Для быстрого обнаружения тяжелых металлов в почве использована газо-металлическая плазма, полученная в результате воздействия на образец излучения импульсного СО2-лазера с поперечной накачкой при атмосферном давлении. Частицы почвы помещались в отверстие на акриловой пластине. Поверхность пластины покрывалась металлической сеткой, чтобы избежать выдувания частиц почвы. Сетка служила также для повышения эффективности возбуждения плазмы. При фокусировке излучения CO2-лазера (1500 мДж, 200 нс) на готовом образце с почвой часть энергии лазерного луча использовалась для создания газовой плазмы на поверхности сетки, а оставшаяся энергия прошедшего через металлическую сетку излучения лазера служила для абляции частиц почвы. Полученные в результате абляции тонкодисперсные частицы почвы перемещались в область газовой плазмы, где происходили диссоциация и возбуждение анализируемого вещества. С помощью такой методики анализ может быть проведен при незначительной предварительной обработке образца. Отношение сигнал/шум (S/N) для спектральных линий излучения при использовании предложенного метода (метода сетки) намного выше по сравнению со случаем стандартного метода лазерно-искровой спектроскопии с использованием гранул. Успешно проведено быстрое обнаружение элементов тяжелых металлов в почве. Установлено, что пределы обнаружения Cu и Hg в почве составляют 3 и 10 мг/кг. Предложенный метод обладает хорошим потенциалом для осуществления быстрого и чувствительного обнаружения тяжелых металлов в образцах почвы.
A rapid detection of heavy metals in soil was presented by the metal-assisted gas plasma method using specific characteristics of a pulsed, transversely excited atmospheric (TEA) CO2 laser. The soil particles were placed in a hole made of acrylic plate. The sample was covered by a to prevent the soil particles from being blown off. The mesh also functioned to initiate a luminous plasma. When a TEA CO2 laser (1500 mJ, 200 ns) was focused on the soil sample, passing through the metal mesh, some of the laser energy was used to generate the gas plasma on the mesh surface, and the remaining laser energy was employed to ablate the soil particles. The fine, ablated soil particles moved into the gas plasma region to be dissociated and excited. Using this technique, analysis can be made with reduced sample pretreatment, and therefore a rapid analysis can be performed efficiently. The results proved that the signal to noise ratio (S/N) of the emission spectral lines is much better for the case of the present method (mesh method) compared to the case of standard laser-induced breakdown spectroscopy using the pellet method. Rapid detection of heavy metal elements in soil has been successfully carried out. The detection limits of Cu and Hg in soil were estimated to be 3 and 10 mg/kg, respectively. The present method has good potential for rapid and sensitive detection of heavy metals in soil samples.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.