Новости

20 апреля, 2022 16:52

Беспилотники «разглядели» тяжелые металлы в почве

Российские ученые создали карты распределения концентраций тяжелых металлов никеля и меди в верхнем горизонте почв. В этом им помогли данные, полученные беспилотными летательными аппаратами. Суть метода заключается в поиске статистически значимых взаимосвязей между точечными данными концентраций опасных элементов в верхнем горизонте и параметрами рельефа и почв. Подход успешно показал себя на участке техногенной пустоши на Кольском полуострове, и в дальнейшем технология поможет ученым быстрее предсказывать загрязнение почв на обширных и удаленных территориях. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Land Degradation & Development.
Вид техногенной пустоши. Источник: Анастасия Константинова
Итоговые карты концентраций тяжелых металлов. Источник: Анастасия Константинова
3 / 4
Вид техногенной пустоши. Источник: Анастасия Константинова
Итоговые карты концентраций тяжелых металлов. Источник: Анастасия Константинова
 
Окрестности комбинатов цветной металлургии часто бывают сильно загрязнены из-за длительных выбросов в атмосферу газообразных и твердых веществ, образовывающихся при переработке металлических руд. Иногда (особенно на севере) вокруг таких объектов формируются зоны «техногенных пустошей», в пределах которых практически отсутствует растительный покров. Подобное случилось и с территориями в окрестностях города Мончегорск, где более 80 лет работает медно-никелевый комбинат. Выбросы соединений серы и тяжелых металлов могут стать причиной проблем со здоровьем у людей, вызывая рак и заболевания органов дыхания, а также привести к деградации условий обитания животных и растений.
 
«Ведущая отрасль северного региона — добыча и переработка разнообразных полезных ископаемых, что, к сожалению, часто связано с негативным влиянием на северную природу. И, хотя остановить производство не удастся, с помощью современных технологий можно и нужно создавать новые методы для оценки содержания тяжелых металлов на участках, прилегающих к промышленным зонам, чтобы обоснованно принимать меры по их рекультивации», — рассказывает Юрий Дворников, младший научный сотрудник научного центра Smart Urban Nature Российского университета дружбы народов.
 
Ученые из Российского университета дружбы народов (Москва) совместно с коллегами из Кольского научного центра РАН (Апатиты) опробовали методику анализа пространственного распределения концентраций тяжелых металлов (ТМ) в почвах. Поскольку отобрать пробы во множестве точек сложно, можно попытаться найти зависимости концентраций ТМ от других параметров, получить которые гораздо легче, например, с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Такими параметрами могут быть, например, типы почв и особенности рельефа. В частности, при высоких концентрациях ТМ в почве высока вероятность того, что они будут вымываться с вершинных участков и накапливаться в низинах.
 
Авторы исследования получили данные точечных измерений ТМ в почвах при помощи портативного рентгенофлуоресцентного анализатора. Детальный снимок (ортофотоплан) и цифровая модель рельефа были получены на основе стереофотограмметрической обработки данных с БПЛА. Затем были установлены количественные нелинейные взаимосвязи между концентрациями ТМ в верхнем горизонте почв и дистанционно полученной картой типов почв и производными параметрами рельефа. Эти взаимосвязи использовались для «распространения» значений концентраций ТМ на всю территорию ключевого участка. Для этого применялись технологии машинного обучения и геостатистики. Результат — карты распределения концентраций меди и никеля на пустоши.
 
«Данные с БПЛА могут стать важным источником информации в цифровой почвенной картографии, а также помогут сократить временные и денежные затраты на трудоемкие полевые исследования. Мы уверены, что отработанная нами методика позволит с высокой точностью оценить уровни загрязнения на территории техногенной пустоши и выявить участки, в наибольшей степени нуждающиеся в искусственном восстановлении растительного покрова», — отметила старший научный сотрудник КНЦ РАН Марина Слуковская, соавтор исследования.
18 мая, 2022
Новые графитоподобные катализаторы помогут с рекордной эффективностью получать топливо для солнечной водородной энергетики
Новосибирские ученые предложили метод синтеза высокоактивного фотокатализатора для получения водород...
16 мая, 2022
Ученые синтезировали стабильные светящиеся нанометки, перспективные для диагностики рака
Санкт-Петербургские физики вместе с коллегами из Городского университета Гонконга предложили способ ...