АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОЛЬСКОЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ КОМПАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ ArcGIS
АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОЛЬСКОЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ КОМПАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ ArcGIS
Аннотация
Методами биомониторинга проведена оценка состояния хвойных растений в районе воздействия Кольской горно-металлургической компании (г. Мончегорск); показано угнетение растений в зоне воздействия комбината. С использованием функционала ArcGIS выполнена пространственная привязка района исследования, созданы тематические слои почвенного покрова, почвообразующих пород, геологического строения, типологии лесов по целевому назначению, особо охраняемых территорий для муниципальных округов города Мончегорск и города Оленегорск Мурманской области, осуществлен геоинформационный оверлейный анализ данной территории. Показано, что на фоне общего закисления почв исследуемые территории отражают относительное экологическое благополучие, а по мере приближения к источнику загрязнения обнаруживаются зоны с повышенным экологическим риском.
1. Введение
Последствием развития горнодобывающей промышленности на Кольском полуострове стал ряд экологических проблем, связанных с загрязнением почвы, воды и воздуха, угнетением растительного и животного мира. Многолетние исследования разных авторов , , , свидетельствуют о накоплении в воде и почве тяжелых металлов, активных дигрессионных сукцессиях лесной растительности в районе воздействия Кольской горно-металлургической компании. В связи с этим востребованность приобретает систематическая биоиндикационная оценка состояния хвойных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения промышленных районов.
2. Методы и принципы исследования
Рисунок 1 - Расположение пунктов отбора проб
Примечание: границы муниципальных районов
В ходе исследования оценивалось повреждение и усыхание хвои, рассчитывалась общая поверхность хвои . Для оценки загрязнения использована шкала охвоенности растений :
1) слабое загрязнение (10-20% хвои усохло/отсутствует);
2) среднее загрязнение (20-50%);
3) высокое загрязнение (от 50% и выше).
Состояние природной среды оценивали, исходя из степени повреждения и усыхания хвоинок : более 95% здоровой хвои оценивали как безопасную территорию (класс качественного состояния – 1); от 80 до 94% здоровой хвои относили к классу состояния 2 (относительно безопасная территория); менее 80% здоровой хвои – класс 3 (территория с повышенным экологическим риском).
Для оценки достоверности результатов исследования использовался однофакторный дисперсионный анализ в программе «STATISTICA.ANOVA» (p ≤ 0,01).
Геоинформационный метод был реализован с помощью лицензионного пакета ArcGIS. Для проведения оверлейного геоанализа территории техногенного воздействия была осуществлена координатная привязка пробных площадей к базовой карте Мурманской области, добавлены слои с геологическим строением района исследования, почвообразующими породами, почвенным покровом, распределением лесной растительности по целевому использованию и особо охраняемыми территориями (для Мончегорского и Оленегорского округов) на основе картографических материалов из атласа Мурманской области.
3. Результаты и обсуждение
Рисунок 2 - Карта-схема расположения лесов по целевому назначению в районе исследования
Примечание: ArcGIS, 2024
В ходе исследования проведен анализ геологического строения Мончегорского и Оленегорского районов, проведена координатная привязка пробных площадей к геологической карте Кольского полуострова с использованием ArcGIS (Рис.3). Как видно из карты-схемы, пробные площади заложены в 3-х зонах:
1) протерозойская группа с рядом региональных серий (имандра-варзугской, печенгской и др.), с местными свитами седименто-экзогенно-магматического генеза, лавовыми внедрениями основного состава и присутствием образований туфогенеза, с подчиненным присутствием ряда пород и минералов (филлитов, доломитов, кварцитов и др.) (учетные площадки №1 и №4);
2) архей(или нижний протерозой) с габбро-амфиболитами, норитами, сланцами, местами с присутствием ультраосновных нерасчлененных пород(площадки №3 и №2);
Рисунок 3 - Геологическая карта-схема района исследования с центральной границей раздела Мончегорского и Оленегорского районов
Примечание: ArcGIS, 2024
Рисунок 4 - Почвенная карта-схема Мончегорского и Оленегорского районов
Примечание: ArcGIS, 2024; градиентной заливкой показаны почвообразующие породы
Таблица 1 - Значение показателей биоиндикационной оценки хвои ели за июль 2023 года
Показатель | Пробные площади | |||||
№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | Контроль | |
Ширина хвоинки (в мм) | 1,01±0,07 | 1,0±0 | 1,0±0,02 | 0,98±0,06 | 0,98±0,08 | 1,0±0 |
Длина хвоинки (в мм) | 9,11±2,2 | 9,03±2,2 | 9,84±2,2 | 12,73±1,8 | 12,77±1,1 | 13,23±0,9 |
Класс повреждения хвоинок | 1,93±0,7 | 2,37±0,8 | 2,02±0,7 | 1,72±0,7 | 1,75±0,7 | 1,0±0 |
Класс усыхания хвоинок | 1,27±0,7 | 2,04±1,2 | 1,33±0,7 | 1,17±0,6 | 1,18±0,6 | 1,0±0 |
Общая поверхность хвои(в мм2) | 23,37±5,8 | 23,17±5,7 | 25,36±6,03 | 32,51±5,5 | 32,57±4,2 | 34,02±2,4 |
Повреждение хвои, % | 12,04 | 36,63 | 14,56 | 9,51 | 10,86 | 0 |
4. Заключение
В районе исследования на фоне общего природного закисления территории осуществляется негативное антропогенное воздействие горно-металлургическим предприятием. Как показало биоиндикационное исследование состояния среды в районе техногенного воздействия, учетные площадки №3-5 являются территориями относительного экологического благополучия (класс 2), по мере приближения к источнику загрязнения (площадка №2) обнаруживается территория с повышенным экологическим риском (класс 3); контрольная площадка (№6) – класс 1 (экологически безопасная территория, хвоя здоровая).
Полученные значения показателей для учетной площадки №1не учитывались при общем анализе, что связано с отсутствием охвоенности деревьев в средней части кроны (обнаружены только молодые побеги 1-2 года жизни в нижней части). В более ранние годы растения на данной учетной площадке имели охвоение в средней части кроны, нов 2023 г. средняя часть кроны была голой.