【摘 要】
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随着城市化加剧,水资源的重金属污染越发严重,保护和监测水资源污染程度成为当今环境监控的重点方向。激光诱导击穿光谱分析技术（LIBS）作为一种新的物质元素成分分析手段,因其具有快速检测、多元素分析、在线实时监控等优点,广泛应用于环境污染检测、煤炭筛选、冶金、深空深海探测等众多领域。在水资源污染监测中,由于待监测面积大、区域广、大多在野外、水中重金属元素成分复杂,以及水对等离子体的强烈吸收等问题,增加
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随着城市化加剧,水资源的重金属污染越发严重,保护和监测水资源污染程度成为当今环境监控的重点方向。激光诱导击穿光谱分析技术（LIBS）作为一种新的物质元素成分分析手段,因其具有快速检测、多元素分析、在线实时监控等优点,广泛应用于环境污染检测、煤炭筛选、冶金、深空深海探测等众多领域。在水资源污染监测中,由于待监测面积大、区域广、大多在野外、水中重金属元素成分复杂,以及水对等离子体的强烈吸收等问题,增加了水中重金属污染成分识别和定量检测的难度。因此,针对LIBS技术在水资源检测领域的应用,开展水中典型重金属元素高效富集、有效激发及定量分析研究具有重要的研究价值本论文的主要研究内容如下:1.针对LIBS技术在直接激发检测水中重金属元素存在的自吸收、检测下限高和稳定性不好等问题,采用木片浸泡和铝电极电解两种方法对水中的重金属元素进行富集,利用光-电双脉冲LIBS技术对铅和镍两种元素进行了定量分析。研究了电解富集时间和电解富集电压等参数对铅、镍元素特征光谱强度的影响规律,确定了富集时间25min和富集电压1.2V等优化参数。研究结果表明,铝电极电解富集速度快、效率高,检测限比木片浸泡法降低了30倍。2.比较研究了单脉冲LIBS、光-光双脉冲LIBS、光-电双脉冲LIBS三种激发方式对铝电极电解富集样品中铅和镍两种元素的特征光谱强度、检测限和检测稳定性的影响规律;研究了激光能量、光谱信号采集延时、双脉冲时间间隔、脉冲电压等参数对待测元素特征光谱强度的影响规律,确定了实验优化参数。在光-电双脉冲LIBS检测下得到Pb I 405.78nm和Ni I 341.47nm最低检测限分别为0.0026mg/L和0.0061mg/L。研究表明,铝电极电解富集结合光-电双脉冲LIBS对水中铅和镍元素的检测具有很好的效果;相较于单脉冲和光-光双脉冲,光-电双脉冲LIBS能够明显提高铅和镍的特征光谱强度和检测精度、降低检测下限和检测系统成本。研究结果为水中重金属元素污染的快速、准确检测提供了一套更加有效的方法和技术。
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