本书结合最新研究成果，介绍了激光诱导击穿光谱技术在大气环境探测中的前沿应用及激光诱导击穿光谱技术和实验系统，阐述了基于激光诱导击穿光谱技术的大气环境在线探测的最新进展，包括大气颗粒物重金属元素及碳同位素探测、大气污染溯源、大气环境中的挥发性有机物（VOCs）和硫的探测、大气湿沉降的农作物污染和水汽探测等，展示了光谱技术在大气科学交叉研究领域的学科内涵和重要应用。
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前言
第1章 绪论 1
第2章 LIBS和实验系统 4
2.1 LIBS的原理介绍 4
2.2 LIBS的国内外研究现状 5
2.3 基于LIBS的大气环境探测系统 7
2.4 系统数据校准及参数优化 8
2.5 纯金属样品的系统测试 9
2.6 LIBS相关参数计算 11
2.6.1 检出限 11
2.6.2 等离子体温度 11
2.6.3 电子数密度 12
2.6.4 局域热平衡状态验证 12
2.6.5 内标法对目标元素进行定量分析 12
第3章 大气颗粒物重金属元素及同位素原位在线探测 14
3.1 空气成分和局域空气污染在线探测 14
3.1.1 实验参数及样品制备 15
3.1.2 空气和人类呼吸的实时监测 15
3.1.3 蚊香烟雾的实时监测 17
3.1.4 含重金属蚊香烟雾的半定量分析 20
3.2 卷烟烟气和烟灰在线探测 21
3.2.1 实验参数介绍 21
3.2.2 烟气的LIBS元素探测分析 21
3.2.3 卷烟烟尘与烟灰的光谱探测 22
3.2.4 CN自由基分子光谱分析 25
3.2.5 烟气中铅的半定量检测 27
3.2.6 烟气中铅同位素分析 27
3.3 庙宇香烟雾在线探测 29
3.3.1 实验参数及样品制备 29
3.3.2 空气谱和燃烧庙宇香烟雾的实时在线探测 30
3.3.3 普通香灰的元素成分分析 33
3.3.4 含铅香灰的元素成分分析 33
3.3.5 通过内部标准方法对Pb进行定量分析 34
3.3.6 LIBS光谱中Pb元素的检出限 35
3.4 焊锡作业环境烟雾探测分析 36
3.4.1 实验参数介绍 36
3.4.2 原位在线探测焊锡烟雾 36
3.4.3 定量分析 38
3.4.4 铅元素的检出限 39
3.4.5 等离子体温度 39
3.5 秸秆焚烧烟雾在线探测 40
3.5.1 实验系统的参数调整 41
3.5.2 基于LIBS对秸秆燃烧烟雾的在线探测 41
3.5.3 秸秆燃烧烟雾中的CN自由基温度拟合 43
3.5.4 对含铅秸秆燃烧烟雾的LIBS在线探测与分析 46
3.5.5 水稻秸秆燃烧烟雾的质谱分析 48
3.6 树木焚烧烟尘在线探测 51
3.6.1 实验装置与样品制备 52
3.6.2 树皮与树心元素分布 52
3.6.3 理论与实验中CN自由基的振动群和温度 54
3.6.4 Ca元素的温度 55
第4章 大气环境中的碳及同位素在线探测 58
4.1 呼和吸规律下的碳浓度变化探测 59
4.2 大气碳成分含量变化在线探测 60
4.3 基于激光在线探测的碳同位素探测研究 62
4.3.1 CN分子光谱形成机理 63
4.3.2 分子光谱同位素效应 64
4.3.3 同位素分子光谱计算 66
第5章 大气污染的溯源 69
5.1 室内人类呼气和燃烧产生的不同烟的溯源 70
5.1.1 实验装置 71
5.1.2 光谱采集与预处理 71
5.1.3 空气和人类的呼气 72
5.1.4 三种物质燃烧产生的烟 73
5.1.5 烟的等离子体中的CN自由基 75
5.1.6 主成分分析 76
5.1.7 基于有监督机器学习的烟溯源 81
5.2 藏香和庙宇香等的烟尘溯源 83
5.2.1 实验设备参数介绍 83
5.2.2 藏香的LIBS谱图探测分析 83
5.2.3 藏香烟尘的SPAMS探测分析 85
5.2.4 烟尘颗粒物的聚类分析 87
5.3 煤烟烟尘污染溯源研究 88
5.3.1 实验方法介绍 88
5.3.2 原位在线探测煤烟 89
5.3.3 不同样品之间的对比 89
5.3.4 无监督分析 89
5.3.5 有监督分析 91
第6章 大气环境中的VOCs 94
6.1 卤素的定性检测 94
6.1.1 气溶胶样本制备 94
6.1.2 装置结构 95
6.2 卤素的定量检测 96
6.2.1 空气背景环境探测 96
6.2.2 卤族元素分析 97
6.3 卤素的定量探测 102
6.3.1 定量分析方法 102
6.3.2 LIBS定量分析 103
6.4 分子结构拉曼分析 105
第7章 大气环境中的硫 109
7.1 大气环境中硫的定性和定量分析 109
7.1.1 含硫有机物（甲硫醚）定性分析 110
7.1.2 物质状态对探测的影响讨论 111
7.1.3 硫元素定量探测 112
7.1.4 含硫有机物分子结构探测 114
7.2 硫及其同位素的在线探测 115
7.2.1 实验装置 115
7.2.2 利用LIBS在线原位检测大气中的硫 116
7.2.3 CN分子带和温度模拟 117
7.2.4 使用SPAMS技术在线检测大气中的硫 119
第8章 大气湿沉降下的土壤作物与近海藻类研究 121
8.1 茶叶重金属污染研究 121
8.1.1 实验装置与样品制备 122
8.1.2 茶叶中的元素 122
8.1.3 Pb的定量分析与检测限 124
8.1.4 电子温度与电子数密度 126
8.1.5 局域热平衡状态验证 127
8.1.6 小结 127
8.2 藏红花重金属污染研究 128
8.2.1 实验装置与样品制备 128
8.2.2 藏红花元素的在线原位检测 129
8.2.3 藏红花中有毒重金属元素的检测 129
8.2.4 真假藏红花的鉴别 132
8.2.5 小结 134
8.3 海洋藻类的有毒重金属的快速探测 134
8.3.1 海藻样品制备 134
8.3.2 普通海带LIBS光谱分析 134
8.3.3 海带的铅元素定量分析 136
8.4 紫菜和近海海水污染 139
8.4.1 实验样品与装置 140
8.4.2 紫菜样品的LIBS光谱与定性分析 140
8.4.3 内标法对紫菜中Pb元素的定量分析 140
8.4.4 等离子体温度 143
8.4.5 电子数密度 145
8.4.6 CN自由基的振动温度和转动温度 146
8.4.7 小结 147
第9章 大气水汽探测研究 148
9.1 基于H原子光谱的湿度研究 149
9.2 加湿器水汽探测 153
参考文献 156
后记 175
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