resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2024-29-2-248-258resar-408Research ArticleБиологические науки. ЭкологияBiological sciences. EcologyПрименение методов дистанционного зондирования для оценки экологической ситуации в бассейне верхнего течения реки ЛенаApplication of remote sensing methods to assess the environmental situation in the upper Lena River basinhttps://orcid.org/0000-0002-5324-5410СаввиновГ. Н.SavvinovG. N.

Саввинов Григорий Николаевич, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, директор

ResearcherID: T-7914-2017, Scopus Author ID: 56028258300 

г. Якутск

Savvinov Grigory Nikolayevich,  Dr. Sci. (Biol.), Chief Researcher, Director 

ResearcherID: T-7914-2017, Scopus Author ID: 56028258300 

Yakutsk

savvinov_gn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4781-9027МакаровВ. С.MakarovV. S.

Макаров Виктор Семенович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник 

ResearcherID: Н-2289-2019, Scopus Author ID: 57387347600 

г. Якутск 

Makarov Victor  Semyonovich, Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher 

ResearcherID: Н-2289-2019, Scopus Author ID: 57387347600 

Yakutsk

mvs379@yandex.ruСеверо-Восточный федеральный университетРоссияAmmosov North-Eastern Federal UniversityRussian FederationСеверо-Восточный федеральный университет ; Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАНРоссияAmmosov North-Eastern Federal University ; Melnikov Permafrost Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202429062024292248258Copyright © Саввинов Г.Н., Макаров В.С., 20242024Саввинов Г.Н., Макаров В.С.Savvinov G.N., Makarov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/408

В статье затронута проблема загрязнения р. Лена золотодобывающими предприятиями, функционирующими в ее верхнем течении. Промышленная разработка рудных и россыпных месторождений золота активно ведется на территориях пяти  регионов Сибирского и Дальневосточного федеральных округов, наиболее масштабное освоение осуществляется в Иркутской области, Бурятии и Якутии. Дальнейшая интенсификация деятельности объектов золотодобывающей промышленности приведет к значительным негативным воздействиям на экосистемы бассейна верхнего течения р. Лена. В связи с этим рассмотрены возможности применения спутниковых данных Sentinel-2 для оценки экологической ситуации в речных системах Якутии. В работе использованы наиболее распространенные водные индексы NDTI, AMWI и Harma. Объектом применения данных индексов был выбран район устья р. Витим, в бассейне которого сосредоточено наибольшее количество действующих лицензионных участков по золотодобыче. Выделены тестовые участки на реках Витим и Лена, а также на оз. Охнинское в качестве контроля. Водные индексы проанализированы в программном пакете ArcGIS, статистическая обработка данных проведена в программе MS Excel. Выявлено, что для оценки мутности поверхностных вод в районе устья р. Витим наилучшие результаты дает использование индекса AMWI. Показаны пространственные закономерности и проанализирована сезонная динамика мутности изучаемых водных объектов. Предложенная методика с использованием индекса AMWI может применяться для оперативной оценки состояния водных объектов Якутии в условиях их активного техногенного загрязнения, с целью своевременного принятия превентивных природоохранных мероприятий.

This article addresses the problem of pollution in the Lena River caused by gold mining enterprises operating in its upper regions. It highlights the ongoing industrial exploitation of ore and placer gold deposits in five regions within the Siberian and Far Eastern federal districts. The most large-scale development is carried out in the Irkutsk region, Buryatia, and Yakutia. Further intensification of gold mining activities will result in significant negative impacts on the ecosystems of the upper reaches of the Lena River basin. In this context, the potential applications of Sentinel-2 satellite data for assessing the ecological conditions of river systems in Yakutia are being explored. The most common water indices, NDTI, AMWI, and Harma, were used in this study. The indices were applied to analyze the area of the Vitim River mouth, which contains the highest concentration of active gold mining license areas in the basin. Test sites were allocated on the Vitim and Lena rivers, as well as on Lake Okhninskoye for control purposes. Water indices were analyzed using the ArcGIS software package, and statistical data processing was conducted in the MS Excel program. It is revealed that the best results for estimating surface water turbidity in the area of the Vitim River mouth are obtained using the AMWI index. Spatial regularities are demonstrated, and the seasonal dynamics of turbidity in the studied water bodies are analyzed. The proposed methodology using the AMWI index can be applied for operational assessment of the state of water bodies in Yakutia under conditions of active anthropogenic pollution. This can facilitate timely implementation of preventive environmental protection measures. 

