Дослідження нафтозабрудненого ґрунту і рослинного покриву, вирощеного на ньому, методом гіперспектрального дистанційного зондування із застосуванням спектрорадіометра ASD FieldSpec 3FR

Автор(и)

  • Галина Михайлівна Жолобак ДУ “Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України”, Київ, Україна
  • Станіслав Сергійович Дугін ДУ “Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України”, Київ, Україна
  • Оксана Миколаївна Сибірцева ДУ “Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України”, Київ, Україна
  • Єлизавета Миколаївна Дорофей ДУ “Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України”, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.36023/ujrs.2018.19.141

Ключові слова:

вегетаційні індекси, забруднення нафтою, ярі культури

Анотація

Розвиток нафтовидобувної і нафтопереробної галузей промисловості спричиняє забруднення навколишнього середовища, передусім водних та наземних екосистем. Серед компонентів наземних екосистем забруднення нафтою насамперед зазнають рослини та ґрунти. Проведено дослідження нафтозабрудненого ґрунту і рослинного покриву в лабораторних умовах методом гіперспектрального дистанційного зондування спектрорадіометром ASD FieldSpec 3FR. Рослинний покрив формували шляхом вирощування в ємностях з ґрунтом ярих зернових культур (пшениці, ячменю і кукурудзи). Гіперспектральні вегетаційні індекси із залученням коефіцієнтів відбиття в зоні червоного краю спектра (ТСІ, GrNDVI та REP) є вищими за величиною для кукурудзи, у порівнянні з іншими ярими дрібнозерновими культурами. Внесення додаткової дози нафти до нафтозабрудненого ґрунту біля свердловини Старосамбірського нафтового родовища призводить в кінцевому підсумку до зниження значень описаних вегетаційних індексів кожної дослідженої ярої культури. Накопичені значення GrNDVI для кукурудзи та ТСІ для кукурудзи й ярого ячменю є тотожними до лабораторно визначеного вмісту хлорофілу в цих культурах (за співвідношенням між субстратами вирощування). Для подальшого розвитку дистанційного вивчення нафтозабруднених ґрунтів та їх впливу на рослинність доцільно удосконалити методику проведення спектрометрування з залученням даних космічної зйомки.

Посилання

GOST 17.1.4.01-80 (1983). General requirements for methods for the determination of petroleum products in natural and waste waters. Moscow. (in Russian). https://internet-law.ru/gosts/gost/23834/

Jura, N., Tsvilinuk, O., Terek, O. (2006) Reactions of sedge rough to oil pollution. Visn. Ljviv. Uni-tu. Ser. biol., no. 42, pp. 142–146. (in Ukrainian).

Jura, N. M. (2011). Possibilities of using plant test systems for biomonitoring of oil-contaminated soils. Biologhichni Studiji (Studia Biologica), vol. 5, no. 3, pp. 183–196. (in Ukrainian).

Jura, N., Podan, I. (2017). Environmental Impacts of Long-Term Oil Production on the Starosambirskoye Field of Lviv Oblast. Visn. Ljviv. Uni-tu. Ser. biol., vol. 76, pp. 120–127. (in Ukrainian).

Lyalko, V. I., Shportiuk, Z. M., Sibirtseva, O. M., Dugin, S. S. (2015). Hyperspectral indices for differentiation of oil-saturated soils according to the data of remote spectrometry. Geol. zhurn., no. 4 (353), pp. 105–112. (in Ukrainian). http://geojournal.igs-nas.org.ua/article/view/138759

Nazarov, A.V. (2007). Influence of oil pollution of soil on plants. Vest. Perm. un-ta. Biol., no. 5 (10), pp. 134–141. (in Russian).

Petrosyan, A. G., Dyatlov, S. E., Tarasenko, A. O., Dyatlova, O. S. (2002). Biotesting as a method for express evaluation of soil toxicity. Visnyk Odesjkogho nacionaljnogho universytetu, vol. 7, no. 1, pp. 139–145. (in Ukrainian). http://liber.onu.edu.ua/pdf/vest_biol_1_02.pdf

Terek, O. I. (2007) Plant growth: teach. manual. Lviv: View. Center of LNU Ivan Franko, 247 p. (in Ukrainian).

Shanda, V. I., Shanda, L. V. (2009). Soil as an environment for plant interactions. Gruntoznavstvo, vol. 10 (1–2), pp. 14–22. http://www.ussj.cv.ua/2009_t10_1-2/Shanda.pdf

Allen, C. S., Krekeler, M. P. S. Reflectance spectra of crude oils and refined petroleum products on a variety of common substrates. Proc. SPIE 7687, Active and Passive Signatures, 76870L, (4 May 2010). https://doi.org/10.1117/12.852200

Andreoli, G., Bulgarelli, B., Hosgood, B., Tarchi, D. (2007) Hyperspectral Analysis of Oil and Oil-Impacted Soils for Remote Sensing Purposes, ISSN 1018-5593, EU Commission Directorate-General JRC Institute for the Protection and Security of the Citizen, Italy . https://www.ugpti.org/smartse/research/citations/downloads/Andreoli-HSI_for_Oil_and_Spills-2007.pdf

Arellano, P., Tansey, K., Balzter, H. Boyd, D.S. (2015) Detecting the effects of hydrocarbon pollution in the Amazon forest using hyperspectral satellite images. Environmental Pollution. Vol. 205. pp. 225–239. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.05.041

