三月中旬，一種被稱為“血雨”的天氣現(xiàn)象營(yíng)造出了一種近乎世界末日的氣氛，導(dǎo)致剛洗好的衣物、太陽(yáng)能電池板和汽車都沾上了令人不快的紅褐色沙塵。這一事件通常會(huì)在撒哈拉沙漠的沙塵被風(fēng)揚(yáng)起并在地球大氣層中長(zhǎng)距離傳播時(shí)發(fā)生。與雨水混合后，它便籠罩了一切。

上周，很多車看起來(lái)是這樣的：

撒哈拉沙漠的沙塵主要由高嶺石和伊利石、石英、方解石以及氧化鐵、微量的氧化鈦和有機(jī)物質(zhì)組成（Rodriguez-Navarro 等人，2018年）。有趣的是，如果你知道沙塵的確切化學(xué)成分的話，就可以揭示沙塵來(lái)自于撒哈拉沙漠的哪個(gè)地區(qū)。

由于（顯微）拉曼光譜儀非常適合用來(lái)鑒別礦物等無(wú)機(jī)材料，因此，我們不禁自問(wèn)：“拉曼光譜儀適合用來(lái)分析撒哈拉沙漠的塵土嗎？”

我們帶著刮刀和培養(yǎng)皿，在埃特林根的布魯克停車場(chǎng)，刮下了汽車上的一些沙塵，并使用我們的SENTERRA II拉曼顯微鏡，以532 nm的激光和50倍的物鏡，來(lái)分析這些材料。

SENTERRA II拉曼顯微鏡

剛開(kāi)始分析時(shí)，樣品存在大量熒光，但我們欣然接受了這一挑戰(zhàn)，使用SENTERRA II“Rubber band correction”這種基線校正方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)并獲得了成功！

光譜變得十分易于評(píng)估（見(jiàn)圖 2），之前只有熒光的地方，現(xiàn)在可以看到清晰的譜峰。我們檢測(cè)到了樣品中的石英、銳鈦礦、方解石和有機(jī)碳，但卻仍然沒(méi)有檢測(cè)出撒哈拉沙塵中典型的成分。

我們推測(cè)，最初測(cè)量點(diǎn)的鐵濃度不夠高。但我們?cè)跇悠分幸舶l(fā)現(xiàn)了深紅色的礦物顆粒（見(jiàn)圖 3），快看！我們就是在這發(fā)現(xiàn)它的！

憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和技巧，我們調(diào)整了SENTERRA II顯微鏡，讓其為我們提供了出色的光譜數(shù)據(jù)。

圖4：暗紅色礦物顆粒的譜庫(kù)搜索結(jié)果。

盡管我們無(wú)法最終確定存在哪種氧化鐵，但拉曼譜譜庫(kù)的搜索結(jié)果（見(jiàn)圖4）清楚地證明了它的存在。

最后，SENTERRA II檢測(cè)出了撒哈拉沙塵的六種主要成分中的五種。

包括停車場(chǎng)采樣、測(cè)量和識(shí)別在內(nèi)，我們只花了30分鐘就得到了這個(gè)結(jié)果。在這么短的時(shí)間里，取得這樣的結(jié)果非常驚人——特別是對(duì)比X 射線衍射（XRD）分析，之前它才是撒哈拉沙塵的研究方法。

我們快速且臟兮兮的方法再次展示了拉曼光譜的靈活性：只要走到車旁，刮一刮，就能很快獲得大量微觀化學(xué)信息。

拉曼法和傅立葉變換紅外法是互為補(bǔ)充的技術(shù)，在許多情況下，可以互相幫助。如果您想要了解其中的區(qū)別，請(qǐng)與我們聯(lián)系，見(jiàn)下面二維碼。

參考文獻(xiàn)

Rodriguez-Navarro, C., di Lorenzo, F., Elert, K. 2018. Mineralogy and physicochemical features of Saharan dust wet deposited in the Iberian Peninsula during an extreme red rain event. Atmos. Chem. Phys., 18, 10089–10122