隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，由重金屬帶來的土壤和農(nóng)作物污染問題日益嚴(yán)重。重金屬在農(nóng)作物中的含量過高勢必影響人類的身體健康。玉米是我國平原地區(qū)重要的糧食作物。查明玉米籽粒、莖葉、根系及其生存環(huán)境土壤中重金屬的含量分布特征具有重要的意義。本文以太原盆地為例，研究玉米重金屬的含量分布特征。

常用的重金屬測量方法很多，例如原子吸收光譜法AAS，電感耦合等離子體質(zhì)譜法ICP-MS等。這些傳統(tǒng)方法雖然結(jié)果較為理想，但是需要長時間和復(fù)雜的前處理過程，樣品也不能重復(fù)使用，污染較大，有腐蝕，對操作人員要求也很高。因此急需一種快速，微損，無污染，可以實(shí)時檢測元素的方法。激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)是一種新興的元素檢測和分析技術(shù)。當(dāng)激光作用于樣品表面時，在極短的時間內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生含有樣品物質(zhì)信息的等離子體。通過對等離子體發(fā)出的光譜進(jìn)行收集分析，建立光譜與元素一一對應(yīng)的關(guān)系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素。

樣品為來自太原盆地的100件玉米。針對玉米樣品進(jìn)行了20-100mJ不同激光能量的測試，在100mJ下所得到的結(jié)果的信噪比最佳。因此選用100mJ為激光的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。通過對延遲時間的調(diào)整可以得到更強(qiáng)的信號，通過測試原子譜線及離子譜線在檢測時間靠前的時候信號最好，我們選擇0.5μs作為我們實(shí)驗(yàn)的參數(shù)。激光光斑選擇為100μm。左下圖為鉛（Pb）元素的特征光譜譜線，可以看出，Pb元素的元素信息明顯。右下圖為Pb元素的定標(biāo)曲線，選擇的是6個標(biāo)樣，擬合的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.976，擬合結(jié)果較理想。用此方法可以同理測量As，Cd，Hg等其他重金屬元素。

通過實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論。首先看玉米籽粒中重金屬元素的含量特征。所有樣品中，只有兩件來自晉源的樣品超過綠色食品標(biāo)準(zhǔn)，一件是無害食品，一件是有害食品，其余均符合綠色食品標(biāo)準(zhǔn)。玉米籽粒中Cd含量最大值出現(xiàn)在晉中地區(qū)。平遙地區(qū)部分玉米籽粒Hg含量超過綠色食品標(biāo)準(zhǔn)，但仍屬于無公害食品。

玉米植株的生長過程中會吸收部分重金屬元素，這些重金屬元素在根、莖、葉、籽粒中含量及分布特征不盡相同。幾種重金屬元素的分布特征如下。在玉米中重金屬元素的含量總體上根莖葉含量>籽實(shí)含量。在晉中和平遙地區(qū)Pb的含量根>葉>莖>籽，玉米中Cd的含量根>葉>莖>籽。研究了玉米重金屬的主要分布特征，發(fā)現(xiàn)其重金屬元素主要分布在葉和莖中，說明玉米中相當(dāng)一部分重金屬元素可能來自大氣干濕沉降。

根系土是玉米根系周圍的土壤，采集了樣品周圍的根系土進(jìn)行分析。晉源、晉中等地各有一個土壤樣品As元素超過二級土壤標(biāo)準(zhǔn)。其他樣地達(dá)到一級土壤標(biāo)準(zhǔn)。Hg的含量均低于土壤二級標(biāo)準(zhǔn)。所有土壤樣品的Pb含量均低于三級土壤標(biāo)準(zhǔn)。總體來看，土壤中95%屬于一級土壤標(biāo)準(zhǔn)，僅有5%屬于二級土壤標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)裝置我們可以采用EcoChem 激光光譜元素分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用LIBS技術(shù)。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調(diào)；重現(xiàn)率20Hz；光斑大小20-200μm連續(xù)可調(diào)；檢測器譜寬190-1040nm；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。