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作者与机构
本研究由Yao Wang、Yao Lin、Tian Ren、Yuan Yang、Zhao He、Yurong Deng和Chengbin Zheng共同完成，主要作者来自四川大学化学学院和中国科学院。该研究于2023年7月12日发表在《Analytical Chemistry》期刊上，题为“Battery-Operated and Self-Heating Solid-Phase Microextraction Device for Field Detection and Long-Term Preservation of Mercury in Soil”。

学术背景
汞是一种具有高毒性、生物累积性的土壤污染物，能够通过农作物进入人体，引发急性或慢性中毒。传统的汞检测方法主要依赖于原子光谱技术，但这些技术通常需要笨重且高能耗的设备，仅适用于实验室分析。此外，样品在存储和运输过程中，汞的光化学和生物化学还原会导致汞损失，影响检测结果的准确性。因此，开发一种适用于现场检测且能够长期保存汞的方法具有重要意义。

本研究旨在解决现有顶空固相微萃取（HS-SPME）技术在汞检测和保存中的不足，包括高温解吸室的使用、昂贵试剂（如NaBEt4或NaBPr4）的消耗以及样品存储过程中的分析物损失。为此，研究团队开发了一种基于金包钨（Au@W）纤维的自加热HS-SPME装置，结合微型点放电光学发射光谱（μPD-OES）技术，用于土壤中汞的现场检测和长期保存。

研究流程
研究主要包括以下几个步骤：
1. 材料与试剂准备：使用电化学方法制备Au@W SPME纤维，并准备土壤标准参考物质（CRM）和实际土壤样品。
2. 自加热HS-SPME装置设计：装置由Au@W纤维、铜线、3.7V微型锂电池和电源开关组成，锂电池直接为纤维供电，实现自加热。
3. 样品处理与汞提取：将土壤样品用王水消化后，加入NaBH4溶液将Hg2+还原为Hg0，并通过Au@W纤维进行预富集。
4. 汞解吸与检测：通过自加热装置快速解吸纤维上的Hg0，并使用μPD-OES进行检测。
5. 长期保存实验：将吸附汞的Au@W纤维在室温下保存30天，评估其保存性能。

主要结果
1. 检测性能：该方法的检测限（LOD）为0.008 mg kg⁻¹，相对标准偏差（RSD）为2.4%。通过对土壤CRM和实际样品的分析，回收率在86%至111%之间，验证了方法的准确性。
2. 自加热装置的优势：与传统外部加热方法相比，自加热装置将解吸时间和功耗从80秒和60W分别减少到20秒和2.5W，显著提高了效率并降低了能耗。
3. 长期保存性能：Au@W纤维在室温下保存30天后，汞的损失率低于5%，表明其具有良好的长期保存能力。

结论
本研究开发的自加热HS-SPME装置在土壤汞检测和保存方面具有显著优势。该方法不仅提高了检测效率，降低了能耗，还避免了昂贵试剂的使用，并实现了汞的长期室温保存。此外，该装置消除了对高温解吸室的依赖，使整个分析系统更加紧凑，适用于现场分析化学。

研究亮点
1. 创新性装置：首次将自加热技术与Au@W纤维结合，显著提高了汞检测和保存的效率。
2. 高效节能：通过自加热设计，大幅降低了解吸时间和功耗。
3. 长期保存能力：Au@W纤维在室温下表现出优异的汞保存性能，为样品存储提供了新解决方案。

其他价值
该研究为土壤中汞的现场检测和长期保存提供了一种高效、低成本的技术手段，具有广泛的应用前景。此外，自加热HS-SPME装置的设计思路可推广至其他元素或化合物的分析，为便携式分析设备的发展提供了新方向。

以上报告全面介绍了该研究的内容、方法、结果及其意义，适合向学术界同行进行推广。