LIBS与变量选择PLS结合的含油土壤中Cu,Ni定量分析

摘要

土壤中重金属元素检测是环境保护事业的重点之一,因此亟需一种能够快速检测土壤重金属浓度的定量分析手段.该研究旨在建立一种基于激光诱导击穿光谱结合偏最小二乘法的含油土壤中重金属元素快速定量检测方法.通过激光诱导击穿光谱(LIBS)获取含油土壤光谱数据,采用偏最小二乘法(PLS)对样品中铜、镍元素进行定量分析预测,并在此基础上,结合区间以及后向区间法对全谱进行变量筛选,构建形成区间偏最小二乘法(iPLS)和后向区间偏最小二乘法(BiPLS)定量分析铜、镍元素含量的模型.结果表明:后向区间偏最小二乘法(BiPLS)在剔除了干扰信息的基础上,保留了更多的有效光谱信息,获得了比PLS和iPLS更好的预测结果:铜元素的测试集预测结果的决定系数(R2P)和均方根误差(RMSEP)分别为0.9449和0.0363,相对分析误差(RPD)为3.0;镍元素的测试集预测结果的R2P和RMSEP分别为0.9337和0.0414,RPD为2.6,两元素的BiPLS预测结果相较于PLS和iPLS方法均有所提升.因此,针对含油土壤重金属元素光谱信息,BiPLS算法相较于iPLS和PLS算法更适合与LIBS光谱相结合,筛选对Cu和Ni两种重金属元素定量分析贡献度较大的特征变量,进而提升模型的预测效果.该方法将促进L IBS技术应用于土壤品质在线评价.