Анализ содержания хлорофиллов и общих каротиноидов у основных лесообразующих пород в градиентах загрязнения СУМЗа и КМЗ по наземным и дистанционным данным
Аннотация
Магистерская диссертация 62 с., 1 кн., 20 рис., 12 табл., 91 источн.
Исследовали содержание пигментов в хвое ели в районе Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗа), листьях березы в районе Карабашского медеплавильного завода (КМЗ), а также вегетационные индексы EVI2 (2-band Enhanced Vegetation Index), MTCI (MERIS Terrestrial Chlorophyll Index) и NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) в обоих районах.
Цель – определить связь вегетационных индексов с содержанием пигментов в хвое ели и листве березы в районе воздействия СУМЗа и КМЗ.
Обследовали 30 пробных площадей в каждом районе на расстоянии от 1 до 33 км от источника загрязнения. Для каждой рассчитали вегетационные индексы по снимкам со спутника Sentinel-2A. На 21 пробной площади в районе СУМЗа, 18 пробных площадях в районе КМЗ также собирали пробы хвои (листьев), экстрагировали пигменты и спектрофотометрически измерили их содержание. Провели корреляционный и дисперсионный анализ, построили линейные и логистические регрессионные модели.
В районе СУМЗа отсутствует взаимосвязь между содержанием пигментов и уровнем загрязнения, а также между содержанием пигментов и вегетационными индексами, однако отмечается уменьшение EVI2 в импактной и буферной зонах по сравнению с фоновой, MTCI и NDVI в импактной зоне по сравнению с буферной и фоновой. В районе КМЗ имеется связь между содержанием пигментов и вегетационными индексами, которая проявляется в их одновременном уменьшении в импактной зоне с порогом на расстоянии от 5 до 9 км от завода.
Результаты могут применяться для повышения точности дистанционной оценки фитомассы в районе КМЗ и для организации новых исследований в указанных районах.
Ключевые слова: хлорофилл, каротиноиды, СУМЗ, КМЗ, экотоксикология, вегетационный индекс, EVI2, MTCI, NDVI, Sentinel-2A, дистанционное зондирование Земли.
Master’s thesis 62 p., 1 bk., 20 ill., 12 tab., 91 ref.
Pigments content in the needles of fir growing near Middle-Ural Copper Smelter (MUCS) and in the leaves of birch growing near Karabash Copper Smelter (KCS) was analysed, as well as EVI2 (2-band Enhanced Vegetation Index), MTCI (MERIS Terrestrial Chlorophyll Index) and NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) vegetation indices in both those regions.
The goal was to check whether and how are vegetation indices linked to the pigments content.
In each region, 30 sample plots were surveyed, located at the distance from 1 to 33 km from the corresponding smelter. Vegetation indices were calculated for each sample plot using shots from Sentinel-2A satellite. In addition, 21 sample plot near MUCS and 18 sample plots near KCS were visited to collect samples of needles or leaves for extraction and spectrophotometric measurement of pigments content.
In MUCS region, there is neither connection between pigment content and the level of pollution, nor between the vegetation indices and pigments content. However, EVI2 is generally lower in buffer and impact zones compared to the background zone, and both MTCI and NDVI are generally lower in impact zone compared to background and buffer zones. In KCS region, there is a connection between pigments content, level of pollution and vegetation indices, that is, both pigments content and all vegetation indices are generally lower in impact zone where the level of pollution is high, and the calculated threshold is between 5 and 9 km from the smelter.
These results may be used to improve the quality of remote sensing of phytomass and to desing further research in impact regions of MUCS and KCS.
Keywords: chlorophyll, carotenoids, Middle-Ural Copper Smelter, Karabash Copper Smelter, ecological toxicilogy, vegetation Index, EVI2, MTCI, NDVI, Sentinel-2A, remote sensing of environment.
Исследовали содержание пигментов в хвое ели в районе Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗа), листьях березы в районе Карабашского медеплавильного завода (КМЗ), а также вегетационные индексы EVI2 (2-band Enhanced Vegetation Index), MTCI (MERIS Terrestrial Chlorophyll Index) и NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) в обоих районах.
Цель – определить связь вегетационных индексов с содержанием пигментов в хвое ели и листве березы в районе воздействия СУМЗа и КМЗ.
Обследовали 30 пробных площадей в каждом районе на расстоянии от 1 до 33 км от источника загрязнения. Для каждой рассчитали вегетационные индексы по снимкам со спутника Sentinel-2A. На 21 пробной площади в районе СУМЗа, 18 пробных площадях в районе КМЗ также собирали пробы хвои (листьев), экстрагировали пигменты и спектрофотометрически измерили их содержание. Провели корреляционный и дисперсионный анализ, построили линейные и логистические регрессионные модели.
В районе СУМЗа отсутствует взаимосвязь между содержанием пигментов и уровнем загрязнения, а также между содержанием пигментов и вегетационными индексами, однако отмечается уменьшение EVI2 в импактной и буферной зонах по сравнению с фоновой, MTCI и NDVI в импактной зоне по сравнению с буферной и фоновой. В районе КМЗ имеется связь между содержанием пигментов и вегетационными индексами, которая проявляется в их одновременном уменьшении в импактной зоне с порогом на расстоянии от 5 до 9 км от завода.
Результаты могут применяться для повышения точности дистанционной оценки фитомассы в районе КМЗ и для организации новых исследований в указанных районах.
Ключевые слова: хлорофилл, каротиноиды, СУМЗ, КМЗ, экотоксикология, вегетационный индекс, EVI2, MTCI, NDVI, Sentinel-2A, дистанционное зондирование Земли.
Master’s thesis 62 p., 1 bk., 20 ill., 12 tab., 91 ref.
Pigments content in the needles of fir growing near Middle-Ural Copper Smelter (MUCS) and in the leaves of birch growing near Karabash Copper Smelter (KCS) was analysed, as well as EVI2 (2-band Enhanced Vegetation Index), MTCI (MERIS Terrestrial Chlorophyll Index) and NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) vegetation indices in both those regions.
The goal was to check whether and how are vegetation indices linked to the pigments content.
In each region, 30 sample plots were surveyed, located at the distance from 1 to 33 km from the corresponding smelter. Vegetation indices were calculated for each sample plot using shots from Sentinel-2A satellite. In addition, 21 sample plot near MUCS and 18 sample plots near KCS were visited to collect samples of needles or leaves for extraction and spectrophotometric measurement of pigments content.
In MUCS region, there is neither connection between pigment content and the level of pollution, nor between the vegetation indices and pigments content. However, EVI2 is generally lower in buffer and impact zones compared to the background zone, and both MTCI and NDVI are generally lower in impact zone compared to background and buffer zones. In KCS region, there is a connection between pigments content, level of pollution and vegetation indices, that is, both pigments content and all vegetation indices are generally lower in impact zone where the level of pollution is high, and the calculated threshold is between 5 and 9 km from the smelter.
These results may be used to improve the quality of remote sensing of phytomass and to desing further research in impact regions of MUCS and KCS.
Keywords: chlorophyll, carotenoids, Middle-Ural Copper Smelter, Karabash Copper Smelter, ecological toxicilogy, vegetation Index, EVI2, MTCI, NDVI, Sentinel-2A, remote sensing of environment.