科技日报记者吴长锋
记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院智能所黄行九研究员和安光所赵南京研究员合作，利用主动可控火花放电和电化学富集辅助的低脉冲能量激光诱导击穿光谱方法，实现了对水体和土壤样品中痕量砷和汞的高灵敏和稳定性检测。研究成果日前发表在《传感器与执行器:化学》上。
激光诱导击穿光谱技术（LIBS）由于其多元素分析、响应速度快、无需样品处理以及对样品损坏小等优势，被广泛应用于环境样品的分析中。但在高脉冲能量下，LIBS检测易挥发的痕量砷和汞面临着巨大挑战。砷和汞的挥发性很高，沸点分别为K和K，而其他重金属沸点则超过K。在其沸点温度下，计算得出的砷和汞的蒸气压高于其他重金属离子几个数量级。在接收到等离子体信号之前，砷和汞可能已经部分挥发，导致检测限超高甚至没有信号。
科研人员研究了主动可控火花放电和电化学富集辅助的低脉冲能量LIBS检测痕量砷和汞。结果表明，低脉冲能量激光减少了砷和汞的挥发，主动可控火花放电装置弥补了砷或汞等离子体含量不足的问题。在主动可控火花放电装置中增加了可控高速开关，并优化火花放电和激光之间的时间，从而克服了传统电火花放电-激光诱导击穿光谱的不稳定性的问题，获得了稳定的等离子体源。通过修饰了可调控氧空位的花状纳米片的电极进行电化学富集，实现了砷和汞的快速高效富集。结果，检测达到相对标准偏差低于5％的效果，展现出高灵敏度、低检测限和优异稳定性，
这项研究利用简单易操作的方法实现了对挥发性砷和汞以及难挥发的重金属离子的高灵敏、高稳定检测，为检测环境中的重金属污染物提供一种有效的分析方法。