬底沸点与探测灵敏度之间的关系,发现衬底沸点越低,光谱强度越强,探测灵敏度越好。主要是因为衬底沸点越低,烧蚀阈值越小,基板烧蚀量越大,导致等离子体温度和电子密度越高,最终光谱强度增强,从而提高了LIBS的探测灵敏度。同时在最佳衬底锌上Cr和Pb的检测极限分别达到了1ppb和4ppb,达到了国家饮用水检测标准。


武汉光电国家研究中心在水体中重金属检测技术研究获新进展


2019年5月13日,该成果以“Determination of trace heavy metal elements in aqueous solution using surface-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy(使用表面增强激光诱导击穿光谱技术实现水中痕量重金属元素检测)”为题发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express(Vol.7,No.10)上,该项工作得到国家自然科学基金(61575073)的资助。


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