激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种基于激光的分析技术，能够迅速、灵敏、无损地测量样品的元素组成。LIBS的原理是利用高功率激光脉冲照射样品表面，产生一个高温、高密度的等离子体，然后通过光谱仪分析等离子体发出的元素特征谱线，从而确定样品中存在的元素种类和含量。

  - 可以与其他技术结合，如拉曼光谱、红外光谱、显微镜等，实现多模态分析。

  由于这些优点，LIBS在环境科学领域存在广泛的应用前景。环境系统是指由自然和人的因素共同构成的复杂系统，包括大气、水体、土壤、岩石、生物等组成部分。环境系统中存在着各种潜在的污染物，如重金属、有机物、放射性物质等，它们对人类健康和生态安全构成了严重的威胁。因此，对环境系统及其污染物进行相对有效的监测和评估是很重要的。

  LIBS可以为环境系统及其污染物提供快速、准确、全面的信息，帮助环境科学家和工程师解决以下问题：

  - 如何对水体中的重金属、营养盐和有机污染物进行远程探测和空间分布图绘制？

  - 如何对土壤中的金属元素、有机物和放射性元素进行深度剖面分析和风险评估？

  为了回答这样一些问题，近年来，许多研究者在LIBS技术的发展和应用方面取得了显著的进展。本文将从以下几个方面对这些进展进行概述：

  大气是地球表层最重要的组成部分之一，它不仅影响着气候平均状态随时间的变化和天气现象，也与人类的呼吸和健康紧密关联。大气中存在着各种污染物，如颗粒物、气态污染物和温室气体，它们对大气质量和全球变暖有着重要的影响。因此，对大气中的污染物进行在线监测和定量分析是非常必要的。

  LIBS技术能利用激光脉冲在空气中产生等离子体，从而对空气中的元素进行直接测量。LIBS技术可以实现对大气中颗粒物、气态污染物和温室气体的同时检测，无需采样或预处理。LIBS技术还可以结合光纤、光学窗口或无人机等设备，实现对大气中污染物的远程或移动监测。

  - 利用LIBS技术对城市空气中的颗粒物进行在线监测，分析其元素组成、来源和健康影响；

  - 利用LIBS技术对火山灰中的元素进行快速鉴定，评估其对航空安全和环境影响；

  - 利用LIBS技术对烟雾中的有机碳和元素碳进行定量分析，评估其对大气辐射和气候变化的影响；

  - 利用LIBS技术对汽车尾气中的一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化氮等气态污染物进行实时检测，评估其对环境和人体健康的影响；

  - 利用LIBS技术对温室气体如甲烷、二氧化碳和水蒸汽等进行高灵敏度检测，评估其对全球变暖的贡献。

  水体是地球表层最重要的组成部分之一，它不仅是生命存在和发展的基础，也是人类生产和生活的重要资源。水体中存在着各种污染物，如重金属、营养盐和有机污染物，它们对水质和水生态造成了严重的破坏。因此，对水体中的污染物进行远程探测和空间分布图绘制是非常重要的。

  LIBS技术可通过激光脉冲在水体表面或水下产生等离子体，从而对水体中的元素进行直接测量。LIBS技术能实现对水体中重金属、营养盐和有机污染物的同时检测，无需采样或预处理。LIBS技术还可以结合潜水器、船舶或卫星等设备，实现对水体中污染物的远程或大范围探测。

  - 利用LIBS技术对海洋中的重金属如铅、镉、铬等进行高灵敏度检测，评估其对海洋生态和人类健康的影响；

  - 利用LIBS技术对淡水中的营养盐如氮、磷等进行快速检测，评估其对水华和富营养化的影响；

  - 利用LIBS技术对废水中的有机污染物如苯、甲苯等进行在线监测，评估其对水质和环境的影响；

  - 利用LIBS技术对冰川中的元素组成进行无损分析，揭示其与气候变化和环境演变的关系；

  - 利用LIBS技术对河流、湖泊和海岸线等水体进行空间分辨率高的探测，绘制其元素分布图和污染图。

  土壤是地球表层最重要的组成部分之一，它不仅是农业生产和植被生长的基础，也是人类生活和健康的保障。土壤中存在着各种污染物，如金属元素、有机物和放射性元素，它们对土壤质量和生态功能造成了严重的损害。因此，对土壤中的污染物进行深度剖面分析和风险评估是非常重要的。

