Παρακολούθηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των βιομηχανιών πετρελαίου στη παράκτια ζώνη με χρήση της ψηφιακής τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Monitoring some environmental impacts of oil industry on coastal zone using different remotely sensed data
Συγγραφείς: M.N. Hegazy, H.A. Effat
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110982310000098
Σκοπός
Σκοπός της ερευνητικής αυτής εργασίας είναι η επίδραση της εξερεύνησης και της παραγωγής πετρελαίου, στις φυσικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους της παράκτιας ζώνης. Αυτές οι επιπτώσεις είναι τα κύρια περιβαλλοντικά αίτια που συντέλεσαν στην υποβάθμιση της υπό μελέτης περιοχής. Για τη διεξαγωγή αυτής της έρευνας, χρησιμοποιήθηκαν με ολοκληρωμένο τρόπο διαφορετικά δεδομένα ψηφιακής τηλεπισκόπησης.
Εισαγωγή
Το νερό θεωρείται ως κύριο περιβαλλοντικό πρόβλημα στη περιοχή μελέτης, όπου το γλυκό νερό είναι ένας κρίσιμος πόρος. Τα επιφανειακά νερά που παρέχονται από την απορροή μετά τις βροχοπτώσεις παρόλο που είναι πόσιμο φυσικό νερό είναι περιορισμένα σε ποσότητα, ενώ σε περιπτώσεις ξηρασίας είναι ανύπαρκτα. Τα υπόγεια νερά είναι συνήθως υφάλμυρα, και δεν είναι κατάλληλα για χρήση από τον άνθρωπο. Επί του παρόντος, η παροχή πόσιμου νερού βασίζεται κυρίως στον υπόγειο υδροφορέα και στην αφαλάτωση θαλασσινού νερού. Με την αύξηση των δραστηριοτήτων στο τομέα του πετρελαίου δημιουργήθηκε μια περιβαλλοντική απειλή ρύπανσης του εδάφους, των υπογείων υδάτων, του παράκτιου και θαλάσσιου οικοσυστήματος. Κατά συνέπεια, είναι ζωτικής σημασίας να προσδιοριστούν τα θερμά σημεία τα οποία συντελούν στην υποβάθμιση του περιβάλλοντος, προκειμένου να ληφθούν τα κατάλληλα διορθωτικά ή προστατευτικά μέτρα.
Περιοχή μελέτης
Η περιοχή μελέτης της συγκεκριμένης έρευνας είναι η περιοχή Ras Ghareb στη βορειοανατολική έρημο της Αιγύπτου, στη δυτική ακτή του κόλπου του Σουέζ. Η κύρια πόλη της περιοχής είναι η Pas Ghareb, μια περιοχή η οποία ασχολείται αμιγώς με την εξερεύνηση, τη παραγωγή και την εξαγωγή πετρελαίου. (εικόνα 1).
Δεδομένα
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν περιελάμβαναν:
- διαδοχικές δορυφορικές εικόνες Landsat ETM, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιοριστούν οι αλλαγές που συνέβησαν στην επιφάνεια της γης και στις χρήσεις γης καθώς και μεταβολές στα υδάτινα σώματα, στη βλάστηση και σε σημεία διαρροής αργού πετρελαίου ως σημαντικά σημεία μόλυνσης,
- δεδομένα τροποποιημένου συστήματος ραντάρ (SRTM), για τη κατασκευή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους (DEM) και μελέτη χαρακτηριστικών του εδάφους της περιοχής, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών της τοπογραφικής επιφάνειας, των επιφανειακών υδάτων και της υπάρχουσας μόλυνσης,
- δεδομένα από γεωηλεκτρική έρευνα εδάφους, με βάση τα οποία μετρήθηκε η στάθμη του νερού του εδάφους και εντοπίστηκε η παρουσία υφάλμυρου νερού,
- έρευνα πεδίου στην οποία ελέγθηκε και μετρήθηκε η μόλυνση των επιφανειακών και υπόγειων υδάτων,
- χρήση του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών (GIS) με στόχο τον εντοπισμό θερμών σημείων και την ιεράρχηση των θέσεων αυτών με βάση τις συνθήκες του περιβάλλοντος.
