科研进展简报

土壤有效态重金属高灵敏度检测新方法

来源:武汉光电国家研究中心    作者:激光与太赫兹技术功能实验室    发布时间:2018年07月03日

       土壤中重金属能被植物吸收的部分被称为有效态重金属,对它的检测能更好的反应土壤的污染程度,因而如何对土壤中的有效态重金属进行快速灵敏检测具有重要的意义。激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, 简称LIBS)是一种基于激光等离子体发射光谱的元素分析方法,因其快速、准确、原位等特点而被广泛应用于土壤成分的检测。然而目前该技术仅仅被用于分析土壤中的总量重金属,对有效态重金属的研究很少报道。

        为了快速高灵敏地检测土壤中有效态重金属元素,武汉国家光电研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究小组李祥友研究员及其博士生易荣兴等人提出将物相转化的处理技术引入到LIBS中,通过盐酸将土壤中的有效态重金属由固相转化为液相,再将提取液体固化在承载基体表面,最后对承载基体表面的物质进行检测。利用这种物相转化方法,可快速检测土壤中的有效态重金属,并显著地提升其检测极限(如图)。以土壤中的Cd、Pb元素(全国超过8%的土壤被这两种元素污染)为例,使用物相转化处理方法的LIBS技术,对Cd元素检测极限最优可达到 0.067 ppm,在LIBS领域首次超过了我国0.2 ppm的国家限量标准;对Pb元素的检测极限达到0.94 ppm, 远远优于35 ppm的国家限量标准。

物相转化方法及其结果示意图

       2018年5月12日,该研究成果以 “Determination of trace available heavy metals in soil using laser-induced breakdown spectroscopy assisted with phase transformation method(基于物相转化辅助的激光诱导击穿光谱技术对土壤中痕量有效态重金属检测)”为题发表在美国化学学会(ASC)下期刊Analytical Chemistry(Anal. Chem., 2018, 90 (11), pp 7080–7085)上,该项工作得到国家重大科学仪器设备开发专项(No. 2011YQ160017)和国家自然科学基金面上项目(No. 61575073,No. 51429501)的资助。