nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2023-46-4-423-431CSSVLQnznistu-312Research ArticleГорнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недрApplied mining and petroleum field geology, geophysics, mine surveying and subsoil geometryАнализ пространственно-временной изменчивости параметров снежного покрова по системе профилей на урбанизированной территорииSpatial and temporal variability analysis of snow cover parameters according to the urbanized area profile systemЛанькоА. В.LankoA. V.

Ланько Анна Викторовна, руководитель департамента образовательных технологий, институт «Сибирская школа геонаук»

г. Иркутск

Anna V. Lanko, Head of the Department of Educational Technology, Siberian School of Geosciences

Irkutsk

lav@geo.istu.eduСарапуловаГ. И.SarapulovaG. I.

Сарапулова Галина Ибрагимовна, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С.Б. Леонова, Институт недропользования

г. Иркутск

Galina I. Sarapulova, Professor of the Department of Mineral Processing and Environmental Protection named after S.B. Leonov, Institute of Subsoil Use

Irkutsk

sara131@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202317012024464423431Copyright © Ланько А.В., Сарапулова Г.И., 20242024Ланько А.В., Сарапулова Г.И.Lanko A.V., Sarapulova G.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/312

Цель данного исследования заключалась в анализе пространственно-временной изменчивости параметров снежного покрова на урбанизированной территории г. Иркутска и примыкающих районов по системе профилей, отражающих особенности микрорельефа местности. Полевые обследования проводились в соответствии с общепринятыми рекомендациями по проведению снегогеохимических съемок. Отбор проб снега производился на всю глубину залегания за исключением слоя снежного покрова толщиной 0,5–1 см от почвы. Точки отбора проб располагались на расстоянии не менее 25 м от дорог. В жилых массивах города пробы отбирались в местах, где снежный покров не нарушен, а посторонние наносы и свалки отсутствуют. Для проведения статистического анализа и построения моделей разрезов по профилям, а также получения схем распределения параметров снежного покрова использовалось программное обеспечение Global Mapper, Golden Software Surfer, Statistica. Получена 3D-модель рельефа по данным радарной топографической съемки, которая выявила сложнопересеченный тип рельефа исследуемой территории. В нем присутствуют горы, плоские возвышенности с волнисто-равнинными пологими водоразделами, пади, ложбины и понижения. Перепад высот составляет до 230 м. С учетом профилей получены схемы распределения высоты снежного покрова, которые позволили выявить наиболее заснеженные участки территории. Проведен геохимический анализ фильтрата талой снежной воды за трехлетний период. В 2021 г. для содержаний вольфрама, натрия, брома, кальция, молибдена, серы, бария, магния, сурьмы, тантала, цезия, титана, хрома, кремния выявлена высокая корреляция с электропроводностью. Средний уровень корреляции с электропроводностью обнаружен для мышьяка, меди, свинца. В 2022 г. выявлена удовлетворительная корреляция между кальцием, магнием, мышьяком и электропроводностью. Полученные данные анализа свидетельствуют о разном уровне загрязнения территории в результате атмосферных выпадений в эти годы, что связано с производственной активностью промышленных объектов. Выявлены схемы распределения показателя рН снега. Показано, что зоны с рН < 6 приурочены в большей степени к Иркутскому алюминиевому заводу. Зоны с рН > 6 обусловлены влиянием энергетических установок на углеводородном топливе: бензине, керосине, мазуте, дизельном топливе, угле. Проведены полевые и лабораторные исследования снежного покрова с использованием геоинформационных технологий и физико-химических методов. Выявлены распространение и миграция загрязняющих веществ в различных пространственно-временных масштабах в зависимости от рельефа местности. Это открывает возможности для моделирования строения ландшафта с учетом метеорологических параметров, фенологических процессов и состояния снежного покрова для целей народного хозяйства, размещения и строительства объектов.

The purpose of the study is to analyze the spatial and temporal variability of snow cover parameters in the urbanized area of the city of Irkutsk and its adjacent areas according to the system of profiles reflecting the features of the area microrelief. Field surveys were conducted in accordance with standard recommendations for snow and geochemical surveys. Snow sampling was carried out at the entire snow depth, with the exception of the snow depth of 0.5-1 cm. Sampling points located at least 25 meters away from the roads. Snow sampling in the residential areas of the city was carried out in the places with undisturbed snow cover and free from extraneous snow banks and landfills. Global Mapper, Golden Software Surfer, Statistica software were used to carry out statistical analysis, build the models of profile sections and obtain the diagrams of snow cover parameter distribution. A 3D relief model was obtained on the basis of radar topographic survey data, which revealed a multiple formation relief of the studied area featuring mountains, high plains with undulating flat gently sloping watersheds, valleys, hollows and depressions. The height difference is up to 230 m. The diagrams of snow depth distribution built with regard to the profiles made it possible to identify the territories with the deepest snow cover. A geochemical analysis of the melt water filtrate was carried out over a three-year period. In 2021 a high correlation with electrical conductivity was found for the contents of tungsten, sodium, bromine, calcium, molybdenum, sulfur, barium, magnesium, antimony, tantalum, cesium, titanium, chromium, and silicon. The average correlation level with electrical conductivity was recorded for arsenic, copper, and lead. The analysis data obtained indicate a different contamination level of the area as a result of atmospheric precipitation in those years due to the activity of industrial facilities. The distribution patterns of the pH snow index have been revealed. It is shown that zones with pH<6 are mostly confined to the Irkutsk aluminum smelter. The zones with pH >6 are caused by the influence of the power plants using hydrocarbon fuels: gasoline, kerosene, fuel oil, diesel fuel, coal. The snow cover was subjected to field and laboratory studies using GIS technologies and physico-chemical methods. The distribution and migration of pollutants in various spatial and temporal aspects have been revealed taking into account the terrain relief. The conducted study opens up opportunities for modeling the landscape structure, taking into account meteorological parameters, phenological processes and snow cover state for the purposes of the national economy and the location of construction of various facilities.

