CC BY
28
14. Levie E.Ya. About the Bauxites in the Nakhchivan ASSR and their age. Iz-vo VUZov // Geology and Exploration, 1973. No. 3. pp.172-173.
15. Mustafabeyli M.A., Malyutin Y.S. Report on the results of exploration work on the Gumushlug polymetal deposit // Territorial Geological Fund of Azerbaijan. Baku, 1956. 360 p
. 16. Nagiyev V.N., Mammadov I.A. Mineral resources of the Nakhichevan Autonomous Republic // Baku, 2009. 276 p.
17. Ponamarev V.G. Stratiform syngenetic pyrite-polymetallic deposits in Protozoic deposits of the Yenisei ridge // Geology and Geophysics. 1974. No. 11. pp. 59-66.
18. Rzaev O.A. The deep structure of the Nakhichevan Autonomous Republic and its tectonic features // Nafta-Press, Baku. 2015. p. 260.
19. Ruchkin G.V., Donets A.I. Hydrogenic concept of formation of ore-forming systems of stratiform lead-zinc deposits in carbonate strata // Fundamental problems of geology of mineral deposits and metallogeny. Moscow: MSU, 2010. pp. 93-106.
20. Strakhov N.M. Fundamentals of the theory of lithogenesis. M.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1962. T. Section III. 547 p.
21. Isotopic composition of sulfide sulfur of stratiform lead-zinc deposits in the Pre-cambrian of the Baikal region / A.A. Tychinsky [et al.]// Isotope studies of ore formation processes. Moscow, Nauka, 1990. pp. 84-92.
22. Felix A.M., Grechishkinova K.A., Levitsky E.S. New data on the age and genesis of the Gumushlug lead-zinc deposit // Geology and exploration. 1980. No. 2. pp. 95-105.
23. Khain V.E. The main structural complexes of the Near and Middle East // News of universities. Geology and exploration. 1972. No. 2. pp.3-13.
24. Khalifa-Zadeh Ch.M., Akhundov V.D., Babaev N.A. Mineralogy and genesis of bauxite ores of the Nakhichevan ASSR // Publishing House "Elm", Baku. 1986. p. 156.
25. Efendiev G.H. Hydrothermal ore complex of the north-eastern part of the Lesser Caucasus. Baku: Publishing House of the Academy of Sciences of the Azerbaijan SSR, 1957. 260s.
26. Hutchinson R.U. Regional metallogeny of carbonate containing ores by comparing field ratios // Special Edition of the Society of Economic Geologists. 1996. No. 4. pp. 817.
27. Maynard I.B. Geochemistry of sedimentary ore deposits. New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1983. 305 p. dol: 10.1007/978-1-4613-9493-8.
УДК 528.88+629.78+622.5
ОЦЕНКА САМОРЕАБИЛИТАЦИИ ТЕРРИТОРИИ ДЕГТЯРСКОГО МЕДНО-КОЛЧЕДАННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СРЕДНИЙ УРАЛ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Л. С. Рыбникова, П. А. Рыбников, Д. А. Бузина, А.Ю. Смирнов
Отработка Дегтярского медно-колчеданного месторождения была завершена в 1995 г., специальных мероприятий по реабилитации территории не выполнялось. Начиная с 1999 г. в пределах бывшего карьера ш. «Колчеданной» происходит излив кис-
лых шахтных вод, для нейтрализации которых используется известковое молоко. Очищенные сточные воды поступают в Ельчевский пруд-осветлитель и далее сбрасываются в Волчихинское водохранилище, которое является основным источником питьевого водоснабжения г. Екатеринбурга (население 1,5 млн чел.).
Основной целью исследований являлась оценка процессов самореабилитации и районирование водосборной площади Дегтярского медно-колчеданного месторождения и территории, прилегающей к Ельчевскому пруду-осветлителю.
Исследования включали обработку мультиспектральных снимков со спутников Landsat-5 и Landsat-8 за период с 1986 по 2020 гг., вычисление вегетационного индекса (ЫБУ1), который является одним из самых распространенных показателей активности вегетации растительности. Были детально рассмотрены объекты, являющиеся источниками загрязнения окружающей среды: затопленный карьер ш. «Колчеданная», терриконы, карьер глин, Ельчевский пруд-осветлитель.
На терриконах шахт происходит очень медленное восстановление растительного покрова, в настоящее время вегетация здесь практически отсутствует. Состояние акватории Ельчевского пруда изменяется незакономерно, наиболее благополучное положение отмечалось в 2007, 2017 и 2020 гг.
