Χαρτογράφηση μεταλλευτικών απορριμμάτων και περιβαλλοντικών επιπτώσεων στη Zambia της Νότιας Αφρικής με το δορυφόρο LANDSAT

Από RemoteSensing Wiki

Daniel Limpitlaw

School of Mining Engineering University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa

Εισαγωγή

Κοιτάσματα χαλκού έχουν βρεθεί 800 χιλιόμετρα μακριά από το τόξο Lufilian που βρίσκεται στην Αφρική, συμβάλλοντας στο χαρακτηρισμό της περιοχής ως μια από τις πιο πλούσιες μεταλλευτικά στον κόσμο. Το νότιο τμήμα της περιοχής εμπίπτει με τη Ζάμπια που είναι πλέον γνωστή για την εκμετάλλευση του χαλκού. Η μεγάλης κλίμακας παραγωγή χαλκού άρχισε το 1930 και υπήρξε η βασική κινητήρια δύναμη της οικονομίας της Ζάμπιας. Οι εταιρίες εξόρυξης κρατικοποιήθηκαν το 1969 και συγχωνεύτηκαν αργότερα σε μια, γνωστή ως Ενοποιημένα Χαλκωρυχεία Ζάμπιας ,που αποτελείτο από πέντε ορυχεία και μια μονάδα διανομής ηλεκτρικού σχηματίζοντας μια πλήρως ολοκληρωμένη μεταλλευτική και μεταλλουργική εταιρία. Στη Ζάμπια έχουν παραχθεί περίπου 30 εκατ. τόνοι χαλκού και μεγάλη ποσότητα μεταλλευτικών απορριμμάτων που έχουν σημαντικές ιδιότητες και δευτερογενή ορυκτά έχουν αποτεθεί στην επιφάνεια.

Εικόνα 1 : Θέση της περιοχής Ζάμπιας

Η εξόρυξη των μεταλλείων γίνεται σε ανοιχτή εκσκαφή μεγάλου βάθους, πολλών βαθμίδων και χαρακτηρίζεται εκτός από το βάθος και για το μεγάλο όγκο απορριμμάτων και τη μεγάλη ποσότητα υδάτων από το υπέδαφος. Πολλές σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις έχουν ως αποτέλεσμα καθιζήσεις του εδάφους, ατμοσφαιρική ρύπανση από καμίνους και χυτήρια, προσάμμωση των ποταμών, ρύπανση του εδάφους και των υδάτινων πόρων, υπερεκμετάλλευση της γης και καταστροφή φυσικού περιβάλλοντος. Η έκταση στο χώρο και το χρόνο των εν λόγω επιπτώσεων δεν είναι καλά κατανοητοί και γι’ αυτό το παρόν έγγραφο έχει ως στόχο να περιγράψει τις μεθόδους που εφαρμόζονται για τα μεταλλευτικά απορρίμματα και να τα χαρτογραφήσει ώστε να φαίνονται αλλαγές που γίνονται και που είναι καταστροφικές για το περιβάλλον με την πάροδο του χρόνου.

Υποβάθμισης της ποιότητας του εδάφους και κατανόηση του κινδύνου

Η περιβαλλοντική διαχείριση περιλαμβάνει τον έλεγχο των δραστηριοτήτων αυτών που είναι δυνητικά επιβλαβείς για το περιβάλλον και την αποκατάσταση γης όπου έχει αλλοιωθεί από προηγούμενες δραστηριότητες. Για αυτό, για να είναι μια διαχείριση αποτελεσματική, η συλλογή και η ανάλυση πρέπει να είναι έγκαιρες, ακριβείς και επαρκείς. Δύο δεδομένα είναι πολύ σημαντικά α) η παρούσα κατανομή της γης, καλύπτοντας όλη την περιοχή και οι τύποι εδάφους, και β) μέτρα σε περίπτωση μεταβολής αυτής της κατανομής.

Τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά και οι συνθήκες μιας περιοχής πρέπει να καταγράφονται και καθορίζονται πριν αρχίσουν οι αλλαγές, ώστε να παρακολουθείται η κατάσταση. Η τηλεπισκόπηση έχει αποδειχθεί ως ένα πολύ ισχυρό εργαλείο για την εκπόνηση περιβαλλοντικών μελετών και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των τρεχουσών και παλαιότερων συνθηκών του περιβάλλοντος. Τα δεδομένα από τηλεανίχνευση δίνουν μια συνοπτική εικόνα και παρέχουν παγκόσμια κάλυψη καθώς και έχουν το πλεονέκτημα της σχετικά καλής συνοχής και της επαναληψιμότητας.

