چکیده: سرچشمه یکی از بزرگترین معادن مس پورفیری در جهان است که استخراج کان‌سنگ در آن به صورت روباز انجام شده و میزان سنگ باطله حاصل از استخراج و فرآوری، به دلیل عیار پایین مس در سنگ‌های میزبان بسیار بالاست. هوازدگی و اکسایش کانی‌های سولفیدی موجود در باطله‌ها سبب ایجاد اختلال در غلظت ژئوشیمیایی طبیعی و افزایش نرخ انتقال عناصر آلاینده در محیط‌های مذکور می‌گردد. به منظور ارزیابی منبع، نوع و میزان گسترش آلودگی باید نمونه‌برداری و آنالیزهای آزمایشگاهی انجام گیرد. روش‌های استاندارد موجود برای تخمین غلظت کلی عناصر سمی در خاک به مخلوطی از چند اسید برای اجرای مراحل تجزیه اسیدی احتیاج دارد. این روش‌ها گران‌قیمت، زمان‌بر و همراه با مشقت بسیار هستند چرا که به آماده‌سازی نمونه‌ها و محلول‌ها با مواد شیمیایی مضر احتیاج دارند. با توجه به معایب روش‌های اندازه‌گیری کلاسیک یک روش سریع، کم هزینه و آسان برای ارزیابی و پایش پیوسته تغییرات عناصر در خاک منطقه مورد نیاز است. در این مطالعه، قابلیت روش‌های طیف‌سنجی مرئی، فروسرخ نزدیک و طول موج کوتاه و سنجش از دور به عنوان جایگزین روش‌های سنتی نمونه‌برداری و آنالیز شیمیایی در پیش‌بینی غلظت عناصر سمی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 120 نمونه باطله از دمپ شماره 31 معدن مس سرچشمه برداشته و آزمایش‌های مختلف به منظور تعیین وضعیت کانی‌شناسی و غلظت عناصر سمی در نمونه‌ها انجام شد. غلظت تمام عناصر از توزیع لاگ نرمال پیروی می‌کرد. ترکیب کانی‌شناسی نمونه‌ها از طریق آنالیز پراش اشعه X تعیین و در قالب کانی‌های اولیه، رسی و ثانویه دسته‌بندی گردید. بررسی شاخص‌های زیست‌محیطی عناصر سمی نشان از آلودگی بالای برخی عناصر به خصوص کادمیوم، مولیبدنیم، سرب، روی و مس در دمپ مورد مطالعه داشت. اندازه‌گیری طیف انعکاسی نمونه‌ها نیز در آزمایشگاه و با استفاده از طیف‌سنج قابل حمل با محدوده خوانش (350 تا 2500 نانومتر) صورت گرفت. پس از انجام پیش‌پردازش‌های مشتق اول و دوم بر روی طیف خام نمونه‌ها، پیش‌بینی غلظت عناصر سمی به همراه بررسی مکانیزم پیش‌بینی و گونه‌پذیری عناصر انجام شد. بر اساس نتایج مکانیزم و گونه‌پذیری، نه عنصر سمی مورد مطالعه به دو گروه مرتبط با اکسی/ هیدروکسیدهای آهن (شامل عناصر آرسنیک، کادمیوم، کبالت و نیکل) و مرتبط با کانی‌های رسی شامل (مس، کروم، مولیبدنیم، سرب و روی) تقسیم گردیدند. طبق این نتایج، بعضی از فازهای مهم در کنترل عناصر سمی موجود در باطله‌های دمپ را می‌توان با کمک طیف‌سنجی به درستی تعیین نمود. با توجه به نتایج ارزیابی مدل‌های رگرسیونی، روش‌های غیر خطی بیشترین حضور در میان برترین روش‌های سه‌گانه تخمین غلظت عناصر را داشتند. بیشترین رتبه‌های اول پیش‌بینی هم مربوط به روش‌های غیر پارامتری بود. همچنین در میان روش‌های پیش‌پردازش نیز تبدیل مشتق اول برای هفت عنصر آرسنیک، مس، نیکل، کبالت، کادمیوم، سرب و روی بهترین نتایج را ارائه نمود. در بخش سنجش از دور، بهترین مدل‌های رگرسیون خطی به دست آمده برای هر عنصر در طیف‌سنجی، به تصاویر اعمال و تصاویر حاصل با تابع برازش دو دویی طبقه‌بندی گردید. تصاویر طبقه‌بندی شده سنتینل2، OLI و ترکیب OLI و ALI با نقشه‌های توزیع پراکندگی عناصری که ارتباط بالایی با اکسی/هیدروکسیدهای آهن دارند، مشابهت بیشتری داشت. همچنین مطابقت تصاویر طبقه‌بندی شده استر، هایپریون و هایپریون-ALI، با نقشه‌های توزیع عناصری که در ارتباط نزدیک با کانی‌های رسی هستند، بیشتر بود. به علت قدرت تفکیک مکانی بهبود یافته تصویر ترکیبی هایپریون و ALI و توانایی تفکیک طیفی بالاتر، میزان مطابقت آن با نقشه برای بیشتر عناصر قابل قبول بود. این مطابقت برای عناصر مرتبط با محدوده SWIR بیشتر بود، به طوری که بهترین نتایج پیش‌بینی عناصر، برای کروم، مس و سرب با اعمال مدل‌های رگرسیون به تصاویر فراطیفی ترکیبی به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که طیف‌سنجی (آزمایشگاهی و تصویری) می‌تواند به عنوان روشی جدید بر مبنای نمونه‌گیری و آنالیزهای شیمیایی، به منظور اندازه‌گیری غلظت عناصر سمی در محیط‌های بسیار ناهمگن تلقی گردد.