река Ленаэкосистемызолотодобывающая промышленностьтехногенное воздействиезагрязнение природных водметод дистанционного зондированияLena Riverecosystemsgold mining industrytechnogenic impactnatural water pollutionremote sensing methodРабота выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ «Биота и абиотические компоненты экосистем Северо-Востока России и рациональное освоение природных ресурсов криолитозоны в условиях изменения климата и техногенного воздействия» (№ FSRG-2013-0011).This study was conducted within the framework of the state assignment of the Ministry of Higher Education and Science of the Russian Federation “Biota and abiotic components of ecosystems in the North-East of Russia and the rational development of natural resources of the permafrost zone under conditions of climate change and technogenic impact” (No. FSRG-2013-0011).ReferencesСаввинов Г.Н. Эколого-почвенные комплексы Якутии. М.: Недра; 2007. 312 с.Savvinov G.N. Ecological and soil complexes in Yakutia. Moscow: Nedra; 2007. 312 p. (In Russ.)Lacaux J.P., Tourre Y.M., Vignolles C., et al. Classification of ponds from high-spatial resolution remote sensing: Application to Rift Valley Fever epidemics in Senegal. Remote Sensing of Environment. 2006;106(1): 66–74. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.07.012Lacaux J.P., Tourre Y.M., Vignolles C., et al. Classification of ponds from high-spatial resolution remote sensing: Application to Rift Valley Fever epidemics in Senegal. Remote Sensing of Environment. 2006;106(1): 66–74. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.07.012Березина О.А., Шихов А.Н., Абдуллин Р.К. Применение многолетних рядов данных космической съемки для оценки экологической ситуации в угледобывающих районах (на примере ликвидированного Кизеловского угольного бассейна). Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018;(15)2:144–158. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-144-158Berezina O.A., Shikhov A.N., Abdullin R.K. The use of multi-temporal satellite images for environmental assessment in coal mining areas (by example of closed Kizel coal basin). Current problems in remote sensing of the Earth from space. 2018;(15)2:144–158. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-144-158Härmä P., Vepsäläinen J., Hannonen T., et al. Detection of water quality using simulated satellite data and semi-empirical algorithms in Finland. Science of the Total Environment. 2001;268(1-3):107–121. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00688-4Härmä P., Vepsäläinen J., Hannonen T., et al. Detection of water quality using simulated satellite data and semi-empirical algorithms in Finland. Science of the Total Environment. 2001;268(1-3):107–121. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00688-4Голик В.И., Комащенко В.И., Дребенштедт К. Охрана окружающей среды. М.: Высш. школа; 2007. 270 с.Golik V.I., Komashchenko V.I., Drebenshtedt K. Environmental protection. Moscow: Vyssh. shkola Publ.; 2007. 270 p. (In Russ.)Логачев А.В., Голик В.И. Минимизация вредных последствий добычи золота на Дальнем Востоке. Вестник ДВО РАН. 2009;146(4):97–102.Logachev A.V., Golik V.I. Minimization of harmful consequences of extraction of gold in the Far East. Vestnik of the Far East branch of the Russian Academy of Sciences. 2009;(4):97–102. (In Russ.)Сотников В.И. Влияние рудных месторождений и их отработки на окружающую среду. Соросовский образовательный журнал. 1997;(5):62–65.Sotnikov V.I. The influence of ore deposits and their processing on environment. Sorosovskiy obrazovatel’nyy zhurnal. 1997;(5):62–65. (In Russ.)Росляков Н.А., Кириллова О.В. Ртутное загрязнение при добыче золота в России. Химия в интересах устойчивого развития. 1995;(3):43–56.Roslyakov N.A.. Kirillova O.V. Mercury pollution during gold mining in Russia. Chemistry for Sustainable Development. 1995;(3):43–56. (In Russ.)Антонинова Н.Ю. Экологическая реабилитация установок кучного выщелачивания (на примере Сафьяновского месторождения): Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Пермь; 2007. 137 с.Antoninova N.Yu. Environmental remediation of leaching facilities (on the example of Safyanovskoye deposit): Abstr. Diss. … Cand. Sci. Perm. 2007. 137 p. (In Russ.)Шаякубов Т.Ш. Золоторудное месторождение Мурунтау. Ташкент; ФАН; 1998. 539 с.Shayakubov T.Sh. Muruntau gold deposit. Tashkent; FAN Publ.; 1998. 539 p. (In Russ.)Толстов Е.А., Прохоренко Г. А., Браунли Дж. Кучное выщелачивание золота из забалансовой руды карьера Мурунтау на совместном предприятии «Зарафшан-Ныомонт». Цветные металлы. 1999;(7):53–56.Tolstov E.A.. Prokhorenko G. A.. Braunli D. Heap leaching of gold from off-balance ore of the Muruntau quarry at the Zarafshan-Nyomont joint venture. Tsvetnye Metally.1999;(7):53–56. (In Russ.)Курганович К.А. Использование нормализованного разностного индекса мутности воды NDTI для дистанционного мониторинга содержания взвешенных веществ в водах рек. В кн.: Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов : Материалы XXII Международной научно-практической конференции. г. Чита, 28 ноября – 02 декабря 2022 г.Часть 2. Чита: Забайкальский государственный университет; 2022. С. 142–147.Kurganovich K.A. Use of the normalized difference water turbidity index NDTI for remote monitoring of the content of suspended substances in river waters. In: Kulagin readings: equipment and technologies of production processes: Materials of the 22nd International Scientific and Practical Conference, Chita, November 28 – December 2, 2022. Part 2. Chita: Transbaikal State University; 2022, pp. 142–147. (In Russ.)Кочев Д.В., Эмих Н.А., Курганович К.А. Дистанционный мониторинг качества поверхностных вод водных объектов как фактор решения социально-экономических проблем Азиатско-Тихоокеанского региона. В кн.: Научный вектор в АТР: материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, г. Чита, 10–11 ноября 2022 г. Часть 1. Чита: Забайкальский государственный университет; 2022. С. 35–39.Kochev D.V., Emikh N.A., Kurganovich K.A. Remote monitoring of the quality of surface waters of water bodies as a factor in solving socio-economic problems of the Asia-Pacific region. In: Scientific vector in the AsiaPacific region: materials of the international scientific and practical conference of young scientists, Chita, November 10–11, 2022. Part 1. Chita: Transbaikal State University; 2022, pp. 35–39. (In Russ.)Шевченко И.А. Определение экологического состояния водоемов Киева по данным дистанционного зондирования Земли. Мелиорация. 2017;1(79):76–80.Shevchenko I.A. Diagnostic of ecological state of water bodies in Kiev via remote sensing. Land Reclamation. 2017;(1):76–80. (In Russ.)Тихомиров О.А., Бочаров А.В. Использование данных дистанционного зондирования для оценки показателей мутности воды водных объектов. Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. 2016;(1):5–11.Tikhomirov O.A., Bocharov A.V. Use of sensor for evaluation of indicators turbidity content in water reservoir. Herald of Tver State University. Series: Geography and Geoecology. 2016;(1):5–11. (In Russ.)Тихомиров О.А., Бочаров А.В., Комиссаров А.Б. и др. Использование данных сенсора Landsat 8 (OLI) для оценки показателей мутности, цветности и содержания хлорофилла в воде Иваньковского водохранилища. Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. 2016;(2):230–244.Tikhomirov O.A., Bocharov A.V., Komissarov A.B., et al. Use of sensor landsat 8 (OLI) for evaluation of indicators turbidity, color and chlorophyll content in water reservoir Ivankovskoye. Herald of Tver State University. Series: Chemistry. 2016;(2):230–244. (In Russ.)Тихонова С.А., Стручкова Г.П., Капитонова Т.А. Оценка антропогенного загрязнения водоемов Якутии по спектральным характеристикам космоснимков. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021;(12–1):213–222. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_121_0_213Tikhonova S.A., Struchkova G. P., Kapitonova T.A. Manmade pollution assessment in water bodies in Yakutia using color response curves and satellite images. Mining informational and analytical bulletin. 2021;(12–1): 213–222. (In Russ). https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_121_0_213

The authors declare that there are no conflicts of interest present.