مدل سازي آلودگي خاك به فلزات سنگين با استفاده از روش هاي يادگيري ماشين و داده‌هاي طيف سنجي

معادن و صنايع وابسته به آن، در زمان بهره‌برداري و پس از متروكه شدن، بر محيط زيست اطراف خود تأثيرگذارند. از جملۀ اين تأثيرات مي‌توان به آلودگي آب‌هاي زيرزميني و سطحي، و نيز آلودگي خاك اشاره كرد. مدل‌سازي غلظت فلزات سنگين با استفاده از روش‌هاي مقرون‌به‌صرفه لازمۀ مديريت و اصلاح آسيب‏هاي واردشده به محيط زيست است. هدف اين تحقيق ارائۀ چارچوبي به‌منظور مدل‌سازي فلزات سنگين در خاك با استفاده از طيف‌سنجي و نيز روش‌هاي مدل‌سازي آماري است. بدين منظور با استفاده از طيف‌سنجي، نمودار طيفي مربوط به 53 نمونه خاك مربوط به منطقه‌اي در اطراف يك معدن متروكه در ايالت نيوساوث ولز استراليا در طول موج‌هاي مرئي تا مادون قرمز مياني برداشت شد و مشتق دوم اين داده‌ها محاسبه شد. سپس داده‌هاي طيفي مناسب براي مدل‌سازي غلظت فلزات سنگين شامل سرب، نقره، كادميوم و جيوه با استفاده از روش انتخاب ويژگي جنگل تصادفي تعيين شدند و به‌عنوان ورودي براي مدل‌سازي غلظت فلزات سنگين با استفاده از روش‌هاي رگرسيون خطي چندمتغيره، جنگل تصادفي رگرسيون و ماشين‏بردار رگرسيون به‌كار گرفته شدند. نتايج نشان داد كه طول موج‌هاي مادون قرمز مياني داراي اهميت بيشتري به‌منظور مدل‌سازي غلظت فلزات سنگين در اين تحقيق هستند. همچنين روش‌هاي غيرخطي يادگيري ماشين به‌خصوص جنگل تصادفي رگرسيون با مقادير مجذور ميانگين مربعات خطا ppm 0.8 و ضريب تعيين 0.51 براي سرب و ppm 9.4 و 0.46 براي كادميوم داراي عملكرد بهتري نسبت‌به روش رگرسيون خطي چندمتغيره هستند.