【激光元素】土壤元素成分分析及其检测限

了解土壤里的化学元素组成对解决农业问题和生态过程处理具有重要的意义。土壤同时为植物生长发育提供必需的养分和水分，是陆生植物生活的基质。土壤中主量元素和微量元素的含量也对农业管理和提高产量有很大的帮助。土壤同时含有生态系统的碳循环和氮循环的信息。

土壤分析大多包含物理和化学两部分。土壤的质地，颜色，PH值，有机物含量，化学元素组成。这些问题的核心就是土壤化学元素组成。目前，ICP-OES和ICP-MS等分析方法可以提供精确的定量结果，但是这些技术需要用酸分解大量的土壤样品，使其成为溶液，检测速度慢，污染严重。使用XRD, XRF或SEM-EDX等方法可以直接分析固体样品，但是这些技术只能做半定量计算，实验成本很昂贵，无法测量轻量元素，检测限偏高。目前我们使用的是EcoChem激光光谱元素分析系统。该系统采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，样品消耗量小，而且无需前处理即可进行测量分析，是一种微区分析，可以测量元素周期表中几乎所有的元素。可测量的动态范围也很大，从ppm到wt.%百分含量。
 

EcoChem激光光谱元素测量系统采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，检测限可达ppm级。测量的元素可覆盖元素周期表中的大部分元素，高达100多种。系统的固体激光器产生激光作用于样品表面。当激光能量大于样品击穿门槛能量时，在样品表面形成等离子体。这些等离子体中受激光能量激发到达高能态的样品物质在迅速回迁至低能态的过程中，发射出带有样品元素种类、含量信息的发射光谱，这些发射光谱信号被智能信号收集系统收集并传输至光谱仪中进行分光，再由CCD检测器进行检测，得到元素信息。

EcoChem激光光谱元素分析系统可以快速的测量土壤中的肥力元素，如N，P，K等；微量元素，如Si，S，Ca，Mg，B，Cu，Zn，Mn，Mo，Fe等；重金属元素，如Cd，Pb，Hg，C，As等。测量速度快，信号强度高，系统内置的ElementLIBS元素识别数据库可以高效的进行元素识别，重复信息少，识别速度快。土壤样品只需压片即可进行各种实验。
 

01	02	03
P元素的测量	微量元素测量	重金属元素的测量

如果有标准样品的支持，系统还可以进行元素定量计算。系统内置PLS-DA等多种多变量定量计算模型，可以有效的减少基质中的影响因素，提高分析计算的准确性。EcoChem激光光谱元素分析系统内置我国常见土壤及植物标准样品标准曲线库，最大程度上方便用户快速进行实验。

 

碳 (C)元素的定标曲线

PLS-DA多变量定量模型

GBW07450(GSS-21)新疆灰钙土样品中各元素的计算值及计算精度

GBW07447(GSS-18)内蒙古杭锦后旗盐碱土样品的元素绝对含量的检测和检测限（LODs）的表达见下表。各元素绝对含量的检测从0.070 – 46纳克。土壤分析的检测限（LODs）从0.15 – 89 ppm。C，Al， Fe等元素的检测限高于其他元素，因为它们是土壤基质中的主要成分。Si元素没有列在下表中，它在土壤基质中的通常含量范围大约是30 – 80 wt. %。

EcoChem激光光谱元素分析系统提供了一种独特土壤样品定性分析和定量计算的方法，可以很好的分析土壤元素的成分和含量。仅需一点点样品，也不会造成浪费。系统还可以利用内置的PCA，HCA等分类模型进行土壤的分类研究及溯源。