[發明專利]空氣中微量重金屬檢測系統及方法

在審

• 申請號: 201911025059.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110702666A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 董大明;田宏武;邢振;李傳霞;趙賢德;矯雷子
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N1/42;G01N1/44;G01N1/40
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 周琦

本發明涉及大氣環境監測技術領域，提供一種空氣中微量重金屬檢測系統及方法，該檢測系統包括溫度控制系統、半導體制冷裝置、凝結水收集裝置和樣本檢測組件，通過控制半導體制冷裝置的溫度與空氣的露點溫度一致，使得空氣中水汽持續達到飽和并在制冷裝置表面快速凝結，制冷器表面具有超疏水涂層，空氣凝結后形成的水珠快速進入凝結水收集裝置，收集的凝結水轉移到樣本檢測組件，通過加熱快速干燥匯聚后，再利用激光產生的激光束燒蝕樣本，對產生的等離子體進行采集和分析，從而獲得重金屬元素的種類和濃度，該檢測系統結構簡單，可在室外實現對空氣的持續冷凝與收集，并結合光譜分析方法實現微量重金屬的連續、快速檢測，操作方便、靈敏度高。

技術領域

本發明涉及大氣環境監測技術領域，更具體地，涉及一種空氣中微量重金屬檢測系統及方法。

背景技術

大氣環境是人類賴以生存的寶貴資源，空氣質量直接影響人類健康。隨著生產力的發展以及全球人口的激增，資源消耗和廢棄物排放與日劇增，汽車尾氣、電鍍、采礦、燃煤等構成了大氣重金屬污染的重要來源。重金屬本身具有不可降解性、毒性和生物富集性，加之大氣顆粒物中水溶性種技術具有較高的毒性和生物有效性，可以從顆粒物中浸出進入人體損害人體機能，也可通過大氣沉降作用進入水體病最終通過食物鏈途徑危害人體健康。同時，大氣中重金屬污染物具有含量低、覆蓋范圍廣、擴散速度快的特點，因此，實現對大氣中重金屬污染物的持續快速檢測具有重要意義。

常規的大氣重金屬檢測樣本獲取方法采用濾膜沉積富集定時采樣(顆粒物)，然后進行待測物的解析或洗脫處理，消解后的樣本才能用于實驗室分析，常規的分析方法包括分光光度法、X射線熒光法(XRF)、原子吸收光譜法(AAS)、電感耦合等離子體質譜法(ICP－MS)等，上述方法雖然具有較高的靈敏度和很低的檢測限，但檢測設備均為實驗室儀器，價格昂貴，需要專業技術人員配合復雜的樣本預處理操作，流程繁瑣，周期長，部分檢測方法無法實現多元素同時分析；同時，定時間隔采樣的方式反映一定時間段內的重金屬累計量，無法反映時段內重金屬污染的變化情況，若用于重金屬污染預警其檢測的實時性存在一定的局限性。

激光誘導擊穿光譜(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)是一種原子發射光譜技術，其利用脈沖激光通過激發材料產生等離子體，等離子體中包含的原子、離子和自由電子在其冷卻過程中發出電磁輻射，通過分析處于激發態的發射光譜進行元素分析的一種光譜分析方法。作為一種通用的、非接觸的強大原子光譜方法，可通過免樣品制備和無損的方式快速提供元素不同含量水平(痕量、微量、大量)的組成數據；系統組成簡單，自動化程度高。作為近年來興起的新型光學檢測技術，因其具備快速多元素無損檢測與系統結構簡單的特點，被認為是最具發展潛力的檢測技術之一。

但在樣本收集方面，現有一種空氣冷凝水收集裝置，通過先采用氯化鎂改性硅膠作為吸附劑對空氣中的水分進行吸附，再通過聚光加熱吸附劑對富集的水分進行解吸，從而實現了對空氣中水分的凝結。該裝置可作為較好的集水裝置，其局限在于其對水蒸氣的匯聚和收集為獨立的兩個過程，而且解吸過程只能在有陽光的條件下才能進行。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種空氣中微量重金屬檢測系統及方法，以解決現有方法不能連續采集的問題，以及基于連續采集方法的空氣冷凝水中痕量重金屬的快速、高靈敏檢測問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，根據本發明實施例的第一方面，提供一種空氣中微量重金屬檢測系統，包括：溫度控制系統、空氣露點溫度檢測部件、半導體制冷裝置以及冷凝水收集裝置，所述半導體制冷裝置上布置有制冷器溫度檢測部件；

所述空氣露點溫度檢測部件和所述制冷器溫度檢測部件均與所述溫度控制系統連接，所述半導體制冷裝置與所述溫度控制系統連接，所述溫度控制系統用于控制所述半導體制冷裝置的溫度與空氣中的露點溫度相等；