VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В России ежегодно образуется около 130 млн. м³ твердых бытовых отходов (ТБО). Из 27 млн. тонн ТБО (один кубический метр отходов до уплотнения весит 200 кг) промышленной переработке подвергается порядка 3%, остальное вывозится на свалки и полигоны-захоронения с отчуждением земель в пригородной зоне. Значительное количество ТБО попадает на несанкционированные свалки, количество которых постоянно растет. Поэтому ТБО представляют собой источник загрязнения окружающей среды, способствуя распространению опасных веществ. Вместе с тем они содержат в своем составе ценные компоненты, которые могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов. Основная масса ТБО и промышленных отходов образуется в городах и поселках городского типа (сфере компетенции местного самоуправления по Конституции РФ).

Одной из актуальных экологических проблем краев и областей почти во всех субъектах РФ является увеличение площадей для размещения отходов производства и потребления, твердых бытовых отходов (ТБО) и неопасных промышленных отходов, в том числе строительных. Объекты для захоронения малоопасных отходов (полигоны, свалки) являются источником химического загрязнения природных ландшафтов и геологической среды. Продукты разложения ТБО оказывают влияние на компоненты окружающей среды - почвенно-растительный слой, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, ведут к техногенной миграции химических элементов и нарушению геохимического равновесия.

Современные методы дистанционного зондирования основаны на регистрации излучений посредством цифровых фотокамер, оптико-электронных сканеров, микроволновых приемников, радиолокаторов и других приборов, установленных на космических аппаратах. С помощью регистрирующего прибора, обеспечивающего регистрацию в аналоговой или цифровой форме отраженного или собственного электромагнитного излучения, получают снимок участков поверхности в широком спектральном диапазоне (видимом, инфракрасном и микроволновом). Результаты съемки - снимки различного разрешения, которые проходят первичную обработку и дешифрирование - придание снимку вида, по которому можно определить площадь объекта и описать состояние участков прилегающей территории.

Объекты складирования и захоронения отходов видны на снимках, полученных при аэросъемке и с космических аппаратов NOAA, TERRA (для крупных свалок), Landsat, SPOT-2, 4/5, IRS, IKONOS, QuickBird, GeoEye, WorldView-2 и др. Выбор спутниковых систем обусловлен не только оперативностью получения снимков наземными пунктами приема, но и доступностью архивных данных.

Оценить параметры экологического состояния объектов захоронения отходов можно с космических снимков высокого (2-10 м) и сверхвысокого (0,5-2 м) разрешения.

В работе были использованы космические снимки со спутников Landsat-5 и Landsat-7 (США, 80 м), которые дают снимки среднего и низкого пространственного разрешения. Высокодетальную съемку обеспечивают спутники IRS-P5 (разрешение 2,5 м), EROS A (1,9 м), EROS B (0,7 м).

Для компьютерной обработки многозональных снимков использовалась программа MultiSpec. Программа проста в использовании, имеет широкий набор функций, хорошо известна среди специалистов по обработке снимков и распространяется бесплатно. Система позволяет обрабатывать многозональные снимки (например, получаемые со спутников Ресурс-О, Landsat) а также гиперспектральные снимки (получаемые недавно разработанными системами, например сканерами AVIRIS и MODIS).

Особенности изображения на космических снимках зависят от технических и природных факторов. Основными техническими факторами, влияющими на информативность космических снимков, являются параметры полета (траектория, высота, тип орбиты, скорость движения); характеристики космических съемочных систем; спектральный диапазон; разрешающая способность съемочных систем; способы обработки материалов. К естественным природным факторам относятся состояние атмосферы, сезон съемки, ландшафтно-климатические особенности территории.

Для свалок характерна неправильная форма, вытягивание вдоль линейных объектов авто- и железных дорог, склонов речных долин, берегов озер и болот.

В основном содержащиеся в свалках материалы с высокими коэффициентами отражения дают резкое повышение яркости на космических снимках – белые, светло-голубые оттенки.

Следует отметить, что, кроме измерения площадных характеристик свалок по одиночным космическим снимкам, современные системы ДЗЗ предоставляют возможность измерения высоты тела свалки (точность до 1 м), а также расчета объема складированного мусора за счет выполнения съемки в стереоскопическом режиме (по паре космических снимков).

Кроме установления самого факта складирования отходов и измерения количественных характеристик свалки, по космическим снимкам можно определить и ряд ее качественных параметров, практически выходя на составление экологического паспорта свалки, одной из составляющих которого становится определенный ранее морфологический состав (тип мусора), а другой — определение по снимку воздействия свалки на компоненты вмещающего ландшафта:

• повреждение травяного покрова, кустарников, деревьев по периферии свалки;

• наличие стоков с территории свалки;

• захламленность береговой линии, водной акватории объектов, прилегающих к свалке;

• горение, тление свалки;

• испарения от свалки (фиксируются только очень мощные потоки).

Каждому объекту присущи отличительные особенности, проявляющиеся в прямых и косвенных дешифровочных признаках, которые, в общем, не постоянны, а зависят от сезона, времени и спектральных диапазонов съемки, масштаба снимков и т.д.

Результатом работы стали выявленные по данным дистанционного зондирования несанкционированные свалки на территории Московской области. Особое внимание на себя обращает тот факт, что часть несанкционированных свалок размещена в зоне, где отсутствует почвенный слой, т.е. в заброшенных карьерах, что является прямой угрозой для проникновения загрязненных веществ, в том числе в геологическую среду и подземные воды.

Серьезной экологической проблемой является то, что образование свалок происходит на границе с зоной жилой постройки и не на свободных территориях с сохранившимся почвенным покровом, способным обеспечивать продуктивность зеленой биомассы и выполнять роль санитарно-гигиенических и сорбционного геохимического барьера. Разрушение почвенного покрова ставит под угрозу дальнейшее выполнение этих функций.