LIBS光譜對水系沉積物的分類及鉻元素測定研究
激光誘導擊穿光譜（LIBS）是光譜分析領域的一種嶄新分析手段，其原理是通過高能量激光在分析樣品的表面產生高強度的等離子體，樣品激發所產生的光通過光譜檢測系統進行分析。因此LIBS 技術具有便捷、無需預處理、可同時分析多種元素等特點。
隨著工業化的繼續推進，水系沉積物中的重金屬成為了影響環境質量的重要影響因素。水體中重金屬可與沉積物結合，沉積物在環境條件發生改變后，會遷移或釋放其中的重金屬。因此，通過對水系沉積物中的重金屬污染物進行檢測和分析，既是反演和追溯該區域金屬污染歷史的主要根據，更是查明水系環境重金屬污染狀況的關鍵。隨著經濟的發展，越來越多含有重金屬的污染物排放至河流，對生態環境造成了嚴重的危害。目前，我國已列入環境優先污染物黑名單的重金屬有Cd 、As、Be、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni 和Ti[10]。其中鉻對人體健康的危害尤為引起了人們的重視。鉻金屬的污染主要來自于化工、耐火材料、電鍍、制革、顏料和鉻礦冶煉等工業生產以及燃料燃燒排出的含鉻廢氣、廢水及廢渣等，相關研究表明六價鉻能引起貧血、神經炎、腎炎、循環系統衰竭等疾病，長期攝入會導致肺癌、腺癌。因此對水系沉積物中的鉻進行檢測和監測具有非常重要的意義。
LIBS技術除了對水系沉積物進行定量分析外，還可根據不同地區重金屬的分布特征對其進行分類研究。而對于淺覆蓋區的地質研究，往往只有水系沉積物或土壤的資料，因此通過LIBS 技術及采用主成分分析方法對水系沉積物進行分類，還可進一步用于淺覆蓋區巖石的巖性與構造識別的研究，而目前此方面研究很少。
王陽恩等基于激光誘導擊穿光譜技術對水系沉積物中鉻元素進行快速定量檢測為目的，利用采用美國應用光譜公司生產的RT100-HP 激光誘導擊穿光譜儀（型號現更新為J200）對標樣和樣品進行了分析，建立了標樣中鉻元素濃度與其激光誘導擊穿光譜強度間的定標曲線，線性相關系數達到0.992，得到了樣品中的鉻含量。同時利用主成分分析方法對樣品進行了分析，結果表明LIBS 技術可用于水系沉積物的分類和鑒定的研究。
標樣及樣本光譜圖
定標曲線
通過定標曲線可以計算出樣品鉻元素的含量：
樣本中鉻元素含量
（樣品1到5分別取自城中村居民區水渠沉積物、涂料廠旁小河沉積物、護城河沉積物、長江
河道泥土、長江河道砂石）
根據以上結果可以推測樣品中的鉻含量與河流受到的污染程度相關。由于近年來城中村居民區水渠與護城河附近水域環境保護治理的效果不錯，故樣品1、3 較其他樣品的鉻含量偏低。而涂料廠旁的小河正因為有涂料廠生產防腐涂料的污染，故樣品2 中所含鉻偏高。隨著長江受到的污染逐漸加重，導致樣品2 的鉻含量較高。樣品5 中的鉻含量與地殼中鉻的含量較為近似。
待測樣本的主成分二維散點分布圖
從圖中可以看到五種樣品的主成分二維散點分布明顯不同，說明在主成分二維散點分布圖上, 決定二維散點位置的主要原因是樣品的性質。這一結果可為水系沉積物的分類提供新的方法, 并將在進一步的水系沉積物的定量分析中表現出其應用潛力。
結論
通過LIBS 技術對水系沉積物進行分析，利用鉻在302.156nm 的特征譜線及對標樣進行定標，完成了樣品中鉻含量的定量分析，結果表明水質的污染對沉積物中鉻元素的含量有較大的影響。同時通過對樣品進行主成分分析，表明LIBS 技術可用于水系沉積物的分類與鑒定。
說明：以上內容主要摘錄自2014年王陽恩等發表在《激光雜志》上的文章“激光誘導擊穿光譜對水系沉積物的分類及鉻元素測定的研究”
美國ASI 公司的J200激光質譜聯用元素分析儀是美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）30多年激光化學分析基礎理論研究成果的結晶，創造了激光等離子光譜化學分析技術的新時代，首次將LIBS技術與LA-ICP-MS相結合。 實現了從氫元素到钚元素幾乎全元素的測量，包括H、N、O等輕元素以及鹵族等其他傳統方法（包括ICP-MS）不能測量的元素，測量速度快，數秒即可得到結果。此外，J200激光質譜聯用元素分析儀還可將剝蝕出的納米級固體樣品微粒直接送入ICP-MS進行更精確的分析，有效避免酸溶、消解等復雜樣品前處理帶來的二次污染和可能的誤差引入，同時大大提升了元素檢測限，實現了ppb以下到100%的寬范圍測量。
目前，J200激光質譜聯用元素分析儀已廣泛用于國際高端和國家級實驗室，如美國勞倫斯伯克利國家實驗室、美國大克拉曼多犯罪實驗室 、巴西圣保羅大學、 美國西北太平洋國家實驗室等眾多知名機構。