Использование мультиспектральных данных позволило проследить изменение экологической обстановки в пределах отработанного Дегятрского рудника, объекты которого продолжают оказывать негативное влияние на подземные, поверхностные воды и общее экологическое состояние территории.
Ключевые слова: отработанный рудник, кислые воды, экологическое состояние, вегетационный индекс ЫВУ1, дистанционное зондирование, мультиспектральные данные, QG1S, типы растительности, спутниковые данные.
Введение. Наиболее масштабные негативные изменения окружающей среды связаны с горнопромышленной деятельностью. На Урале в настоящее время расположены более 1500 отработанных месторождений. Добыча полезных ископаемых влечет за собой изменение структуры и химического состава литосферы, атмосферы и природных вод. Остановка работы рудника часто приводит к продолжению процессов деградации естественных экологических систем и истощения природных ресурсов: происходит затопление горных выработок с дальнейшим выходом шахтных вод на поверхность, загрязнение поверхностных вод и почв.
Дегтярское медно-колчеданное месторождение расположено на восточном склоне Среднего Урала в пределах территории, относящейся к МО «г. Дегтярск Свердловской области», в районе водосборной площади Волчихинского водохранилища, которое является основным источником питьевого водоснабжения г. Екатеринбурга с населением 1,5 млн чел.
Интенсивное ведение горных добычных работ открытым и подземным способами продолжалось в течение более 80 лет, шахтное поле имеет размер более 3 км в меридиональном направлении и около 1 км в широтном. На поверхности земли шахтное поле представлено преимущественно техногенными ландшафтами: терриконами, отвалами, зонами обрушений, сухими и затопленными карьерами, полуразрушенными производственными корпусами шахт [1].
Подземная отработка Дегтярского рудника была прекращена в 1995 г. Заполнение депрессионной воронки завершилось к 17.05.1999 г., через 41 месяц после остановки водоотлива. Сбивка подземных горных выработок обеспечила сосредоточенный выход кислых шахтных вод на участке с минимальными абсолютными отметками в карьер ш. «Колчеданная». В результате под водой оказался сам карьер и прилегающая к нему территория общей площадью около 15 га. Среднегодовой расход излива после выхода шахтных вод на поверхность составляет 120 м3/час (в 1993 г. при отработке суммарный водоотлив достигал 250 м3/час) [2].
В настоящее время шахтные воды после нейтрализации поступают в Ельчевский пруд-осветлитель, а затем - в Волчихинское водохранилище. Отличительными гидрохимическими особенностями шахтных вод медно-колчеданных месторождений являются высокая агрессивность, обусловленная низкой величиной рН (до 2), а также накопление в больших количествах водорастворимых сульфатов металлов [3].
После затопления шахт Дегтярского рудника интенсивность выноса вредных компонентов в поверхностные водотоки существенно не снизилась (табл. 1). Действующая система очистки шахтных вод (нейтрализации известковым молоком и отстаивание в Ельчевском пруду-осветлителе), а также разбавление приводят к уменьшению концентраций большинства токсичных компонентов до питьевых нормативов на выходе с Ельчевского пруда-отстойника.
Целью работы является оценка масштабов загрязнения и процессов самореабилитации техногенных объектов Дегтярского медно-колчеданного рудника, расположенных на территории водосбора р. Ель-чевки, впадающей в Волчихинское водохранилище. Основные задачи исследования заключаются в анализе изменения значений вегетационного индекса МОУ1 и мониторинге динамки растительного покрова в пределах водосбора рек, развитых на территории Дегтярского рудника.
Таблица 1
Результаты гидрохимического мониторинга (данные ООО НПФ
Показатели, Затопленный карьер ш. Сброс с Ельчевского
мг/дм3 ПДКрх* ПДКпит** «Колчеданная» пруда-осветлителя
(кроме рН) 31.05.2003 27.10.2004 03.06.2003 27.10.2004
рН 6-9 6-9 2,5 2,6 7,2 7,1
№ 120 200 285 14,4 14,8 16,3
№ 0,5 - 89,5 20,4 0 0
Са 180 - 284 162 194 255
Mg 40 50 434 176 35 71
Реобщ. 0,1 0,3 825 477 0,1 0,03
Си 0,001 1,0 10,5 4,6 0,005 0,005
Окончание табл. 1
Zn 0,01 5,0 111,4 54,2 0 0,2
Mn 0,01 0,1 38,7 16,0 0,1 0,2
Cl 300 350 35,5 34,1 23,0 31,9
SO4 100 500 4866 2685 583 829
Pb 0,006 0,03 0,06 0,08 0,004 0,001
Cd 0,005 0,001 0,1 0,04 0,0008 0,0001
As 0,05 0,01 0,005 0,005 0,005 0,005
Примечания. Жирным шрифтом выделены значения, превышающие ПДК; *- предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного значения (Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственно-го значения»); **- предельно допустимые концентрации для централизованных систем питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»).
