【激光元素】土壤元素成分分析及其檢測限

了解土壤里的化學(xué)元素組成對解決農(nóng)業(yè)問題和生態(tài)過程處理具有重要的意義。土壤同時為植物生長發(fā)育提供必需的養(yǎng)分和水分，是陸生植物生活的基質(zhì)。土壤中主量元素和微量元素的含量也對農(nóng)業(yè)管理和提高產(chǎn)量有很大的幫助。土壤同時含有生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)和氮循環(huán)的信息。

土壤分析大多包含物理和化學(xué)兩部分。土壤的質(zhì)地，顏色，PH值，有機(jī)物含量，化學(xué)元素組成。這些問題的核心就是土壤化學(xué)元素組成。目前，ICP-OES和ICP-MS等分析方法可以提供精確的定量結(jié)果，但是這些技術(shù)需要用酸分解大量的土壤樣品，使其成為溶液，檢測速度慢，污染嚴(yán)重。使用XRD, XRF或SEM-EDX等方法可以直接分析固體樣品，但是這些技術(shù)只能做半定量計(jì)算，實(shí)驗(yàn)成本很昂貴，無法測量輕量元素，檢測限偏高。目前我們使用的是EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，樣品消耗量小，而且無需前處理即可進(jìn)行測量分析，是一種微區(qū)分析，可以測量元素周期表中幾乎所有的元素�？蓽y量的動態(tài)范圍也很大，從ppm到wt.%百分含量。
 

EcoChem激光光譜元素測量系統(tǒng)采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，檢測限可達(dá)ppm級。測量的元素可覆蓋元素周期表中的大部分元素，高達(dá)100多種。系統(tǒng)的固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時，在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜，這些發(fā)射光譜信號被智能信號收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光，再由CCD檢測器進(jìn)行檢測，得到元素信息。

EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)可以快速的測量土壤中的肥力元素，如N，P，K等；微量元素，如Si，S，Ca，Mg，B，Cu，Zn，Mn，Mo，F(xiàn)e等；重金屬元素，如Cd，Pb，Hg，C，As等。測量速度快，信號強(qiáng)度高，系統(tǒng)內(nèi)置的ElementLIBS元素識別數(shù)據(jù)庫可以高效的進(jìn)行元素識別，重復(fù)信息少，識別速度快。土壤樣品只需壓片即可進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。
 

01	02	03
P元素的測量	微量元素測量	重金屬元素的測量

如果有標(biāo)準(zhǔn)樣品的支持，系統(tǒng)還可以進(jìn)行元素定量計(jì)算。系統(tǒng)內(nèi)置PLS-DA等多種多變量定量計(jì)算模型，可以有效的減少基質(zhì)中的影響因素，提高分析計(jì)算的準(zhǔn)確性。EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)內(nèi)置我國常見土壤及植物標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線庫，最大程度上方便用戶快速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

 

碳 (C)元素的定標(biāo)曲線

PLS-DA多變量定量模型

GBW07450(GSS-21)新疆灰鈣土樣品中各元素的計(jì)算值及計(jì)算精度

GBW07447(GSS-18)內(nèi)蒙古杭錦后旗鹽堿土樣品的元素絕對含量的檢測和檢測限（LODs）的表達(dá)見下表。各元素絕對含量的檢測從0.070 – 46納克。土壤分析的檢測限（LODs）從0.15 – 89 ppm。C，Al， Fe等元素的檢測限高于其他元素，因?yàn)樗鼈兪峭寥阑�質(zhì)中的主要成分。Si元素沒有列在下表中，它在土壤基質(zhì)中的通常含量范圍大約是30 – 80 wt. %。

EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)提供了一種獨(dú)特土壤樣品定性分析和定量計(jì)算的方法，可以很好的分析土壤元素的成分和含量。僅需一點(diǎn)點(diǎn)樣品，也不會造成浪費(fèi)。系統(tǒng)還可以利用內(nèi)置的PCA，HCA等分類模型進(jìn)行土壤的分類研究及溯源。