近日，由巴基斯坦、中国和沙特阿拉伯几国的多家科研院校组成的联合团队报道了他们关于对植物样品进行光谱学分析的成果。该团队成员来自巴基斯坦乌尔都联邦艺术科技大学、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国科学院大学、巴基斯坦奎德一阿扎姆大学、巴基斯坦拉合尔教育大学、巴基斯坦白沙瓦伊斯兰教大学、沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿业大学和巴基斯坦伊斯兰堡里帕国际大学等单位。研究人员利用激光诱导击穿光谱技术（laser induced breakdown spectroscopy, LIBS），对巴基斯坦境内的薄荷（养植薄荷和野生薄荷）进行了化学元素分析。从光谱仪记录的薄荷等离子体辐射光谱中，研究者们在养植薄荷中识别出了17种元素，而在野生薄荷中识别出了18种元素，其中既包括营养成分元素，也包括有毒金属元素。

该实验所用的光源为Nd:YAG脉冲激光，中心波长为532纳米。在记录辐射光谱之前，研究人员通过优化各种实验设备参数，提高了LIBS检测的灵敏度。实验在大气环境条件下进行，研究者们利用光强为2千亿瓦/平方厘米的激光脉冲在目标样品表面产生了等离子体。定量分析是通过两种方法进行的。一是标准的定标曲线法，即借助已知浓度的薄荷基质标准样品绘制出所有目标元素的标准曲线；二是重量百分比法（weight percentage method），这个方法默认实验条件满足局部热力学平衡（local thermodynamic equilibrium）和光学薄等离子体（optically thin plasma）假设。等离子体的电子温度和电子数密度分别采用玻尔兹曼图谱法（Boltzmann plot method）和斯塔克谱线增宽法（Stark broadened line profile method）进行求解，利用的是钙原子的特征谱线。此外，为了验证LIBS定量分析的准确性，研究者们还使用其它标准分析手段，如电感耦合等离子体/原子发射光谱技术（inductively coupled plasma/atomic emission spectroscopy, ICP/AES），估测了薄荷样品中每种元素的含量浓度。

研究表明，激光诱导击穿光谱的检测结果与电感耦合等离子体/原子发射光谱的结果在统计学意义上具有较好的一致性，这保证了该方法能够可靠地用于检测薄荷样品中的营养成分和毒性化学成分，并展示两者的差异。研究人员指出，这项成果意味着在通过环境和农业发展来保护人类健康方面又向前迈出了一步。

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