ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 7
1.1. Спутниковые снимки 7
1.2. Водные индексы 10
Глава 2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОДНОРОДНОСТИ СТВОРОВ МОНИТОРИНГА РЕКИ НЕВЫ ПО ВОДНЫМ ИНДЕКСАМ 12
2.1. Скачивание спутниковых снимков 12
2.2. Обработка снимков в среде QGIS 13
2.3. Деление ряда 19
2.4. Оценка однородности рядов наблюдений в среде Mathcad 22
2.5. Результаты исследования 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 27
Приложение 1 30
Приложение 2 31
Актуальность темы исследования. Одной из угроз для сохранения экологической стабильности Балтийского моря является его антропогенное эвтрофирование из-за избыточного поступления общего азота и фосфора с его водосборного бассейна (HELCOM, 2023). Эвтрофикация вод — это повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов (ГОСТ Р 59053-2020). Эвтрофирование негативно влияет на морские экосистемы, рыбопромысловые ресурсы и может представлять угрозу для здоровья людей. Международное значение имеет определение квот на объёмы поступления биогенных элементов от всех государств водосборного бассейна Балтийского моря. Нева — самая полноводная река бассейна Балтийского моря, а Санкт-Петербург — крупнейший мегаполис на его побережье.
Качество воды во всех створах мониторинга на реке Неве в 2021-2022 гг. оценивалось 3-м классом, преимущественно разрядом «а» («загрязненная» или «очень загрязненная») (Ежегодники «Качество поверхностных вод Российской федерации», 2022 и 2023). Гидрохимические съемки водотоков в черте Санкт-Петербурга (рис. 1) проводятся в 15 пунктах (22 створа). В данной работе рассматривается гидроствор Новосаратовка 161(3), расположенный в черте Санкт-Петербурга на реке Неве, на 0,5 км ниже.
В 2021 году в створе Новосаратовка (левый берег, дно) и на реке Славянка (граница Санкт-Петербурга и Ленинградской области (31,0 км выше устья), поверхность) было зафиксировано значение, квалифицируемое как высокое загрязнение (ВЗ). Показатель (концентрация в ПДК) загрязнения в обоих случаях — азот нитритный (10,7-15,2 ПДК). Среднегодовые концентрации азотов аммонийного, нитратного и нитритного были ниже ПДК во всех створах (Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2021 году, 2022).
Распределения средних многолетних значений концентраций валового фосфора по длине реки Невы, рассчитанные по данным наблюдений, имеют сложный характер и не всегда физически оправданы, а также сложную картину представляют погодичные изменения концентраций. Так средние многолетние значения концентраций валового фосфора в реке Неве увеличиваются от истока до створа Новосаратовка на 0,09 мг/л. Далее ниже створа происходит резкое уменьшение концентраций (Говор А. А., Шелутко В. А., Алексеев Д. К., 2020). Даже при оптимальных термических условиях время, которое воды Невы затрачивают на преодоление пути от створа Новосаратовки до створа устья реки Охты, недостаточно для осуществления такого интенсивного потребления фосфора планктоном. Возможно, повышенное содержание биогенных элементов на створе 161 (3) связано с тем, что часть проб была отобрана в неразбавленной струе вод реки Славянки, характеризующейся в 2021 году как загрязненная, а в 2022 году — как очень загрязнённая (Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2022 году, 2023)...
Данные дистанционного зондирования Земли совместно с ГИС- системами позволяют анализировать водные объекты, создавать модели индексов и на их основе проводить визуальную оценку и анализ процессов эвтрофирования и загрязнения водоемов.
Исследование подтвердило возможности использования спутниковых снимков и водных индексов для анализа неоднородности мутности акваторий. В ходе оценки однородности рядов наблюдений по непараметрическим критериям гипотеза однородности была опровергнута для всех рядов наблюдений по NDVI.
Связь между значениями NDTI и NDVI отсутствует. Аналогично можно сказать и о связи между расположениями границ участков мутности створа. Отсутствие между этими индексами связи указывает на то, что мутность в реке определяется наличием именно механической взвеси, a не развитием фитопланктона.
Выявленная неоднородность буферной зоны створа мониторинга №161 (3) р. Невы указывает на неоднородность вод на створе. Вероятно, это может быть причиной возможного завышения концентраций общего азота и фосфора на этом створе по данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
