准东煤田土壤汞含量的高光谱反演

本文对新疆准东煤田进行实地的野外调查并采集土壤样品,在室内测定风干后的土壤样品光谱反射率,经处理后分析土壤光谱和土壤重金属汞含量的相关性,运用逐步多元线性回归法建立土壤汞含量高光谱估算模型,并由均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)检验模型的预测能力和稳定性。结果表明:逐步多元线性回归法建立的模型适合于准东煤田土壤汞含量高光谱估算。其中反射率一阶微分光谱是估算土壤汞含量较好的指标,估算R2为0.93、RMSEP为0.036。研究发现可以通过各种光谱预处理方法提高土壤汞含量的估算精度,从而为研究区生态环境的恢复和评价提供依据。     

重金属污染土壤植物修复效果评价方法 ——高光谱遥感

重金属污染土壤修复是当今全球生态修复中面临的一项难题。植物修复因其成本低、环保等优点在重金属污染土壤治理中展现出良好的应用前景。高光谱遥感技术可以高效、无损、实时地获取植物的生理生化参数信息，可为评价植物修复效果提供技术支撑。阐述了高光谱遥感技术在重金属污染土壤植物修复中的应用进展，探讨了高光谱遥感反演植被理化参数含量的估算模型，并对基于微分光谱、基于“三边”参数、基于植被指数等估算模型进行了分析比较，为有效评价矿区植物修复效果提供参考。     

航空高光谱遥感在重金属土壤污染检测中的应用

近年来,使用高光谱技术进行土壤重金属估算受到重视,本次研究利用航空高光谱遥感实现了石家庄市深泽县试验区土壤重金属污染的分级评估。在建模方法上,引入竞争自适应加权采样方法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling, CARS)进行特征选择,并使用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)方法对选取的特征波段进行回归建模,最终得到重金属的测试集决定系数R■均在0.5以上,模型具有较高精度和可靠性,对于小样本集数据和不平衡数据取得了很好的建模效果。     

高光谱遥感土壤重金属污染研究综述

高光谱遥感以其快速、非接触的测量方式,符合当前大范围、快速监测的需求.对高光谱遥感在土壤重金属污染方面的研究成果进行综述,重点归纳了不同重金属种类污染土壤光谱特性.高光谱遥感在土壤重金属污染方面存在重金属光谱信号微弱、精度有限、时效性不理想和对Cd、Hg等毒性较强但无光谱特征元素检测困难等问题,呈现仪器性能有所提升、数据处理方法有所创新和多源信息集成处理的发展趋势.     

矿区土壤重金属污染遥感反演研究进展

随着工矿企业开采力度加剧、采矿废气排放与废水灌溉增多,矿区表层土壤重金属污染日渐成为人们关注的环境热点问题。如何快速高效地掌握矿区土壤重金属含量空间分布是进行矿区开采及风险评价的前提条件。由于土壤重金属在遥感光谱上所表现出来的特殊的反射特征,遥感技术已逐渐成为矿区土壤重金属污染反演新的技术手段,为区域环境污染状况评估提供了新的契机。总结了目前地面实测与室内反演、多光谱与高光谱、直接与间接遥感反演矿区土壤重金属污染的技术方法及优劣性,对比分析了不同反演模型的精度及改进方法,展望了今后的研究趋势。为探索利用遥感技术反演土壤重金属含量的可行性,及生态环境改善、土壤质量评估及矿区规划等提供了重要的科学依据和决策支撑。      

重金属铜污染土壤光谱特性研究

近年来,重金属对土壤、植物的污染倍受人类的关注。因此,如何快速、准确、实时、大面积地监测重金属污染土壤和污染植物的研究迫在眉睫。首先通过实验的方法系统分析了不同程度重金属铜污染下土壤的光谱特性,并对各光谱数据进行显著性检验,方差分析结果表明利用高光谱直接对铜污染土壤进行监测是不可行的。     

鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演

土壤中的铜浓度占比过高会对人体和环境造成一定的危害,因此探讨重金属铜含量反演具有重要意义。本研究以唐山典型铁尾矿区43个土壤样品为例,同时测定土壤中铜的反射光谱和含量信息,经多种波谱变换后,通过相关性分析法（CA）和连续投影法（SPA）进行土壤铜含量的特征波段选取,然后利用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)算法建立了铜含量的反演模型,得到多种光谱数据的反演成效。结果显示：二阶微分处理后的光谱数据,其反演效果较好,CA-PLSR和SPA-MLR两种反演模型中,SPA-MLR的反演精度相对较准确;二阶微分光谱变换后的SPA-MLR模型在估算土壤铜含量方面更有优势。     

资源储量估算、图表编制一体化与可视化系统研究

矿产资源储量估算与图件报表编制的全程计算机辅助化、自动化是地矿工作信息化的发展趋势,也是推动 “数字矿山”建设的一个重要环节。针对矿产资源储量估算工作中的资源储量快速动态估算、图件报表快速编制与实时更新等问题,以常用的传统资源储量估算方法--垂直剖面法为切入点,对矿产资源储量估算、图件报表编制的一体化与可视化工作流程,系统关键技术方法进行了探讨;并以实际矿山为应用对象,阐述了系统实现过程。     

煤矿沉陷水域重金属含量高光谱反演

为研究矿区沉陷水域重金属元素含量快速有效的监测方法,以淮南市潘一矿沉陷水域为研究区域;首先利用ASD FieldSpec 4地物光谱仪采集采样点的光谱数据并采集样本,其次,对取回的水样中Cu,Pb,Zn,As,Cd和Cr六种重金属元素含量采用原子吸收光谱仪和原子荧光光度计测定;然后,对光谱数据进行微分变换及倒数对数变换,将变换后的光谱数据与水体重金属含量进行相关性分析,并提取特征光谱;且根据相关性分析结果选择显著相关的波段进行建模。采用单波段分析、多元逐步回归(SMLR)分析及波段深度与偏最小二乘回归(PLSR)结合3种方法分别建立基于光谱反射率估算水体重金属含量的预测模型,并对预测模型进行精度评定,选取各重金属含量的最佳预测模型。结果表明,经过微分变换的光谱波段与重金属元素含量的相关系数有显著提高且达到了更高的相关度。微分变换后,Cu,Pb,Zn,As,Cd和Cr五种重金属元素的最大相关系数分别为0.874,-0.648,0.824,0.764,0.636 和-0.885;Cu,Cr元素含量与二阶微分变换光谱建立的单波段回归模型为最佳预测模型,验证R2分别为0.823,0.806。Pb元素、Zn元素、As元素和Cd元素含量与光谱数据的二阶微分建立的逐步回归模型为最佳预测模型,验证R2分别为0.774,0.724,0.564,0.767。该模型可用于潘一矿沉陷水域重金属含量的快速监测。     

露天矿山牙轮钻机数字化寻孔系统开发

针对目前露天矿山牙轮钻机寻孔精度不高、穿孔作业管理困难的问题,以高精度OEM板卡为基础搭建定位基站,与移动站实现牙轮钻机精确定位,并通过Lab VIEW与VC++混合编程技术实现远程数据获取与辅助寻孔操作。在江西某矿山的YZ-35型牙轮钻机的实际应用结果表明,该系统实现了厘米级精度牙轮钻机寻孔以及钻机工作状态的实时监控,提高了钻机的寻孔精度,为露天矿山的爆破质量提高提供了技术支撑。     

基于电动微生物法的矿山土壤重金属污染绿植生态修复技术

分析矿山土壤重金属污染情况,有助于提高矿山修复治理效果。以西北某矿山土壤为研究对象,确定该地绿植生态被破坏的主要原因是重金属镍超标,研究镍对绿植的影响得出高浓度镍会抑制绿植生长的结论,采用电动微生物法修复土壤中重金属污染,实现矿山土壤镍污染绿植生态修复治理。经验证,在电压和微生物合适的情况下,电动微生物法对矿山土壤重金属污染绿植生态修复治理具有积极作用。     

