镉作为一种广泛应用的工业重金属，通过工业废物排放进入生态系统后，会在植物和人体内积聚，引发显著的生理毒性。鉴于普通人日常摄入的镉超过80%来自食用植物，因此，监测生态系统中镉的含量，特别是植物中的含量及其分布情况，始终是公众持续关注的重要议题。近日，我院药物分析学系丁薛璐团队于《Talanta》（中科院期刊分区1区top期刊，IF=6.1）在线发表论题为Development of an atmospheric pressure plasma-based OES device for in-situ mapping of Cd and related elements in plants的研究成果。该研究得到了山东省自然科学基金委、青岛市博士后应用研究项目等项目的资助。我院药物分析学研究生耿超群、张甜甜为第一作者；青岛市食品药品检验研究院杨钊、我院梁帅和丁薛璐为该论文的共同通讯作者。

丁薛璐研究团队开发了一种创新型的小型化激光诱导解吸-低温等离子体激发元素光谱成像设备（LA-DBDI），该设备将低能耗二极管激光用于固体样本的定位和引入，将基于介电阻挡放电的大气压等离子体用于样品的原子化和激发，并集成高压交流供电装置、小型化CCD检测器、气体流量控制单元（图1）。通过优化等离子体气流、激光能量等设备参数，并确保适当的叶片湿度，实现了对植物叶片50μm横向分辨率的光谱成像。LA-DBDI可以追踪植物叶片在不同镉浓度和培养时间下，镉（图2）以及相关元素如钾、锌和O₂⁺的积累情况。最终获得的在线成像和镉元素定量结果与常规实验室大型成像和定量仪器相媲美。LA-DBDI具有多种优势，包括样品处理最少、设备结构简单、操作便捷、检测灵敏度高（镉的检测限低至40 ppb）以及分析成本低廉。本研究表明，LA-DBDI可以成为一种跨学科应用的原位光谱成像工具，在复杂生物基质中的元素成像分析中发挥作用。

图1. LA-DBDI设备示意图

图2. LA-DBDI对不同Cd胁迫时间和胁迫浓度培育所得芥菜叶中的Cd元素的成像分析结果