снежный покровмикрорельефхимические элементыэлектропроводностьталая водарНгеоинформационные технологииsnow covermicroreliefchemical elementselectrical conductivitymelt waterpHGIS technologiesReferencesВасилевич М.И. Воздействие эмиссии целлюлозно-бумажного предприятия на окружающую среду // Метеорология и гидрология. 2023. № 1. С. 112–124. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-1-112-124. EDN: AXTKLZ.Vasilevich M.I. Environmental effects of pulp and paper mill emissions. Meteorologiya i gidrologiya. 2023;1:112-124. (In Russ.). https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-1-112-124. EDN: AXTKLZ.Онищук Н.А., Нецветаева О.Г., Моложникова Е.В. Межгодовая динамика химического состава снежного покрова в Прибайкалье // Метеорология и гидрология. 2023. № 4. С. 33–43.Onishchuk N.A., Netsvetaeva O.G., Molozhnikova E.V. Interannual dynamics of snow cover chemical composition in the Baikal region. Meteorologiya i gidrologiya. 2023;4:33-43. (In Russ.).Мананков Н.В., Кара-Сал И.Д. Эколого-геохимическое состояние снежного покрова города Кызыла (республика Тыва) // Вестник Тувинского государственного университета. Выпуск 3. Технические и физико-математические науки. 2013. Т. 1. № 1. С. 122–129. EDN: ROMVOB.Manankov A., Kara-Sal I. The ecological and geochemical condition of the snow cover in Kyzyl (republic of Tuva). Vestnik Tuvinskogo gosudarstvennogo universiteta. Vypusk 3. Tekhnicheskie i fiziko-matematicheskie nauki. 2013;1(1):122-129. (In Russ.). EDN: ROMVOB.Жданок А.И., Тасоол Л.Х., Чупикова С.А., Янчат Н.Н. Загрязнение снежного покрова территории г. Кызыл // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2014. № 6. С. 507–517. EDN: TDUTJJ.Zhdanok A.I.,Tasool L.Kh., Chupikova S.A., Yanchat N.N. Snow cover pollution in Kyzyl territory. Geoehkologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya. 2014;6:507-517. (In Russ.). EDN: TDUTJJ.Макаров В.Н., Торговкин Н.В. Эколого-геохимическая оценка снежного покрова Якутска // Лед и Снег. 2021. Т. 61. № 3. С. 420–430. https://doi.org/10.31857/S2076673421030098. EDN: QSIVYI.Makarov V.N., Torgovkin N.V. Ecological and geochemical characteristics of the snow cover in the Yakutsk city (Central Siberia). Led i Sneg = Ice and Snow. 2021;61(3):420-430. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2076673421030098. EDN: QSIVYI.Булдакова Е.В., Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Принципы геоинформационного обеспечения геоэкологического картографирования регионального уровня // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2014. № 4. С. 380–384. EDN: SJSXMT.Zaikanov V.G., Minakova T.B., Buldakova E.V. Principles of GIS support of geoecological mapping for a regional level. Geoehkologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya. 2014;4:380-384. (In Russ.). EDN: SJSXMT.Голубев В.Н., Петрушина М.Н., Фролов Д.М. Закономерности формирования стратиграфии снежного покрова // Лед и Снег. 2010. № 1. С. 58–72. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-3-63-70.Golubev V.N., Petrushina M.N., Frolov D.M. Development patterns of snow cover stratigraphy. Led i Sneg = Ice and Snow. 2010:1(109):58-72. (In Russ.). https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-3-63-70.Китаев Л.М. Пространственно-временная изменчивость высоты снежного покрова в северном полушарии // Метеорология и гидрология. 2002. № 5. С. 28–34.Kitaev L.M. Spatial and temporal variations of snow depth in the northern hemisphere. Meteorologiya i gidrologiya. 2002;5:28-34. (In Russ.).Комаров А.Ю. Влияние растительности и микрорельефа на стратиграфию снежного покрова в Подмосковье // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2021. № 6. С. 87–98.Komarov A.Yu. The influence of vegetation cover and microrelief on snow stratigraphy in the Moscow region. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5, Geografiya = Lomonosov Geography Journal. 2021;6:87-98. (In Russ.).Комаров А.Ю. Строение снежного покрова на северо-востоке Московской области // Лед и Снег. 2021. Т. 61. № 3. С. 391–403. https://doi.org/10.31857/S2076673421030096. EDN: MQHNXL.Komarov A.Yu. Snow cover stratigraphy in the northeast of Moscow region. Led i Sneg = Ice and Snow. 2021;61(3):391-403. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2076673421030096. EDN: MQHNXL.Китаев Л.М., Кислов А.В. Региональные различия снегонакопления – современные и будущие изменения (на примере Северной Европы и севера Западной Сибири) // Криосфера Земли. 