Как обнаружить загрязнение почвы тяжелыми металлами без взятия химической пробы, выяснили ученые Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). Они разрабатывают метод анализа на основе дистанционного зондирования — за основу они берут снимки со спутников.
Физики уже провели исследование в городе Кольчугино Владимирской области — здесь много предприятий цветной металлургии, которые влияют на экологию города. Сначала специалисты обратились к классическому анализу образцов почвы — с помощью атомно-абсорбционного спектрометра (ААС). Это устройство определяет содержание химических элементов в пробе по спектру поглощения электромагнитных волн.
В итоге ученые нашли в образцах из Кольчугино четыре металла I и II классов опасности: цинк, синец, медь и кадмий. Накопление наиболее опасных отходов может привести к необратимым нарушениям в экосистеме. А, к примеру, на восстановление природы после очищения от металлов II класса опасности уйдет около 30 лет.
Ученые также определили массовые доли этих четырех тяжелых металлов в почве и нанесли результаты на карту. После они приступили ко второму этапу исследования — расчету уровня загрязнения почв с помощью комплекса геоинформационных программных продуктов ArcGIS.
В итоге исследователи выделили на изучаемой территории участки с различиями почвенно-растительного покрова (LULC). Они назвали шесть классов почвенного покрова: городские, водные, зеленые, лесные, болотные и промышленные районы. Эксперты также составили карту, куда нанесли все эти зоны, и сопоставили ее с картой спектрального анализа почв. Как оказалось, распределение классов почвенного покрова и участков загрязнений взаимосвязаны. Например, как наиболее загрязненные участки ученые отметили промзоны — на них приходились пики загрязнения, обнаруженные с помощью ААС.
«Когда мы нашли сходство между фотографиями со спутника и составленной в ходе нашего исследования картой, мы предположили, что сможем использовать этот метод для оценки загрязнения почвы в тех областях, где невозможно взять пробы, то есть сможем смоделировать ситуацию исходя из карты LULC», — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Ваель Бадави.
Однако важно понимать, что снимки со спутника дают общую картину — по ним можно лишь найти районы, которые требуют особого внимания или дополнительной проверки. Тем более по фотографиям не получится определить, какими именно металлами загрязнена почва. Ученые Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ продолжат работу в этом направлении.
Первые результаты исследования опубликованы в международном журнале Land.
