武汉植物园在湖泊底泥重金属污染高光谱监测研究中取得新进展

湖泊重金属污染具有高毒性，致癌性和持久性特征，严重威胁着水生生物及人类健康，受到社会的广泛关注。 底泥作为重金属沉降富集的受体，其中富集的重金属可被水生植物吸收或因扰动再次释放造成二次污染，因此，加强湖泊底泥重金属的污染监测意义重大。然而，底泥重金属来源广泛（例如：大气降尘、工业废弃物、汽车磨损排放、农药和化肥等），其分布具有较大空间异质性，加重了人们监测的难度和成本。现有研究表明，高光谱技术可以有效估测土壤属性信息，为当前土壤属性探测及制图开辟了新的途径。然而，土壤（底泥）中的重金属含量极微，其波谱特征往往被C、N等多量元素的信息掩盖，利用高光谱技术对其反演的能力及精度备受争议。

武汉植物园姜庆虎在刘峰研究员的指导下，以东湖底泥的重金属污染为例，分析了高光谱技术在反演重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的可行性，并讨论了重金属的反演机理。结果表明，光谱模型对重金属的反演能力差异显著，其中Cd、Hg、Ni和Pb被反演性较高，而As、Cr、Cu和Zn无法被反演，这取决于重金属与TOC的内在关系与共生机制。本研究的开展为光谱快速获取高异质性土壤重金属污染信息提供了一定的参考。

本研究得到国家自然科学基金（31600377），国家重点基础研究发展计划（2014CB954004）和中科院百人计划的资助，结果以“Feasibility of using visible and near-infrared reflectance spectroscopy to monitor heavy metal contaminants in urban lake sediment”发表在Catena杂志上。

论文链接 ：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816217303892

重金属和总有机碳与光谱在不同波段处的相关系数分布曲线图