多变量回归对大米中Cd元素LIBS分析精度比较

杨晖^1,2，黄林^2,3，刘木华^1,2，陈添兵^1,2，王彩虹^1,2，姚明印^1,2

1. 江西农业大学工学院2. 江西省高校生物光电及应用重点实验室3. 江西农业大学生物科学与工程学院

摘 要：为了验证多变量回归分析提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对大米中重金属元素Cd分析精度的可行性,在实验室条件下,对市售大米进行40个不同浓度梯度的氯化镉(Cd Cl2·52H2O)溶液浸泡,并对Cd污染大米进行干燥粉碎压片处理。采用优化后的LIBS系统参数采集压片大米中Cd元素的光谱信息,再利用阳极溶出伏安法(ASV)获取大米中Cd元素的真实含量。选取变量在211.03~299.96nm波长范围,运用偏最小二乘(PLS)与最小二乘支持向量机(LSSVM)对LIBS光谱信息与Cd真实浓度进行回归分析。PLS与LSSVM两种模型的定标集相关系数分别为0.9936,0.9992,验证集相关系数分别为0.9866,0.9946,交叉验证均方根误差RM SCEV分别为10.53,11.59,预测均方根误差RM SEP分别为10.52,10.80;定标集平均相对误差分别为17.2%,4.2%,验证集平均相对误差分别为12.1%,8.6%。试验结果表明,PLS与LSSVM两种方法均能对大米中Cd元素进行精确预测,且LSSVM的分析稳定性更好。本工作为大米中重金属Cd的LIBS快速、精确检测提供了理论参考。

关键词：激光诱导击穿光谱;大米;重金属;Cd;多变量回归;