来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2021/4/16 14:19:28
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FESE | 前沿动态-伊朗和美国研究团队利用电磁波预测辣椒中重金属的非致癌危害

论文标题:Predicting non-carcinogenic hazard quotients of heavy metals in pepper (Capsicum annum L.) utilizing electromagnetic waves

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者: Marzieh Mokarram , Hamid Reza Pourghasemi, Huichun Zhang

发表时间:19 November 2020

DOI: 10.1007/s11783-020-1331-0

编者荐语:

Frontiers of Environmental Science & Engineering最新报道:伊朗和美国研究团队利用电磁波预测辣椒中重金属的非致癌危害

以下文章来源于环境前沿 ,作者FESE编辑部

环境前沿

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原文链接:

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-020-1331-0

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2020, 14(6): 114原文信息

题目:

Predicting non-carcinogenic hazard quotients of heavy metals in pepper (Capsicum annum L.) utilizing electromagnetic waves

作者:

Marzieh Mokarram ()1, Hamid Reza Pourghasemi2, Huichun Zhang ()3

作者单位:

1 Department of Range and Watershed Management, College of Agriculture and Natural Resources of Darab, Shiraz University, Shiraz 71946-84471, Iran

2 Department of Natural Resources and Environmental Engineering, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz 71441-65186, Iran

3 Department of Civil and Environmental Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland OH 44106, USA

关键词:

Heavy metals (重金属), Plants (植物), Target Hazard Quotient (THQ) (目标危害商), Principal Component Analysis (PCA) (主成分分析), Random search (随机搜索), Electromagnetic wave (电磁波)

文章亮点

• 辣椒在污染土壤中对重金属有显著的吸附作用

• 四种元素的目标危害商(THQ)从高到低依次为Pb>Zn>>Cd≈Ni

• 受污染的植物与电磁波之间存在一定的关系

• 主成分分析和随机搜索可以筛选最优光谱波段并预测每种元素的THQ

文章简介

针对重金属在土壤和植物中累积的趋势,本文研究了在重金属污染土壤中生长的辣椒在两叶期、生长期、花期、结果四个生长阶段对4种重金属的吸收,并计算了各种植被指数用于评价重金属污染潜力。利用电磁波分析了目标植物对各种重金属的响应。在主成分分析和随机搜索方法识别出的相关光谱波段的基础上,采用回归方法确定最优光谱波段来估算目标危害商。Pb(THQ = 62)和Zn(THQ = 5.07)污染植物的THQ最高。主成分分析和随机搜索结果表明,Pb的b570、b650、b760波段,Ni的b400、b1030波段,Cd的b400、b880波段,Zn的b560、b910、b1050波段是评价THQ的最优光谱。因此,在今后的研究中,可以根据已建立的相关性,在野外研究植物对已鉴定波段电磁波的响应来检测植物中重金属的含量,从而减少实验室化学分析工作量。

本研究验证了应用遥感方法替代实验室方法来评估土壤和4个生长阶段的植物受污染状况的可行性。文章的亮点在于利用辣椒对电磁波中最相关光谱的响应来确定THQ值,这一全新的方法尚无研究报道。最相关的光谱应用PCA和随机搜索两种特征选择算法提取。总的来说,本研究证明了用光谱法直接测量田间样品确定辣椒受重金属污染风险的可行性,这有助于预防高风险植物带来的潜在健康风险。

图1 摘要图

编者点评

本文证实了通过测量目标植物对电磁波的响应来确定最优植被指数用于估算THQ的可行性。因此,研究者可以依靠这些相关性来研究植物对电磁波的响应,并计算出相应的THQ值,该方法不依赖化学分析来检测植物中重金属的含量,具有简单快速的优点。农场往往靠近各行各业,存在植物和土壤被重金属污染的可能性,利用电磁波可以快速评估植物和土壤重金属污染风险,这大大提高了风险识别效率同时有助于预防由重金属污染食品导致的潜在人体健康风险。

本期编辑

靳百川,男,23岁,北京化工大学化学工程学院2019级环境工程专业硕士生,导师为张婷婷老师,研究方向为生物炭基异味抑制材料的开发。

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由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

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