Оскар Бенавенте, консультант компании SRK Consulting Chile по вопросам геохимии и ликвидации горнодобывающих предприятий
Луис Герреро, младший консультант компании SRK Consulting Chile по вопросам геохимии и ликвидации горнодобывающих предприятий
Использование спутниковых снимков позволяет визуализировать поверхность Земли, в том числе обеспечивая возможность оценки физических и химических параметров поверхностных водоемов. Результаты изучения ряда кратерных озер показали, что цвет воды в различных водоемах может быть соотнесен с физико-химическими характеристиками воды (Осава и др., 2009 г.; Мерфи и др., 2017 г.): (i) синий оттенок связан с Рэлеевским рассеянием солнечного света очень мелкими водными коллоидными частицами серы, (ii) зеленый оттенок обуславливается поглощением солнечного света растворенными ионами двухвалентного железа, (iii) красный и желтый цвета являются результатом присутствия коллоидов гидроокислов железа.
Специалисты SRK применили данный подход при изучении водных объектов, подверженных воздействию горнодобывающих предприятий, в частности к затопленным карьерам золоторудным и медным карьерам, а также к хвостохранилищам медных комбинатов, которые имеют характерные показатели pH (от 3,5 до 9,5; см. Рис. 1). С помощью платформы Earth Engine компании Google консультанты SRK получили доступ к различным космоснимкам базы Landsat (4, 5, 7 и 8) за исследуемый период (с 1 января 1995 г. по 1 января 2019 г.). После фильтрации облачных снимков синие, зеленые и красные волны были преобразованы в цветовую модель HSV (тона, насыщенности и значения цвета), а динамические изменения параметров тона, насыщенности и значения сравнивались с некоторыми физико-химическими характеристиками воды.
В рамках проведенного исследования удалось установить, что водоемы с более высокой электропроводностью отражают больше света (что соответствует более высоким показателям значения цвета – V), при этом показатель насыщенности (S) ниже. Аналогичным образом, насыщенность снижается с проявлением внешних факторов, таких как дождевые осадки, что, возможно, связано с влиянием облаков и водяного пара. Уровень pH демонстрирует корреляцию со значениями тона цвета, которые связаны с химическим составом воды, в частности, с изменениями концентраций двухвалентного и трехвалентного железа, а также сульфатов. Цвет воды в карьерных озерах с уровнем pH ниже 5 изменяется от красного до оранжевого (значения тона цвета варьируют от 0,05 до 0,1), что, возможно, связано с насыщением гидроксидов железа согласно расчетам в ПО PhreeqC. При значениях pH выше 8,5 вода в хвостохранилищах имеет от голубого до бирюзового цвета, что связано как с присутствием сульфатов, так и растворенными ионами двухвалентного железа, а также прочими двухвалентными металлами (такими как медь), растворимы в щелочной среде. При значениях pH от 5 до 8,5 вода в карьерных озерах и хвостохранилищах имеет от оранжевого до зеленого цвета (значения тона цвета варьирует от 0,2 до 0,5), что, по-видимому, связано с уменьшением соотношения Fe (III) / [Fe (II) + Fe (III)] по мере повышения уровня pH.
Полученные предварительные результаты позволяют предположить следующее:
- Параметры тона, насыщенности и значения цветов различных водоемов, подверженных воздействию горнодобывающих производств, могут быть получены с помощью космоснимков базы Landsat, особенно для поверхностных водоемов, размер которых превышает размер пикселя используемых спутниковых изображений.
- Изменение показателей тона, насыщенности и значения цвета могут быть увязаны с физико-химическими характеристиками воды в водоемах (например, уровнем pH, химическим составом) и, следовательно, могут использоваться для целей мониторинга.