Материалы и методы. Одним из способов оценки экологического состояния территории является использование мультиспектральных снимков и расчет вегетационного индекса. При изучении территории Дегтяр-ского медно-колчеданного месторождения использовались мультиспек-тральные снимки со спутников Landsat-5 и Landsat-8 [4]. Снимки состоят примерно из 5-10 каналов относительно большой полосы пропускания (70...400 нм) и характеризуются высоким пространственным, но низким спектральным разрешением [5].
При мультиспектральной съемке каждый пиксель изображения -это интенсивность отраженного света при определенной длине волны. Отличительным признаком растительности и ее состояния является спектральная отражательная способность, характеризующаяся большими различиями в отражении излучения разных длин волн. На основе комбинации значений яркости в необходимых каналах, информативных для выделения исследуемого объекта, и расчета по этим значениям «спектрального индекса» объекта строится изображение, соответствующее значению индекса в каждом пикселе, что и позволяет выделить исследуемый объект или оценить его состояние [7, 8].
Оценку состояния растительности можно осуществить по NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) - нормализованному относительному индексу растительности (количественный показатель фотосинтетиче-ски активной биомассы, который вычисляется по формуле [9]
NDVI = ШК - RED,
NIR + RED
где NIR - отражение в ближней инфракрасной области спектра; RED - отражение в красной области спектра.
Расчет вегетационного индекса базируется на двух наиболее стабильных участках кривой спектральной отражательной способности растений. На красную зону спектра (0,62...0,75 мкм) приходится максимум поглощения солнечной радиации хлорофиллом, а на ближнюю инфракрасную зону (0,75.1,3 мкм) максимальное отражение энергии клеточной структурой листа, высокая фотосинтетическая активность ведет к более низким значениям коэффициентов отражения в красной зоне спектра и большим значениям в ближней инфракрасной.
Отношение показателей NIR и RED позволяет четко отделять растительность от других природных объектов [10, 11]. Индекс может принимать значения от -1 до 1, для растительности NDVI принимает положительные значения, чем больше зеленой фитомассы, тем выше индекс (табл. 2).
Таблица 2
Значения NDVI и соответствующие им типы растительного
покрова [12]
Значение NDVI Тип растительности
от -1 до 0,1 вегетация отсутствует
от 0,1 до 0,2 открытая почва
от 0,2 до 0,4 разряженная растительность
от 0,4 до 0,6 умеренная растительность
от 0,6 до 1 густая растительность
Вычисление NDVI было выполнено в программном продукте QGIS через функцию «Калькулятор растров», которая позволяет проводить любые вычисления с каналами снимков [13, 14].
Результаты. Оценка процесса самореабилитации территории Дег-тярского рудника оценивалась по изменению степени восстановления растительности в пределах водосбора рек Дегтярка-Исток-Ельчевка (рис. 1).
Рис. 1. Водосбор рек Дегтярка-Исток-Ельчевка и основные объекты
В центральной части шахтного поля Дегтярского медноколчеданно-го месторождения в черте г. Дегтярска расположен карьер глин глубиной до 14 м, глины которого использовалась для заиления выработанного шахтного пространства при тушении сульфидных пожаров в период отработки месторождения [15]. Экологическое состояние в районе карьера ухудшилось по сравнению с периодом отработки (рис. 2, табл. 3).
Рис. 2. Схема районирования территории по значениям МВУ1
Отвалы вскрышных пород и некондиционных руд ш. «Капитальная-1» и ш. «Капитальная-2» достигают в высоту до 50 - 60 метров. Показатели вегетационного индекса остаются почти неизменными, вегетация по состоянию на 2020 г. отсутствует (рис. 2, табл. 3).
