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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

煤灰的组成是指煤中矿物质的完全燃烧，产生各种金属和非金属氧化物和盐，这是使用煤时的重要参数。自第二次工业革命以来，煤炭作为一种重要的能源物质被广泛应用于生产和人们的生活中。煤燃烧产生的大量煤尘（煤灰）释放到大气中，与大气中的各种物质相互作用形成雾霾^[1]。

研究发现雾霾中含有大量重金属锌。即使锌是人类生活中不可缺少的微量元素之一，当超过一定剂量时，它对人体也会造成很大的伤害^[2]。由于锌过量，可以抑制人体内铁的吸收，导致铁在造血系统中的作用;从而出现难治性缺铁性贫血。在人体内锌含量高的情况下，即使用铁制剂也很难治愈贫血^[3]。同样，锌过量的大气会溶解在水中，这可能对水生动物和植物造成很大的破坏^[4]。此外，由于雾霾中存在大量的锌，会引起室外建筑物的腐蚀和材料老化的加速^[5-6]。

传统的锌检测包括电感耦合等离子体原子发射光谱法（icp-aes）和电感耦合等离子体质谱法（icp-ms）^[7-8]。然而，这些传统方法很麻烦，并且样品需要预处理并且成本太高。激光诱导击穿光谱（libs）是一种新颖的元素检测方法，它使用高能激光脉冲作用于待测样品，用光谱仪收集。获得等离子体中的原子和离子光谱以实现材料表征和定量分析^[9-10]。 libs技术具有操作简单，检测时间短，多元素检测等优点，可以快速检测样品成分^[11]。

2. 研究的基本内容

1） 本研究通过强激光聚焦到待测煤灰样品使其表面元素电离，从而发出不同波段波长的光，并被收集器收集并分析，得出样品中含有元素。此实验可以作为检测生活中各种煤灰中的元素含量一种快速检测方法。

2）在充分了解实验原理的情形下，设计出一种适用于该实验操作的实验平台，设计针对煤灰的激光诱导击穿光谱实验，由此分析出煤灰中的各种性状的性质、组成、结构。这对于了解煤灰的形成、大气重金属颗粒物和雾霾等污染防治具有重要意义。

3) 通过激光诱导击穿光谱技术对煤灰样品进行元素测量，并且通过nist数据库进行元素标定。通过对纯金属单质进行激光击穿得到其特征光谱线，并与之前得到的煤灰样品对应光谱数据进行比对。分析对比得出煤灰样品中重金属元素成分，并通过谱线强度分析计算其在煤灰样品中的含量，并加以验证。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

项目方案：

1)首先需要对实验所运用的实验技术——激光诱导击穿光谱技术，作细致的了解，包括该技术现阶段在国内外的现状及研究意义。

2)基于激光诱导击穿光谱技术原理，对实验室现有基础条件，以及所需要实验的样品“煤灰”进行了解，设计实验平台。对煤灰的收集，以及在实验之前需要对样品进行预处理，以粉末状的性状对样品进行试验，验证实验操作的合理性与可行性。

4. 参考文献

已查阅参考文献：

[1] xie cheng li, lu ji dong,li peng yan, et al. quantitative analysis of ash component in coal bylaser-induced breakdown spectroscopy. journal of engineering thermophysics.2009. 30(2):329-332.

[2] li min, lian xiao-wen,wang jing. et al. pollution characteristics of metal components in pm2.5 in twodistricts of guangzhou. j environ occup med. 2016. 33(7): 650-656.