EcoChem年輪元素分析系統(tǒng)，采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，其固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時，在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜，這些發(fā)射光譜信號被智能信號收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光，再由CCD檢測器進(jìn)行檢測，得到元素信息。該系統(tǒng)目前已應(yīng)用于土壤植物樣品的檢測，重金屬污染檢測，中藥材元素測量與鑒定，種質(zhì)資源檢測與鑒定，寶石分析鑒定，礦物分析等諸多領(lǐng)域。
通過EcoChem年輪元素分析系統(tǒng)分析測定樹木年輪中Ca、K、Al、Si、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等多種元素的成分。結(jié)合樹木年輪寬度、密度測定等信息，可以建立樹木年輪表，探求不同樹種生長與氣候因子的關(guān)系，推測過去環(huán)境變化尤其是環(huán)境污染狀況。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的氣象資料和同時期的樹木年輪信息，建立樹木年輪數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此重建典型氣候帶的氣候變化譜，進(jìn)一步揭示氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響。
樹木年輪元素光譜信息
樹木年輪重金屬元素，例如Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Ti、Zn含量的變化也會反映土壤及周邊環(huán)境受到污染的影響情況。研究表明城市交通干道行道樹木的金屬元素含量偏高，校園內(nèi)行道樹木的金屬元素含量偏低。這說明交通主干道的重金屬元素污染程度和污染的上升速度明顯高于非交通干道區(qū)域，這一特點與市內(nèi)機(jī)動車擁有量快速增長相一致，機(jī)動車暴發(fā)式增長是造成市區(qū)主干道重金屬元素污染的主要原因之一。
通過對樹木元素的測定可以追溯和再現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的歷史變遷。Ca，K，Mg等多種元素的分布以及元素之間的相互關(guān)系也是年輪判斷有效性和準(zhǔn)確性的影響因子。還有元素的遷移也有著固定的特征，這為我國今后開展該領(lǐng)域的研究提供了重要的科學(xué)依據(jù)。
以Ca，K元素為例進(jìn)行測量。實驗條件激光能量60%，頻率10Hz，激光預(yù)熱時間10秒，載氣流速0.5L/Min，光斑大小100um。
松木Ca元素測量與年輪圖像結(jié)果匹配
針對樹木不同位置做Ca及K元素的元素分布。結(jié)果如下圖。結(jié)果與年輪圖像匹配，年輪元素含量高低分布明顯。
Ca元素的分布 K元素的分布
通過EcoChem年輪元素分析系統(tǒng)對年輪的元素組成及元素分布進(jìn)行研究。為今后更好的研究年輪學(xué)開辟了新的手段和途徑。
