随着工业化的发展,土壤重金属污染严重危害了生态环境、食品安全、居民身体健康和农业可持续发展。因此,土壤重金属污染问题亟需解决,基于激光诱导击穿光谱技术开展重金属元素含量的在线检测以及定量分析是十分必要的。本文对飞秒激光等离子体丝(飞秒细丝)烧蚀土壤喷射颗粒的时间演化进行了研究,获得了飞秒细丝-纳秒激光诱导土壤等离子体光谱特性,并利用飞秒细丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)开展了对土壤重金属元素含量的定量分析。本文利用光散射法研究具有“强度锁定机制”的飞秒激光等离子体丝烧蚀土壤喷射粒子的动力学过程,分析土壤喷溅粒子随时间的变化规律。在飞秒激光等离子体丝烧蚀样品获得稳定的低密度土壤粒子源基础上,利用纳秒激光脉冲再烧蚀产生具有高电子温度、低电子密度的等离子体,压缩LIBS谱线宽度并增强谱线强度,从而获得具有高光谱分辨率的LIBS光谱。然后采用飞秒激光等离子体丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)定量分析土壤样品中重金属元素Pb、Cr的含量。最后结合给定重金属元素Cr的定标曲线,测量不同地理区域土壤样品中重金属元素Cr的含量,根据环保部门的土壤重金属污染标准,判断污染元素和污染级别。研究结果表明,飞秒激光等离子体丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)用于土壤重金属元素Pb、Cr的检测具有高的准确度、低检测限以及低的检测偏差,从而为飞秒激光等离子体丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)对于土壤重金属元素的在线、原位探测奠定了实验基础。