Ретроспективный дистанционный мониторинг выведенных из эксплуатации объектов размещения промышленных отходов

Выведенные из использования и рекультивированные объекты размещения промышленных отходов нередко оказываются вне системы экологического мониторинга, так как не регистрируются в реестре объектов накопленного вреда окружающей среде, сведения о них могут отсутствовать в территориальных схемах размещения отходов и системах кадастрового учета. При этом на участках многолетнего захоронения промышленных отходов различных типов нередко происходит стихийное складирование строительного и бытового мусора, участки отчуждаются под недропользование и изъятие поверхностных почвенных горизонтов и др. В этих условиях ретроспективный дистанционный мониторинг объектов размещения отходов, направленный на выявление изменений ландшафтно-геохимических обстановок на разных стадиях их функционирования позволяет определить выявить степень их сохраняющейся и потенциальной экологической опасности (Silvestri, Omri, 2008; Manzo et al., 2017).
Объектами исследования являются заброшенная свалка отходов промышленных предприятий г. Курск и рекультивированные поля фильтрации Пенского сахарного завода (Курчатовский район Курской области), расположенные в Центральном Черноземье в левобережной части бассейна р. Сейм. Оба объекта активно использовались под размещение отходов с конца 1960-х годов, были официально закрыты и рекультивированы в начале и середине 1990-х гг. соответственно; в настоящее время их территории частично используются под недропользование (добыча строительных материалов открытым способом).
Для информационного обеспечения ретроспективного мониторинга этих объектов построены продолжительные временные серии высокодетальных данных дистанционного зондирования, полученные от разных источников: крупномасштабные материалы плановой аэрофотосъемки 1954-1980-х гг., космические снимки очень высокого и сверхвысокого разрешения 2001–2018 гг.. Прерывистые временные серия высокодетальных снимков были дополнены и комплексированы серией индексных изображений со снимков Landsat различных поколений, использованных для датировки стадий «жизненного цикла» объектов размещения отходов за период с 1984 по начало 2000-х гг., не обеспеченный детальной аэрокосмической съемкой.
На основе визуального дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков 1954-1980 гг. реконструирована природная ландшафтная структура территории, в пределах которой с 1967 г. происходило складирование твердых промышленных отходов Курского аккумуляторного завода; детектирована динамика зоны складирования отходов в 1970-е гг. Для дальнейшей реконструкции и датировки стадий функционирования свалки использовались временные серии индекса NDVI, полученные по атмосферно скорректированным летним данным Landsat, с 2008 г. – дополненные снимками сверхвысокого разрешения (мозаики GoogleEarth, PlanetScope). Это позволило выделить 5 хронофункциональных зон, различных по времени и характеру использования территории.
Ландшафтно-геохимические и микробиологические исследования и полевая диагностика почв и ТПО, сформировавшихся в различных хронофункциональных зонах свалки, показали, что максимальный суммарный показатель загрязнения почв тяжелыми металлами отмечается в пределах зоны вторичной экскавации и перемешивания токсичных отходов. Индекс нарушенности почвенных микробных сообществ (Попутникова, Терехова, 2010) наиболее велик в пределах зоны современного стихийного складирования строительного и бытового мусора, где его значения в 2019 г. превысили фоновые в 2,5 раза.
Для полей фильтрации Пенского сахарного завода на основе прерывистой серии крупномасштабных аэрофотоснимков 1966-1977 гг. выделены три очереди последовательного расширения их площади. Мониторинг обводненности карт полей фильтрации проведен с использованием нормализованного разностного водного индекса NDWI (McFeeters, 1996), полученного по значениям отражательной способности в зеленом и ближнем ИК каналах летних снимков Landsat 1984-2016 гг. Прекращение эксплуатации полей фильтрации датируется не позднее 2001 г., когда в наиболее пониженной части территории фиксируется остаточная разгрузка сточных вод с полей фильтрации. Высокая насыщенность сахарного дефеката основаниями и органическим веществом привела к активному сельскохозяйственному использованию большей части карт в 2000-х – начале 2010-х гг. С середины 2010-х гг. значительная часть заброшенных полей фильтрации используется под недропользование. Детализация и датировка разичных типов использования земель в масштабе 1:20 0000 проведена по серии мозаик сверхвысокодетальных снимков GoogleEarth и снимков PlanetScope.
Составленные карты природной ландшафтной структуры, выявленных ареалов ее разновременных техногенных трансформаций и современной структуры использования земель на рассматриваемых объектах размещения отходов легли в основу их итогового хронофункционального зонирования. Проведенные ландшафтно-геохимические исследования и полевая диагностика почв и техногенных поверхностных образований, сформировавшихся в различных хронофункциональных зонах свалки и полей фильтрации, подтвердили достоверность проведенного ретроспективного мониторинга.
Исследование выполняется в рамках проекта РФФИ №19-29-05025 «Деградация и техногенное загрязнение почв чернозёмной зоны центра Русской равнины в условиях трансформации землепользования и под влиянием климатических изменений».