Un marco integrado de acoplamiento de procesos basados en modelos y aprendizaje automático para simular la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.
• La geoquímica es la geoquímica.
• Modelado computacional y modelado computacional.

Sus antecedentes:

• La evaluación regional de los metales pesados del suelo (HM) es desafiada por las dificultades para vincular los procesos espacio-temporales y cuantificar los flujos sin datos extensos.
• Los métodos existentes carecen de la capacidad de simular con precisión la dinámica HM del suelo a largo plazo y predecir la capacidad de carga ambiental.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y aplicar un marco de modelado integrado para simular la dinámica HM del suelo y evaluar los riesgos ambientales a escala regional.
• Para cuantificar los flujos de entrada y salida de HM, predecir cambios en la capacidad de carga del suelo e identificar áreas de alto riesgo.

Principales métodos:

• Acoplamiento de un inventario de emisiones de múltiples fuentes, modelo de dispersión atmosférica AERMOD y módulo de transporte de soluto en agua basado en HYDRUS.
• Incorporación de enfoques empíricos para los procesos de salida y un módulo de aprendizaje automático para calibrar los flujos netos de HM.
• Aplicación a una aglomeración industrial en la provincia de Zhejiang, China, para la simulación a largo plazo.

Principales resultados:

• La deposición atmosférica de HM aumentó con la industrialización, mientras que los insumos agrícolas disminuyeron, con zonas de alta deposición cerca de fuentes puntuales.
• La lixiviación y la erosión del suelo fueron las vías dominantes de pérdida de HM; la escorrentía aumentó con las superficies impermeables.
• Se predijo una disminución significativa en la capacidad de carga ambiental del suelo en 50 años, con la expansión de las zonas de sobrecarga para As, Cu, Cd, Pb y Hg.

Conclusiones:

• El marco desarrollado simula efectivamente la dinámica HM del suelo, identifica las principales vías de entrada / salida y predice futuros riesgos ambientales.
• El arsénico y el cobre presentan importantes riesgos de ecotoxicidad en las tierras forestales; la capacidad de carga disminuyó drásticamente en las tierras cultivadas y residenciales.
• El marco sirve como una herramienta robusta para el rastreo de fuentes de emisión, la zonificación de riesgos y la gestión ambiental regional.