【EmStat3电化学应用】多种重金属相互干扰下，方波阳极溶出伏安法精确检测土壤中Cd2+和Pb2+

2023/06/26   下载量： 0 次

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应用领域 环保
检测样本 土壤
检测项目 （类）金属及其化合物>铅(Pb), 镉(Cd)
参考标准 Accurate Detection of Cd2+ and Pb2+ Concentrations in Soils by Stripping Voltammetry Peak Areas under the Mutual Interference of Multiple Heavy Metals

方波阳极溶出伏安法(SWASV)在准确检测土壤中Cd2+和Pb2+存在一些严重问题，因为多种重金属离子之间的相互作用会严重干扰SWASV信号。为了SWASV高精度地检测土壤中Cd2+和Pb2+，本文利用溶出电流峰面积并结合化学计量学和机器学习来抑制离子间相互干扰。首先，使用原位镀铋膜修饰的玻碳电极，采集多种重金属SWASV信号。然后，通过PLSR和SVR两种机器学习算法建立Cd2+和Pb2+的检测模型。此外，本研究设计了一种算法，自动获取Zn2+、Cd2+、Pb2+、Bi3+和Cu2+的峰高和峰面积，作为机器学习模型的输入。最后，由验证集R2和RMSE值，评估PLSR和SVR模型在多种重金属交互干扰下检测Cd2+和Pb2+的性能。结果表明，Zn2+和Cu2+存在的情况下，通过算法获得峰面积建立的SVR检测模型对于检测Cd2+和Pb2+浓度都具有最好的稳定性和准确性。利用电化学工作站控制软件获取的重金属离子峰高建立的SVR模型(Imanu-SVR)的R2和RMSE值分别为0.7650、5.3916 μg/L（Cd2+）, 和0.8791、20.0015 μg/L（Pb2+）;利用设计的算法自动获取的峰面积建立的SVR模型(Aalgo-SVR)，R2和RMSE分别为0.9204和2.9906 μg/L（Cd2+）,和0.9756和13.1574 ug/L（Pb2+）。更重要的是，在实际土壤提取物中检测Cd2+和Pb2+浓度，该方法与ICP-MS接近，验证了该方法的实用性。本研究为多种重金属共存条件下SWASV法精确检测目标重金属提供了新的解决方案。

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  方波阳极溶出伏安法(SWASV)在准确检测土壤中Cd2+和Pb2+存在一些严重问题，因为多种重金属离子之间的相互作用会严重干扰SWASV信号。为了SWASV高精度地检测土壤中Cd2+和Pb2+，本文利用溶出电流峰面积并结合化学计量学和机器学习来抑制离子间相互干扰。首先，使用原位镀铋膜修饰的玻碳电极，采集多种重金属SWASV信号。然后，通过PLSR和SVR两种机器学习算法建立Cd2+和Pb2+的检测模型。此外，本研究设计了一种算法，自动获取Zn2+、Cd2+、Pb2+、Bi3+和Cu2+的峰高和峰面积，作为机器学习模型的输入。最后，由验证集R2和RMSE值，评估PLSR和SVR模型在多种重金属交互干扰下检测Cd2+和Pb2+的性能。结果表明，Zn2+和Cu2+存在的情况下，通过算法获得峰面积建立的SVR检测模型对于检测Cd2+和Pb2+浓度都具有最好的稳定性和准确性。利用电化学工作站控制软件获取的重金属离子峰高建立的SVR模型(Imanu-SVR)的R2和RMSE值分别为0.7650、5.3916 μg/L（Cd2+）, 和0.8791、20.0015 μg/L（Pb2+）;利用设计的算法自动获取的峰面积建立的SVR模型(Aalgo-SVR)，R2和RMSE分别为0.9204和2.9906 μg/L（Cd2+）,和0.9756和13.1574 ug/L（Pb2+）。更重要的是，在实际土壤提取物中检测Cd2+和Pb2+浓度，该方法与ICP-MS接近，验证了该方法的实用性。本研究为多种重金属共存条件下SWASV法精确检测目标重金属提供了新的解决方案。

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原文链接：https://doi.org/10.3390/met13020270

02.png本文中进行电化学测试的仪器为荷兰PalmSens，型号：EmStat3便携式电化学分析仪，由雷迪美特中国有限公司提供。

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