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，導致環(huán)境中的重金屬含量超過正常范圍，環(huán)境質量惡化，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30年代，痛痛病首先在日本富山縣神通川流域發(fā)現(xiàn)，因為病人患病后全身非常疼痛，終日喊痛不止，因而取名“痛痛病”。直至70年代才基本證實，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，使這些鎘進入人體富集下來，當?shù)厝艘虼嘶疾　?/span>

隨著遙感技術的發(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)濟的評價手段。為了準確反映表層土壤重金屬污染對高光譜變化的影響，其中關鍵是與地球化學相結合，建立一個基于實驗室和野外高光譜地球化學數(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查的基礎上，在數(shù)據(jù)庫架構和模型建立過程中考慮并結合實際參數(shù)進行擬合。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，將實驗室內獲取的高光譜數(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)庫的地球化學分析模型應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行擬合。最后，應在不同數(shù)量級的區(qū)域補充和驗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。亞伯大學的研究團隊將野外和實驗室光譜輻射測量與鉛、鋅、銅和鎘的地球化學數(shù)據(jù)相結合，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。考慮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。研究結果表明，將土壤地球化學分析與遙感相結合，對土壤重金屬污染區(qū)域進行檢測是可行的，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，可作為詳細項目環(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，難以細化到具體場地或項目。此外，作為該方法的基礎，土壤樣本數(shù)據(jù)庫和擬合模型建立十分復雜。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。