  LIBS技术可以利用激光脉冲在土壤表面或内部产生等离子体，从而对土壤中的元素进行直接测量。LIBS技术能轻松实现对土壤中金属元素、有机物和放射性元素的同时检测，无需采样或预处理。LIBS技术还能结合钻探、探测车或无人机等设备，实现对土壤中污染物的深度或大范围分析。

  - 利用LIBS技术对农田土壤中的重金属如铅、镉、汞等进行快速检测，评估其对农作物和人类健康的影响；

  - 利用LIBS技术对工业废弃地中的有机污染物如多环芳烃、多氯联苯等进行在线监测，评估其对土壤修复和环境恢复的影响；

  - 利用LIBS技术对附近的土壤中的放射性元素如铀、钚等进行高灵敏度检测，评估其对环境和人体健康的影响；

  - 利用LIBS技术对考古遗址中的土壤进行无损分析，揭示其与历史文化和环境变化的关系；

  - 利用LIBS技术对沙漠化地区中的土壤进行空间分辨率高的分析，绘制其元素分布图和沙漠化程度图。

  岩石是地球表层最重要的组成部分之一，它不仅记录着地球的形成和演化过程，也是矿产资源和能源资源的主要载体。岩石中存在着各种矿物成分、地球化学特征和地质年代信息，它们对岩石的分类和鉴定有着重要的作用。因此，对岩石进行无损鉴定和分类是很重要的。

  LIBS技术能利用激光脉冲在岩石表面或内部产生等离子体，从而对岩石中的元素进行直接测量。LIBS技术可以实现对岩石中矿物成分、地球化学特征和地质年代信息的同时检测，无需采样或预处理。LIBS技术还可以结合岩心、钻孔或卫星等设备，实现对岩石的无损或大范围鉴定。

  - 利用LIBS技术对火成岩、沉积岩和变质岩进行快速分类，分析其矿物组成和地球化学特征；

  - 利用LIBS技术对矿物资源如金属矿、非金属矿和稀土元素等进行高灵敏度检测，评估其资源潜力和开发价值；

  - 利用LIBS技术对能源资源如煤、油、气和页岩等进行无损分析，评估其能量含量和开采难度；

  - 利用LIBS技术对月球和火星等行星的岩石进行远程探测，揭示其与地球的相似性和差异性；

  - 利用LIBS技术对古生物化石中的元素进行无损分析，揭示其与生命起源和演化的关系。

  生物是地球表层最重要的组成部分之一，它不仅是生命的载体和表现形式，也是人类的食物和药物来源。生物中存在着各种微量元素、同位素和生理功能信息，它们对生物的分类和鉴定有着重要的作用。因此，对生物进行无创检测和生态指示是非常重要的。

  LIBS技术可通过激光脉冲在生物表面或内部产生等离子体，从而对生物中的元素进行直接测量。LIBS技术能实现对生物中微量元素、同位素和生理功能信息的同时检测，无需采样或预处理。LIBS技术还能结合显微镜、光谱仪或传感器等设备，实现对生物的高分辨率或多模态检测。

  - 利用LIBS技术对动植物中的微量元素如钙、铁、锌等进行快速检测，评估其对营养和健康的影响；

  - 利用LIBS技术对动植物中的同位素如碳、氮、氧等进行高灵敏度检测，评估其对环境变化和食物链的响应；

  - 利用LIBS技术对动植物中的生理功能如叶绿素、色素、蛋白质等进行无创检测，评估其对光合作用和代谢的影响；

  - 利用LIBS技术对微生物如细菌、真菌、藻类等进行快速分类，分析其与环境污染和疾病传播的关系；

  - 利用LIBS技术对人类组织如皮肤、血液、骨骼等进行无创检测，分析其与遗传、疾病和药物的关系。返回搜狐，查看更加多