Комплексирование геоэлектрических методов и дистанционного зондирования Земли при оценке состояния окружающей среды в зоне влияния экологически опасных объектов

Abstract

Актуальность исследования заключается в необходимости комплексной оценки компонентов окружающей среды в зонах влияния экологически опасных промышленных объектов, позволяющей оперативно выявлять пространственную структуру техногенного загрязнения. Цель: оценка степени химического загрязнения геологической среды в зонах влияния техногенных объектов на основе сопряженного использования космической съемки и наземных геоэлектрических методов. Объект: источники загрязнения при производстве минеральных удобрений (отвалы фосфогипса, склад серы). Методы. Разработан комплекс методов, состоящий из многозональной космической съемки (снимки спутников Sentinel-2) и наземных геоэлектрических исследований: резистивиметрии поверхностных вод, съемки потенциала естественного электрического поля, вертикального электрического зондирования. По данным космической съемки (вегетационные индексы NDVI, NBR, SWVI) выделяются техногенные модификации геосистем, характеризующие различные уровни химического загрязнения (ТМ-1, ТМ-2 и фоновая геосистема). В пределах зон модификаций выполняются геоэлектрические исследования для оценки распространения загрязнения в глубину. Результаты. В зоне влияния отвалов фосфогипса выделены две техногенные модификации общей площадью 83,3 га, характеризующиеся статистически значимым снижением значений вегетационных индексов по сравнению с фоном. По результатам вертикального электрического зондирования установлено, что глубина загрязнения в зоне ТМ-1 - до 20 м, в зоне ТМ-2 - до 2,5 м. От отвалов миграция загрязненных веществ осуществляется с поверхностным стоком. В зоне влияния склада серы ареал загрязнения, выделенный по вегетационным индексам, охватывает 2 га. По результатам метода естественного электрического поля и вертикального электрического зондирования поток загрязняющих веществ от склада серы проникает в грунтовые воды, которые разгружаются в зоне ТМ-1, вызывая гибель растительности. В зоне ТМ-2 загрязнение фиксируется только в грунтовом водоносном горизонте. Разработанный комплекс методов позволяет оперативно и достаточно полно диагностировать состояние окружающей среды, подвергающейся техногенному воздействию

Relevance. The need for comprehensive assessment of environmental components in the zones of ecologically hazardous industrial facilities impact, which enables to operatively identify the spatial structure of technogenic pollution. Aim. Chemical pollution assessment of the geological environment in the zones of industrial objects impact, based on the combined use of remote sensing and ground-based geoelectric methods. Objects. Sources of pollution during the production of mineral fertilizers (phosphogypsum dumps, sulfur storage). Methods. The author has developed a complex of methods, consisting of multispectral space imaging (Sentinel-2 satellite images) and ground-based geoelectric researches: water surface resistivity measurements, natural electric field potential imaging, vertical electrical sounding. According to satellite image data (vegetation indices NDVI, NBR, SWVI), technogenic geosystems modifications are distinguished, characterizing different levels of chemical pollution (TM-1, TM-2 and natural geosystem). Within the modification zones, geoelectrical studies are carried out to assess the depth of contamination. Results. In the zone of phosphogypsum dumps impact, two technogenic modifications were distinguished, with a total area of 83.3 hectares, characterized by a statistically significant decrease in the values of vegetation indices compared to the average level. Based on the results of vertical electrical sounding, it was established that the depth of contamination in the TM-1 zone reaches up to 20 m, in the TM-2 zone - up to 2.5 m. The migration of contaminated substances from the dumps occurs with surface drain. In the zone of impact of the sulfur storage, the area of pollution, specified with vegetation indices, covers two hectares. According to the results of the natural electric field method and vertical electrical sounding, the flow of pollution from the sulfur storage site penetrates into groundwater, which is discharged in the TM-1 zone, causing the death of vegetation. In the TM-2 zone, contamination is registered only in the ground aquifer. The developed set of methods enables to quickly and relatively comprehensively diagnose the state of the undergoing technogenic impacts geological environment