翟伟林 刘建霞 李金富 安娜
中国冶金地质总局地球物理勘查院 河北省保定市 071000
摘要:
改革开放以来,先进的科学技术被应用到各个领域中,随着遥感技术的日益成熟,在很多工作领域都被广泛的认可和运用,土壤污染的监测工作也广泛的应用了遥感技术,传统的土壤污染研究工作存在很多弊端,需要花费大量的人力,物力和时间,由于遥感技术自身的诸多特点,可以更大范围的扩展建模,利用很短的时间进行快速的反演,有效的简化土壤污染工作的流程。随着遥感技术中图像处理手段的进步,在反演精度上有了很大的提高,本文结合遥感技术在土壤污染工作中的监管和评估方面的应用为出发点,对遥感技术在土壤污染工作中的应用进行了简要的分析,并对未来的发展方向进行了展望。
关键词:遥感技术;土壤污染;调查分析
引言:随着社会经济的进步和发展,来自全球生产,生活以及农业发展所带来的废弃材料和垃圾导致土壤污染问题越来越严重[3-4],土壤污染的具体表现为一些渗入土壤中的制剂或者物质对土壤的使用价值产生了不利的影响。这种污染存在一定的迁移性,导致食物链也受到影响,土壤污染问题是世界性问题,对人们的健康和食品的安全产生一定的威胁,土壤污染的种类繁多,主要有农业污染,重金属污染,石油污染等等,这些污染的特点是不易分解,同时容易积累并有一定的滞后性[1-2],其中重金属对土地的污染最为严重,它的主要来源是在工业建设中,由于农药,肥料和污水导致对土壤质量产生不利影响,对土壤中的肥力以及植物的生长都有负面影响,世界上关于土地污染造成的各种医疗事故发生很多起,很多土地污染生长出的粮食被人们食用,导致人发生中毒的事故,严重影响着人们的身体健康和食品安全[5-6],土壤中石油类的污染对农作物的生长发育产生严重的威胁,它会破坏土壤结构,降低土壤的渗水性,这种污染还会迁移到植物体内,引起连锁中毒的现象,在农业发展中,通过农药对病虫害的防治工作很容易造成有机农药残留土壤中,给人类和动物的生存带来极大的威胁,土壤污染相对于大气污染和水污染具有一定的隐蔽性,很容易被人们忽视,相关部门采取相应的措施,对土壤污染进行识别和反演,正确认识土壤污染的现状和风险,是解决土壤污染问题的重要工作之一[7-8]。
1遥感技术在土壤污染中的识别调查
遥感技术的工作原理是利用电磁波对地球表面物质进行探测和分析,研究地球上的物质和资源,对地球表面的空间特征和变化规律进行动态监测。随着遥感技术在各个领域的发展和应用,在海洋,环境和灾难等预测都发挥着重要的作用。通过遥感技术在土壤污染工作中的调查,可以对土壤的污染进行有效地识别和监管,以及对污染的风险进行合理的评估,遥感技术可以满足土壤污染监测工作的不同需求,并通过监测数据进行合理的分析。
2土壤污染研究工作分析
2.1光谱机理在土壤污染中的研究
土壤污染的研究工作中,利用遥感技术中的光谱机理,可以有效的识别土壤中的有机物和重金属,通过对目标区域的分析,可以对土壤中的污染物质形成一种特定的光谱识别。
土壤污染光谱机理的研究内容主要是分析土壤中的污染物对土壤光谱的影响
2.2土壤污染遥感技术
近些年来,相关土地工作人员对光谱学和高光谱遥感的土壤污染监测工作进行了充分的研究,同时建立不同的遥感反演方法,丰富了遥感的手段,出现了航空高光谱,航天遥感平台,近地表光谱。这些手段的出现和实施,有效的促进了土壤污染监测工作的顺利开展,提高了土壤污染监测工作的工作效率和工作质量。
2.3植被污染胁迫遥感技术
土壤中的有机质成分含量很高,在土壤污染中,重金属在土壤中的含量相对较低,使用土壤光谱表现出来的光谱特性并不明显。但是如果土壤中的重金属成分含量超过了土壤的承受能力范围,就会对植物产生巨大的威胁,导致植物具有巨大的毒性,植物被重金属污染后,造成的光谱变化特征十分明显,可以通过反演植物中重金属的含量间接对土壤重金属污染进行评估。遥感技术中植被对光波的吸收和反射作用,构成了植物的光谱特征,光谱在植物受到污染以后,这些光谱的特征将发生改变,通过相关人士对污染案例的分析和研究,可以发现重金属的污染将导致植物叶绿素的含量和细胞结构产生变化,并发现他们之间相互存在的关系,具体来说,植物胁迫污染是反演土壤污染程度的一个重要的体现和指标,对评估和评价环境污染具有重要的作用,通过对光谱的特征以及对植物胁迫的识别能力的观察,促进土壤污染调查工作更加顺利地开展。但是,植物本身对重金属存在一定的抗性,在光谱反应变化数据中存在一定的误差。
3基于遥感技术的土壤污染调查应用展望
我国目前土壤污染遥感研究的主要内容是对建模的构建和遥感机理的研究。通过对成熟的遥感技术的应用,结合土壤污染光谱和反演以及植物胁迫效应等工作的研究,可以有效的满足土壤污染防治计划的需求,在土壤污染源的监管过程中,遥感技术发挥了重要的作用,它可以对污染源进行实时的监测和管控,比如在矿产资源开发区,石油开采区以及农业生产区域的监管,对预防土壤污染工作起到了积极的作用。同时,通过遥感技术获取的卫星数据开展空间监测工作,对有可能存在的污染风险和破坏行为进行监测,实现了遥感技术风险管控,另外通过调查土地污染的相关数据结合土地地形地貌和地质结构的信息进行风险评估和分区,相关工作人员可以根据提供的数据制定针对性的方案。
结论:我国关于土壤污染的研究工作中,充分的利用遥感技术的宏观性,连续性和光谱综合特征,对土壤的污染程度和监管能力进行提升和优化,为我国土壤环境的管理提供了重要的技术支持,同时有效的提高了土壤管理工作的效率和质量,获取更加全面和精准的土壤污染信息,为我国综合治理国土污染工作提供了重要的技术保障。
参考文献:
[1]厉彦玲,赵庚星. 土地利用/覆盖变化与土壤质量退化遥感研究进展[J]. 遥感信息,2017,32(02):1-6.
[2]熊文成,聂忆黄,王桥,娄启佳,屈冉,张雅琼,滕佳华. 土壤污染遥感研究进展及应用展望[J]. 环境与可持续发展,2017,42(06):51-54.
[3]郝利娜. 矿山环境效应遥感研究[D].中国地质大学,2013.
[4]卓荦. 基于高光谱遥感的土壤重金属空间分布研究[D].武汉大学,2010.
[5]赵少华,刘思含,刘芹芹,吴艳婷,吴迪. 中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势[J]. 生态环境学报,2019,28(06):1261-1271.
[6]赵其国. 提升对土壤认识,创新现代土壤学[J]. 土壤学报,2008(05):771-777.
[7]张凯翔. 露天矿地质环境解译标志体系和信息提取方法的研究及示范应用[D].中国地质大学,2018.
[8]宋文,成少平,迟晓杰,艾艳君,谷海红. 重金属污染土壤修复遥感监测研究进展[J/OL]. 矿产综合利用:1-11-2020-11-04.