Cloutis, E. A. (1989) Spectral Reflectance Properties of Hydrocarbons: Remote-Sensing Implications. Science. Vol. 245. no 4914. pp. 165–168. https://doi.org/10.1126/science.245.4914.165

Dash, J., Curran, P. J. (2004) The MERIS terrestrial chlorophyll index. Int. Journal of Remote Sensing. Vol. 25. pp. 5403–5413. URL: http://www.informaworld.com/smpp/. https://doi.org/10.1080/0143116042000274015

Gitelson, A. A., Kaufman, Y. J., Merzlyak, M. N. (1996) Use of a green channel in remote sensing of global vegetation from EOS-MODIS. Remote Sensing of Environment. Vol. 58, no. 3. pp. 289–298. https://doi.org/10.1016/s0034-4257(96)00072-7

Herrmann, I., Pimstein, A. A., Karnieli, Y., Cohen, V., Alchanatis, D., Bonfil, J. (2011) LAI assessment of wheat and potato crops by VENUS and Sentinel-2 bands. Remote Sensing of Environment. Vol.115. no 8. pp. 2141–2151. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.04.018

Horler, D. N. H., Dockray, M., Barber, J. (1983) The red edge of plant leaf reflectance. Int. Journal of Remote Sensing. Vol. 4. pp. 273–288. https://doi.org/10.1080/01431168308948546

Huete, A. R. (1988) A modified soil vegetation adjusted index (SAVI). Remote Sensing of Environment. Vol. 25. no. 1. pp. 295–309.

Jensen, J. R. (2007) Remote sensing of the environment: an Earth resource perspective: 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc., 592 р. https://www.scirp.org/(S(i43dyn45teexjx455qlt3d2q))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=1509053

Kiang, N. Y., Siefert, J., Govindjee, Blankenship, R. E. (2007) Spectral signatures of photosynthesis. I. Review of Earth organisms. Astrobiology. Vol. 7. no. 1. pp. 222–251. https://doi.org/10.1089/ast.2006.0105

Kuhn, F., Oppermann, K., Horig, B. (2004) Hydrocarbon index – an algorithm for hyperspectral detection of hydrocarbons. Int. J. Remote Sensing. V. 25. no. 12. pp. 2467–2473. https://doi.org/10.1080/01431160310001642287

Li, L., Ustin, S. L., Lay, M. (2005) Application of AVIRIS data in detection of oil-induced vegetation stress and cover change at Jornada, New Mexico. Remote Sens. Environ. V 94. no. 1. pp. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.08.010

Noomen, M. F., van der Meer, F. D., Skidmore, A. K. Hyperspectral remote sensing for detecting the effects of three hydrocarbon gases on maize reflectance. Global monitoring for sustainability and security: Proc. of the 31st Int. Symp. On Remote Sensing of Environment (Saint-Petersburg, 20–24 June 2005). Saint-Petersburg, 2005. pp. 4. https://www.researchgate.net/publication/228723419_Hyperspectral_remote_sensing_for_detecting_the_effects_of_three_hydrocarbon_gases_on_maize_reflectance

Prince, S. D. (1991) A model of regional primary production for use with coarse resolution satellite date. Int. J. Remote Sensing. Vol. 6. no. 7. pp. 1313–1330. https://doi.org/10.1080/01431169108929728

Rasmussen, M. S. (1996) Operational yield forecast using AVHRR NDVI data: reduction of environmental and inter annual variability. Int. J. Remote Sensing. Vol. 18. no. 5. pp. 1059–1077. https://doi.org/10.1080/014311697218575

Rouse, J. W., Jr., Haas, R. H., Schell, J. A., Deering, D. W. (1973) Monitoring the vernal advancement and retrogradation (green wave effect) of natural vegetation. Prog. Rep. RSC 1978-1, 93 p. https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19740022555

Short, N. M., Bolton, J. (2006) NASA Remote Sensing Tutorial, URL: http://rst.gsfc.nasa.gov/Sect5/Sect5 5.html.

Strong, C. J., Burnside, N. G., Llewellyn, D. (2017) The potential of small-Unmanned Aircraft Systems for the rapid detection of threatened unimproved grassland communities using an Enhanced Normalized Difference Vegetation Index. PLoS ONE. № 12 (10). pp. 1–16. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186193.

Tian, Q. Study on Oil-Gas Reservoir detecting methods using hyperspectral remote sensing // XXII ISPRS Congress, 25 August – 01 September 2012, Melbourne, Australia, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2012.Vol. XXXIX-B7. pp. 157–162. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-xxxix-b7-157-2012

Ustin, S. L., Gitelson, A. A., Jacquemoud, S., Schaepman, M., Asner, G. P., Gamon, J lement 1 (Imaging Spectroscopy Special Issue). pp. S67–S77.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-31

Як цитувати

Жолобак, Г. М., Дугін, С. С., Сибірцева, О. М., & Дорофей, Є. М. (2018). Дослідження нафтозабрудненого ґрунту і рослинного покриву, вирощеного на ньому, методом гіперспектрального дистанційного зондування із застосуванням спектрорадіометра ASD FieldSpec 3FR. Український журнал дистанційного зондування Землі, (19), 12–29. https://doi.org/10.36023/ujrs.2018.19.141

Номер

№ 19 (2018)

Розділ

Застосування даних дистанційного дослідження Землі: проблеми і завдання

Ліцензія

Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.

Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.

Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.