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)
Будущая конференция
Архив конференций
2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003
Личный кабинет
Зарегистрироваться на сайте Войти на сайт Забыли пароль?
Электронный сборник статей
«Информационные технологии в дистанционном зондировании Земли - RORSE 2018»
Журнал
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Дополнительная информация
Контакты Полезная информация
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:

XXIV.B.288

Спутниковое картирование влияния минерально-сырьевого комплекса Северо-Запада на здоровье лесных экосистем

Горный В.И. (1), Безрученко П.А. (1,2), Манвелова А.Б. (1), Киселев А.В. (1), Тронин А.А. (1)
(1) St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Saint-Petersburg, Россия
(2) Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II
Актуальность исследования обусловлена высокой концентрацией предприятий минерально-сырьевого комплекса (МСК) на территории Северо-Западного федерального округа, которые исторически оказывают интенсивное аэротехногенное воздействие на лесные экосистемы. В последние два десятилетия экологическая ситуация в регионе претерпела значительные трансформации: на фоне масштабного снижения техногенной нагрузки со стороны предприятий Кольского полуострова (включая остановку плавильных производств в г. Никеле) наблюдается возникновение новых очагов экологического риска, связанных с освоением месторождений комплексных руд в приграничных районах Финляндии, содержащих уранинит. Целью работы является комплексный анализ многолетних изменений состояния таежных и лесотундровых экосистем под влиянием различных объектов МСК. Особое внимание уделено оценке эффективности природоохранных мероприятий и выявлению потенциального трансграничного аэротехногенного загрязнения. Методология исследования базируется на методах дистанционного зондирования Земли с использованием многолетних рядов данных спутников Terra/Aqua (MODIS) и Aura (OMI). Ключевым инструментом выступает сочетание термодинамического показателя здоровья экосистем (ТПЗЭ) и нормализованного дифференциального вегетационного индекса (NDVI). Основные результаты демонстрируют начало восстановления здоровья экосистем в зонах влияния предприятий цветной металлургии Кольского полуострова, тогда как на участках эксплуатации новых рудников в Финляндии выявлены устойчивые признаки деградации лесного покрова. Разработанный методический подход рекомендован для формирования системы непрерывного спутникового мониторинга влияния МСК на лесотундровые ландшафты, а полученные пространственно-временные количественные характеристики восстановления экосистем могут быть экстраполированы в качестве модели для планирования рекультивации импактных зон Норильского промышленного района.

