重金屬污染是指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和重金屬制品使用等人為因素引起，導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量超過正常范圍，環(huán)境質(zhì)量惡化，對人體健康造成危害。

相對于水體和大氣的重金屬污染，土壤重金屬污染更有其隱蔽性和潛伏性，土壤重金屬污染對于生物體健康的危害是逐步積累的，往往通過攝入受重金屬污染土壤中種植的糧食、蔬果的人或攝入其中種植的牧草的動物的健康狀況逐步反映出來。20世紀(jì)30年代，痛痛病首先在日本富山縣神通川流域發(fā)現(xiàn)，因?yàn)椴∪嘶疾『笕矸浅Ｌ弁?，終日喊痛不止，因而取名“痛痛病”。直至70年代才基本證實(shí)，由于日本三井金屬礦業(yè)公司向神通川流域上游排放含鎘工業(yè)廢水，導(dǎo)致土壤環(huán)境和區(qū)域水體中富集大量的鎘，然后又通過食物鏈，使這些鎘進(jìn)入人體富集下來，當(dāng)?shù)厝艘虼嘶疾　?/span>

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，基于衛(wèi)星圖像的高光譜檢測、處理和分析已經(jīng)應(yīng)用于表層重金屬污染區(qū)域土壤的識別和監(jiān)測，是一種高效、快速、經(jīng)濟(jì)的評價手段。為了準(zhǔn)確反映表層土壤重金屬污染對高光譜變化的影響，其中關(guān)鍵是與地球化學(xué)相結(jié)合，建立一個基于實(shí)驗(yàn)室和野外高光譜地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫及其擬合模型。具體來說，在前期土地利用歷史和重金屬背景水平調(diào)查的基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)庫架構(gòu)和模型建立過程中考慮并結(jié)合實(shí)際參數(shù)進(jìn)行擬合。例如，由于不同類型表層土壤中的單一重金屬污染或組合污染、不同重金屬污染程度等引起的不同高光譜反射特征。針對于單一的重金屬土壤污染，將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)獲取的高光譜數(shù)據(jù)與野外獲得的現(xiàn)場數(shù)據(jù)相比，可以得到特定的光譜變化區(qū)間，這意味著可以最大程度確定參數(shù)的影響并消除誤差。在建立擬合模型的過程中，基于數(shù)據(jù)庫的地球化學(xué)分析模型應(yīng)以確定的特定的單一或多種重金屬污染的種類和濃度為核心進(jìn)行擬合。最后，應(yīng)在不同數(shù)量級的區(qū)域補(bǔ)充和驗(yàn)證重金屬污染擬合模型。

2014年，英國環(huán)境署列出了1300多個可能對周邊土壤和水體造成重金屬污染的歷史采礦點(diǎn)。亞伯大學(xué)的研究團(tuán)隊將野外和實(shí)驗(yàn)室光譜輻射測量與鉛、鋅、銅和鎘的地球化學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合，以量化周邊漫灘地區(qū)的重金屬污染，共采集和分析了85個土壤樣品，建立了光譜數(shù)據(jù)庫?？紤]到土壤樣品中重金屬的濃度和光譜特征，采用逐步多元線性回歸方法建立了8個重金屬分析模型。研究結(jié)果表明，將土壤地球化學(xué)分析與遙感相結(jié)合，對土壤重金屬污染區(qū)域進(jìn)行檢測是可行的，可以獲得針對一個大范圍區(qū)域的土壤重金屬污染的通用映射，可作為詳細(xì)項(xiàng)目環(huán)境現(xiàn)場評價的初始參考值。

然而，作為一種全新的嘗試，目前這種方法還不能被廣泛使用。首先，由于衛(wèi)星圖像解決方案的限制，一般土壤重金屬污染只能在大范圍區(qū)域檢測到，難以細(xì)化到具體場地或項(xiàng)目。此外，作為該方法的基礎(chǔ)，土壤樣本數(shù)據(jù)庫和擬合模型建立十分復(fù)雜。最后，該方法僅可以檢測到污染區(qū)重金屬濃度的明顯變化，而濃度的微小變化難以反映在遙感圖像上。因此，如何賦予其針對不同數(shù)量級區(qū)域的檢測能力，使其成為一種更精確、更靈敏的方法，仍將是未來的研究方向。