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Article Dans Une Revue Teledetection Année : 2011

ESTIMATION DES TENEURS EN MÉTAUX LOURDS DANS LES REJETS MINIERS DE JALTA ET BOUGRINE (TUNISIE) PAR APPROCHE SPECTROSCOPIQUE DANS LE VISIBLE ET PROCHE INFRAROUGE ET ÉTUDE STATISTIQUE

Résumé

Near infrared spectroscopy (NIRS) has become an extremely important analytical technique in recent years and been applied in various geoscience areas such as mineral exploration and environmental studies. It is used for studying the physico-chemical properties of earth materials by enabling interpretation of mineral mixture and examination of variability based on diagnostic spectral features. In this research, the application of laboratory reflectance spectrosco-py in assessing heavy metals' pollution is investigated. The potential use of reflectance spectroscopy in determining Fe-related and clay minerals as well as quantitative characterization of pollutant geochemical elements is examined for the waste from mine of Jalta and Bougrine north from Tunisia. Mining activities, in the lead/silver, have led to extensive environmental pollution. Geochemical analytical results outlined the level and spatial pattern of pollutants concentration , Results of the study show that a relationship exists between reflectance spectra and geochemically measured pollutants. Spectrally interpreted Fe-related minerals and clay minerals are related to the pollutants and they can be used as indirect spectral indicators for the pollution. These spectrally interpreted minerals are Fe-minerals: jarosite, goethite, hematite/goethite, and hematite; clay minerals and featureless (aspectral) materials. Out puts from PLSR (partial least square regression) confirm these relationships and also indicates that spectral parameters that were derived from spectral features, and reflectance values-in the 350-2500 nm range can directly predict pollutants concentration. A direct quantitative relationship between pollutants and spectral parameters shows Pb-Zn-Mn to be best correlated with ratio of 610/500nm ramp spectral features while Ni-Cr have relatively correlation with slope around 980nm. Out puts from PLSR (partial least square regression) confirm these relationships and also indicates that spectral parameters that were derived from spectral features-and reflectance values-in the 400-2500nm range can directly predict Mn, Pb, Zn contamination better and worse for Ni and Cr but non for Fe,Cu, Ec, pH and Cd.
Historiquement les analyses physico-chimiques de la surface de la Terre réalisées en laboratoire constituent la source d'informations principale nécessaire à la compréhension de la surface terrestre et à l'estimation de sa qualité et fonction. Face aux besoins de connaissances de surface terrestre nécessaires en modélisation de processus environnementaux et en agriculture de précision, des techniques à moindres coûts et plus efficaces en terme de temps de travail d'analyse des sols ont été développées. La Spectrométrie Visible et Proche Infrarouge (PIR) représente en cela une opportunité d'augmenter notre capacité d'observation directe de la surface terrestre. Plus particulièrement la spectroscopie Visible et PIR tend à devenir un outil incontournable pour accéder aux propriétés du surface minérale. Cette étude expose un exemple d'analyse des données de spectroscopie Visible et PIR pour la quantification de propriétés des rejets miniers des mines de Jalta et de Bougrine au nord de Tunisie. Les activités d'extraction du Plomb et Zinc, ont mené à la pollution environnementale étendue. Les résultats obtenus émergent des perspectives intéressantes pour la cartographie de propriétés des rejets miniers sur de larges territoires et à grande échelle. L'estimation des teneurs des métaux lourds a été réalisée à partir des données géochimiques et spectrales (350nm-2500 nm) acquises par spectrophotomètre de laboratoire. Les éléments choisis sont plomb (Pb), zinc (Zn), manganèse (Mn), fer (Fe), cadmium (Cd), cuivre (Cu), chrome (Cr), nickel (Ni). L'acidité (pH) et la conductivité électrique (EC) sont utilisées dans cette étude comme indicateurs environnementaux. Les résultats trouvés prouvent l'existence des relations entre les variables spectrales et les teneurs des métaux lourds mesurés. Les minéraux secondaires du fer (jarosite, goethite, hématite/goethite, et hématite) et les minerais d'argile spectralement interprétés sont liés aux polluants et ils peuvent être employés en tant qu'indicateurs spectraux indirects pour la pollution. En plus l'application de la méthode PLSR (partiel moindre régression du carré) confirme ces relations et indiquent également que les paramètres spectraux qui ont été dérivés des spectres originaux, et les spectres originaux dans la gamme de 350 nm-2500 nm peuvent être adapté pour prévoir directement la concentration de polluants. L'application de PLSR entre les variables géochimiques et les spectres originaux et les paramètres spectraux montre des meilleures corrélations pour Mn, Pb et Zn, des corrélations moins importantes pour Ni et le Cr et sans corrélation pour le Fe, le Cu, la EC, le pH et le Cd. Un rapport quantitatif direct entre les polluants et les paramètres spectraux montre que Pb-Zn-Mn sont mieux corrélés avec le rapport 610/500 nm tandis que Ni-Cr ont une meilleure corrélation autour de 980nm (Mv980D1).
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Dates et versions

hal-01950819 , version 1 (11-12-2018)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01950819 , version 1

Citer

Sonia Gannouni, Noamen Rebai, Abderrazek Belghith, Saadi Abdeljaoued. ESTIMATION DES TENEURS EN MÉTAUX LOURDS DANS LES REJETS MINIERS DE JALTA ET BOUGRINE (TUNISIE) PAR APPROCHE SPECTROSCOPIQUE DANS LE VISIBLE ET PROCHE INFRAROUGE ET ÉTUDE STATISTIQUE. Teledetection, 2011, 10 (1), pp.43 - 60. ⟨hal-01950819⟩
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