ANALYSIS OF THE TECHNOGENIC IMPACT ON THE TERRITORIES OF THE KOLA MINING AND METALLURGICAL COMPANY USING ArcGIS SOFTWARE
ANALYSIS OF THE TECHNOGENIC IMPACT ON THE TERRITORIES OF THE KOLA MINING AND METALLURGICAL COMPANY USING ArcGIS SOFTWARE
Abstract
Biomonitoring methods were used to evaluate the condition of coniferous plants in the area affected by the Kola Mining and Metallurgical Company (Monchegorsk); plant oppression in the area affected by the combine was shown. Using ArcGIS functionality, spatial georeferencing of the study area was performed, thematic layers of soil cover, soil-forming rocks, geological structure, forest typology by purpose, specially protected areas for the municipal districts of Monchegorsk and Olenegorsk in Murmansk Oblast were created, and geoinformation overlay analysis of the area was performed. It is shown that against the background of general soil acidification the studied territories reflect relative ecological well-being, while as one approaches the source of pollution, zones with increased ecological risk are detected.
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.