Environmental assessment of soil and vegetation state in the vicinity of a mining and processing plant of the basis of Earth remotesensing data

Abstract

Spatial and temporal variability of the vegetation index were investigated in the vicinity of the anthropogenic source of heavy metals. The analysis of the special points of the theoretical equation of the dependence of the concentration of photosynthetically active biomass on the resulting concentration of pollutants in the soil revealed the maximum permissible concentration of heavy metals in the soil. The results of its determination in the northern forest-steppe under the current level of anthropogenic pressure, according to MODIS materials, amounted to 12,3, according to Sentinel-2 — 12,5 mg/kg, respectively. A method for generalizing the macrokinetic patterns of the response of the living organisms to anthropogenic impact is proposed. The results of the environmental risk assessment showed that the probability of exceeding the threshold concentration is 74%.

Based on the five-level quality scale and the indicator of soil state, the quality of soils and vegetation cover was ranked. The areas of the same resistance of soils and vegetation to the action of pollutants in the plant impact zone were mapped. Territories near the plant mostly correspond to the I and II categories of soil quality. The natural protection zone of the enterprise is allocated, and background territories are defined.

References

1. Бакунович Н.О., Хохлова О.С., Мякшина Т.Н. и др. Загрязнение тяжелыми металлами и дыхательная активность микроорганизмов в нативных почвах и искусственных субстратах (на примере заповедного участка «Ямская степь») // Бюллетень Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. № 85. DOI: 10.19047/0136-1694-2016-85-131-149. 2. Гендугов В.М., Глазунов Г.П. Макрокинетическая модель микробного роста на многокомпонентном субстрате // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2014. № 3. Gendugov V.M., Glazunov G.P. Macrokinetic model of microbial growth on a multicomponent substrate // Moscow Univ. Soil Sci. Bull. 2014. Vol. 69. https://doi.org/10.3103/S0147687414030028 3. Глазунов Г.П, Гендугов В.М., Евдокимова М.В. и др. Макроскопическая кинетика временной и пространственной изменчивости вегетационного индекса NDVI на территории заповедника «Ямская степь» в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-111-127. 4. График ветра в Губкине [Электронный ресурс]. 2022. https://world-weather.ru/archive/russia/gubkin/ (дата обращения 01.09.2022). 5. Дружинин В.С., Сикан А.В. Методы статистической обработки гидрометеорологической информации. Спб., 2001. 6. Евдокимова М.В., Глазунов Г.П., Яковлев А.С. и др. Оценка экологического состояния земель, загрязненных комплексом тяжелых металлов, в окрестностях города Норильска за период с 2004 по 2019 г. по материалам NDVI MODIS с сервера Вега-science // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-149-165 7. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170. 8. М-МВИ-80-2008. Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии. СПб. 2008. 9. Пакет программ компьютерной алгебры Maxima. URL: https://sourceforge.net/projects/maxima/ (дата обращения: 01.09.2022). 10. Письмо Роскомзема № 3-15/582 от 27.03.1995 г. «О Методических рекомендациях по выявлению деградированных и загрязненных земель» (вместе с «Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель», утв. Роскомземом 28.12.1994 г., Минсельхозпродом России 26.01.1995 г., Минприроды России 15.02.1995 г.). 11. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 74 от 25.09.2007 г. «О введении в действие новой редакции санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»». 12. Решение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека «Об установлении санитарно-защитной зоны промышленной площадки АО «Лебединский ГОК» с учетом перспективы развития до 2038 года, расположенной по адресу: Российская Федерация, Белгородская область, г. Губкин, промышленная зона, промплощадка ЛГОКА» от 19.04.2019. 13. Русаков А.В. Почвы и почвенный покров Ямской степи. СПб., 2012. 14. СанПиН 1.2.3685-21. «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ № 2 от 28.01.2021 г. 15. Устойчивое развитие: политика, подходы, принципы. URL: https://www.metalloinvest.com/development/ (дата обращения 29.09.2022 г.). 16. Федеральный закон № 52-ФЗ от 30.03.1999 г. «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». 17. Федеральный закон № 96-ФЗ от 04.05.1999 г. «Об охране атмосферного воздуха». 18. Цифровая модель рельефа. [Электронный ресурс]: SRTM Digital Elevation Data. Режим доступа: http://srtm.csi.cgiar.org/ (дата обращения 20.09.2021 г.). 19. Яковлев А.С. Вопросы экологического нормирования и установления фоновых значений свойств почв природных и природно-антропогенных объектов // Почвоведение. 2022. № 2. Yakovlev A.S. Issues of environmental regulation and establishment of background values of soil properties of natural and natural anthropogenic objects // Eurasian Soil Sc. 2022. Vol. 55. https://doi.org/10.1134/S1064229322020144 20. Яковлев А.С., Гендугов В.М., Глазунов Г.П. и др. Методика экологической оценки состояния почвы и нормирования ее качества // Почвоведение. 2009. № 8. Yakovlev A.S., Gendugov V.M., Glazunov, G.P. et al. Methodology for the environmental assessment of the soil state and regulation of the soil quality // Eurasian Soil Sc. 2009. Vol. 42. https://doi.org/10.1134/S1064229309080109. 21. Яковлев А.С., Евдокимова М.В. Подход к установлению зон экологической ответственности предприятий и уровней природно-антропогенного фона почв // Почвоведение. 2022. № 9. Yakovlev A.S., Evdokimova M.V. Approach to Establishment of Environmental Responsibility Zones of Enterprises and Natural–Anthropogenic Background Soil Values // Eurasian Soil Sc. 2022. Vol. 55. https://doi.org/10.1134/S1064229322090150 22. Яковлев А.С., Евдокимова М.В. Подходы к нормированию загрязнения почв в России и зарубежных странах // Почвоведение. 2022. № 5. Yakovlev A.S., Evdokimova M.V. Approaches to the Regulation of Soil Pollution in Russia and Foreign Countries // Eurasian Soil Sc. 2022. Vol. 55. https://doi.org/10.1134/S1064229322050131. 23. Conrad O., Bechtel B., Bock M. et al. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4 // Geosci. Model Dev. 2015. Vol. 8. Iss. 7. 24. Framework for ecological risk assessment. Washington, DC: Risk Assessmnt Forum, U.S. Environmental Protection Agency. 1992. EPA/630/R-92/001. 25. Tucker C.J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation // Remote Sens Environ. 1979. Vol. 8. Iss. 2.