激光诱导击穿光谱在土壤重金属检测上的应用摘要：土壤重金属污染是我国农业可持续发展面临的一个重大挑战，新兴的快速检测方法可以快速有效检测土壤重金属，从而为土壤污染治理提供准确可靠的数据保证。本文简述了国内外关于激光诱导击穿光谱术在土壤重金属检测的研究发展现状。关键词：土壤重金属;激光诱导击穿光谱;化学计量学：X833：A：2095-672X（2020）06-00-02DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.047Detectionofsoilheavymetalsbaseonlaser-inducedbreakdownspectroscopyYangJiabao（ZhejiangOuJaffeeEnvironmentalTestingCo.，Ltd.，JinhuaZhejiang321300，China）Abstact：SoilheavymetalpollutionisamajorchallengetothesustainabledevelopmentofagricultureinChina.Thenewrapiddetectionmethodscandetectsoilheavymetalsquicklyandeffectively，thusprovidingaccurateandreliableguaranteesforthepreventionmeasuresofenvironmentalpollutionandsoilpollutioncontrol.Inthispaper，theresearchanddevelopmentoflaser-inducedbreakdownspectroscopyinsoilheavymetaldetectionarereviewed.Keyword：Heavymetalofsoil;Laser-inducedbreakdownspectroscopy;Chemometrics1激光诱导击穿光谱原理及应用激光诱导击穿光谱（LaserinducedbreakdownSpectroscopy，LIBS），是基于原子发射光谱学建立的物质定性定量分析技术，将高强度的激光脉冲聚焦于待测物品，产生等离子体，激发态的原子、离子及自由电子向下跃迁产生弛豫现象，部分能量以光的形式辐射出来，通过收集该辐射的光谱信号，对收集的光谱数据中光谱强度和位置信息进行分析，从而对样品进行定性和定量分析。LIBS技术优点是：无需样品前处理过程，分析简便、快速、多元素同时检测，可实现远程、实时、在线元素检测，不足之处是激光光源的稳定性和可靠性、定量的准确性、样品的基质效应、背景信号干扰、信噪比较低等。LIBS可分为：单脉冲、双脉冲及多脉冲LIBS技术。目前应用领域包括材料、冶金制造、环境监测、食品检测、生物医学、文物保护、军事和太空领域等[1-2]。2土壤重金属的LIBS光谱研究应用许洪光等[3]利用激光诱导击穿光谱对土壤中重金属铅（Pb）进行检测，检测灵敏度为36.7?g/g。吴文韬等[4]利用LIBS研究了土壤重金属铜（Cu）含量，检测限为44mg/kg，可以达到国家二级土壤的标准，相对误差10%以内。黄基松等[5]利用LIBS定量分析土壤铬（Cr）和锶（Sr）的数据采集、分析定标方法，Cr、Sr检测灵敏度分别为25.3μg/g、15.2μg/g。陈巧玲等[6]研究建立了一套可移动的激光诱导击穿光谱系统，对土壤中金属钡（Ba）、锰（Mn）监测相对标准偏差分别为9.0%、10.24%，检测灵敏度分别为19.4mg/kg和115.4mg/kg。袁迪等[7]应用LIBS研究了土壤重金属Cr的检测，相对标准偏差（RSD）为12.1%，检出限为2.01mg/kg。余克强等[8]研究利用LIBS結合化学计量学方法对土壤重金属铅（Pb）和镉（Cd）预测均方根（RMSEP）2.044mg/kg、97.05mg/kg。杜闯[9]等开展了基于正交预烧蚀双脉冲激光诱导击穿光谱（DP-LIBS）技术对土壤重金属Mn、Cr、Cu、Pb的研究。冯晓霞等[10]利用LIBS技术对土壤Cd、Hg、As、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb成分的同时测定。任佳等[11]采用飞秒激光成丝-纳秒脉冲激光诱导击穿光谱技术（Filament-nsDP-LIBS）对土壤中重金属铅元素进行了定量分析研究。土壤作为一种复杂的基体，LIBS技术对基体效应极其敏感，为了更有效地校正待测物的基体效应以及提高LIBS技术重复性和准确性，通过不同的光谱数据处理方法可以有效提高基于LIBS技术在土壤定量模型预测上的精度。目前国内外也做了大量的相关研究。包括内标法、主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）、偏最小二乘法（partialleastsquares，PLS）、人工神经网络（artificialneuralnetwork，ANN）等。He等[12]采用激光诱导击穿光谱，以Fe元素作为内标元素，测定土壤Mg、Ca、Si、K、A1、Ti、Cr和Mn等8种元素，其中前5种元素的测量误差在10%以内。Pandhija等[13]研究结果表明利用LIBS对土壤中的Cd元素进行分析，内定标曲线法不仅可以有效降低基体效应以及提高分析精度，并...