Таблица 3
Значения NDVI для объектов, расположенных на территории
Дегтярского рудника
Значение NDVI по годам Измене-
ние
1986* 1995** 2007 2011 2017 2020 NDVI с 1995 по 2020 гг.
Территория в границах водосбора рек Дегтярка-Исток-Ельчевка
0,21 0,28 0,29 0,30 0,26 0,30 0,02
Карьер глин
0,22 0,31 0,32 0,15 0,18 0,22 -0,09
Террикон ш. «Капитальная-1»
0,05 0,06 0,07 0,06 0,05 0,06 0
Террикон ш. «Капитальная-2»
0,05 0,07 0,09 0,09 0,07 0,09 0,02
Долина р. Исток в районе карьера ш. «Колчеданная»
0,09 0,16 0,23 0,24 0,18 0,19 0,03
Долина р. Исток ниже сброса нейтрализованных вод
0,30 0,21 0,31 0,34 0,36 0,37 0,16
Территория, прилегающая к Ельчевскому пруду
0,22 0,28 0,30 0,31 0,32 0,43 0,15
Долина р. Ельчевки между Ельчевским прудом и Волчихинским водохранилищем
0,22 0,36 0,39 0,37 0,36 0,39 0,03
Примечания. Жирным курсивом выделены минимальные значения после прекращения отработки; * отработка; ** завершение отработки.
Выход шахтных вод из затопленного карьера ш. «Колчеданная» на поверхность оказал существенное влияние на растительный покров долины р. Исток (см. рис. 2). К 2007 г. индекс увеличился до 0,23 и стал соответствовать разряженной растительности, однако к 2020 г. уменьшился до 0,19. Данные на 2020 г. соответствуют разряженной растительности (табл. 3).
Подтопление территории в долине р. Исток (см. рис. 2) связано с паводковой разгрузкой шахтных вод из карьера ш. «Колчеданная». Если
большую часть года в меженный период расход на сливе из карьера находится на уровне 2 - 4 тыс. м3/сут, то в паводок он возрастает в 4-6 раз (до 15 тыс. м3/сут). Максимальная площадь разлива шахтных вод наблюдалась в долине реки, где она протекает по равнинной заболоченной местности. В результате выхода реки из берегов в паводковый период шахтными водами была затоплена большая по площади территория, на которой произошла гибель леса. В настоящее время для предотвращения разливов шахтных вод из р. Исток в паводковый период построена специальная дамба. По состоянию на 2020 г. экологическое состояние территории в долине р. Исток улучшилось, она покрылась разряженной растительностью (табл. 3).
Фактическим приемником недостаточно очищенных рудничных вод, созданным еще при действующем Дегтярском руднике, является Ельчев-ский пруд-осветлитель. В 1986 и 1995 гг. пруд приобретал окраску светло-оранжевого цвета. В 2007 г. у акватории пруда наблюдалась самая светлая окраска индекса МОУ[ за период с 1986 по 2020 гг. Наиболее неблагополучное состояние пруда-осветлителя было зафиксировано в 2017 и 2020 гг., пруд имел насыщенный оранжево-красный оттенок индекса МОУ1. Значения вегетационного индекса для территории, прилегающей к Ельчев-скому пруду-осветлителю, начали постепенно увеличиваться, с 1986 по 2020 гг. изменение индекса за рассматриваемый период составило 0,21. На июль 2020 года по данным вегетационного индекса территория рядом с Ельчевским прудом-осветлителем покрыта умеренной растительностью (см. рис. 2, табл. 3).
Для участка ниже сброса с Ельчевского пруда был определен индекс МОУ[ для оценки общего экологического состояния водосбора Вол-чихинского водохранилища (см. рис. 2). Наиболее низкие значения МОУ[ (0,22) отмечались во время отработки рудника. Для периода с 1995 по 2020 гг. значения МОУ[ варьировались от 0,36 до 0,39, что соответствует разряженной растительности и свидетельствует о том, на участке ниже сброса с Ельчевского пруда начала складывается благополучная экологическая ситуация.
Выводы. Применение современных космических снимков в совокупности с компьютерными методами анализа и обработки данных позволило оперативно получить информацию об изменении экологической обстановке территории Дегтярского медно-колчеданного месторождения. В результате мониторинга, выполненного по мультиспектральным снимкам за 1986, 1995, 2007, 2011, 2017 и 2020 гг., была оценена интенсивность процесса самореабилитации горнопромышленных объектов и прилегающей территории.
