隨著經濟的發(fā)展，海洋、河流污染日益嚴重，運輸、采礦等工業(yè)排污等活動造成了水體污染，水中的金屬污染不斷加重，經過一定后污染物最終進入沉積物中。沉積物是判斷海洋、河流重金屬污染程度的重要窗口。因此進行沉積物中重金屬元素的快速檢測和研究意義重大。

常用于沉積物中重金屬測量的方法很多，例如原子吸收光譜法AAS，電感耦合等離子體質譜法ICP-MS等。這些傳統(tǒng)方法雖然結果較為理想，但是需要長時間和復雜的前處理過程，樣品也不能重復使用，污染較大，有腐蝕，對操作人員要求也很高。因此急需一種快速，微損，無污染，可以實時檢測元素的方法。我們以鋅（Zn）元素為例研究其快速檢測手段及評價方法。激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種新興的元素檢測和分析技術。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發(fā)出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素。

實驗樣品來源于六個不同流域地點的沉積物。其特點為顆粒大小不一，雜質眾多，含水率較高。其中主要金屬元素包括Ca，Fe，Mn等。將樣品分為兩份，其中一份采用AAS方法進行檢測。另一份樣品進行干燥、過篩、混勻混合后壓片處理，壓力20噸，保壓時間3分鐘，樣品壓片直徑11毫米。

     沉積物主要元素光譜圖           沉積物樣品      Zn的譜線強度隨烘干時間的變化曲線

通過查詢ElementLIBS元素識別數據庫，Zn元素的特征峰為468.01nm，我們確定這里為分析位置，見左上圖。中間的圖示為現(xiàn)場取樣的情況。沉積物中水分的存在會大大降低激光剝蝕效率，進而影響信號強度。而長時間的烘干操作又會耽誤時間，影響實驗的快速性。為此，我們進行了實驗，見右上圖所示。烘干時間低于12分鐘時，光譜信號的強度迅速增加，但是到了12分鐘后，隨烘干的進行，強度的變化已經不明顯了。因此，我們選擇12分鐘為樣品的烘干時間。

通過PLS偏最小二乘法定標模型得到的Zn元素定標曲線，相關系數可達0.998。實驗證明這一多變量模型比較適合土壤、沉積物等樣品的定標，它可以很好的消除由于樣品組分較為復雜而產生的基體效應導致的誤差。見左下圖。

實驗裝置我們采用EcoChem 激光光譜元素分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用LIBS技術。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調；重現(xiàn)率20Hz；光斑大小20-200μm連續(xù)可調；檢測器譜寬190-1040nm；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。

本實驗利用EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)，采用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術檢測沉積物中的重金屬鋅元素，確定了鋅元素的特征峰，確定了樣品烘干的時間，提高了工作效率，利用PLS多變量模型定標計算了含量，結果較為理想。隨著這一技術的發(fā)展，今后必將成為新一代沉積物、土壤速測的工具。