Μεθοδολογία και διαδικασία
- Δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής και φασματικής ανάλυσης επεξεργάστηκαν και ερμηνεύτηκαν κατάλληλα για τη παραγωγή χαρτών αναφοράς για το φυσικό περιβάλλον της περιοχής μελέτης. Ειδικότερα, χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat του 1984 και του 2000, προκειμένου να γίνει ανίχνευση των περιβαλλοντικών αλλαγών που συνέβησαν στη περιοχή μελέτης σε χρονικό διάστημα 16 ετών. Τα δορυφορικά δεδομένα διορθώθηκαν γεωμετρικά και ραδιομετρικά πριν από την επεξεργασία της εικόνας. Η τεχνική επεξεργασίας εφαρμόστηκε σε ψευδοχρωματική σύνθεση των φασματικών καναλιών 2, 4, 7. Τα δεδομένα των δύο εικόνων γεωαναφέρθηκαν και αναδιατυπώθηκαν σε περιβάλλον GIS. Τα SRTM δεδομένα δημιούργησαν τη πιο ολοκληρωμένη, υψηλής ανάλυσης ψηφιακή τοπογραφική βάση δεδομένων της επιφάνειας της γης. Τα ανεπεξέργαστα δεδομένα SRTM που κάλυπταν τη περιοχή μελέτης διορθώθηκαν και επεξεργάστηκαν για τη δημιουργία του ψηφιακού μοντέλου εδάφους (DEM), το οποίο είναι χρήσιμο για τη μελέτη των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών. Τα δορυφορικά δεδομένα αναλύθηκαν, προβλήθηκαν και ερμηνεύτηκαν χρησιμοποιώντας πληροφορίες από τις εργασίες πεδίου, τους τοπογραφικούς και γεωλογικούς χάρτες,
- εφαρμόστηκε στη περιοχή μελέτης γεωφυσική έρευνα ,η οποία περιελάμβανε ηλεκτρική διερεύνηση των γεωλογικών και υδρολογικών χαρακτηριστικών στη περιοχή. Η έρευνα ασχολήθηκε με την ηλεκτρική κατάσταση της γης και παρείχε συμπεράσματα για τις ηλεκτρικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Η ηλεκτρική αυτή μέθοδος εφαρμόστηκε χρησιμοποιώντας τη διαμόρφωση Sclumberger για την ανίχνευση της υπόγειας γεωλογίας και τον καθορισμό του πάχους των διαφόρων λιθολογικών στρωμάτων,
- κατά τον έλεγχο και την ερμηνεία των δορυφορικών και των γεωφυσικών δεδομένων, συλλέχθηκαν δείγματα από επιφανειακά υδάτινα σώματα, πηγές υπογείων υδάτων και προφίλ εδαφών, ώστε να προσδιοριστούν με ακρίβεια τα πιθανά θερμά σημεία. Τα δείγματα υποβλήθηκαν σε χημική ανάλυση προκειμένου να ανιχνευτεί και να εντοπιστεί μόλυνση από συστατικά αργού πετρελαίου. Αναλυτικότερα, τα δείγματα που συλλέχθηκαν για εργαστηριακή ανάλυση, είχαν ως στόχο το ποσοτικό χαρακτηρισμό της ποιότητας των επιφανειακών υδάτων και την αξιολόγηση των επιπτώσεων των δραστηριοτήτων εξόρυξης πετρελαίου. Για τον έλεγχο των υπογείων υδάτων, συλλέχθηκαν δείγματα από τις γεωτρήσεις για τον εντοπισμό τυχόν διαρροών από τις δραστηριότητες εκμετάλλευσης του πετρελαίου στη περιοχή μελέτης. Κατασκευάστηκαν τέσσερις γεωτρήσεις στη περιοχή για τη μέτρηση του βάθους του εδάφους.