危险废物填埋土壤中的重金属污染扩散特征分析

针对Calpuff模型、主成分分析法缺少对气候条件和特定条件下的空间污染特征分析导致扩散模拟结果不精准的问题,提出了危险废物填埋土壤中的重金属污染扩散特征分析方法。确定污染区域,分析该地区的风速风向、温度。通过分析各地区重金属污染分布情况,计算各区域元素的平均污染指数,建立扩散模型。根据这一模型求得采样点与污染源之间的距离,并以此距离精确计算采样点土壤受污染程度。以富集系数为主要的参数指标测量土壤和沉积物中的重金属含量,按富集系数大小划分污染程度等级,完成重金属污染扩散特征分析。由扩散模拟分析结果可知,该方法与实际全年超标率基本一致,最大误差为0.1%,为危险废物填埋提供了数据支持。     

煤矸石充填复垦采煤塌陷区可行性分析

煤矸石充填塌陷区后是否产生重金属污染是目前充填复垦中亟需解决的关键问题。为分析煤矸石充填复垦塌陷区的可行性,以徐庄煤矿煤矸石为例,通过现场采样和实验室实验的方法分析砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）和铅（Pb）重金属对复垦环境的影响。实验结果表明:煤矸石重金属含量很低、性质稳定;在淋溶和浸泡状态下,煤矸石中重金属的水溶性和淋溶性较差,降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属污染;煤矸石周边土壤重金属含量符合国家相关标准。研究表明煤矸石充填复垦塌陷区是可行的。     

基于模糊数学方法的土壤重金属污染评价

对模糊数学理论在土壤重金属污染评价工作中的应用策略进行了深入分析,详细介绍了模糊数学方法在矿区土壤重金属污染定性判定的基本流程,提出了用于土壤重金属评价的因素集、评价集与权重集的具体内容与计算方法,通过基于隶属度函数的模糊关系矩阵建立综合评价模型,并利用该模型对榆林市神树畔井田矿区的重金属污染情况进行了评价。评价结果显示,该矿区土壤重金属污染较为严重,需要适当地调整煤炭资源的开发方式。     

山东省某焦化遗留场地典型重金属污染物的分布特征与评价

为确定焦化场地遗留土壤中重金属的污染分布,以山东某焦化厂的遗留场地作为研究对象,采集土壤样品72份、地下水样品13份,在考察目标地块土壤和地下水重金属污染分布特征的基础上,结合ArcGIS软件的反距离加权插值分析,通过单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对目标区域土壤中重金属的污染状况和潜在生态风险进行了风险评价。结果表明,目标区域污染物在平面上呈面源分布,在空间分布上,污染物集中在深度为1.0~3.0 m的范围,污染物的来源与焦化工艺路线有关;As是目标地块的主要污染因子,对地块的污染贡献程度最大,生态风险也最高;该地块内的危废暂存区和生产区的煤气净化工段是土壤重金属浓度和潜在风险较高的原因;以第二类用地标准评判时,地块未受重金属污染,无需对重金属污染进行修复;地下水样品中仅有As超标,超标率30.8%。     

改良剂对重金属污染根际土壤理化性质影响的研究进展

针对现阶段土壤中重金属污染较为严重的问题及各类修复方法各有利弊的现状,分析了近年来相关学者对于改良剂对重金属污染根际土壤理化性质影响的研究进展,研究了常见有机和无机改良剂对重金属胁迫下根际土壤pH值、氧化还原电位(Eh)、酶活性、化学性质、微生物菌落种群等理化性质的影响以及对重金属的化学沉淀和溶解平衡的影响。后期应加强超富集植物与一般植物根际、非根际理化性质的差异研究;土壤中重金属种类及污染程度与根际土壤理化性质的关系研究;土壤中其他环境因子的影响以及根际土壤中重金属的作用机理方面的研究。     

