Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.F.10

Исследование и нормирование экологического состояния почв в зоне деятельности медеплавильного завода (на примере Среднеуральского медеплавильного завода»)

Евдокимова М.В. (1), Титарев Р.П. (1), Шестакова М.В. (1), Аймалетдинов Р.А. (1), Лысенко С.С. (1)
(1) МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Москва, Российская Федерация
Качество почв категорий земель сельскохозяйственного назначения и населенных пунктов оценивается исключительно по санитарно-гигиеническим критериям (СанПиН 1.2.3685-21). Однако при оценке состояния почв и растительного покрова в зоне воздействия промышленных предприятий согласно современным представлениям (Глазунов и др., 2019) следует учитывать полиэлементный характер загрязнения, период воздействия источника загрязнения, а также явления сезонной динамики экосистем.
В основу разработки экологических нормативов качества окружающей среды положен анализ экспериментальных дозовых зависимостей с целью получения пороговых концентраций загрязняющих веществ в почвах с учетом видов хозяйственного использования земель и природных условий территории (Глазунов и др., 2019).
Данная работа посвящена апробации подхода, предложенного Гендуговым и Глазуновым (2014), для целей выявления пороговых уровней воздействия Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ). Она продолжает многолетние исследования экологического состояния почв и растительного покрова в окрестностях СУМЗ на основе данных ДЗЗ и подспутниковых измерений содержания в почве комплекса тяжелых металлов.
Цель работы: выявить и обосновать допустимый уровень антропогенного воздействия на наземные экосистемы в окрестностях медеплавильного завода по данным аппаратов Modis и Sentinel-2.
Задачи работы:
1. Выявить макрокинетические закономерности внутрисезонной динамики NDVI в окрестностях СУМЗ по данным аппаратов Modis и Sentinel-2;
2. Выявить макрокинетические закономерности отклика растительности (NDVI) на загрязнение почв комплексом тяжелых металлов в окрестностях СУМЗ по материалам Modis и Sentinel-2;
3. Обосновать ранжирование качества почв по закономерностям отклика растительности на загрязнение почв комплексом тяжелых металлов в окрестностях СУМЗ по двум сенсорам (Modis и Sentinel-2);
4. Составить картосхему устойчивости почв и растительного покрова к загрязнению комплексом тяжелых металлов в зоне воздействия СУМЗ по двум сенсорам (Modis и Sentinel-2).
Рабочая гипотеза исследования: поступающие по воздуху с территории СУМЗ выбросы, содержащие тяжелые металлы, оказывают на растительность, в зависимости от их количества, весь спектр воздействия, от стимулирующего до угнетающего, а функция отклика реципиента (растительного покрова в форме NDVI) на воздействие стрессора, тяжелых металлов в почве, в результате атмосферных выпадений, имеет максимум. При этом совокупная концентрация тяжелых металлов в почве (среднее геометрическое из фактических концентраций) является оптимальной для изучаемого реципиента (растительного покрова).
Объектом исследования была территория, прилегающая к Среднеуральскому медеплавильному заводу (СУМЗ), компонентами выбросов которого являются: соединения серы, фтора, азота; пылевые частицы с сорбированными тяжелыми металлами и металлоидами (Воробейчик, Кайгородова, 2017). Мерой воздействия использован показатель дозы в форме среднего геометрического из валовых концентраций в почве четырех тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb и Cd). В качестве показателя отклика растительного покрова выбрали вегетационный индекс NDVI. Значения NDVI находили по материалам Modis для 2012 года и Sentinel – 2 для 2020 года.
Макрокинетические характеристики в пространственном распределении значений NDVI в зоне воздействия СУМЗ для опорных точек, обеспеченных многолетними наземными измерениями (Воробейчик, Кайгородова, 2017, Prudnikova et al, 2010), определяли в рамках модели (Гендугов, Глазунов, 2014). Пороговая концентрация в почве комплекса тяжелых металлов составила 57,2 и 58,3 мг/кг для измерений 2012 и 2020 года соответственно. Значения концентрации, соответствующее природному фону, достигали 21,3 мг/кг в 2012 году и 12,6 мг/кг в 2020 году.
Удаленность R от источника загрязнения связана с концентрацией в почве комплекса тяжелых металлов эмпирической зависимостью: R=(3E-06)*x^(-1,5). Пересчет границ воздействия в других направлениях провели по опорному азимуту – западному по формуле (Гендугов, Глазунов, 2007): l=m(a/b)^(1/4), где l - протяженность зоны воздействия в направлении выбранного румба; m – коэффициент пересчета, равный протяженности зоны воздействия по западному румбу; a – доля ветра, создавшего границу воздействия по данному румбу; b - доля ветра восточного направления. Концентрация тяжелых металлов в почвах в окрестностях источника их поступления по воздуху в составе пыли убывает с удалением от источника тем больше, чем больше доля ветров в направлении переноса. Конфигурация границ по трем категориям качества земель во всех направлениях зависит от доли ветров в направлении переноса. Ареалы одинаковой устойчивости почв и растительного покрова к действию тяжелых металлов в зоне воздействия СУМЗ нанесены на топографическую основу. В западном, опорном, и юго-восточном направлениях зона воздействия простирается на 22 км от СУМЗ, в северо-западном – на 16 км, в северном – на 20 км, в северо-восточном – на 18 км. В восточном направлении зона воздействия наиболее продолжительна – ее граница создана преимущественными западными ветрами и удалена на 26 км от завода. В границах зоны воздействия на основании особых точек модели выделены буферная и импактная зоны.
Использованная модель (Гендугов, Глазунов, 2014) адекватна с разной степенью тесноты связи экспериментальным данным зависимости вегетационного индекса от концентрации стрессоров в почве, что обеспечивает ее пригодность для анализа дозовых зависимостей с целью нахождения пороговых концентраций загрязняющих веществ и может быть использована при создании критериальных таблиц для целей экологического нормирования.

Благодарность: исследование выполнено частично при поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды», а также в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Почвенные информационные системы и оптимизация использования почвенных ресурсов» (Номер ЦИТИС: 121040800147-0).

Ключевые слова: Нормативы качества окружающей среды, экологическое нормирование, Modis, Sentinel-2, фоновые концентрации, оценка воздействия на окружающую среду, химическое загрязнение.
Литература:
  1. Воробейчик Е. Л., Кайгородова С. Ю. Многолетняя динамика содержания тяжелых металлов в верхних горизонтах почв в районе воздействия медеплавильного завода в период снижения его выбросов // Почвоведение. 2017. № 8. С. 1009–1024.
  2. Гендугов В. М., Глазунов Г. П. Ветровая эрозия почвы и запыление воздуха. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007, 240 с.
  3. Гендугов В. М., Глазунов Г. П. Макрокинетическая модель микробного роста на многокомпонентном субстрате // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2014. № 3. С. 10–16.
  4. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28.01.2021 № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (вместе с «СанПиН 1.2.3685-21. Санитарные правила и нормы...») (Зарегистрировано в Минюсте России 29.01.2021 № 62296).
  5. Prudnikova E.V., Neaman A., Terekhova V.A., Karpukhin M.M., Vorobeichik E.L., Smorkalov I.A., Dovletyarova E.A., Navarro-Villarroel K., Ginocchio R., Peñaloza P. Root elongation method for the quality assessment of metal-polluted soils: Whole soil or soil-water extract? // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2020. Vol. 20. P. 2294–2303. 20, 2294–2303 (2020).

Презентация доклада

Видео доклада

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

344