미국 켄터키 주의 석탄 광산 영향을 받는 유역에서의 스트림 화학 및 숲 복원 평가와 예측 모델링

켄터키는 가장 큰 석탄 생산 주 중 하나로, 표면 석탄 채굴은 자연 토지 덮개, 토양 손실 및 수질 변화로 이어졌습니다. 본 연구는 적극적으로 채굴된 지역과 복원된 지역, 식생 변화 및 수질 파라미터 간의 관계를 탐구했습니다. 연구 사이트는 Landsat 파생 변수(복원 연령 및 채굴 비율, 복원 숲 및 복원된 숲)와 같은 58개의 유역을 평가하였으며, 고도, 경사, 배수 밀도 및 침투와 같은 지형 변수도 포함되었습니다. 2017년 봄(n = 9), 여름(n = 14), 가을(n = 58)에 수질 변수(SO42−, 알칼리도, 전도도, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Al3+, Fe2+, Fe3+)의 변화를 연구하기 위해 수질 샘플을 수집했습니다. Pearson 상관 분석에 따르면 전도도는 석탄 채굴과 관련된 수질 변수(Al3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, 고도, 경사 및 배수 밀도를 제외하고)와 강한 또는 매우 강한 관계가 있음을 나타냈습니다. 또한, 가을에 수집된 샘플을 기반으로 한 전도도 값을 사용하여 별도의 회귀 분석이 수행되었습니다. 먼저, 채굴 비율, 복원 연령 및 지형 변수에 대한 전도도 반응이 조사되었습니다(조정된 R2 = 0.818, p < 0.01). 다음으로, 식생 덮개 변화 파라미터가 같은 모델에 추가되어 약간 개선된 R2를 보여주었습니다(조정된 R2 = 0.826, p < 0.01). 마지막으로, 복원 연령과 채굴 비율을 사용하여 유역의 복원된 임야 면적 비율을 설명했습니다. 이 모델은 유의미했습니다(p < 0.01) 조정된 R2 값은 0.641입니다. 결과는 복원된 숲의 양(면적 비율)이 채굴 비율과 복원 연령의 예측 변수가 될 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 전도도가 농업과 도시 개발이 제한된 지역에서 석탄 광산 관련 스트림 화학과 높은 연관성을 가진 예측 가능한 수질 지표라는 것을 나타냈습니다. 오염 물질의 존재로 인해 다양한 목적으로 수질이 적합하지 않으며, 특히 채굴 지역에서 더욱 그렇습니다. 이러한 발견은 과학 공동체와 주요 주 및 연방 기관이 석탄 채굴의 영향을 받는 유역에서 수질 특성을 이해하고, 이러한 복원 관행이 실행되는 동안 보다 효과적으로 토지 복원 관행을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.