煤矿复垦区土壤重金属含量时空分布及富集特征研究

为研究煤矿复垦区土壤重金属污染的时空变化及富集特征,以安徽淮南市潘一矿复垦区土壤为例,在2008-2010年期间对复垦区土壤中Cu,Mn,Ni,Pb,Cd,Hg,As 七种重金属元素进行了测定,并利用Surfer8.0软件对重金属的水平分布特征进行可视化表达。采用富集因子法来判断土壤中重金属人为污染情况。结果表明：煤矸石充填复垦区土壤,随着覆土年限的增加,除Mn和As元素外,Cu,Ni,Pb,Cd和Hg这5种重金属元素含量均高于淮南市土壤背景值,并出现一定程度的累积;从表层土壤重金属元素的水平空间分布看,煤矸石山的堆积、淋溶和粉煤灰贮灰场的存在对周边土壤造成了一定程度和范围的重金属污染。复垦区土壤剖面上Cu,Ni,Pb,Cd元素含量呈现表层（0~20 cm）和底层（80~100 cm）含量高,中部（20~80 cm）含量低的分布规律。分析重金属元素的富集因子,表明复垦区土壤已经受到了煤矿开采和煤矸石充填活动的影响。其中Cu,Ni,Pb,Hg和Cd元素已经出现富集,并且Cu,Ni,Pb,Hg元素达到了轻微污染水平,Cd元素达到了显著污染水平。Mn和As元素主要来源于土壤母质,没有受到污染。     

废弃矿山生态修复技术研究

废弃矿山会对周围的生态环境造成不良影响。对某废弃矿山的基本情况进行了简要介绍,对废弃矿山土壤的理化性质进行了详细的研究,发现土壤中绝大部分颗粒的粒径超过了1 mm,养分不充分,pH值呈碱性,且存在镉元素和铁元素污染问题。基于挂网种植技术对废弃矿山的排土场进行了生态修复,试验结果表明取得了较好的效果,排土场土壤的理化性质有了一定程度的改善,利用该项技术长时间实践,可以逐渐改善排土场的生态环境。利用不同植物分析了其对尾矿库中重金属的富集效果,发现蜈蚣草、银合欢、紫穗槐对镉元素的富集作用比较显著,蜈蚣草、鸡冠花对铁元素的富集作用非常明显。     

基于视频技术的煤矿在线应急预警系统研究

研究基于视频技术的煤矿在线应急预警系统,提升煤矿在线应急反应能力和预警能力。该系统由矿井内控制层、地面网络层和在线应急预警层组成,矿井内控制层利用传感器、USB摄像头等设备,通过V4L2视频图像采集技术采集视频图像;地面网络层通过视频监控设备控制视频监控、地面控制等设备,并利用视频处理服务器采集矿井现场视频数据和完成报警,同时这些矿井现场视频数据传输至在线应急预警层;在线应急预警层使用模糊积分法构建在线应急预警模型,实现煤矿在线应急预警,并向客户端发出预警通知信息。实验表明,当视频图像数据量为8 000 h,系统传输耗时仅为0.8 s,在线应急反应能力好;预警的矿井应急程度与实际矿井应急程度一致,在线应急预警性能卓越。     

三维剖切仿真在矿山景观修复工程中的应用

为了有效呈现当前矿山景观状况和景观修复效果,解决传统方法存在矿山景观三维建模和模拟修复效果不佳等问题,研究三维剖切仿真在矿山景观修复工程中的应用。收集矿山景观资料并扫描,提取矿山景观内景物关系拓扑,依据拓扑构建矿山景观三维数据模型,使用该模型分析矿山三维景观的数据分布状况。结合矿山三维景观数据分布状况,通过设置三维剖切面间距、设计三维剖切面深度和布局、绘制三维剖切面,生成三维矿山景观地表模型,对该模型实施矿山景观地貌植被叠加,获得矿山三维地貌景观,将该模型应用到矿山景观修复效果呈现过程中。实验结果表明,该模型可有效生成矿山区域地形起伏数据信息,且其生成的高程数值与实际数值极为接近,具备良好的地表网格划分能力,有效呈现当前矿山景观状况和景观修复效果,保证矿山景观修复工程的顺利开展。