2008. Т. 12. № 2. С. 98–103. EDN: JTGMXZ.Kitaev L.M., Kislov A.V. Regional differences of snow accumulation – contemporary and future changes (on the example of Northern Europe and northern part of West Siberia). Kriosfera Zemli = Earth’s Cryosphere. 2008;12(2):98-103. (In Russ.). EDN: JTGMXZ.Ситдикова А.А., Святова Н.В., Царева И.В. Анализ влияния выбросов автотранспорта в крупном промышленном городе на состояние загрязнения атмосферного воздуха // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. С. 589.Sitdikova A.A., Svyatova N.V., Tsareva I.V. Analysis of the impact of motor vehicle emissions in the large industrial city on the state of air pollution. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of science and education. 2015;3:589. (In Russ.).Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.Vasilenko V.N., Nazarov I.M., Fridman Sh.D. Snow cover pollution monitoring. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1985, 181 p. (In Russ.).Белозерцева И.А., Воробьёва И.Б., Власова Н.В., Янчук М.С., Лопатина Д.Н. Химический состав снега акватории озера Байкал и прилегающей территории // География и природные ресурсы. 2017. № 1. С. 90–99. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(90-99). EDN: YIXIEH.Belozertseva I.A., Vorobyeva I.B., Vlasova N.V., Yanchuk M.S., Lopatina D.N. Chemical composition of snow in the water area of lake Baikal and on the adjacent territory. Geografiya i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources. 2017;1:90-99. (In Russ.). https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(90-99). EDN: YIXIEH.Новикова С.А. Загрязнение атмосферы крупных городов Иркутской области выбросами автотранспортных средств // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. 2015. Т. 11. С. 64–82. EDN: TJBBTZ.Novikova S.A. Pollution of atmosphere by auto transport emissions in big cities of Irkutsk region. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Nauki o Zemle = Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth sciences. 2015;11:64-82. (In Russ.). EDN: TJBBTZ.Ахтиманкина А.В. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий Иркутской области // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. 2017. Т. 21. С. 15–27. EDN: ZFPJUF.Akhtimankina A.V. Atmospheric air pollution by industrial enterprise emissions in the Irkutsk region. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Nauki o Zemle = Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth sciences. 2017;21:15-27. (In Russ.). EDN: ZFPJUF.Гареев А.М., Галеева Э.М., Теплова Д.С. Пространственная и временная изменчивость загрязнения окружающей среды в условиях влияния городских агломераций (на примере Уфимского промышленного узла) // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2018. Т. 28. № 3. С. 41–51.Gareev A.M., Galeeva E.M., Teplova D.S. Spatiotemporal variabilities of environmental pollution under the impact of urban agglomerations: a case study of the Ufa industrial hub. Vestnik Akademii nauk Respubliki Bashkortostan = The Herald of the ASRB. 2018;28(3):41-51. (In Russ.).Лисецкая Л.Г., Шаяхметов С.Ф. Оценка уровня загрязнения снежного покрова химическими соединениями и элементами на территории Шелеховского района в Восточной Сибири // Гигиена и санитария. 2022. Т. 101. № 12. С. 1443–1449. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1443-1449. EDN: BPWYLC.Lisetskaya L.G., Shayakhmetov S.F. Assessment of the level of pollution of the snow cover with chemical compounds and elements in the territory of the Shelekhov district in Eastern Siberia. Gigiena i sanitariya = Hygiene and Sanitation. 2022;101(12):1443-1449. (In Russ.). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1443-1449. EDN: BPWYLC.Рогова В.П., Скворцов В.А., Федорова Н.В., Чурсин Д.А. Кристаллические фазы аэрозолей в природнотехнических системах Прибайкалья // Известия ИГУ. Серия: Науки о Земле. 2009. Т. 2. № 2. С. 167–180. EDN: MSZMNT.Rogova V.P., Skvortsov V.A., Fedorova N.V., Chursin D.T. The solid aerosol particles are in the natural-technical systems of the CisBaikal. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Nauki o Zemle = Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth sciences. 2009;2(2):167-180. (In Russ.). EDN: MSZMNT.Козин В.В., Кузнецова Э.А. Физико-географические факторы пространственно-временной изменчивости снежного покрова нефтегазопромыслового региона: монография. Нижневартовск: Изд-во НВГУ, 2015. 151 с.Kozin V.V., Kuznetsova E.A. Physical and geographical factors of spatiotemporal variability of snow cover in the oil and gas producing region. Nizhnevartovsk: Nizhnevartovsk State University; 2015, 151 p. (In Russ.).

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