Ключевые слова: Северо-Запад России, горно-металлургические комплексы, техногенная нагрузка, спутниковый мониторинг, индексы здоровья экосистем, многолетние изменения
Литература:
  1. Grennfelt P., Engleryd A., Forsius M., Hov Ø., Rodhe H., Cowling E. Acid rain and air pollution: 50 years of progress in environmental science and policy // Ambio. 2020. Vol. 49. № 4. P. 849–864. DOI: 10.1007/s13280-019-01244-4.
  2. Gritsenko D., Efimova E. Is there Arctic resource curse? Evidence from the Russian Arctic regions // Resources Policy. 2020. Vol. 65. 101547. DOI: 10.1016/j.resourpol.2019.101547.
  3. Красовская Т.М., Покрытан Г.П. Формирование нового очага загрязнения атмосферы в российско-норвежском порубежье // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2018. № 3 (35). C. 60–65.
  4. Baklanov A., et al. Environment and climate of the Arctic: aerosol evolution and its impact // Atmospheric Chemistry and Physics. 2022. Vol. 22. P. 5565–5590. DOI: 10.5194/acp-22-5565-2022.
  5. Lukina N., Nikonov V. Assessment of environmental impact zones in the Kola Peninsula forest ecosystems // Chemo-sphere. 2001. Vol. 42. № 1. P. 19–34. DOI: 10.1016/s0045-6535(00)00095-3.
  6. Evdokimova G.A., Zenkova I.V. Biological activity of soils in the zone of influence of mining and metallurgical enterprises of Northwestern Russia // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54. Iss. 5. P. 755–764. DOI: 10.1134/S1064229321040098.
  7. Mykrä H., Aroviita J., Tolonen K. et al. Detecting mining impacts on freshwater ecosystems using replicated sampling be-fore and after the impact // Environmental Monitoring and Assessment. 2024. Vol. 196. Iss. 7. 635. DOI: 10.1007/s10661-024-12812-x.
  8. Lu Y., Wang Y., Zhang Y. et al. Integrating thermodynamic indices and remote sensing for spatial ecosystem assessment // Ecological Indicators. 2022. Vol. 136. 108605. DOI: 10.1016/j.ecolind.2022.108605.
  9. Myers-Smith I.H., Kerby J.T., Phoenix G.K. et al. Complexity revealed in the greening of the Arctic // Nature Climate Change. 2020. Vol. 10. Iss. 2. P. 106–117. DOI: 10.1038/s41558-019-0688-1.
  10. Estrada J.S., Fuentes A., Reszka P., Auat Cheein F. Machine learning assisted remote forestry health assessment: a com-prehensive state of the art review // Frontiers in Plant Science. 2023. Vol. 14. 1139232. DOI: 10.3389/fpls.2023.1139232.
  11. Lechner A.M., Foody G.M., Boyd D.S. Applications in remote sensing to forest ecology and management // One Earth. 2020. Vol. 2. Iss. 5. P. 405–412. DOI: 10.1016/j.oneear.2020.04.015.
  12. Горный В.И., Киселев А.В., Безрученко П.А., Манвелова А.Б. и др. Термодинамический спутниковый мониторинг здоровья лесных экосистем водосборного бассейна Финского залива // Современные проблемы дистанционного зонди-рования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 3. С. 31–44.
  13. Sokolov A.V., Moiseenko T.I., Gashkina N.A., Tatsiy Y.G. Modeling and Predicting the Environment State in the Impact Area of a Copper–Nickel Plant: A Balanced Model of the Transformations of Atmospheric Deposition at the Catchment and in Lake // Geochemistry International. 2023. Vol. 68. № 7. P. 737–749. DOI: 10.1134/S0016752523060092.
  14. Горный В.И., Киселев А.В., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Тронин А.А. Термодинамический подход к спутниковому картированию накопленного экологического ущерба лесных экосистем // Современные проблемы дистанционного зон-дирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 124–136.
  15. Harte J., Brush M., Newman E.A., Umemura K. An equation of state unifies diversity, productivity, abundance and bio-mass // Communications Biology. 2022. Vol. 5. № 1. 874. DOI: 10.1038/s42003-022-03817-8.
  16. Endsley K.A., Zhao M., Kimball J.S., Devadiga S. Continuity of global MODIS terrestrial primary productivity estimates in the VIIRS era using model-data fusion // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2023. Vol. 128. Iss. 9. e2023JG007457. DOI: 10.1029/2023JG007457.
  17. Carvalho L., Mackay E.B., Cardoso A.C. et al. Protecting and restoring Europe's waters: An analysis of the future devel-opment needs of the Water Framework Directive // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 658. P. 1228–1238. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.285.
  18. Zhang Y., Kong D., Gan R. et al. Coupled estimation of 500 m and 8-day resolution global evapotranspiration and gross primary production in 2002–2017 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 222. P. 165–182. DOI: 10.1016/j.rse.2018.12.031.
  19. Fioletov V.E., McLinden C.A., Krotkov N. et al. A global catalogue of large SO2 sources and emissions derived from the Ozone Monitoring Instrument // Atmospheric Chemistry and Physics. 2020. Vol. 20. Iss. 1. P. 109–129. DOI: 10.5194/acp-20-109-2020.
  20. Lamsal L.N., Krotkov N.A., Vasilkov A. et al. Ozone Monitoring Instrument (OMI) Aura nitrogen dioxide standard prod-uct version 4.0 // Atmospheric Measurement Techniques. 2021. Vol. 14. Iss. 1. P. 455–479. DOI: 10.5194/amt-14-455-2021.
