ОЦЕНКА ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НАЗЕМНЫМИ И ДИСТАНЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ (НА ПРИМЕРЕ Г. ТОБОЛЬСК)

Александр Анатольевич Тигеев; Николай Владиславович Аксёнов; Дмитрий Валерьевич Московченко; Роман Юрьевич Пожитков

doi:10.17072/2079-7877-2021-2-121-134

Авторы

Александр Анатольевич Тигеев Тюменский научный центр СО РАН, г. Тюмень https://orcid.org/0000-0001-5449-5086
Николай Владиславович Аксёнов Тюменский государственный университет, г. Тюмень https://orcid.org/0000-0002-6884-7262
Дмитрий Валерьевич Московченко Тюменский научный центр СО РАН, г. Тюмень https://orcid.org/0000-0001-6338-7669
Роман Юрьевич Пожитков Тюменский научный центр СО РАН, г. Тюмень https://orcid.org/0000-0002-7957-1337

DOI:

https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-2-121-134

Ключевые слова:

спутниковые снимки Земли, снеговые индексы, геохимия, снежный покров

Аннотация

Снежный покров, являющийся эффективным накопителем пылевых выпадений, дает объективную информацию об уровне загрязнения, но на больших территориях опробование занимает длительное время. Использование данных дистанционного зондирования (ДДЗ) позволяет существенно упростить оценку уровня запыления атмосферы. На примере г. Тобольск выполнена оценка информативности различных индексов, вычисляемых с применением ДДЗ и используемых для оценки распространения и свойств снежного покрова (нормализованный разностный индекс NDSI, нормированный индекс S3, индекс загрязнения SCI). Данные о пылевой нагрузке и физико-химических свойствах снега, полученные в ходе опробования и последующих анализов, были сопоставлены со спектральными свойствами снежного покрова. Определено, что пылевая нагрузка в городе составляет в среднем 32,1 мг/м2 в сутки, что приблизительно в 8 раз больше фоновых значений. Наблюдается рост рН и минерализации снеготалых вод, уровень подщелачивания умеренный. В промышленной зоне (Тобольский нефтехимический комбинат) рост пылевых выпадений не отличается по сравнению с другими функциональными зонами города. Уровень запыления максимален в зоне многоэтажной застройки и на улицах с наибольшей интенсивностью движения транспорта. Установлено, что спектральные индексы индицируют количество твердых примесей в снеге и уровень подщелачивания. Выявлена достоверная корреляционная зависимость между количеством нерастворимых частиц в снеге и индексом S3, между рН и индексом SCI. Сделан вывод, что указанные индексы могут быть использованы для анализа экологической ситуации на урбанизированных территориях.

Библиографические ссылки

Алексеев В.Р. Снежный покров как индикатор кумулятивного загрязнения земель // Лёд и Снег. 2013. № 1(121). С. 127–140.

Архив погоды в Тюмени. Расписание погоды [Электронный ресурс]. URL: https://rt5.ru/ (дата обращения: 08.10.2020).

Битюкова В.Р., Касимов Н.С., Власов Д.В. Экологический портрет российских городов // Экология и промышленность России. 2011. № 4. С. 6–18.

Боев В.А., Лежнина А.А. Тяжёлые металлы в снежном покрове Тюменского района Тюменской области // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2012. № 7. С. 41–48.

Бондур В.Г. Аэрокосмические методы и технологии мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса // Исследование Земли из космоса. 2010. № 6. С. 3–17.

Василевич М.И., Щанов В.М., Василевич Р.С. Применение спутниковых методов исследований при оценке загрязнения снежного покрова вокруг промышленных предприятий в тундровой зоне // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 2. С. 50–60.

Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.

Гвоздецкий Н.А. Физико-географическое районирование Тюменской области. М.: Изд–во Моск. ун-та, 1973. 246 с.

Дорожукова С.Л. Эколого-геохимические особенности нефтегазодобывающих районов Тюменской области: автореф. дис. … канд. геол-мин. наук. М., 2004. 25 с.

Ермолов Ю.В., Смоленцев Н.Б. Зимний фоновый сток примесей атмосферы на юго-востоке Западной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 1(372). С. 75–81. doi: 10.15372/AOO20200111.

Касимов Н.С., Власов Д.В., Кошелева Н.Е., Никифорова Е.М. Геохимия ландшафтов Восточной Москвы. М.: АПР, 2016. 276 с.

Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Власов Д.В., Терская Е.В. Геохимия снежного покрова в Восточном округе Москвы // Вестник Московского ун-та. Сер. 5, геогр. 2012. № 4. С. 14–24.

Лагутин А.А., Суторихин И.А., Синицин В.В., Жуков А.П., Шмаков И.А. Мониторинг крупных промышленных центров юга Западной Сибири с использованием данных MODIS и наземных наблюдений // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 1. С. 60–66.

Литау В.В., Таловская А.В., Язиков Е.Г., Лончакова А.Д., Третьякова М.И. Оценка пылевого загрязнения атмосферы г. Омска по данным снеговой съемки // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 3. С. 256–259.

Московченко Д.В. Нефтегазодобыча и окружающая среда: эколого-геохимический анализ Тюменской области. Новосибирск: Наука. 1998. 112 с.

Московченко Д.В., Бабушкин А.Г. Особенности формирования химического состава снегового покрова на территории Ханты-Мансийского автономного округа // Криосфера Земли. 2012. Т. 16. №1. С. 71–81.

Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 2. Многолетние данные. Вып. 17. Тюменская и Омская области. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 702 с.

Онучин А.А., Буренина Т.А., Зубарева О.Н., Трефилова О.В., Данилова И.В. Загрязнение снежного покрова в зоне воздействия предприятий Норильского промышленного района // Сибирский экологический журнал. 2014. Т. 21. № 6. С. 1025–1037.

Официальный сайт администрации города Тобольска. Социально–экономическое развитие города. [Электронный ресурс]. URL: http://admtobolsk.ru/econom/price/ (дата обращения: 08.10.2020).

Пожитков Р.Ю., Московченко Д.В., Кудрявцев А.А. Геохимия снежного покрова г. Нижневартовска // Вестник Тюменского гос. ун-та. Экология и природопользование. 2018. Т. 4. № 1. С. 6–24.

Пожитков Р.Ю., Тигеев А.А., Московченко Д.В. Оценка пылевых выпадений в снежном покрове с использованием данных дистанционного зондирования земли (на примере г. Нижневартовск). Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 10 (381). С. 767–773.

Правительство Тюменской области. Доклад об экологической ситуации в Тюменской области в 2017 году [Электронный ресурс]. URL: https://admtyumen.ru/ogv_ru/about/ecology/eco_monitoring/environment.htm (дата обращения: 08.10.2020).

Прокачева В.Г., Усачев В.Ф. Загрязнение земли по районам, городским поселениям и в речных водосборах. Уральский Федеральный округ России. СПб.: Недра, 2007. 110 с.

Рапута В.Ф., Ярославцева Т.В. Наземный и спутниковый мониторинг загрязнения снежного покрова города в оценке состояния здоровья населения // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 4. № 1. С. 32–36.

Ревич Б.А., Сает Ю.Е., Смирнова Р.С., Сорокина Е.П. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами. М.: ИМГРЭ, 1982. 112 с.

Савичев О.Г. Условия формирования ионного стока в бассейне Средней Оби // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. № 2. С. 54–58.

Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.

Свистов П.Ф., Полищук А.И Атмосферные осадки над городами и регионами России // Природа. 2014. № 3(1183). С. 28–36.

Сухинин А.И., Воробьева М.В., Охоткина Е.А. Космический мониторинг снегового покрова Сибири по данным радиометра MODIS // Вестник Сибирского гос. аэрокосмического ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева. 2011. № 4(37). С. 90–96.

Таловская А.В., Филимоненко Е.А., Язиков Е.Г. Динамика элементного состава снегового покрова на территории северо-восточной зоны влияния Томск-Северской промышленной агломерации // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 6. С. 491–495.

Факащук Н.Ю., Соромотин А.В. Оценка состояния снежного покрова и почв Тобольской промзоны // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2017. Т. 3. № 2. С. 22–33. doi: 10.21684/2411-7927-2017-3-2-22-33.

Шевченко В.П., Лисицын А.П., Штайн Р., Горюнова Н.В., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Кривс М., Новигатский А.Н., Соколов В.Т., Филиппов А.С., Хаас Х. Распределение и состав нерастворимых частиц в снеге Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 1(75). С. 106–118.

Экогеохимия городских ландшафтов / под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 336 с.

Язиков Е.Г., Таловская А.В., Жорняк Л.В. Оценка эколого-геохимического состояния территории г. Томска по данным изучения пылеаэрозолей и почв: монография. Томск: Изд-во Том. политех. ун-та, 2010. 264 с.

Ярославцева Т.В., Рапута В.Ф. Использование космоснимков и наземных наблюдений для анализа полей длительного загрязнения снежного покрова города // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. Т. 4. № 1. С. 50–54.

Dozier J. Snow reflectance from Landsat-4 thematic mapper // IEEE Transactions on Geoscience and remote sensing. 1984. Vol. 3. Pp. 323–328.

Dozier J., Schneider S.R., McGinnis D.F., Jr. Effect of grain size and snowpack water equivalence on visible and near-infrared satellite observations of snow // Water Resources Res. 1981. Vol.17. Pp. 1213–1223.

Hall D.K., Riggs G.A., Salomonson V.V. Development of methods for mapping global snow cover using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer data // Remote Sensing Env. 1995. Vol. 54. Pp. 127–140.

Negi H.S., Kulkarni A.V., Semwal B.S. Study of contaminated and mixed objects snow reflectance in Indian Himalaya using spectroradiometer // Int J Remote Sens. 2009.Vol. 30, № 2. Pр 315–325.

Negi H.S, Singh S.K, Kulkarni A.V. et al. Field-based spectral reflectance measurements of seasonal snow cover in the Indian Himalaya // Int J Remote Sens. 2010. Vol. 31. № 9. Pр. 2393–2417.

Saito A., YamazakI T. Characteristics of spectral reflectances for vegetation ground surfaces with snow cover: vegetation indices and snow indices // J Japan Soc Hydrol Water Resour. 1999. Vol. 12. Pp. 28–38.

U.S. Geological Survey. [Электронный ресурс]. URL: https://earthexplorer.usgs.gov/) (дата обращения: 09.10.2020).

Warren S.G. Impurities in snow: Effects on albedo and snowmelt // Annals of Glaciology. 1984. Vol. 5. P. 177–179