维普资讯 http://www.cqvip.com 第２８卷，第９期 光谱学与光谱分析 Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．９，ｐｐ１９７９—１９８２ ２ ０ ０ ８年９月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２００８ 水溶液中金属元素的激光诱导击穿光谱的检测分析 吴江来 ，傅院霞。，李 颖 ，卢 渊 ，崔执凤。，郑荣儿 ｌ＿中国海洋大学光学光电子实验室，山东青岛２６６１００ ２．安徽师范大学原子与分子物理研究所，安徽芜湖 ２４１０００ 摘要文章对竖直流动的ＣｕＳＯ４和Ｐｂ（ＮＯ３）ｚ水溶液样品表面的激光诱导击穿光谱的（简称ＬＩＢＳ）特 性进行了观测分析。实验中采用的烧蚀激光波长为５３２ ｎｎｌ，脉冲宽度为１０ ｎｓ，重复频率为１０ Ｈｚ；ＬＩＢＳ信 号的探测通过一色散相加型双光栅单色仪、Ｂｏｘｃａｒ和ＰＭＴ的组合来完成。通过对水溶液中金属元素的 ＬＩＢＳ信号随时间和能量演化规律的分析，初步确定了系统的最佳烧蚀能量和最佳探测延时。受样品表面附 近空气击穿时氧元素信号的影响，实验对Ｃｕ和Ｐｂ各自的击穿位置进行了优化。在分析影响ＬＩＢＳ光谱探测 因素的基础上，进一步优化了系统的工作条件和探测参数。通过对不同浓度下ＬＩＢＳ信号的探测分析，初步 确定了系统对Ｃｕ与Ｐｂ的最低检测浓度，分别约为３１，５０ ｐｐｍ（ ｇ・ｍＬ ）。文章还对将ＬＩＢＳ技术运用到 海水中重金属的实时在线检测的可行性进行了讨论。 关键词ＬＩＢＳ；水溶液；Ｃｕ离子；Ｐｂ离子 中图分类号：０４３３．４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２００８）０９—１９７９—０４ 了很好的分析效果，可作为判别样品真伪、实时在线控制的 引 言 标准，并且有许多相关方面的文章发表。ＬＩＢＳ技术亦可以应 用到液体的痕量分析中，如污水的检测与控制、液体药物的 随着工业的发展，沿海港湾及河口地区重金属废物的排 在线监控Ｉ７ ］等。但相对于固体与气体来说，由于受到液体 放日益增多，这是造成海水污染的主要原因之一。重金属污 的压力、波动、吸收、溅射的影响，使得激光诱导的等离子 染所造成的海洋生态环境破坏以及对人类构成的危险越来越 寿命缩短，ＬＩＢＳ信号相对减弱，容易被噪声覆盖，且极不稳 引起国际上的重视，加强海水中重金属的监测及检测对海洋 定，大大提高了实际分析的困难。过去的十几年中，有许多 生态环境的影响具有特别重要的意义。 的研究者对此做出了大量的努力，取得了不错的分析结果。 ＬＩＢＳ技术是基于高功率激光与物质相互作用，产生瞬 目前采用一般的单脉冲技术对液体样品进行分析时，获得的 态等离子体，对等离子体的发射光谱进行研究，达到对样品 检测限最低为０．１ ・ｍＬ Ｅｇ］。 的定性与定量分析目的的一种光谱技术。其突出的优势在于 通常研究液相样品的ＬＩＢＳ分析技术时，人们常用的液 时间短、无须对样品预先处理且可对多种成分同时进行分 体样品形式有：（１）静止的液体表面［７’ｌｏ３；（２）流动的液体表 析，可以实现对微量污染物的快速、无接触和在线探测。传 面［１１－１３］；（３）液体内部［１４］；（４）液体雾化Ｉｌ５］；（５）液滴『ｌ６］。它 统海水中重金属的分析方法主要采用原子吸收分光光度法、 们各自有着自己的特点，可根据实际情况选择具体的模型。 电感耦合等离子光谱法及一些传统的化学分析方法。它们都 相对于在液体中击穿，在液体表面击穿时，等离子体的膨胀 需要对海水进行采样，对样品进行预先的处理，分析时间较 受水的压力作用非常的小，类似于在大气环境中，等离子体 长，不能具备快速、实时、在线分析的能力，难以满足海水 的寿命可以大大的延长，并且可以减少液体对等离子体辐射 污染监测的需要。因而利用ＬＩＢＳ技术开发一种海水中污染 的吸收，从而可以增强谱线的强度，提高ＬＩＰＳ技术探测的 物含量实时、在线监测的新方法有着极重要的现实意义。 能力。本文通过实验室搭建的ＬＩＢＳ平台，采取在竖直流动 ＬＩＢＳ技术运用到固体痕量分析的实际应用中，如对土 的液体表面击穿，对ＣｕＳＯ４与Ｐｂ（Ｎ０３）ｚ溶液中的金属离子 壤［ 、珠宝嘲、矿物［４ ］、文物［６］中元素的痕量分析，取得 进行了检测分析；并对将ＬＩＢＳ技术运用到海水中金属元素 收稿日期：２００７—０３—１６。修订日期：２００７—０６—２６ 基金项目：国家“８６３”计划项目（２００６ＡＡ０９Ｚ２４３）和山东省自然科学基金项目（Ｙ２００６Ａ２６）资助 作者简介：吴江来，１９８２年生，中国海洋大学光学工程研究生 ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｂｓｗｕ２Ｏ０５＠１６３．ｃｏｍ ＊通讯联系人 ｅ－ｍａｉｌ：ｒｚｈｅｎｇ＠ＯＵＣ．ｅｄｕ．ｃｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com １９８０ 光谱学与光谱分析 第２８卷 检测的潜力给予评估。 ｎ１２１处的信号则无法观测到。 １实验 Ｔａｂｌｅ １ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ＬＩＢＳ ａｎａｌｙｓｉｓ 系统装置如图１，激光光源采用Ｓｐｅｃｔｒａ－Ｐｈｙｓｉｃｓ公司的 Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的倍频５３２ ｎｌＴｌ输出，能量２￣４００ ｍＪ可 调，脉冲重复频率为１０ Ｈｚ，脉冲宽度约在８～ｉ０ ｎｓ之间。 脉冲激光通过焦距为１０ ＣＩＴＩ的透镜聚焦到竖直流动的液体表 面附近，液面上的等离子体辐射通过焦距为７ ｃＩｎ的透镜耦 合到色散相加型双光栅单色仪中，两光栅的刻痕密度均为 １ ２００ ｇｓ・Ｉｎｌｎ～，单色仪的扫描速度及扫描范围由与之配套 的控制盒控制。信号光通过单色仪分光后由光电倍增管 （Ｒ３７６）接收，通过Ｂｏｘｃａｒ（ＳＲ２５０）进行采样平均。经Ｂｏｘｃａｒ 注：＊降低脉冲能量时的优化参数；，Ｘ－＊将击穿点放在后表面时的优化参数 采样平均后的信号通过ＲＳ２３２接口输入到计算机，由相关软 件记录。液体通过蠕动泵循环流动，并且液体流速连续可 调，液柱的直径约为０．５ ｒＩｌｒＩｌ。实验所用的样品为实验室配 置的不同浓度的ＣｕＳ０４和Ｐｂ（Ｎ０３）ｚ水溶液。 ．ｒＩ蔷＿｝ｓＬｇ ｌⅡ ｌ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ８ ６ ４ ２ Ｏ ３２４ ３２６ ３２８ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｌｄｎｍ №２ ＬＩＢＳ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ ｏｆ３２３．５－３２８．５ ｎｎｌ ｎ：５００ ｇ・ｍＬ一 ；６：３１０｝上ｇ・ｍＬ一 ２结果与讨论 在浓度较低，未出现光谱白吸收时，谱线的强度与浓度 成正比关系。表２计算了不同浓度ＣｕＳＯ４溶液中，Ｃｕ的 ２．１ 系统的工作参数的确定 ３２４．８与３２７．４ ｎｉｎ的峰值强度、谱线积分强度，并给出了强 通过对Ｃｕ信号随时间演化的研究发现激光在液体前表 度与浓度拟合后的各自相对标准偏差。从表中可以看出，相 面击穿时，等离子体辐射的寿命大约为１ ５００ ａｓ，并且４００ 对采用峰值强度，采用谱线积分强度进行拟合的标准偏差更 ｎｓ之前主要以韧制辐射与耦合辐射为主，表现为连续背景。 小，并且对强度相对较高的３２４．８ ｎｌＴｌ谱线的拟合效果最好。 随后原子的线辐射才突显出来，表现为分立谱，在６５０￣８５０ ｎｓ时，信背比ＳＢＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ｒａｔｉｏ）比较高。通 Ｔａｂｌｅ ２ ＬＩＢＳ ｓｉｇｎａ￣Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｃｕ ａＳ 过对Ｃｕ信号随能量演化的研究发现在液体前表面击穿时， ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ 获得信号的能量阈值为１０ ｍＪ，并且信号随着能量增强而增 强，但当脉冲能量超过７５ ｍＪ，信号抖动大，伴有大量的空气 击穿。实验发现脉冲能量在３５￣５５ ｎ ，ＳＢＲ比较高。在上 述研究的基础上对ＬＩＢＳ系统用于检测Ｃｕ的工作参数进行 了优化，结果如表１。 ２．２系统参数优化后用于对Ｃ１￣Ｏ４溶液中的Ｃｕ元素的浓 度分析 采用表１中的优化参数对Ｃｕ元素３２４．８与３２７．４ ｎｌＴｌ的 原子谱线的强度随Ｃｕ离子浓度的演化进行了探测。图２给 注：浓度为３１ ｐｐｍ时，３２７．４ｎｍ的谱线无法分辨； 出了浓度为５００和３１ ・ｍＬｑ的光谱图。从图中可以看 为拟合曲线的标准偏差。 出，浓度为５００ ｇ・ｍＬ 时ＳＢＲ非常好，浓度为３１ ｇ・ ｍＥ－ 时，３２４．８ ｎｌＴｌ的谱线勉强可以分辨，但ＳＢＲ差，３２４．７ 图３为３２４．８ ｎｌＴｌ的谱线积分强度与浓度的拟合曲线。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第９期 光谱学与光谱分析 １９８１ 由Ｉ Ｄ一 （Ｌ１０Ｄ为检测限Ｌｉｍｉｔｓ ０ｆ ｄｅｔｅｃｔｉ。ｎ），其中 为 标准偏差，Ｍ为拟和的直线斜率，初步估计实验对溶液中 Ｃｕ的检测限约为３７肛ｇ・ｍＬ～。 ０．２０ ． ０．１５ 墨 兰Ｏ．１０ ０．Ｏ５ Ｏ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ￣ｐｐｍ Ｆｉｇ．３ Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ ｃｕｒｖｅ ｆｏｒ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ３２４．８ ｎｌｎ ａｔｏｍｉｃ ｌｉｎｅ ２．３不同工作参数下的Ｐｂ（ＮＯ３）ｚ溶液中Ｐｂ离子浓度的分 析 由于使用的激光脉冲能量较大，实验过程中发现了大量 的空气击穿，通过光谱仪可以扫描到氧元素在４０７ ｎＩｎ左右 的强元素谱线，与实验所探测Ｐｂ的４０５．７ ｎＩｎ谱线非常接 近。前者对后者的干扰比较严重。因此在检测Ｐｂ时必需减 少空气的击穿，从而减少氧信号对Ｐｂ信号的干扰。实验采 取降低脉冲能量和将击穿点放在后表面来减少空气的击穿， 两种情况下系统的优化参数如表１。 两种工作参数下对不同浓度Ｐｂ的探测结果如图４与 图５。从图中可以看出，相对于击穿点位于前表面，击穿点 位于后表面时信号得到了大副度的改善。初步估计系统对击 穿点位于后表面时的最低检测浓度为５０ ｇ・ｍＬ 左右，击 穿点位于前表面时则约为２００ ｇ・Ｈ ～。造成两者相差比 较大的原因在于，当击穿点位于前表面时，脉冲能量的降低 虽然减少了空气的击穿，但同时也降低与液体作用的脉冲能 量；而击穿点位于后表面时，即有效地减少了空气的击穿， 又提高了样品的烧蚀效率。 ３结论 通过对信号随时间及脉冲能量的演化对ＬＩｔｉＳ系统的工 １．Ｏ Ｏ．８ ｊ 薹ｏ‘。 ５ 量。一４ Ｏ・２ Ｏ ４０４ ４０５ ４０６ ４０７ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｒｉｍ Ｆｉｇ．４ ＬＩＢＳ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆｌｅａｄｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｐｏｉｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ：８００ Ｐｇ・ｍＬ一 ；６：４００烬・ｍＬ一１ １．Ｏ Ｏ．８ ．；蔷Ｉ叫３ｌＨ Ｏ．６ Ｏ．４ Ｏ．２ Ｏ ４０５ ４０６ ４０７ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ ｉＦｇ．５ ＬＩＢＳ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆｌａｅｄｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｐｏｉｎｔ ０１１ ｔｈｅ ｒｅａｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｎ：２００ Ｐｇ・ｍＬ一 ；６：１００ ｇ・ｍＬ一 作参数进行了优化。在各自的优化条件下，对溶液中的Ｃｕ 和Ｐｂ离子进行的检测，得到了系统对两者的最低检测浓度， 分别约为３１与５ｏ ｇ・ｎ ＿。。由于ｕＢｓ信号与许多因素有 关Ｌ１ ，如：激光的功率密度、激光的波长、双脉冲的选择、样 品的物理和化学性质、探测器的延时及门宽等，因此ＬＩＢＳ 的检测能力具有很大的提升空间。可以看出，将ＬＩＢＳ技术 应用到海水中的金属污染元素的在线检测具有一定的潜力， 但检测限有待进一步的改善。下一步工作将集中在改变进样 系统、进一步优化工作参数，提高系统的检测限上。 维普资讯 http://www.cqvip.com １９８２ 光谱学与光谱分析 第２８卷 参 考 文 献 ［Ｉ］ Ｂｕｓｔａｍａｎｔｅ Ｍ Ｆ，Ｒｉｎａｌｄｉ Ｃ Ａ，Ｆｅｒｒｅｒｏ Ｊ ｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，２００２，５７：３０３． ［２］ ＳＨＩ Ｊｉｎ－ｃｈａｏ，ＣＨＥＮ Ｊｉｎ－ｚｈｏｎｇ，ｗＥＩ Ｙａｎ—ｈｏｎｇ，ｅｔ ａｌ（史金超，陈金忠，魏艳红，等）．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（光谱学与光 谱分析），２００６，２６（５）：７９８． ［３］ Ｇａｒｃ ｉａ－Ａｙｕｓｏ Ｌ Ｅ，Ａｎｌａｄｏ￣Ｈｅｍｄｎｄｅｚ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ａｎａｌｙｔｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，２００２，４５７：２４７． ［４］ Ｓｕｎ Ｑ，Ｔｒａｎ Ｍ，Ｓｍｉｔｈ Ｂ Ｗ，Ｗｉｎｅｆｏｒｄｎｅｒ Ｊ ｎ Ａｎａｔｙｔｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，２０００，４１３：１８７． ［５］ Ｒｏｓｅｎｗａｓｓｅｒ Ｓ，Ａｓｉｍｅｌｌｉｓ Ｇ，Ｂｒｏｍｌｅｙ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，２００１，５６：７０７． ［６］ Ｃｏｌａｏ Ｆ，Ｆａｎｔｏｎｉ Ｒ，Ｌａｚｉｃ Ｖ，ｅｔ ａ１．．Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，２００２，５７：１２１９． ［７］ Ｓｔ－Ｏｎｇｅ Ｌ，Ｋｗｏｎｇ Ｅ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ，２００４，３６：２７７． ［８］ Ｂｏｕｄｊｅｍａｉ Ｓ，Ｇａｓｍｉ Ｊ．Ａｐｐ１．Ｓｃｉ．Ｅｎ￣ｒｏｎ－Ｍｇｔ．，２００４，８（１）：１３． ［９］ Ｙｕｅｈ Ｆａｎｇ－ｙｕ，ｅｔ ａ１．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｉｒ ａｎｄ Ｗａｓｔｅ，Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，２００２，５２（１１）：１３０７． ［１０３ Ｙａｒｏｓｈｃｈｙｋ Ｐ，Ｍｏｒｒｉｓｏｎ Ｒ Ｊ Ｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，２００５，６０：９８６． Ｅｌｌ３ Ｙｏｓｈｉｒｏ Ｉｔｏ，Ｏｓａｍｕ Ｕｅｋｉ，Ｓｕｓｕｍｕ Ｎａｋａｍｕｒａ．Ａｎａ１．Ｃｈｅｍ．Ａｃｔａ，１９９９，２９９：４０１． ［１２］ ｗＡＮＧ Ｃｈｕａｎ－ｈｕｉ，ＤＡＩ Ｌｉｎ，ｅｔ ａｌ（王传辉，戴琳，等）．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ（中国激光），２００６，３３（９）：１１９０． ［１３］ ＤＡＩ Ｌｉｎ，ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ－ｈｕｉ，ｅｔ ａ１．Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００７，３（２）：１４８． ［１４］ Ｋｏｃｈ Ｓ，Ｇａｒｅｎ ｗ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ａ，２００４，７９：１０７１． ［１５］ Ｈｕａｎｇ Ｊｅ￣Ｓｈｉｎｇ，Ｋｅ Ｃｈｉｎｇ—Ｂｉｎ．Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ，２００２，５７：３５． ［１６］ Ｊａｎｚｅｎ Ｃ，Ｆｌｅｉｇｅ Ｒ Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｅｔａ Ｐａｒｔ Ｂ。２００５，６０：９９３． ［１７３ ＺＨＡＯ Ｓｈｕ－ｒｕｉ，ＣＨＥＮ Ｊｉｎ－ｚｈｏｎｇ，ｗＥＩ Ｙａｎ－ｈｏｎｇ，ｅｔ ａ１（赵书瑞，陈金忠，魏艳红，等）．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（光谱学与光 谱分析），２００４，２４（２）：２１４． Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎｓ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ＷＵ Ｊｉａｎｇ－ｌａｉ ，ＦＵ Ｙｕａｎ－ｘｉａｚ，ＬＩ Ｙｉｎｇ ，ＬＵ Ｙｕａｎ ，ＣＵＩ Ｚｈｉ－ｆｅｎｇｚ，ＺＨＥＮＧ Ｒｏｎｇ－ｅｒ １．Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１００，Ｃｈｉｎａ ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈｕ ２４１０００，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｃｅｒｎｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｙｅａｒｓ．Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＬＩＢＳ）ｔｏ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｔｏｘｉｃ ｍｅｔａｌｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ ｏｃｅａｎ，ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ＬＩＢＳ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｍｅｔａ１ ｉｏｎｓ ｉｎ ＣｕＳＯ４ ａｎｄ Ｐｂ（Ｎ０３）２ ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｏｕｒ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ａ Ｑ ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｔ ５３２ ｎｌｎ ｗｉｔｈ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｏｆ １０ ｎｓ ａｎｄ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ １０ Ｈｚ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｐｌａｓｍａ ｏｎ ａ ｆｌｏｗｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅ ｅｎｓｕｉｇｎ ｐｌａｓｍａ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｂｙ ａ ｑｕａｒｔｚ ｌｅｎｓ ｔｏ ａ ｄｏｕｂｌｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｗｉｔｈ ａ ＰＭＴ ｉｎ ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｏｘｃａｒ ｉｎｔｅ— ｇｒａｔｏｒ．Ｔｈｅ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ＬＩＢＳ ｓｉｇｎａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ａｂｌａｔｉｏｎ ｐｕｌｓｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ＬＩＢＳ ｓｉｇｎａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｂｌａ－ ｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｖａｒｉｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ＬＩＫＳ ｓｉｇｎａ１．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｂｌａｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｌｅａｄ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈａｔ ｆｏｒ ｃｏｐｐｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｂｉｅｎｔ ａｉｒ．Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ １ｉｍｉｔ ｏｆ ｍｅｔａ１ ｉｏｎ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｏｐｅｒａ— ｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ３１ ｐｐｍ ｆｏｒ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ５０ ｐｐｍ ｆｏｒ ｌｅａｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＬｍＳ ｈａｓ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａ１ ｔｏ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｘｉｃ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒｓ。ｂｕｔ ｔｈｅ １ｉｍｉｔｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＩＢＳ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＬＩＢＳ；Ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｃｏｐｐｅｒ ｉｏｎｓ；Ｌｅａｄ ｉｏｎｓ （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｍａｒ．１６，２００７；ａｃｃｅｐｔｅｄ Ｊｕｎ ２６，２００７） ＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ
