溶液阳极辉光放电-氩气喷射阴极耦合外磁场技术增强水体中痕量重金属的检测性能

为解决传统重金属检测技术体积庞大、成本高昂且难以现场监测的问题，研究人员开发了溶液阳极辉光放电-氩气喷射阴极耦合外磁场（SAGD-AJC-MF）原子发射光谱法，通过优化等离子体激发条件（pH=1.6 HNO3 、0.55 T磁场），使Ag、Cd、Hg等7种元素的检测灵敏度提升2.6-4.7倍，LOD降低2.8-5.2倍，成功应用于黄河水与废水分析，为便携式环境监测提供了新方案。

　　

重金属污染如同潜伏在水中的“隐形杀手”，银（Ag）、镉（Cd）、铅（Pb）等离子即使微量也会通过食物链累积，威胁人类健康。传统检测手段如电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）虽精准，但设备笨重、耗能高，难以应对突发污染事件的现场监测需求。近年来，微等离子体技术（如溶液阴极辉光放电SCGD）因便携、低成本成为研究热点，但其灵敏度低、放电不稳定等问题制约了实际应用。如何突破这些瓶颈，成为环境分析领域的攻坚方向。

针对这一挑战，中国的研究团队创新性地将氩气喷射阴极（AJC）与外磁场（MF）引入溶液阳极辉光放电（SAGD）系统，构建了SAGD-AJC-MF原子发射光谱平台。该技术通过铂螺旋陶瓷毛细管阳极与钛喷嘴阴极产生等离子体，利用磁场改变电子轨迹提升碰撞频率，显著增强了痕量元素的激发效率。研究优化了关键参数（如pH=1.6 HNO₃
、2.0 mm放电间隙），并采用标准加入法验证实际水样分析可靠性。

主要技术方法

1. SAGD-AJC-MF系统构建：结合氩气喷射冷却与磁场约束，稳定等离子体并降低阴极钛喷嘴热损耗。
2. 光谱分析：通过原子发射光谱（AES）检测Ag、Cd等元素的特征谱线（如Cd 228.8 nm）。
3. 干扰评估：考察Na⁺
   、K⁺
   等共存离子的影响，验证抗干扰能力。

研究结果

1. 磁场增强机制：0.55 T磁场使等离子体收缩，电子密度增加，元素发射强度提升2.0-3.3倍。
2. 性能指标：线性范围扩展至3-5个数量级，LOD低至μg·L^?1
   级（如Tl 0.3 μg·L^?1
   ）。
3. 实际应用：黄河水样加标回收率达89.2%-107.8%，与ICP-AES结果一致。

结论与意义
该研究通过多物理场协同（磁场-等离子体-流体），实现了痕量重金属的高灵敏检测，其便携性、低成本（功率<75 W）和抗干扰特性，为环境污染预警提供了革命性工具。论文发表于《Talanta》，标志着我国在微型化检测装备领域取得重要突破，对保障饮用水安全及突发污染事件快速响应具有深远意义。