Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Анализ экологического состояния поверхностных вод и оценка их гидрохимических характеристик на основе использования разработанной многокомпонентной информационной системы, включающей данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), информацию автоматизированных датчиков и натурных наблюдений представляет собой значительное преимущество, так как позволяет компенсировать ограничения, присущие применению отдельных методов ведения мониторинга. Автоматизированные устройства функционировали в летне-осенний период на двух реках в непосредственной близости от источников загрязнения. Были получены детальные данные об изменении гидрохимических параметров в точках наблюдения. В процессе совместного функционирования двух датчиков были выявлены значительные краткосрочные колебания значений TDS (соответственно, солёности и электропроводности), а также температуры вод р. Косьвы в районе излива ш. им. Калинина. Датчик, установленный в устье излива, на протяжении всего периода наблюдений зафиксировал изменение параметра TDS от 1954 до 2564 ppm. В то же время датчик, расположенный в зоне смешения вод, зафиксировал колебания TDS в диапазоне от 28 до 1326 ppm. Подобные изменения значений в десятки раз могут быть критически важными при оценке экологической ситуации района исследований. Точечный отбор проб может быть выполнен в любой из периодов изменения гидрохимических параметров, и на основании полученных данных может сформироваться недостоверная картина превышения содержания загрязняющих веществ. Мониторинг гидрохимических параметров в автоматизированном режиме на особо ответственных участках обеспечивает поток данных в режиме реального времени, что минимизирует риски получения необъективной информации. В ходе анализа установлено, что на химический состав вод на данном участке существенное влияние оказывает процесс разбавления КШВ речными водами, связанный с особенностями режима работы гидротехнического сооружения, расположенного в 20 км выше по течению от пункта замеров. Натурные исследования позволили получить детальное представление о концентрациях химических элементов и соединений в водных объектах. При функционировании автоматизированных устройств были выявлены значительные краткосрочные изменения TDS и температуры в р. Косьве, которые могут быть критически важными при оценке экологической ситуации района исследований. Обработка данных ДЗЗ и расчёт индекса AMWI позволили выявить источники загрязняющих веществ, зоны их переноса и аккумуляции. Мониторинг водных объектов в подобном режиме обеспечивает поток достоверных данных, что минимизирует риски получения необъективной информации и позволяет своевременно фиксировать возможные изменения гидрохимических параметров, вызванные техногенными и природными факторами. Интегральная оценка качества окружающей среды является сложной научной задачей, существует множество методик и подходов, при этом используются различные показатели, характеризующие как природные, так и антропогенные факторы. В интегральную оценку, основанную на методе главных компонент, были включены различные источники загрязнения (в том числе с использованием фондовых данных): изливы кислых шахтных вод, стоки с породных отвалов, загрязненные родники, донные отложения, далее были рассчитаны веса для всех загрязнителей. Для оценки были выбраны следующие гидрохимические компоненты: сульфат-ион, железо общее, алюминий, бериллий, кадмий, кобальт, литий, никель, марганец, бор, селен, мышьяк. Их выбор основывался на частоте превышений ПДК за многолетний период наблюдений. Полученные количественные значения загрязнённости территории были переведены в качественные характеристики: «риск», «кризис», «бедствие» на основе методики – по правилу трех сигм. На исследуемой территории выделено 12 бассейнов рек площадью 796,7 кв. км, находящихся в градации от «риска» до «бедствия», а также зоны негативного влияния на окружающую среду в поймах крупных рек: Яйвы, Косьвы, Северной Вильвы. Картографический веб-сервис, разработанный на платформе NextGIS, представляет собой многофункциональный инструмент, предназначенный для отображения и анализа актуальной информации об экологическом состоянии модельного объекта. Важной составляющей сервиса является блок, посвящённый спектральным водным индексам — AMWI (Acid Mine Water Index) и TSM (Total Suspended Matter). Данные по индексам охватывают период начиная с 2019 года и постоянно пополняются по мере поступления новых спутниковых снимков. Также частью системы являются данные полевых исследований. Эти сведения включают информацию о местах отбора проб, как в зонах, подверженных техногенному воздействию, так и в фоновых участках. Интеграция данных с датчиков также играет значительную роль в формировании полной картины. Сервис предоставляет информацию о расположении датчиков, установленных в ключевых точках наблюдения, а также отображает результаты измерений, полученные за весь период функционирования системы. Разработанный на базе NextGIS картографический веб-сервис представляет собой не просто платформу для визуализации данных, а полноценную информационно-аналитическую систему, обеспечивающую всесторонний подход к мониторингу водных объектов. Интеграция дистанционных, полевых и автоматизированных данных в едином интерфейсе позволяет проводить оперативно выявлять потенциальные экологические угрозы, оценивать эффективность принимаемых мер и принимать обоснованные решения в области охраны окружающей среды. Автоматизированная система мониторинга может быть использована для других территорий, где актуальна проблема интенсивного техногенного воздействия на водные объекты. Адаптация системы будет включать несколько этапов: - определение оптимальных точек установки автоматизированных гидрохимических датчиков в ходе рекогносцировочных и натурных исследований; - изучение наличия доступной спутниковой информации и зоны покрытия снимками для территории исследований; - определение пунктов наблюдения для отбора проб воды и проведение лабораторных анализов, а также экспресс-тестов в полевых условиях; - выбор ключевых контролируемых гидрохимических параметров, учитывающих специфику техногенной нагрузки; - калибровка измерительных приборов под местные условия; - установка датчиков с учетом особенностей рельефа и гидрографии; - настройка параметров передачи данных; - настройка веб-картографического сервиса с установкой уровней доступа к информации. Таким образом, автоматизированная система мониторинга может быть успешно адаптирована для различных территорий с учетом их специфических особенностей и потребностей в экологическом контроле. Ссылка на картографический сервис: https://hydrogeo.nextgis.com