  21. Khan M.S., Liaqat U.W., Baik J., Choi M. Stand-alone uncertainty characterization of GLEAM, GLDAS and MOD16 evapotranspiration products using an extended triple collocation approach // Agricultural and Forest Meteorology. 2018. Vol. 252. P. 256–268. DOI: 10.1016/j.agrformet.2018.01.022.
  22. Garg P.K. Remote Sensing: Theory and Applications. Mercury Learning and Information, 2024. 653 c.
  23. Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Оценка площади лесов России на основе спутниковых данных MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 14–27.
  24. Heikkinen L., Äijälä M., Riva M. et al. Long-term sub-micrometer aerosol chemical composition in the boreal forest: inter-and intra-annual variability // Atmospheric Chemistry and Physics. 2020. Vol. 20. Iss. 5. P. 3151–3180. DOI: 10.5194/acp-20-3151-2020.
  25. Tuovinen H., Pelkonen M., Lempinen J., Pohjolainen E., Read D., Solatie D., Lehto J. Behaviour of Metals during Bioheap Leaching at the Talvivaara Mine, Finland // Geosciences. 2018. Vol. 8. 66. DOI: 10.3390/geosciences8020066.
  26. Karvinen S., Heinonen A., Beier C., Jöns N. The composition of apatite in the Archean Siilinjärvi glimmerite-carbonatite complex in eastern Finland // Bulletin of the Geological Society of Finland. 2024. Vol. 96. Iss. 1. P. 1–29. DOI: 10.17741/bgsf/96.1.001.
  27. Калабин Г.В., Горный В.И., Давидан Т.А. и др. Восстановление тундровой экосистемы после закрытия рудника «Валькумей» на Чукотке // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 2. С. 146–153.
  28. Дрюкова Е.Д., Неробелов Г.М., Седеева М.С. и др. Анализ природы повышенных содержаний диоксида серы в приземном воздухе северной части Финляндии при помощи спутникового мониторинга и математического моделиро-вания // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 4. С. 450–460.
  29. Новиков С.Г. Оценка уровня загрязнения тяжелыми металлами почв г. Кондопога и г. Костомукша // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2022. Вып. 111. С. 157–184. DOI: 10.19047/0136-1694-2022-111-157-184.
  30. Krutskikh N. Spatial and temporal disturbances in the zone of mining of ferruginous quartzites of the Kostomuksha cluster, NW Russia // Physics and Chemistry of the Earth. 2024. Vol. 134. 103544. DOI: 10.1016/j.pce.2024.103544.
  31. Горный В.И., Киселев А.В., Крицук С.Г. и др. Спутниковое картирование тепловой реакции подстилающей по-верхности Северной Евразии на изменение климата // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 155–164.
  32. Karjalainen J., Arola H.E., Wallin J., Väisänen A., Karjalainen A.K. Condition and Sperm Characteristics of Perch Perca fluviatilis inhabiting Boreal Lakes Receiving Metal Mining Effluents // Archives of Environmental Contamination and Toxicol-ogy. 2020. Vol. 79. Iss. 2. P. 270–281. DOI: 10.1007/s00244-020-00752-9.
  33. Kauppi S., et al. Environmental impact of mining in Finland: A review of recent long-term monitoring data // Journal of En-vironmental Management. 2021. Vol. 290. 112574. DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.112574.
  34. Marja Riekkola-Vanhanen, Talvivaara mining company – From a project to a mine // Minerals Engineering 2013, Vol. 48, , PP 2-9, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2013.04.018
  35. Ballesteros M., Řehounková K., Decleer K. et al. Maximising biodiversity potential in Europe's mines and quarries: A key role for EU Nature Restoration Regulation targets // Ambio. 2026. Vol. 55. Iss. 2. P. 280–296. DOI: 10.1007/s13280-025-02235-4.
  36. Leppänen J.J., Weckström J., Korhola A. Multiple mining impacts induce widespread changes in ecosystem dynamics in a boreal lake // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. № 1. 10581. DOI: 10.1038/s41598-017-11421-8.
  37. Golubkina N., Sheshnitsan S., Koshevarov A. et al. Bioavailable Forms of Heavy Metals and Se in Soil in the Vicinity of the Pechenganikel Smelting Plant and the Relationship with Mineral Composition and Antioxidant Status of Biocrusts // Stand-ards. 2025. Vol. 5. Iss. 4. 28. DOI:10.3390/standards5040028
  38. Korneykova M., Vasenev V., Kozlova E. et al. Microbial communities of urban and industrial polluted soils in the Russian Arctic // Geoderma Regional. 2024. Vol. 39. e00890. DOI:10.1016/j.geodrs.2024.e00890
  39. Luoto T.P., Leppänen J.J., Weckström J. Waste water discharge from a large Ni-Zn open cast mine degrades benthic integ-rity of Lake Nuasjärvi (Finland) // Environmental Pollution. 2019. Vol. 255. 113268. DOI:10.1016/j.envpol.2019.113268
  40. Morozova R.M., Bakhmet O.N., Ershov V.V. Characteristics of soils and the soil cover in the Kostomuksha State Nature Reserve, Russia // Nature Conservation Research. 2021. Vol. 6. Iss. 1. P. 31–45.
  41. Kudrin A., Perminova E., Taskaeva A., Ditts A., Konakova T. A Meta-Analysis of the Effects of Harvesting on the Abun-dance and Richness of Soil Fauna in Boreal and Temperate Forests // Forests. 2023. Vol. 14. Iss. 5. 923. DOI:10.3390/f14050923

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга