Ретроспективный мониторинг заброшенной свалки промышленных отходов по данным дистанционного зондирования различного разрешения и типа

В настоящее время правовые механизмы, регулирующие выявление, учет и мониторинг заброшенных объектов размещения отходов, только начинают разрабатываться в РФ. При этом многие формально выведенные из хозяйственного оборота свалки и полигоны промышленных отходов, создававшиеся без учета ландшафтно-геохимических и геолого-гидрологических условий, сохраняют высокую экологическую опасность даже после рекультивации, нередко используются под несанкционированное и стихийное складирование строительно-бытовых отходов и прочие виды хозяйственной деятельности. Вторичное использование заброшенных свалок промышленных отходов, связанное с извлечением на поверхность токсичных отходов производства и загрязнённых перекрывающих грунтов, созданием карьеров и котлованов, ведет к расширению территории техногенного воздействия этих объектов и увеличению экологических рисков.
В связи с тем, что объекты размещения отходов обладают высокой пространственно-временной изменчивостью своих характеристик, для исследования и картографирования стадий их функционирования эффективно использование продолжительных временных серий данных дистанционного зондирования, получаемых от разных источников, в т.ч. исторических высокодетальных аэрофотоснимков и современных космических снимков сверхвысокого разрешения [1], [2]. Для реконструкции стадий функционирования свалки промышленных отходов предприятий г. Курск, фиксации времени проявления и картографирования ареалов техногенных трансформаций ландшафтной структуры в зоне влияния свалки после прекращения ее активного функционирования нами была использована 60-летняя временная серия аэрокосмических снимков различного пространственного разрешения и типа. Реконструкция природной ландшафтной структуры до начала складирования отходов проведена по мозаике высокодетальных аэрофотоснимков 1954 г. (масштаб 1: 17 000). Процесс обустройства территории под складирование промышленных отходов, динамика конфигурации зоны складирования отходов и объектов инфраструктуры (подъездных путей, водоотводов) детально прослежен по разновременным весенне-летним панхроматическим аэрофотоснимкам 1964, 1971, 1977, 1978 и 1980 различного масштаба (от 1:12 000 до 30 000). Пространственно-временные закономерности рекультивации и последующей эксплуатации объекта под карьеры и выемки грунтов в 2008-2018-е гг. дешифрировались по разновременным мозаикам высокодетальных космических снимков, доступных через веб-картографический сервис Google Earth. Для ретроспективного мониторинга объекта размещения отходов в 1980-2000 гг. дополнительно к неравномерной и прерывистой серии высокодетальных данных дистанционного зондирования использована частично перекрывающаяся с ними временная серия летних безоблачных снимков Landsat различных поколений. При относительно низком пространственном разрешении снимков Landsat – 30 м, использование индексных изображений позволило наиболее надежно дешифрировать динамику зон активного складирования отходов и очагов самозарастания тела свалки в отдельные годы. Для 12 отобранных безоблачных летних сцен была проведена корегистрация и атмосферная коррекция, по значениям отражательной cпособности рассчитаны значения нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI, позволившего надежно выделить зоны активного складирования отходов на моменты съемки по аномалиям значений NDVI. В результате визуального и полуавтоматического дешифрирования разновременных аэрокосмических снимков были проведены картометрические расчеты расширения границ свалки в период активного складирования промышленных отходов, выполнены пространственный анализ и крупномасштабное картографирование ареалов разновременной техногенной трансформации ландшафтной структуры различного типа и возраста, детектированы основные этапы «жизненного цикла» заброшенной свалки, сопровождавшихся существенными перестройками ландшафтной структуры территории и ландшафтно-геохимических условий: эксплуатационный активный (1965-1990), консервационный (1991-2000), пострекультивационный экскавационный (2001-2012) и современный – пострекультивационный этап, осложненный стихийным складированием строительно-бытовых отходов и формированием карьеров. Установлено, что в период наиболее интенсивного складирования в конце 1970-е гг. токсичными промышленными отходами были полностью перекрыты днище и водосборное понижение мелкой балки бассейна р. Сейм, а неоднократные механические нарушения начала 2000-х гг., сопровождавшиеся экскавацией погребенных отходов, их перемешиванием и экспонированием на дневную поверхность привели к формированию и сохранению аномально высоких концентраций тяжелых металлов в поверхностных горизонтах почв, техногенных поверхностных образований и в растительном покрове на св. 50% территории законсервированной в начале 1990-х гг. свалки.
Исследование проведено по темам госзаданий "Разработка технологий и методов мониторинга природно-антропогенных геосистем на основе данных дистанционного зондирования различного пространственного разрешения"
(№ 0148-2018-0001) и "Географическая оценка естественной и антропогенной эволюции почв на основе концепции памяти почв для целей рационального природопользования" (№ 0148-2018-0022).