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基于PSR+3500高性能地物光谱仪数据的土壤重金属研究
希腊 亚里士多德大学农业系 遥感,光谱和地理信息系统实验室
  本文旨在探讨PSR+3500测得的希腊塞萨洛尼基(N. Greece)西部滨海地区土壤反射光谱与土壤重金属浓度的关系。通过原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES)测定土壤中Cd,Cr,Cu和Pb的浓度,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法结合反射光谱数据构建模型,结果可能表明土壤反射光谱可以预测土壤样本中的总重金属含量。

图1研究区域,土壤样本区域和样本点

图2 沙壤土的光谱特征和内部标准

表1 PH值、土壤有机质(SOM)、Sand、Silt和clay的描述性统计(N=49)

表2 研究区域土壤样本中Cd,Cr,Cu,Pb总浓度(mg kg-1)的统计描述

表3土壤样品中各采样区的Cd,Cr,Cu,Pb总浓度(mg kg-1)统计描述(N = 49)


表4通过使用不同的数据预处理方法检查的预测模型的结果


图3基于PLSR回归系数的土壤样品中Cu,Cd,Pb和Cr金属的化学测量值与预测值的散点图

图4土壤样品中Cu,Cd,Pb和Cr重金属的PLSR回归系数的重要波长区域图
结论:
1 利用PSR+3500测得的土壤反射光谱来评估地区重金属污染,具有快速、高效、低成本的独特优势;
2 通过土壤化学分析方法表明,研究区域的Cd,Cr,Cu和Pb重金属污染程度较高,利用反射率光谱可以测定总的重金属浓度;
3 通过PLSR建模,选择特定波长区域,分析重金属光谱与其他活性光谱(如有机质)之间的关系,在波长大于1500nm的区域,重金属Cu、Pb、Cr和Cd的PLSR的回归系数和波长具有重要的相关性,表明土壤反射光谱是可以评估土壤中的重金属的含量;
4 尽管如此,考虑到本研究中所检测的土壤样品数量有限,仍然需要进一步的研究来论证模型,虽然应用土壤反射光谱法的重金属预测的准确性低于传统的分析化学技术,但是在时间成本方面的测量效率要高得多,特别是当有大量的土壤样品需要处理的情况下。

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产品关键词:地物,光谱仪,重金属
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