焚烧秸秆对大气环境具有很大的危害,燃烧过程中重金属元素会随着烟尘飘散到空气中,严重污染大气环境,探测随秸秆燃烧烟尘扩散到空气中的重金属元素具有重要意义.采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对秸秆燃烧烟尘进行原位在线探测,对其中的重金属元素进行在线分析.实验仪器由Nd:YAG单脉冲激光器(波长1064 nm,激光能量为290 mJ·pulse-1,重复频率10 Hz),Avantes光谱仪(AvasSpec-ULS2048-4Channel-usb2.0,光谱检测范围200～890 nm,分辨率0.13 nm)、反射镜、聚焦透镜(焦距为150 mm)、时序发生器组成,光谱仪的延迟时间设定为6μs.激光器发射出的激光经反射镜与聚焦透镜聚集到烟尘中,并产生高温等离子体,经光谱仪采集信号获得LIBS光谱.实验样品为华东地区成熟水稻茎叶.首先对空气进行LIBS探测,可以从光谱图中观察到N,O,Hα 和Hβ 等元素,同一实验条件下再对烟尘进行LIBS探测并得到光谱图,观察到秸秆燃烧产生的烟尘中含有C,Mg,Ca,Mn,Na和K等元素,其中Mn为重金属元素,验证了LIBS探测秸秆燃烧烟尘中重金属元素的可行性.在烟尘光谱图中同时观察到CN分子(自由基)谱线的存在,秸秆燃烧过程中产生的CO2分子在激光的辐射下与空气中的N2发生反应生成CN分子(自由基),在同一条件下对激光焦点进行人工吹气,得到的光谱图中同样探测到了CN分子谱线.利用LIFEBASE软件拟合烟尘中的CN分子谱线,获得拟合数据,同时得到CN分子的振动温度为8000 K,转动温度为7700 K.制备含铅的秸秆样品,将相同质量的两份样品分别浸泡在不同浓度的乙酸铅溶液中,并进行烘干处理.对两种样品进行L IBS探测并得到光谱图,通过对比含铅秸秆样品与原始秸秆样品,含铅秸秆样品的光谱图中多出波长为357.261,363.898,368.370,373.945和405.747 nm的五条谱线,与N IS T数据库对比发现五条谱线都为铅元素的光谱线.以CaⅡ(393.329 nm)谱线为参考线对含铅样品的光谱图进行归一化处理,观察到含铅浓度高的样品光谱图中铅的特征峰值强度比含铅浓度低的样品光谱图中铅的特征峰值强度高,验证了激光诱导击穿光谱技术对秸秆燃烧烟尘中重金属元素的半定量分析的可行性.