[发明专利]空气中微量重金属检测系统及方法

说明书

本发明涉及大气环境监测技术领域，提供一种空气中微量重金属检测系统及方法，该检测系统包括温度控制系统、半导体制冷装置、凝结水收集装置和样本检测组件，通过控制半导体制冷装置的温度与空气的露点温度一致，使得空气中水汽持续达到饱和并在制冷装置表面快速凝结，制冷器表面具有超疏水涂层，空气凝结后形成的水珠快速进入凝结水收集装置，收集的凝结水转移到样本检测组件，通过加热快速干燥汇聚后，再利用激光产生的激光束烧蚀样本，对产生的等离子体进行采集和分析，从而获得重金属元素的种类和浓度，该检测系统结构简单，可在室外实现对空气的持续冷凝与收集，并结合光谱分析方法实现微量重金属的连续、快速检测，操作方便、灵敏度高。

技术领域

本发明涉及大气环境监测技术领域，更具体地，涉及一种空气中微量重金属检测系统及方法。

背景技术

大气环境是人类赖以生存的宝贵资源，空气质量直接影响人类健康。随着生产力的发展以及全球人口的激增，资源消耗和废弃物排放与日剧增，汽车尾气、电镀、采矿、燃煤等构成了大气重金属污染的重要来源。重金属本身具有不可降解性、毒性和生物富集性，加之大气颗粒物中水溶性种技术具有较高的毒性和生物有效性，可以从颗粒物中浸出进入人体损害人体机能，也可通过大气沉降作用进入水体病最终通过食物链途径危害人体健康。同时，大气中重金属污染物具有含量低、覆盖范围广、扩散速度快的特点，因此，实现对大气中重金属污染物的持续快速检测具有重要意义。

常规的大气重金属检测样本获取方法采用滤膜沉积富集定时采样(颗粒物)，然后进行待测物的解析或洗脱处理，消解后的样本才能用于实验室分析，常规的分析方法包括分光光度法、X射线荧光法(XRF)、原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP－MS)等，上述方法虽然具有较高的灵敏度和很低的检测限，但检测设备均为实验室仪器，价格昂贵，需要专业技术人员配合复杂的样本预处理操作，流程繁琐，周期长，部分检测方法无法实现多元素同时分析；同时，定时间隔采样的方式反映一定时间段内的重金属累计量，无法反映时段内重金属污染的变化情况，若用于重金属污染预警其检测的实时性存在一定的局限性。

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)是一种原子发射光谱技术，其利用脉冲激光通过激发材料产生等离子体，等离子体中包含的原子、离子和自由电子在其冷却过程中发出电磁辐射，通过分析处于激发态的发射光谱进行元素分析的一种光谱分析方法。作为一种通用的、非接触的强大原子光谱方法，可通过免样品制备和无损的方式快速提供元素不同含量水平(痕量、微量、大量)的组成数据；系统组成简单，自动化程度高。作为近年来兴起的新型光学检测技术，因其具备快速多元素无损检测与系统结构简单的特点，被认为是最具发展潜力的检测技术之一。

但在样本收集方面，现有一种空气冷凝水收集装置，通过先采用氯化镁改性硅胶作为吸附剂对空气中的水分进行吸附，再通过聚光加热吸附剂对富集的水分进行解吸，从而实现了对空气中水分的凝结。该装置可作为较好的集水装置，其局限在于其对水蒸气的汇聚和收集为独立的两个过程，而且解吸过程只能在有阳光的条件下才能进行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种空气中微量重金属检测系统及方法，以解决现有方法不能连续采集的问题，以及基于连续采集方法的空气冷凝水中痕量重金属的快速、高灵敏检测问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明实施例的第一方面，提供一种空气中微量重金属检测系统，包括：温度控制系统、空气露点温度检测部件、半导体制冷装置以及冷凝水收集装置，所述半导体制冷装置上布置有制冷器温度检测部件；

所述空气露点温度检测部件和所述制冷器温度检测部件均与所述温度控制系统连接，所述半导体制冷装置与所述温度控制系统连接，所述温度控制系统用于控制所述半导体制冷装置的温度与空气中的露点温度相等；