水果中有害重金属元素的激光诱导击穿光谱无损检测技术研究

本课题探索对水果（以江西的早熟梨和柑桔为代表）进行激光诱导击穿产生等离子体，分析激光诱导击穿光谱（等离子体光谱）特性，以期找到一种无损检测水果中有害重金属元素（以汞、镉、铅、铬、砷为代表）的技术方法。课题精心选择适当参数的脉冲激光照射水果，用多通道光谱仪获取激光诱导击穿光谱，然后用化学方法分析水果中（分果皮、果肉和整果三种情况）的有害重金属元素含量；通过分析激光诱导击穿光谱试验数据找到检测水果（整果）中有害重金属元素含量的特征光谱，并提取其建模参数；进一步用多元回归分析、神经网络、支持向量机等方法建立水果（整果）中有害重金属元素的模式识别模型。项目的研究将获得激光诱导击穿光谱来无损检测水果中有害重金属元素的技术方法，并建立相应的激光诱导击穿光谱软硬件系统，为该技术应用到水果及其它农畜产品的现场实时或在线检测提供技术条件。

项目对江西部分特色水果进行了激光诱导击穿光谱（等离子体光谱）特性研究，初步找到一种无损检测水果中有害重金属元素的技术方法。首先组建完成了激光诱导击穿光谱技术检测装置，同时通过不断的试验探索，对试验装置进行参数优化(如激光能量、延时时间、累计击打次数、激光脉冲频率等参数)，使试验装置的检测能力达到最优化。使用本套试验装置采集了赣南脐橙的激光诱导击穿光谱谱线，并对光谱强度进行分析，再把原子吸收分光光度计（AAS）得到的样品中部分重金属元素含量作为参考浓度（考虑到汞、砷对试验人员的安全具有较大影响，安保工作难度大，故本研究重点选择了Cr、Pb、Cd三种重金属元素进行研究），结合PLS将激光诱导击穿光谱数据和参考浓度建立模型。项目初步建立水果整果中有害重金属元素的激光诱导击穿光谱检测模型，并获得了激光诱导击穿光谱来无损检测水果中有害重金属元素的技术方法和相应的激光诱导击穿光谱软硬件系统。项目建立的技术原理为激光诱导击穿光谱应用到水果及其它农畜产品的实时、现场或在线检测提供了依据。项目组建完成了激光诱导击穿光谱检测水果中有害重金属元素试验装置1台，申请了发明专利1项，出版专著1部，发表学术论文17篇，其中SCI收录论文4篇，参加学术会议6次。培养青年教师2名，培养硕士研究生9名。