Отображение значений МОУ1 с применением цветовой шкалы позволило наглядно проследить изменения растительного покрова на исследуемом месторождении в период отработки месторождения (1986 -
1995 гг.) и на постэксплуатационном этапе. Был установлен факт улучшения состояния растительности на территории, прилегающей к Ельчевскому пруду-осветлителю и в долине р. Исток ниже сброса нейтрализованных вод. Активного роста растительности с 1986 по 2020 гг. на терриконах ш. «Капитальная-1», ш. «Капитальная-2», в долине р. Исток в районе карьера ш. «Колчеданной», а также в долине р. Ельчевки между Ельчевским прудом и Волчихинским водохранилищем не наблюдалось. В районе карьера глин отмечается низкий уровень вегетации, процесс самозарастания не начался. Анализ территории в границах водосбора р. Дегтярка ниже сброса шахтных вод после нейтрализации за рассматриваемый промежуток времени показал незначительный рост вегетационного индекса.
Территория отработанного Дегтярского медно-колчеданного месторождения является зоной экологического бедствия. Вынос токсичных компонентов из сульфидсодержащих пород происходит как в подземные и поверхностные воды (с последующим поступлением в питьевое Волчихинское водохранилище), так и в воздушную среду в результате пы-ления. Данная экологическая проблема весьма актуальна, т. к. шахтное поле разделяет город Дегтярск на две половины, находясь в его центре. Необходима рекультивация земель в пределах шахтного поля для создания рекреационной лесопарковой зоны, поскольку естественное восстановление данных территорий происходит достаточно медленно. Без выполнения этих мероприятий экологическая реабилитация и нормальное развитие города Дегтярска невозможны.
Статья подготовлена в рамках выполнения государственного задания ИГД УрО РАН по теме №075-00412-22 ПР.
Список литературы
1. Экспериментальная оценка эффективной емкости пруда-отстойника на примере Ельчевского водохранилища / А. В. Павлюк [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. 2011. Т. 13. № 1-8. С. 2073-2077.
2. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А., Тютков О. В. Оценка влияния затопленных медноколчеданных рудников на водные объекты среднего Урала // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2014. № 6. С. 77-91.
3. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Левихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2019. Т. 64. № 3. С. 282-299.
4. Березина О. А., Шихов А. Н., Абдулин Р. К. Применение многолетних рядов данных космической съемки для оценки экологической ситу-
ации в угледобывающих районах (на примере ликвидированного Кизелов-ского угольного бассейна) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т.15. №2. С. 144-158.
5. Making Landsat time series consistent: Evaluating and improving Landsat analysis ready data / S. Qiu [et al.] // Remote Sensing. 2019. Vol. 11. No 1. P. 51. DOI 10.3390/rs11010051.
6. Галицкая А. В. Метод калибровки мультиспектральных снимков беспилотных летательных аппаратов / А. В. Галицкая, Е. В. Симонова // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. 2018. Т. 20. № 6-2(86). С. 339-343.
7. Рыбников П. А. Использование мультиспектральных и гиперспектральных данных авиационных и космических аппаратов для изучения горнопромышленных территорий / П. А. Рыбников, Д. А. Бузина // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 11-1. С. 55-70. DOI 10.25018/0236_1493_2021_111_0_55.
8. Landsat-5 time series analysis for land use/land cover change detection using NDVI and semi-supervised classification techniques / S. M. Zaidi, A. Akbari, N. S. Kong, A. A. Samah // Polish Journal of Environmental Studies. 2017. Vol. 26. No 6. P. 2833-2840. DOI 10.15244/pjoes/68878.
9. Оплетаев А. С., Жигулин В. А., Косов В. А. Использование вегетационного индекса NDVI для оценки состояния лесных насаждений на нарушенных землях // Леса России и хозяйство в них. 2019. № 3 (70). С. 1523.
10. Адамович Т. А. Изучение сезонной динамики вегетационного индекса NDVI по данным Landsat // Сб. науч. тр. XIII Междунар. науч.-практ. конф. Перспективы развития научных исследований в 21 веке. 2017. С. 99-100.
11. Changes in different land cover areas and NDVI values in northern latitudes from 1982 to 2015 / S. Y. Xue [et al.] // Advances in Climate Change Research. 2021. Vol. 12. No 4. P. 456-465. DOI 10.1016/j.accre.2021.04.003.
12. High-quality vegetation index product generation: A review of NDVI time series reconstruction techniques / S. Li [et al.] // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2021. Vol. 105. P. 102640. -DOI 10.1016/j.jag.2021.102640.
