近紅外光譜技術(shù)作為一種快速無污染、前處理簡單的定性、定量分析檢測方法，在間接檢測植物重金屬含量方面有著廣闊的應(yīng)用前景。 較原子吸收光譜檢測方法， 近紅外光譜技術(shù)可通過前期數(shù)學(xué)定量模型的建立，在后期預(yù)測植物重金屬含量時，可以去除繁瑣的消煮步驟，大大縮短了前處理時間，達(dá)到快速定量分析的效果。 徐慶賢等借助近紅外光譜技術(shù)檢測了甘薯葉和莖的鎘、銅、鋅含量，建立了快速檢測甘薯莖葉鎘、銅、鋅含量模型。本文擬采用近紅外光譜技術(shù)，建立香根草葉內(nèi)重金屬鉛的定量分析模型，通過波段選擇來優(yōu)化模型，提升香根草葉內(nèi)重金屬鉛的近紅外模型的預(yù)測能力。
1 試驗材料
42株香根草樣本均采自江西貴溪受重金屬污染較嚴(yán)重的田地。試驗消煮所用試劑硝酸（HNO3） 、高氯酸（HClO4）均為分析純(中國試劑網(wǎng))；試驗用去離子水，電阻率大于等于 18.0MΩ· cm（東莞市陶氏水處理設(shè)備工程有限公司） 。
2 香根草葉近紅外光譜采集
采用德國 Bruker 公司的 TENSOR 37 型傅里葉近紅外光譜儀來采集香根草葉的近紅外光譜，光譜分辨率 4cm-1,波數(shù)范圍 10000～4000cm-1,積分時間 32s。用去離子水將每株香根草樣本洗凈后，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥至恒質(zhì)量，將每株香根草樣本的葉部剪下后于瑪瑙缽內(nèi)碾磨成粉狀，共 42 個粉末樣本。每個粉末樣本取約 1g 于樣品瓶中，置于積分球上采集近紅外光譜，每個樣本重復(fù)掃描 3 次后取其均值作為該樣本的光譜值。
3 香根草葉內(nèi)重金屬鉛測定
稱取 0.2g 香根草粉末樣本置于 150ml 燒瓶中，加入 10ml 硝酸后封口過夜，將燒瓶置于可調(diào)式電熱板（北京科偉永興儀器有限公司—Mb 型）上加熱消煮至無顆粒沉淀物，取出冷卻后加入6ml 硝酸和 3ml 高氯酸，繼續(xù)置于可調(diào)式電熱板上加熱消煮至冒白煙，取出冷卻后觀察燒瓶內(nèi)溶液的顏色，如呈現(xiàn)淡黃色，則繼續(xù)加入硝酸，直至燒瓶內(nèi)的溶液呈透明色，取出燒瓶冷卻后移至50ml 容量瓶中定容，再用定量濾紙過濾得到香根草葉樣本溶液。采用AA280FS 型快速連續(xù)—原子吸收光譜儀將每個香根草葉樣本溶液作火焰原子吸收檢測，重復(fù) 3 次取其均值作為香根草葉內(nèi)鉛含量的標(biāo)準(zhǔn)值。
4 香根草葉內(nèi)重金屬的絡(luò)合螯合
據(jù)目前對耐富集植株的研究表明，該類植物比非富集植物具有更高濃度的有機(jī)酸， 在重金屬富集的同時,可自身解毒, 即重金屬在植物體內(nèi)以不具有生物活性的解毒形式存在, 如結(jié)合到細(xì)胞壁上、離子主動運(yùn)輸進(jìn)入液泡、與有機(jī)酸或某些蛋白質(zhì)的絡(luò)合等。同時植物在重金屬或熱激等措施誘導(dǎo)下植物體內(nèi)能大量形成植物鰲合肽,而這種螯合肽多具有利于近紅外吸收的有機(jī)分子基團(tuán)，通過與重金屬的絡(luò)合從而避免重金屬以自由離子的形式在細(xì)胞內(nèi)循環(huán),減少重金屬對細(xì)胞的傷害。這就為近紅外間接定量檢測植物內(nèi)部重金屬含量提供了豐富的信息基礎(chǔ)。
由于不同植株的有機(jī)物含量及組成成分有著一定的差別， 故同一個官能團(tuán)在不同植株內(nèi)的近紅外吸收峰表現(xiàn)也有著不同的變化， 比如近紅外吸收峰的偏移， 因此將接近同一個特征峰的波數(shù)點歸為一類特征吸收譜帶，由 GA-PLS 所選取的波數(shù)點作近紅外譜帶的歸屬分析可得：9939.54cm-1、 9935.68cm-1、 9931.83cm-1可認(rèn)為是屬于叔醇的 O-H 鍵特征吸收譜帶， 6884.78 cm-1、6880.92cm-1、6877.07cm-1則屬于伯芳胺的 N-H 鍵特征吸收譜帶，6857.78 cm-1、6853.92 cm-1則屬于伯芳胺的 N-H 鍵特征吸收譜帶。同時，由于數(shù)據(jù)間存在著共線性，故部分波數(shù)點是無法對應(yīng)相應(yīng)的近紅外特征吸收譜帶的。 因此， 由以上分析可以認(rèn)為， 能與香根草內(nèi)重金屬鉛的絡(luò)合螯合有機(jī)物中，叔醇、伯芳胺類有機(jī)物有著較大的可能性。
預(yù)測集中 12 個樣本的預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的決定系數(shù)(RP2)為 0.85，預(yù)測均方根誤差 RMSEP為 0.18，相對誤差范圍在 0.03-0.23 之間，平均相對誤差為 0.12，達(dá)到了較好的預(yù)測效果，其外部驗證預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)值相關(guān)圖如圖所示。
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