激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)是利用脈沖激光在待測樣品表面激發(fā)產(chǎn)生等離子體，通過(guò)等離子體發(fā)射的光譜波長(cháng)和強度信息，分別獲得待測元素的種類(lèi)和含量信息。基于LIBS技術(shù)的FireFly快速元素分析與成像系統可對海水、海洋沉積物、海洋生物進(jìn)行元素分析，揭示海洋元素地球化學(xué)循環(huán)與沉積環(huán)境、生物地球化學(xué)過(guò)程的相互作用。

技術(shù)優(yōu)勢

低成本、無(wú)前處理：樣品測量無(wú)需前處理，固體樣品測量無(wú)耗材，元素測量成本低。

高頻率、全元素檢測：測量頻率高，可在短時(shí)間內獲取大量數據，一次測量能夠獲取樣品的所有元素信息，為全面了解海洋元素組成提供保障。

高分辨率 Mapping成像：可實(shí)現高分辨率的元素分布成像，精確展示元素在樣品中的空間分布情況，有助于深入研究海洋元素地球化學(xué)循環(huán)的微觀(guān)機制。

應用案例

海水元素分析：海水重金屬檢測，工業(yè)廢水排海后的海洋化學(xué)研究

錳（Mn）在工業(yè)廢水和海水中過(guò)量溶解會(huì )對水生環(huán)境有害，確定其含量對污染監測和海洋地球化學(xué)及生物過(guò)程研究非常重要。傳統元素分析技術(shù)耗時(shí)且對樣品制備要求高，文章利用LIBS快速元素檢測技術(shù)對模擬工業(yè)廢水和海水的 Mn 溶液進(jìn)行檢測，結果表明該方法在復雜環(huán)境中具有快速檢測 Mn 和其他重金屬元素的潛力。

FireFly LIBS可對海水樣品進(jìn)行快速、全元素測量，獲取海水中各種元素的含量和分布信息，為研究海洋元素地球化學(xué)循環(huán)提供基礎數據。

海洋沉積物元素分析：基于海洋沉積物的 LIBS 分析追蹤地質(zhì)時(shí)間尺度上的氣候變化

基于元素組成的海洋沉積物地球化學(xué)研究可用于追蹤地質(zhì)時(shí)間尺度上的氣候變化，南極海洋沉積物的 LIBS 分析表明該技術(shù)可用于識別極地海洋沉積物的來(lái)源，而本文則利用 LIBS 技術(shù)對北極海洋沉積物中的應用可行性進(jìn)行驗證。文章對比了3種技術(shù)的測量結果，其中LIBS 數據與 ICP 數據更相符，能為北極沉積物中的元素含量提供更準確的定量分析，ITRAX 和 LIBS 在元素平面分布上顯示出相似的模式，但需要考慮沉積物粒度。其中LIBS 數據中大多數元素 / Al 比值在上部有明顯變化，與沉積物來(lái)源有關(guān)；Mn/Al 和 Fe/Al 比值的升高與西伯利亞河流排放和海岸侵蝕有關(guān)；顏色變化與元素比值相關(guān)，驗證了LIBS 技術(shù)在北極沉積物元素剖面的定性和定量分析方面的潛力。

利用FireFly LIBS可以用于分析海洋沉積物中元素的組成和分布，了解元素在海洋沉積過(guò)程中的行為和變化，探討海洋元素地球化學(xué)循環(huán)與沉積環(huán)境的關(guān)系。

海洋生物元素分析：通過(guò)貝殼Mg/Ca 濃度比值反映捕獲季節

海洋軟體動(dòng)物貝殼的化學(xué)成分可反映其過(guò)去所經(jīng)歷的環(huán)境條件，其中 Mg/Ca 濃度比值與海表溫度（SST）有顯著(zhù)相關(guān)性。文章利用激光誘導擊穿光譜（LIBS）的高通量分析潛力，對 Patella depressa 貝殼中的 Mg/Ca 濃度剖面進(jìn)行了比較分析，其中CF - LIBS 方法成功應用于四個(gè)樣本，兩種方法都能正確反映捕獲季節（夏季末），結果具有較高相關(guān)性（回歸系數為 0.63 - 0.81），平均相對誤差低于 10%，證明 CF - LIBS 方法是確定 Patella depressa 貝殼中 Mg/Ca 摩爾濃度的可靠方法，這對未來(lái)古氣候和考古研究具有重要意義。

利用FireFly LIBS對海洋生物體內的元素進(jìn)行檢測，可以研究元素在海洋生物體內的積累、代謝和生態(tài)效應，揭示海洋元素地球化學(xué)循環(huán)與生物地球化學(xué)過(guò)程的相互作用。

FireFly應用領(lǐng)域

l 土壤分析：分析土壤樣本中的元素組成，評估土壤肥力和污染情況。

l 地質(zhì)勘探：用于巖石和礦物的元素分析，輔助地質(zhì)勘探和礦物成分研究。

l 金屬材料檢測：分析金屬及其合金中的元素成分，用于材料科學(xué)和質(zhì)量控制。

l 環(huán)境監測：監測環(huán)境樣本（如沉積物、大氣顆粒物等）中的元素，評估環(huán)境污染。

l 生物材料分析：測定生物樣本（如毛發(fā)、血液、骨骼、腫瘤等）中的元素，用于生物醫學(xué)研究。

l 植物分析：用于植物組織中元素含量的測定，幫助研究植物營(yíng)養狀況和元素吸收分布及植物在重金屬脅迫

下的反應和耐受性。

1. Xiu J, Zhong S, Hou H, et al. Quantitative determination of manganese in aqueous solutions and seawater by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) using paper substrates[J]. Applied spectroscopy, 2014, 68(9): 1039-1045.

2. Han D, Joe Y J, Ryu J S, et al. Application of laser-induced breakdown spectroscopy to Arctic sediments in the Chukchi Sea[J]. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2018, 146: 84-92.

3. Martínez-Minchero M, Cobo A, Méndez-Vicente A, et al. Comparison of Mg/Ca concentration series from Patella depressa limpet shells using CF-LIBS and LA-ICP-MS[J]. Talanta, 2023, 251: 123757.