激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種新興的元素檢測和分析技術。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的絕大部分元素。通過標準物質定標后可以進一步得到元素的含量信息。

在農田土壤污染篩查、土壤養分普查、植物營養脅迫與重金屬累積研究中，快速、免消解的固體元素分析手段一直是科研人員急迫的現實需求。LIBS技術由于其分析快速性，無需前處理，樣品消耗量小，操作簡單，可實現原位微區分析等優勢，現已成為環境與農業領域的熱門技術，廣泛應用于生態領域多種樣品的元素檢測中。

一些用戶在選擇元素測量方法時有著以下的一些疑惑，LIBS技術能否可靠完成土壤、植物中微量元素檢測，它的檢出限 LOD / 定量限LOQ 究竟處于什么水平？按照 IUPAC 分析化學規范，LOD 檢出限（3σ）代表能夠區分元素信號與背景噪聲的較低濃度，僅用于定性判別元素是否存在；LOQ 定量限（10σ）代表可以輸出準確度、精密度滿足要求的較低濃度，只有高于 LOQ 的數據，才適合正式用于論文與檢測報告輸出。

必須明確LIBS系統的 LOD、LOQ 不屬于儀器固有常數，是和被測基體綁定的方法學參數。一套性能完備的 LIBS 系統，不僅需要穩定激光激發、低噪聲光譜采集的硬件基礎，還應當具備完整的方法驗證能力。通過基體空白樣品多次測量計算背景標準差，結合校準曲線自動計算土壤、植物專屬的 LOD 與 LOQ，區分 “未檢出"、 “檢出低于定量限"、 “可定量" 三類結果，輸出符合學術規范的數據。

LOD檢出限和LOQ定量限，到底差在哪里？

文中指出，激光誘導擊穿光譜（LIBS）是一種可對多種樣品開展元素定性與定量分析的前景技術，但相對于某些分析技術存在檢出限略高的問題。隨后文中討論和總結了多種技術方案，證明通過配套優化手段，LIBS技術用于微量元素檢測具備應用價值與發展前景，可有效降低檢出限水平。基于化學計量學的多元校正方法，同時可以降低基體干擾，提升微量元素定量的靈敏度與預測能力。

上圖為施加電場與未施加電場條件下，印度大戟根部的LIBS元素光譜。說明增加了一些配套優化手段，信號強度大幅提升，檢出限也降低了。

在土壤樣品測試中，針對鉀、鈣、鎂等大量營養元素，采用 LIBS 結合 PLSR 多元校正模型，檢出限可控制在幾十 mg/kg，滿足農田常規養分監測要求。針對土壤重金屬污染物，借助空間約束、富集前處理等手段，Cu 檢出限可達 0.6?mg/kg，Cd 檢出限可達 0.132?mg/kg，能夠匹配國內土壤環境質量風險篩選值的檢測區間。

針對烘干粉末、葉片等植物樣品，LIBS 無需濕法消解，可直接針對固體進行測試。測量農作物葉片中 K、P、Ca、Mg 等多種營養元素，LIBS 定量結果和 ICP?OES 的參考數據，回收率處于 93%?110%，可見系統適合植物營養元素的快速診斷。Cr、Fe 等微量元素，優化激發時序條件后，植物葉片 Cr 檢出限可達 2.72?mg/kg，Fe 檢出限可達 5?mg/kg，可支撐植物重金屬脅迫、元素累積方面的科研工作。

上圖為，我們采用GBW07447(GSS-18) 土壤標準物質進行測試。元素絕對含量的檢測從0.070 – 46納克。土壤分析的檢測限（LOD）結果為 0.15 – 89 ppm。C、Al、Fe等元素的檢測限高于其他元素，因為它們是土壤基質中的主要成分。Si元素沒有列在表中，它在土壤基質中的通常含量范圍大約是30 – 80 wt. %。

評價一套 LIBS 系統，不應盲目追求理論儀器檢出限，匹配自身樣品基體的方法的 LOD / LOQ才是評判實用性的核心指標。LIBS 系統的核心價值不在于替代濕法超痕量分析，而是發揮快速、無試劑、可做分類溯源、可微區成像等諸多優勢，服務于大批量土壤、植物樣本的快速篩查，與傳統實驗室濕法分析形成有力互補，同時還提供了它們不具備的更多功能，為農業環境科研提供高效的新方案。

文中部分實驗采用北京澳作生態儀器有限公司自主研發的EcoChem 激光光譜元素分析系統，該系統采用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調；重現率20Hz；光斑大小50-300μm連續可調；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。

通過本文，我們了解了LOD和LOQ的概念，以及LIBS系統的檢測能力。還有LIBS系統可以有效降低檢出限的手段和方法。激光誘導擊穿光譜技術作為一種新興的、快速的、微損的微區化學分析技術，有著傳統儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術的發展，它必將在元素分析領域發揮越來越重要的作用。