13. Tempo-spatial variation of vegetation coverage and influencing factors of large-scale mining areas in Eastern Inner Mongolia, China / A. Fang [et al.] // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17. No 1. P. 47. DOI 10.3390/ijerph17010047.
14. NDVI-based ecological dynamics of forest vegetation and its relationship to climate change in Romania during 1987-2018 / R. Pravalie [et al.] // Ecological Indicators. 2022. Vol. 136. P. 108629. DOI 10.1016/j.ecolind.2022.108629.
15. Геоэкологические и экономические аспекты защиты гидросферы в районах ликвидируемых рудников Урала / Л. С. Рыбникова, А. Л. Фельдман, П. А. Рыбников // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № S5. С. 316-329.
Рыбникова Людмила Сергеевна, д-р геол.-мин. наук, гл. науч. сотр. лаборатории экологии горного производства, liiserihamail.rii, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук,
Рыбников Петр Андреевич, канд. геол.-мин. наук, вед. науч. сотр., зав. Лабораторией, rihnikov.petrqgmail.com, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук,
Бузина Дарья Алексеевна, лаборант, huzina. dasha2014@yandex. ru, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук,
Смирнов Александр Юрьевич, науч. сотр. Лаборатории, alexsm94agmail.com, Россия, Екатеринбург, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук
EVALUATION OF SELF-REHABILITATION OF THE TERRITORY OF THE DEGTYARSKY COPPER-PYRITE DEPOSIT (MIDDLE URALS) USING EARTH REMOTE SENSING DA TA
L. S. Ryhnikova, P. А. Ryhnikov, D. A. Buzina, A. Yu. Smirnov
The main aim of the research is to assess the processes of self-rehahilitation and zoning of the territory of the Degtyarsky copper-pyrite deposit and the territory adjacent to the Elchevsk clarifying pond.
The relevance of the study is due to the fact that the Degtyarskoye copper-pyrite deposit is located within the catchment area of the rivers flowing into the Volchikhin reservoir, which is the main source of drinking water supply in Yekaterinhurg. The development of the deposit was completed in 1995, hut so far the ecological situation is far from prosperous. Since 1999, within the former quarry of sh. "Pyrite " is the outpouring of acid mine waters, for the neutralization of which lime milk is used. Wastewater enters the Yelchevsky clarifier pond and is then discharged into the Volchikhin reservoir. Special measures for the rehahilitation of the territory were not carried out.
Рrocessing of multispectral images from the Landsat-5 and Landsat-8 satellites from 1986 to 2020, calculation of the vegetation index (NDVI), which is one of the most common indicators of vegetation vegetation activity.
The flooded quarry sh. «Kolchedannaya», a waste heap sh. «Kapitalnaya-1» and sh. «Kapitalnaya-2», glin quarry, Yelchevsky pond-clarifier.
On the waste heaps of mines, a very slow restoration of the vegetation cover is taking place; at present, vegetation is practically ahsent. The most prosperous state of the water area of the Elchevsky Pond was noted in 2007; in 2017 and 2020, it has a rich orange-red hue. The use of multispectral data made it possihle to trace the change in the environmental situa-
tion within the depleted Degyatrsky mine, the objects of which continue to have a negative impact on groundwater, surface water and the general ecological state of the territory.
Key words: depleted mine, acidic waters, ecological state, NDVI vegetation index, Landsat satellite, multispectral data, QGIS, vegetation types, electromagnetic spectrum, satellite data.
Rybnikova Lyudmila Sergeevna, doctor of geological sciences, head of science. laboratories officer, luserib@,mail.ru, Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Rybnikov Pyotr Andreevich, candidate of geological sciences, ved. sci. officer, head. of laboratory, ribnikov.petr@,gmail.com, Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Buzina Darya Alekseevna, laboratory assistant, [email protected], Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Smirnov Alexander Yurievich, lab. scientific. officer, [email protected], Russia, Yekaterinburg, Institute of Mining of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Experimental assessment of the effective capacity of a settling pond on the example of the Yelchevsky reservoir / A.V. Pavlyuk [et al.] // Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2011. Vol. 13. No. 1-8. pp. 2073-2077.
2. Rybnikova L. S., Rybnikov P. A., Tyutkov O. V. Assessment of the impact of flooded copper-crusted mines on water bodies of the Middle Urals // Water economy of Russia: problems, technologies, management. 2014. No. 6. pp. 77-91.
