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重金属污染土壤中含有大量铬、镉、铅、铜、锌等元素,这些元素通过生物富集作用对人体健康产生严重的危害。因此,寻求一种能够实现对污染土壤中重金属元素快速、准确的检测方法,对于监测土壤污染情况以及防治土壤污染过程具有重要意义。激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)作为一种高灵敏检测技术,具有所需样品量少、实时在线分析、多元素联测等优点,目前已经成为一种检测污染土壤中重金属最有潜力的分析手段。化学计量学方法作为复杂大数据分析方法,应用到LIBS光谱处理中能够克服基体效应,进一步提高分析准确度。因此将化学计量学方法和LIBS技术结合起来应用到土壤重金属分析中具有明显的优势。本文基于LIBS技术,运用化学计量学方法,对采集于西北铅锌厂附近的土壤中重金属元素铅和铜进行了定性和定量分析。主要开展了以下两方面研究工作:1)对白银铅锌厂附近七个地理位置的土壤样品进行了LIBS光谱的测量和分析;利用主成分分析法(PCA),基于LIBS光谱,对土壤样品进行了聚类分析;利用标准增加法(SAM)对每一种污染土壤样品中Pb元素的质量浓度进行了分析,并用偏最小二乘法(PLS)提高了分析的准确度;利用ICP-AES的测量结果对LIBS测量结果的准确性进行了评估,表明SAM的相对误差在20%以下,而PLS的相对误差在16.4%以下;2)基于随机森林回归(RFR)和广义回归网络(GRNN)方法,对污染土壤中铅元素和铜元素的质量浓度进行了预测;通过结合PLS与GRNN两种方法,提高了预测分析的精度,相比于单独使用GRNN方法,结合PLS方法后分析结果的线性相关性从0.927增加到0.972。这为LIBS技术运用到大批量的土壤分析提供了一种可行的方法。