ASSESMENT OF ATMOSPHERIC DUST CONTAMINATION WITH GROUND-BASED AND REMOTE SENSING METHODS (ON THE EXAMPLE OF THE TOWN OF TOBOLSK)
DOI:
https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-2-121-134Keywords:
Satellite images of the Earth, snow indices, geochemistry, snow coverAbstract
Snow cover is an effective accumulator of dust fallout and provides objective information on the level of pollution, but its sampling in large areas takes a long time. The use of remote sensing data (RSD) makes it possible to significantly simplify the assessment of the dust load in the atmosphere. Based on RSD from the town of Tobolsk, we evaluated the information value of various indices used to assess the distribution and properties of snow cover (NDSI, normalized S3 index, and SCI). Data on dust load and physicochemical properties of the snow obtained during sampling and subsequent analysis were compared with the spectral properties of the snow cover. It was determined that the dust load in the town averaged 32,1 mg/m2 per day, which is approximately 8 times higher than the background values. The degree of alkalinization is moderate, an increase in pH and salinity of snowmelt waters is observed. In comparison with other functional zones of the town, no increase in dust fallout was detected in the industrial zone (Tobolsk Petrochemical Plant). The level of dustiness is maximum in the zone of multistory buildings and on the streets with the highest traffic intensity. It was established that spectral indices indicate the amount of solid impurities in snow and the level of alkalinization. A statistically significant correlation was found between the amount of insoluble particles in snow and the S3 index as well as between pH and the SCI index. The paper concludes that these indices can be used to assess the environmental situation in urbanized areas.References
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
