Оценка загрязнения тяжелыми металлами водных объектов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков

Проведены исследования оценки воздействия антропогенных разливов на качество воды в реке. Рассмотрена возможность применения данных дистанционного зондирования для оценки загрязнения водных объектов на территории Республики Саха (Якутия) тяжелыми металлами на примере масштабного загрязнения рек Ирелях, Малая Ботуобия и Вилюй после прорыва дамб дражных котлованов на месторождении «Иреляхская россыпь». Ущерб, нанесенный водным экосистемам, по оценке министерства экологии Республики, составляет около 30 млрд руб. В целом, все производственные объекты горнодобывающих компаний используют в рабочем технологическом процессе большие объемы высокоминерализованных рассолов и представляют опасность для окружающей природной среды. На основе синтеза каналов обработанных снимков спутника Sentinel-2 сделана оценка степени загрязнения водного потока тяжелыми металлами. Результаты исследований могут быть использованы для оперативной оценки ущерба от загрязнения, определения размеров загрязнения и скорости его распространения, своевременного оповещения населения об ухудшении экологический ситуации и проведения превентивных и смягчающих последствия мероприятий, что позволит значительно сократить количество отбираемых проб и экспедиционных исследований на труднодоступных территориях Севера.

Тихонова С. А., Стручкова Г. П., Крупнова Т. Г., Капитонова Т. А., Ракова О. В. Оценка загрязнения тяжелыми металлами водных объектов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7-1. – С. 83–92. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_71_0_83.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (рег. № 121032200040-5, научная тема FWRS-2021-0018) и проекта Российского научного фонда 24-27-20095.

Тихонова Сардана Алексеевна¹ — ведущий инженер, e-mail: sardankobeleva@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5737-2409,
Стручкова Галина Прокопьевна¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: pandoramy8@list.ru, ORCID ID: 0000-0002-5161-979X,
Крупнова Татьяна Георгиевна² — канд. хим. наук, доцент, e-mail: krupnovatg@susu.ru, ORCID ID: 0000-0003-0862-710X,
Капитонова Тамара Афанасьевна¹ — канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: kapitonova@iptpn.ysn.ru, ORCID ID: 0000-0001-5502-0998,
Ракова Ольга Викторовна² — канд. хим. наук, доцент, e-mail: rakovaov@susu.ru, ORCID ID: 0000-0002-5788-5933,
¹ ФИЦ Якутский научный центр СО РАН, Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН,
² Южно-Уральский государственный университет.

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

1. Гололобова А. Г., Легостаева Я. Б. Экогеохимический мониторинг почвенного покрова на участках алмазодобычи в Западной Якутии // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331. — № 12. — C. 146—157.

2. Березина О. А., Шихов А. Н., Абдуллин Р. К. Применение многолетних рядов данных космической съемки 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: 10.21046/20707401-2018-15-2-144-158.

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

4. 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, vol. 259, article 112414. DOI: 10.1016/j.rse.2021.112414.

5. Obida C. B., Blackburn G. A., Whyatt J. D., Semple K. T. Counting the cost of the Niger Delta's largest oil spills // Science of the Total Environment. 2021, vol. 775, article 145854. DOI: 10.1016/j. scitotenv.2021.145854.

6. Сутырина Е. Н. Изучение внутренних водоемов и водосборов с применением данных дистанционного зондирования Земли. — Иркутск, Изд-во ИГУ, 2014. — 133 с.

7. 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.

8. Мазурова В. Е. Оценка экологического риска последствий загрязнения поверхностных вод с использованием материалов дистанционного зондирования: Автореф. … канд. техн. наук. — М.: МГУ, 2009. — 25 с.

9. 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.

10. 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 GeoInformation. 2019, vol. 8, article 553. DOI: 10.3390/ijgi8120553.

11. Topp S. N., Pavelsky T. M., Jensen D., Simard M., Ross M. R. V. Research trends in the use of remote snsing for inland water quality science: moving towards multidisciplinary applications // Water. 2020, vol. 12, article 169. DOI:10.3390/w12010169.

12. Rei Liu, Tao Xie, Qiao Wang, Honghua Li Space-earth based integrated monitoring system for water environment // Procedia Environmental Sciences. 2010, vol. 2, pp. 1307—1314. DOI: 10.1016/j. proenv.2010.10.141.

13. Ni-Bin Chang, Sanaz Imen, 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. 2015, vol. 45, pp. 101—166. DOI: 10.1080/ 10643389.2013.829981.

14. 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: 10.36535/08694176-2020-06-2.

15. 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.

16. Thayrinne K., Coimbra O., Alcântara E., de Souza Filho C. R. Satellite evidence for pervasive water eutrophication in the Doce River reservoirs following the collapse of the Fundao dam in Brazil // Environmental Pollution. 2020, vol. 272, article 116014. DOI: 10.1016/j.envpol.2020.116014.

17. Cheng D., Cui Y., Li Z., Iqbal J. Watch out for the tailings pond, a sharp edge hanging over our heads: Lessons learned and perceptions from the brumadinho tailings dam failure disaster // Remote Sensing. 2021, vol. 13, no. 9. DOI: 10.3390/rs13091775.

18. 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.

19. Ratnakar Swain, Bhabagrahi Sahoo Mapping of heavy metal pollution in river water at daily time-scale using spatio-temporal fusion of MODIS-aqua and Landsat satellite imageries // Journal of Environmental Management. 2017, vol. 192, pp. 1—14. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.01.034.

20. Ruppen D., Runnalls J., Tshimanga R., Wehrli B., Odermatt D. Optical remote sensing of largescale water pollution in Angola and DR Congo caused by the Catoca mine tailings spill // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2023, vol. 118, article 103237. DOI: 10.1016/j.jag.2023.103237.

21. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Саха (Якутия) в 2018 г. Министерство экологии, природопользования и лесного хозяйства Республики Саха (Якутия). — 2018. — 671 с.