Оценка антропогенного загрязнения водоемов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков

Проведена оценка загрязнения водных объектов на территории Республики Саха (Якутия) после прорыва четырех дамб дражных котлованов на месторождении «Иреляхская россыпь» в августе 2018 г.. Прорыв послужил причиной масштабного загрязнения рек Ирелях, Малая Ботуобия и Вилюй, протекающих по территории Республики Саха (Якутия), которые снабжают питьевой водой жителей четырех районов. Вследствие аварии был нанесен огромный ущерб водным экосистемам (ПДК взвешенных частиц были превышены более чем в 700 раз), который составляет, по оценке министерства экологии Республики, около 5 млрд руб. Экология северного региона восстанавливается значительно медленнее по сравнению с регионами, занимающими область умеренного климата. Степень загрязнения воды в реке оценивалась методом спектрального анализа космоснимков на программном комплексе ENVI. На основе синтеза каналов SWIR-NIRRED обработанных снимков со спутников Landsat TM7 и 8 OLI сделана оценка степени загрязнения водного потока по индексу AMWI (Acid Mine Water Index) в двух вариантах: по оценке превышения взвешенных частиц и изменению содержания железа в воде. Предложенная методика может применяться для оперативной оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций и отслеживания процесса загрязнения на труднодоступных территориях Севера и Арктики, своевременного оповещения населения об ухудшении экологический ситуации и принятия превентивных мероприятий. Несмотря на широкий общественный резонанс, ущерб от прошедшей экологической катастрофы до сих пор не возмещен.

Тихонова С. А., Стручкова Г. П., Капитонова Т. А. Оценка антропогенного загрязнения водоемов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. № 12-1. — С. 213—222. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_121_0_213.

Тихонова Сардана Алексеевна¹ — ведущий инженер, http://orcid.org/0000—0002— 5737—2409, e-mail: sardankobeleva@gmail.com;
Стручкова Галина Прокопьевна¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: pandoramy8@list.ru;
Капитонова Тамара Афанасьевна¹ — канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, http://orcid.org/0000-0001-5502-0998, e-mail: kapitonova@iptpn.ysn.ru;
¹ ФИЦ Якутский научный центр СО РАН Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук, 677980 Якутск, ул. Октябрьская, 1, Россия.

Стручкова Г. П., e-mail: pandoramy8@list.ru.

1. Березина О. А., Шихов А. Н., Абдуллин Р. К. Применение многолетних рядов данных космической съёмки для оценки экологической ситуации в угледобывающих районах (на примере ликвидированного Кизеловского угольного бассейна) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. — Т. — 15. – № 2. — С. — 144—158. DOI: 10.21046/2070—7401—2018—15—2-144—158.

2. Буканов В. И. Организация и результаты спутникового мониторинга нефтяных загрязнений в юго-восточной части Балтийского моря // Геоматика. — 2011. — № 1(10). — С. 55—57.

3. Chuanmin Hu. Remote detection of marine debris using satellite observations in the visible and near infrared spectral range // Challenges and potentials Remote Sensing of Environment. — 2021. — Volume 259, 15 June 2021, doi 112414.

4. Christopher B. Obida, George A. Blackburn, James D. Whyatt, Kirk T. Semple. Counting the cost of the Niger Delta’s largest oil spills // Science of The Total Environment, 2021, Volume 775, 25 June 2021, doi 145854.

5. Шихов А. Н., Герасимов А. П., Пономарчук А. И., Перминова Е. С. Тематическое дешифрирование и интерпретация космических снимков среднего и высокого пространственного разрешения [Электронный ресурс]: уч. пособие. Пермь, 2020. http:// www.psu.ru/files/docs/science/books/uchebnie-posobiya/shikhov-gerasimov-ponomarchukperminova-tematicheskoe-deshifrirovanie-i-interpretaciya-kosmicheskih-snimkov.pdf.

6. Жуков Д. В. Спектральные признаки для идентификации типовых загрязнений акваторий морей по данным авиационной и космической съемки // Оптика атмосферы и океана. — 2016. — №7. — C. 560—565. DOI: 10.15327/AOO20160705.

7. Мазурова В. Е. Оценка экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования. — Автореферат уч. ст. канд. техн. наук. МГУ, Москва. — 2009. — 25с.

8. Опарин В. Н., Потапов В. П., Гиниятуллина О. Л., Андреева Н. В. Мониторинг загрязнений водного бассейна районов активной угледобычи с использованием данных дистанционного зондирования // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2012. — № 5. — С. 181—188.

9. Zehra Yigit Avdan, Gordana Kaplan, Serdar Goncu, Ugur Avdan. Monitoring the water quality of small water bodies using high-resolution remote sensing data // ISPRS International Journal of Geo-Information. 2019, 8, 553; DOI: 10.3390/ijgi8120553.

10. Simon N. Topp, Tamlin M. Pavelsky, Daniel Jensen, Marc Simard and Matthew R. V. Ross. Research trends in the use of remote snsing for inland water quality science: moving towards multidisciplinary applications // Water 2020, 12, 169; doi:10.3390/w12010169

11. Rei Liu, Tao Xie, Qiao Wang , Honghua LI. Space-earth based integrated monitoring system for water environment // International Society for Environmental Information Sciences 2010 Annual Conference (ISEIS) Published by Elsevier. DOI:10.1016/j.proenv.2010.10.141

12. Ni-Bin Chang, Sanazimen, Benjamin Vannah. Remote Sensing for Monitoring Surface Water Quality status sand ecosystems state in relation to the nutrient cycle: A 40-year perspective // Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 45:101– 166, 2015. DOI: 10.1080/10643389.2013.829981

13. Потапов В. П., Гиниятуллина О. Л., Андреева Н. В. Использование данных дистанционного зондирования Земли для оценки антропогенного воздействия на водные объекты // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — Отдельный выпуск №6. — С. 475—481.

14. https://minpriroda.sakha.gov.ru/news/front/view/id/2937010

15. Капитонова Т. А., Тихонова С. А., Стручкова Г. П., Использование спектральных характеристик спутниковых данных для оценки загрязнения водных ресурсов на реке Вилюй // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2020. — № 6. С. 22—29. DOI: 10.36535/0869—4176—2020—06—2.

16. Токарева О. С. Обработка и интерпретация данных дистанционного зондирования Земли: учебное пособие. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. — 111 с.

17. Yan C., Liu R., Liu S., Wu L., Liu S., Study of remote sensing index indicators about the mine environment evaluation, International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2004 (IGARSS’04), Proceedings, 2004, Vol. 1, pp. 579–581.

18. Капитонова Т. А., Тихонова С. А., Стручкова Г. П. Использование спектральных характеристик спутниковых данных для оценки загрязнения водных ресурсов на реке Вилюй // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2020. — № 6. С. 22—29. DOI: 10.36535/0869—4176—2020—06—2.