烟草样品中微量金属元素含量测定及模式识别研究
题名:烟草样品中微量金属元素含量测定及模式识别研究
作者:宋世丘
学位授予单位:郑州轻工业大学
关键词:烟草;;微量元素;;电感耦合等离子体质谱;;聚类分析;;支持向量机
摘要:
烟草生长过程中需要多种微量元素以维持正常的生命活动,这些微量元素共同影响着烟草质量和产量。但是烟草又容易富集一些有害元素于烟叶内,特别是一些重金属元素会危害人体健康。烟草内微量元素含量与烟草质量关Neodymium magnets系密不可分,与人体健康关系更是不容忽视。烟草中微量金属元素的测定,可以为烟草培育和吸烟与健康提供烟草中微量金属元素含量的信息。
烟草在生长过程中由于地理环境和田间管理技术不同导致烟叶内微量元素的差异。因此,烟草样品中微量元素含量可以为判别样品的产地、来源和类别提供非常有用的信息。基于微量元素含量信息对烟草进行分类,有助于追溯烟草类别和产地,为烟草的质量控制提供科学的依据。论文的主要内容包括:
1.综述了微量元素含量对烟草质量和人体健康的影响,介绍了目前植物样品中微量元素含量检测的主要的分析技术,对电感耦合等离子体质谱技术做了详细应用介绍。介绍了植物样品分类常用的模式识别技术,主要概述了聚类分析和支持向量机分类的应用。
2.对烟草样品前处理方法进行了改进,以钛(Ti)、镍(Ni)、铜(Cu)、铷(Rb)、锶(Sr)、钇(Y)、锑(Sb)、铊(Tl)8个金属元素测定结果作为考核指标。采用2 mL 50% HNO3和1 mL 47 % H2O2作为消解体系对烟草样品进行微波消解,最终消解液酸度在2%左右,标准溶液采用2% HNO3稀释,添加Ge、Rh内标元素,进行ICP - MS分析。该方法与其他消解处理方法相比,可省去赶酸或稀释的繁琐步骤,延长仪器相关部件使用寿命,减小由于样品溶液与标准溶液酸度差别较大带来的误差,检出限为0.006 - 1.133 ng/mL,相对标准偏差0.90% - 5.66%,回收率93% - 102%。结果表明,本文所提出的微波消解方法适用于烟草中多种微量元素的同时测定。并将此方法应用于测定6个产地的88个烟草样品中44种微量元素含量,得到了88个烟草样品中44种微量元素含量。为烟草栽培、烟草与人体健康提供更http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php全面的微量元素含量信息。由检测结果,看出烟草中微量元素含量与烟草来源有一定的关联性。
3.以微量元素含量信息作为特征值,采用模糊c -均值聚类分析(FCM)进行烟草样品聚类。结果表明,在不含山东样本和稀土元素含量属性的情况下,基于微量元素含量的FCM聚类分析结果与烟草产地有着很好的对应和匹配。河南、四川两地准确度达100%,福建地区准确度88.89%,云南地区准确度80.00%;用包含稀土元素含量在内的全部测定金属元素含量进行FCM聚类分析,总体预报准确率偏低。说明在进行烟草FCM聚类分析时,特征元素的选择对成功分类的重要性。
4.将支持向量机(SVM classification)分类应用于不同产地烟草样本分类预测,以44种微量元素含量信息作为输入特征值,以不同产地来源作为相应的输出。结果表明,在所有烟草样本和微量元素都参与的情况下,SVM分类预测准确度达90%,在考虑了烟草样本和稀土元素含量影响情况下,SVM分类预测准确度达可以提高到92.59%。结果表明SVM分类模型性能优良,预测精度高,具有强大泛化能力。优于FCM,可应用于烟草样品来源的分类和预测。
学位年度:2010