Αποτελέσματα δραστηριοτήτων βιομηχανιών πετρελαίου
Στη περιοχή μελέτης η μεγαλύτερη έκθεση επιφανειακών υδάτων σε κοιτάσματα πετρελαίου, εντοπίστηκε στη λίμνη sabkha κοντά στη περιοχή Shukeir. Συγκρίνοντας τις εικόνες Landsat TM που χρονολογούνται το 1984 και το 2000, παρατηρείται ότι η περιοχή της sabkha έχει επεκταθεί τα τελευταία έτη από 0,79 km2 σε 0,93 km2 (εικόνα 2), που πιθανώς να σχετίζεται με την απόρριψη του παραγόμενου νερού από τη χρήση του πετρελαίου σε δύο μεγάλες λίμνες εξάτμισης, το οποίο μετέπειτα διαχέεται στη λίμνη sabkha.
Σε γενικές γραμμές τα αποτελέσματα της ανάλυσης των υπογείων υδάτων, (των οποίων ο έλεγχος έγινε μέσω της κατασκευής πηγαδιών ελέγχου), ήταν αποδεκτά σε όλες τις θέσεις δειγματοληψίας (εικόνα 3). Υψηλότερα επίπεδα καδμίου εντοπίστηκαν κοντά σε πετρελαιοπηγές.
Όσον αφορά τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις αλάτων υποδεικνύοντας την ακαταλληλότητα των νερών για χρήση από τον άνθρωπο. Στον έλεγχο των δειγμάτων από τις γεωτρήσεις εντοπίστηκαν μικρές διαρροές αργού πετρελαίου.
Συμπεράσματα
Η μελέτη αυτή εφαρμόστηκε με διαφορετικά δεδομένα της ψηφιακής τηλεπισκόπησης, τόσο οπτικά (Landsat TM) όσο και ραντάρ (SRTM) σε συνδυασμό με μετρήσεις πεδίου και χρήση λογισμικού GIS. Τα επιφανειακά νερά χαρτογραφήθηκαν από SRTM δεδομένα, ενώ αλλαγές στα υδάτινα σώματα ανιχνεύτηκαν από τις πολυχρονικές εικόνες Landsat. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε πηγάδια και φρεάτια για έλεγχο διαρροών πετρελαίου και μεταβολή στα εδάφη. Συμπερασματικά, οι έρευνες απέδειξαν ότι υπήρξε ένα ανιχνεύσιμο αρνητικό αντίκτυπο στη ποιότητα των υπογείων υδάτων, από διαρροή και μεταφορά ρύπων μέσω της επιφανειακής απορροής και κοντά σε επιφανειακά ύδατα. Τα επιφανειακά ύδατα είναι στη πλειοψηφία τους υγιή, με εξαίρεση το βόρειο τμήμα της λίμνης sabkha. Προτείνεται συνεχής έλεγχος μέσω των φρεατίων, για τη παρακολούθηση των επιπέδων της ρύπανσης στα διάφορα τμήματα της περιοχής. Τα υπόγεια ύδατα δεν μπορούν να έχουν καμία χρήση στη περιοχή, λόγω του γεγονότος ότι είναι υφάλμυρα. Αναμένεται ότι εάν οι πηγές της ρύπανσης στη περιοχή καθαριστούν και διακοπούν, η ποιότητα τόσο των επιφανειακών όσο και των υπογείων υδάτων θα βελτιωθεί με το χρόνο. Η εφαρμοζόμενη μεθοδολογία και οι εφαρμοζόμενες τεχνικές απέδειξαν τη σκοπιμότητα της χρήσης διαφορετικών δεδομένων ψηφιακής τηλεπισκόπησης , σε συνδυασμό με τις επιτόπιες έρευνες και τις μετρήσεις σε περιβάλλον GIS, για τη παρακολούθηση της ρύπανσης και τη καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος.
