1.土壤主要/微量营养元素和有害元素检测
土壤的主要营养元素n、p、k、si、ca、mg、s和微量元素fe、cu、mn、zn、b、mo、ni等,对植物生长和生理活动至关重要。当代的人为污染元素比如cu、pb、cd、cr等以不同的形式进入土壤、水及生态系统,从而由植物进入食物链,并在人体富集、威胁人类健康。因此,对于土壤大量元素、微量元素、有害重金属元素的检测对于地球科学、生态环境、农业、公共健康都至关重要。
但是土壤的构成、理化性质极其复杂,分布差异和动态变化大,因此对于土壤元素情况的评估通常需要大量测量数据,因此传统方法的繁琐耗时是亟待解决的问题。libs元素测量技术由于无须样品预处理、一次测量即可得到元素周期表中的所有信息,所以非常简单快速,对于上述元素的测量可重复性高,检测极限低,是传统方法的优佳替代技术,并且可对动植物的元素富集进行跟踪快速测量,被称为土壤元素测量的“未来之星”。
冶金厂附近cu,、cr/si、pb分布鸟瞰图,数据由libs技术测得(gu et al., 2018)
2020年7月1日,libs标准(gb/t-38257-2019)正式实施。7月23日12时41分,我国的天问一号火星探测器成功进入预定轨道,开启了中国火星探测之旅,迈出我国行星探测的初一步。其中将完成火星土壤元素测量的任务的,便是火星车所搭载的libs元素测量系统。
2.土壤c的测量
土壤c是土壤有机质的基础元素,在很大程度上决定了土壤的理化特性,与土壤蓄水能力、肥力直接相关;并且土壤c是影响大气中co2浓度、生态环境中c循环的直接因素。但是土壤c的动态变化的不确定性和分布的异质性,以及缺少有效的评估手段(测量土壤c总量的传统方法比如干烧法,样品制备繁复,测量非常耗时)等因素,使其评估一直是个难题。所以人们一直在寻找更快速、更具成本效益、更准确和灵敏的土壤c总量测量方法。
libs技术无须样品制备、几秒即可测得结果,能够轻松获得成千上万个数据,是土壤c异质分布测量的强有力的工具;能够减少无数不确定因素,从而对c库及其变化进行更可靠的量化评估。
2.1引自:michael h. ebinger,et al, extending the applicability of laser-induced breakdown spectroscopy for total soil carbon measurement. [j] soil science society of america. 67:1616–1619 (2003).
libs技术对于土壤c总量测量有个问题:248nm处的c谱线受到fe谱线的干扰。为克服这个问题,(ebingeret al., 2003)等人使用193nm处的c谱线,信号灵敏、fe元素谱线干扰、并具有优佳的可重复性。因此认为 libs技术是非常有力的土壤c总量测量方法。
【lightigo的dragonfly libs系统具有土壤总c测量所须的真空反应室和紫外测量模块。请联系北京易科泰生态技术有限公司,讨论您的系统方案。】
2.2引自:madhavi z. martin et al., laser-induced breakdown spectroscopy for the environmental determination of total carbon and nitrogen in soils. [j] applied optics. vol. 42, no- 12 /20 april 2003
(martinet al., 2003)(美国橡树岭实验室)的研究中,使用高分辨率光谱仪和可准确触发的iccd有效区分248 nm 处的fe谱线和c谱线,并使用快速、多次测量的方法提升结果的稳定性。
【lightigo的firefly libs系统和dragonfly libs系统都可配置高分辨率光谱仪、iccd检测器,具备准确时序控制功能,并具有快速测量、数据自动处理功能。请联系北京易科泰生态技术有限公司讨论您的系统方案。】
用酸冲洗土壤去除无机c,libs测量的则为有机c。非酸冲洗的土壤,测量结果为总c。
测量数据与传统的干烧法比较,结果相近。
3.土壤n和p的测量(来源同上)
(martin et al., 2003,美国橡树岭实验室)应用libs技术在定量测量土壤c的同时,得到土壤总n(几乎全部是有机n)的定量测量结果。由于n2占空气的78%,实验必须小心保证测量数据的谱线中土壤n谱线与空气中的n无关。因此使用266nm波长、能量为23mj的激光脉冲聚焦在土壤样品表面进行烧蚀,使等离子体几乎不存在于空气中。
martin认为,libs方法操作更简单、分析速度更快、无须预处理,是土壤c和n测量技术的优佳选项。中科院智能机械研究所的(lu et al., 2013)应用libs技术测量土壤总氮的相关系数达0.981, 总磷含量的相关系数达0.868,因此称libs技术是土壤c、n、p分析的“希望之星”。
【lightigo的 firefly libs系统和dragonfly libs系统的二极管激光器都具1064nm、532nm、266nm波长中任2种可选,并且可通过软件在两种波长之间自动切换,无须手动调试。dragonfly另可提供真空反应室(1-1300 mbar),在n元素测量时隔绝空气干扰。】
北京易科泰生态技术有限公司致力于“生态、农业、健康”科学研究与监测/检测技术方案推广、研发与应用服务。与欧洲工程技术中心(ceitec)及lightigo公司合作,提供包括firefly、dragonfly等libs元素分析全面技术方案;并与欧洲specim合作,提供高光谱成像分析技术方案。易科泰ecolab生态实验室(北京)、西安光谱成像与无人机遥感研究中心拥有高光谱成像、多光谱荧光成像等光谱成像实验研究设备,可提供研究实验合作和技术服务。