一种药材中总重金属含量检测的方法与流程

本发明涉及中药材质量检测，更具体地说，本发明涉及一种药材中总重金属含量检测的方法。

背景技术：

1、中药材在种植、加工、土壤灌溉、大气沉降过程中极易富集铅、镉、汞、砷、铜等重金属元素，重金属超标会严重损害人体肝肾、神经系统，是中药材安全管控核心风险点。当前中药材重金属检测多采用原子吸收、电感耦合等离子体质谱单点检测模式，仅能完成单批次样品重金属数值测定，存在两大缺陷：

2、仅输出单一检测数值，无法结合产地土壤基底、种植环境、大气沉降环境数据综合判定重金属污染风险等级，单纯数值易出现误判；

3、检测完成后仅出具检测报告，未配套分等级标准化处置指导方案，检测人员、药企质检人员面对不同重金属超标程度药材时无标准化处置流程，延误药材分选、销毁、返工流程，易造成不合格药材流入市场。

4、现有技术仅依靠仪器检测数据判定重金属是否超标，未融合环境基底数据建模分级，也未匹配分级处置指引，难以实现风险预判+分级管控一体化检测。针对上述缺陷，本发明提出一种药材中总重金属含量检测的方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种药材中总重金属含量检测的方法，包括以下步骤：

2、s1：采集药材检测数据集与产地环境数据集，并进行预处理；所述药材检测数据集包括药材总重金属实测含量数据和药材基质稳定数据，所述产地环境数据集包括产地土壤重金属基底高度数据和产地地表污染源粗糙数据；

3、s2：对药材检测数据集和产地环境数据集进行融合运算，得到重金属基础参照值，再通过聚类模型处理得到重金属预测参照值，并对重金属预测参照值分级分类，得到重金属污染预测结果；

4、s3：对重金属污染预测结果进行分级解析，生成药材重金属处置决策结果；

5、s4：可视化展示药材重金属处置决策结果，并对接产地土壤环境监管平台查询药材种植区域全域土壤重金属背景信息完成复核校验。

6、进一步地，s1中采集药材检测数据集与产地环境数据集的具体方式包括：

7、采用电感耦合等离子体质谱仪分层消解检测药材样品，采集不同消解深度下重金属总含量，得到药材总重金属实测含量数据；

8、对接中药材检测平台，采集药材有机质、ph值、纤维素占比随消解时间的变化速率，得到药材基质稳定数据；

9、采用激光土壤剖面测距仪，采集药材种植地块不同土层深度重金属本底含量，得到产地土壤重金属基底高度数据；

10、采用激光地形扫描仪扫描种植区周边污染源分布密度，生成地表污染源粗糙度指标，得到产地地表污染源粗糙数据；

11、所述预处理方式包括数据清洗、数据去噪和数据归一化。

12、进一步地，s2中对药材检测数据集和产地环境数据集融合运算、建模处理的步骤包括：

13、q1：代入计算式求解重金属基础参照值：；式中：为重金属基础参照值；为重金属垂直富集系数，由药材基质稳定数据、地表污染源粗糙数据加权相乘得到；为参考消解深度下药材总重金属实测含量；为土壤参考土层深度；为综合修正系数，由消解时长、土壤ph、药材品种、土壤重金属基底高度、地表污染源粗糙数据联合计算得到；

14、q2：采集k组历史药材重金属基础参照值构建样本集，将样本集划分为70%k的训练集、15%k的测试集和15%k的验证集；

15、q3：基于训练集构建重金属污染程度分类模型；提取训练集中全部历史重金属基础参照值，预设轻度污染数据簇n1、中度污染数据簇n2、重度污染数据簇n3；在训练集中随机选取三组数据点作为初始簇中心，分别对应n1、n2、n3；

16、q4：采用欧式距离公式计算单条检测数据与三组簇中心的距离，将数据分配至距离最近的簇中心，生成三组中级簇；式中为数据项与簇中心距离，xi为检测数据第i项指标数值，yi为簇中心第i项指标数值，n为指标总项数；

17、q5：分别计算三组中级簇内全部数据的均值，将均值作为全新初始簇中心；

18、q6：循环执行q4、q5，直至达到预设迭代次数，收敛得到重金属污染程度分类模型；

19、q7：将q1求解得到的重金属基础参照值输入重金属污染程度分类模型，输出标准化重金属预测参照值。

20、进一步地，s2中分级分类、生成重金属污染预测结果的方式包括：预设两级重金属污染阈值区间（t1，t2）；

21、当重金属预测参照值小于t1时，生成轻度污染提示信号；当重金属预测参照值大于t1且小于等于t2时，生成中度污染警告信号；

22、当重金属预测参照值大于t2时，生成重度污染紧急预警信号；轻度污染提示信号绑定轻度污染标识字段，中度污染警告信号绑定中度污染标识字段，重度污染紧急预警信号绑定重度污染标识字段；将对应信号与标识字段打包，得到重金属污染预测结果。

23、进一步地，s3中解析重金属污染预测结果、生成药材重金属处置决策结果的方式包括：

24、通过质检终端通讯单元向质检人员设备推送分级处置短信，将短信内容封装打包得到药材重金属处置决策结果；

25、当预测结果为轻度污染提示信号时，推送轻度处置短信：该批次药材重金属轻度超标，提示质检人员复测平行样品，同步调取产地土壤背景数据，缩小药材采收筛选范围，短期限制该批次药材加工投料；

26、当预测结果为中度污染警告信号时，推送中度处置短信：该批次药材重金属中度超标；药材加工环节：禁止大批量投料，采用重金属吸附炮制工艺预处理；药材收购环节：暂停该产地药材收购，扩大周边地块土壤采样检测；

27、当预测结果为重度污染紧急预警信号时，推送重度处置短信：该批次药材重金属重度超标；药材加工环节：全部隔离封存，禁止任何加工、流通；药材收购环节：永久终止该地块药材采收，同步上报市场监管部门启动溯源调查。

28、进一步地，s4具体操作包括：

29、在质检可视化终端屏幕展示药材重金属处置决策结果、重金属预测参照值、污染等级、药材批次编号；同时对接产地土壤环境监管平台，输入药材产地坐标、采收批次，调取全域土壤重金属背景数据，复核检测分级结果并动态修正阈值t1、t2。

30、本发明一种药材中总重金属含量检测的方法的技术效果和优点：

31、本发明融合药材检测数据、产地土壤、污染源环境多维数据构建重金属参照值计算模型，区别于传统单一仪器数值判定，可综合产地本底污染预判药材重金属富集风险，预判能力更强；采用k均值聚类算法构建三分类重金属污染模型，自动划分轻、中、重三级污染等级，分级逻辑标准化，降低人工主观判断误差；针对不同污染等级配套标准化、场景化处置指引，通过短信同步推送至质检人员，无需人工查阅规范，快速落实药材管控措施，杜绝超标药材流入市场；可对接土壤环境监管平台复核校验，动态更新模型阈值，适配不同产区、不同品种中药材检测场景，中药材质量安全管控效果显著提升。

1.一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，s1中采集药材检测数据集与产地环境数据集的具体方式包括：

3.根据权利要求2所述的一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，s2中对药材检测数据集和产地环境数据集融合运算、建模处理的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，s2中分级分类、生成重金属污染预测结果的方式包括：预设两级重金属污染阈值区间（t1，t2）；

5.根据权利要求4所述的一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，s3中解析重金属污染预测结果、生成药材重金属处置决策结果的方式包括：

6.根据权利要求1所述的一种药材中总重金属含量检测的方法，其特征在于，s4具体操作包括：