Цивилизация
Карты распределения концентраций тяжелых металлов никеля и меди в верхнем слое почвы составили российские специалисты из РУДН и их коллеги из Кольского научного центра РАН с помощью данных, собранных беспилотными летательными аппаратами. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Land Degradation & Development.
Ученые разработали и протестировали методику анализа пространственного распределения концентраций тяжелых металлов в почвах. Обычно контроль за состоянием почвы проводится с помощью отбора проб вручную во множестве точек, но это слишком долго и сложно. Чтобы решить эту проблему, исследователи занялись поиском зависимости концентраций тяжелых металлов от других параметров, получить которые можно более простыми и быстрыми способами — например, с помощью беспилотных летательных аппаратов. Ориентироваться при этом можно на типы почв и особенности рельефа — например, при высоком содержании тяжелых металлов в почве они с большой вероятностью вымываются с вершинных участков и скапливаются внизу.
Получить данные точечных измерений на участке техногенной пустоши на Кольском полуострове удалось с помощью портативного рентгенофлуоресцентного анализатора. Для детального снимка и построения цифровой модели рельефа исследователи использовали данные, собранные беспилотниками. Ученым удалось установить связи между концентрациями тяжелых металлов в почве, картой типов почв и параметрами рельефа. С помощью нейросетей удалось рассчитать концентрации тяжелых металлов на всей территории изучаемого участка и сформировать карту распределения концентраций меди и никеля на пустоши.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами часто встречается вокруг комбинатов цветной металлургии. Техногенные пустоши — зоны, где из-за загрязнений практически отсутствует растительный покров — например, как в окрестностях Мончегорска, где более 80 лет работает медно-никелевый комбинат. Помимо вреда для растений, выбросы тяжелых металлов и серных соединений повышают риск развития рака, поражений легких и прочих болезней у людей и животных. Сильнее всего проблема распространена на севере России, где добыча и переработка полезных ископаемых остается ведущей отраслью региона.
«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.
В дальнейшем технология даст возможность быстрее предсказывать загрязнение почв на обширных и удаленных территориях, рассчитывают разработчики метода. Остановить производство невозможно, но тщательный контроль за уровнями тяжелых металлов на подверженных загрязнению участках даст возможность своевременно принимать меры по их рекультивации.