3. Rybnikova L. S., Rybnikov P. A. Regularities of formation of groundwater quality at the spent copper-crusted mines of the Levikhinsky ore field (Middle Urals, Russia) // Geo-hiology. 2019. Vol. 64. No. 3. pp. 282-299.
4. Berezina O. A., Shikhov A. N., Abdulin R. K. The use of multi-year series of satellite survey data to assess the environmental situation in coal-mining areas (on the example of the liquidated Kizelovsky coal basin) // Modern problems of remote sensing of the Earth from space. 2018. Vol.15. No. 2. pp. 144-158.
5. Making Landsat time series consistent: Evaluating and improving Landsat analysis ready data / S. Qiu [et al.] // Remote Sensing. 2019. Vol. 11. No 1. P. 51. DOI 10.3390/rs11010051.
6. Galitskaya A.V. Calibration method of multispectral images of unmanned aerial vehicles / A.V. Galitskaya, E. V. Simonova // Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2018. Vol. 20. No. 6-2(86). pp. 339-343.
7. Rybnikov P. A. The use of multispectral and hyper-spectral data of aircraft and spacecraft for the study of mining territories / P. A. Rybnikov, D. A. Buzina // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2021. No. 11-1. pp. 55-70. DOI 10.25018/0236_1493_2021_111_0_55.
8. Landsat-5 time series analysis for land use/land cover change de-tection using NDVI and semi-supervised classification techniques / S. M. Zaidi, A. Akbari, N. S. Kong, A.
A. Samah // Polish Journal of Environmen-tal Studies. 2017. Vol. 26. No 6. P. 2833-2840. DOI 10.15244/pjoes/68878.
9. Opletaev A. S., Zhigulin V. A., Kosov V. A. Using the NDVI vegetation index to assess the state of forest plantations on disturbed lands // Forests of Russia and the economy in them. 2019. No. 3 (70). pp. 15-23.
10. Adamovich T. A. Studying the seasonal dynamics of the vegetation index NDVI according to Landsat data // Collection of scientific tr. XIII International scientific-practical conference. Prospects for the development of scientific research in the 21st century. 2017. pp. 99-100.
11. Changes in different land cover areas and NDVI values in north-ern latitudes from 1982 to 2015 / S. Y. Xue [et al.] // Advances in Climate Change Research. 2021. Vol. 12. No 4. P. 456-465. DOI 10.1016/j.accre.2021.04.003.
12. High-quality vegetation index product generation: A review of NDVI time series reconstruction techniques / S. Li [et al.] // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2021. Vol. 105. P. 102640. - DOI 10.1016/j.jag.2021.102640.
13. Tempo-spatial variation of vegetation coverage and influencing factors of large-scale mining areas in Eastern Inner Mongolia, China / A. Fang [et al.] // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17. No 1. P. 47. DOI 10.3390/ijerph17010047.
14. NDVI-based ecological dynamics of forest vegetation and its rela-tionship to climate change in Romania during 1987-2018 / R. Pravalie [et al.] // Ecological Indicators. 2022. Vol. 136. P. 108629. DOI 10.1016/J.ecolind.2022.108629.
15. Geoecological and economic aspects of hydrosphere protection in the areas of liquidated mines of the Urals / L. S. Rybnikova, A. L. Feldman, P. A. Rybnikov // Mining information and Analytical Bulletin. 2009. No. S5. pp. 316-329.
УДК 504.064
ДИСТАНЦИОННЫЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Д.О. Прохоров, Г.В. Стась, В.И. Сарычев, Я.Г. Небылова
Рассмотрены цель и задачи дистанционного геоэкологического мониторинга влияния техногенных минеральных образований на окружающую среду. Показана роль дистанционного мониторинга в комплексном геоэкологическом мониторинге. Приведены основные этапы дистанционного геоэкологического мониторинга. На примерах техногенных минеральных образований Тульской области рассмотрены методика и технология проведения работ по поиску техногенных минеральных образований, определению количества и параметров буферных зон, определению принадлежности объектов буферным зонам. Дается информация для оценки влияния техногенных минеральных образований на окружающую среду и прогнозирования состояния техногенных минеральных образований и объектов в их зоне влияния.
Ключевые слова: техногенное минеральное образование, дистанционный мониторинг, геоэкология, геосистема, буферные зоны, земельные участки.
105