Η κατανομή και ο ρυθμός των αλλαγών στις βασικές κατηγορίες χρήσης γης, όπου για παράδειγμα εναποτίθενται μεταλλευτικά απορρίμματα πρέπει να προσδιοριστούν. Αυτό διευκολύνει τη μέτρηση των ανθρωπογενών αλλαγών στην επιφάνεια της γης και κατά συνέπεια διερευνά πιθανή σχέση μεταξύ αυτών των αλλαγών και των αλλαγών που διαπιστώθηκαν στην κάλυψη γης. Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό δορυφορικών δεδομένων, συμπεριλαμβανομένου παγχρωματικές εναέριες φωτογραφίες(1968, 1984 και 1990), ένα Landsat πολυφασματικό σαρωτή εικόνας (1972), θεματικό Χαρτογράφο του δορυφόρου LANDSAT(1984 και 1998) και έπειτα πολυφασματικές εικόνες (2000), μπορούν να εντοπιστούν αλλαγές που έχουν γίνει στην περιοχή λόγω μεταλλευτικής δραστηριότητας. Είχαν ψηφιοποιηθεί και δημοσιευτεί χάρτες τοπογραφικοί σε κλίμακα 1:50.000 για την περιοχή πριν το 1960. Οι χάρτες βασίζονται σε αεροφωτογραφίες των οποίων η λήψη έγινε μεταξύ του 1947 και του 1957. Ο πίνακας 1 δείχνει τις διαφορές μεταξύ των τοπογραφικών χαρτών της κυβέρνησης και αυτών που βασίστηκαν στα δεδομένα τηλεπισκόπησης.

Πίνακας 1: Μέτρηση περιοχών όπου έχουν εναποτεθεί σωροί μεταλλευτικών απορριμμάτων

Χαρτογράφηση μεταλλευτικών απορριμμάτων

Οι πληροφορίες για την κατάσταση της χωματερής, τη θέση και την έκταση, τα δορυφορικά δεδομένα ήταν γεωαναφερμένα στο τοπικό σύστημα συντεταγμένων ώστε να είναι επεξεργάσιμα. Σωροί απορριμμάτων εντοπίστηκαν και επαληθεύτηκαν μέσω εκτιμήσεων και ανάλυση αεροφωτογραφιών. Εικόνες από το Landsat συντέλεσαν στην αναγνώριση του μεγέθους των σωρών και διάκριση των υλικών. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από Landsat εικόνες κατά τη διάρκεια του χρόνου, βλάστηση και η αύξηση των σωρών είχαν χαρτογραφηθεί.

Ανίχνευση Αλλαγών στην περιοχή που καλύπτεται από μεταλλευτικά απορρίμματα

Διαφορές στην επίλυση των αισθητήριων οργάνων, καθώς και σφάλματα καταχώρησης, έχουν ως αποτέλεσμα σε διάφορες διαδοχικές εικόνες, ενώ υπάρχει αύξηση των σωρών, να μην φαίνεται ή να μην έχει προκύψει αλλαγή. Αυτό μειώνει την ακρίβεια της ανίχνευσης των αλλαγών. Πρέπει να δίνεται και ιδιαίτερη προσοχή όταν πάνω στους σωρούς υπάρχει βλάστηση επομένως δεν αναγνωρίζονται από δορυφορικές εικόνες. Αποτελέσματα

Οι αποθέσεις των μεταλλευτικών απορριμμάτων που προσδιορίζονται στην 1972 MSS εικόνα συγκρίθηκαν με εκείνα της εικόνας 2000 ΕΤΜ. Η αλλαγή στην περιοχή που καλύπτεται από τους σωρούς παρουσιάζεται στο σχήμα 2. Ενώ μέχρι το 1972 τα μεταλλευτικά απορρίμματα κάλυπταν 4.289 εκτάρια, το 2000 κάλυπταν 8.350 εκτάρια.

Συμπέρασμα

Η τηλεπισκόπηση είναι ένας γρήγορος, οικονομικός και αποτελεσματικός τρόπος ώστε να γίνει απογραφή μιας πολύ μεγάλης περιοχής εξόρυξης. Οι πληροφορίες που δίνονται είναι πολύ χρήσιμες στην εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και παρέχει ένα μέσο για την αξιολόγηση των αλλαγών καλύπτοντας όλη τη γη και τις κατηγορίες χρήσης γης την πάροδο του χρόνου. Συγκρινόμενα τα δεδομένα με την αλλαγή της βλάστησης δείχνουν ότι η αλλαγή στη γη της Ζάμπιας δεν οφείλεται μόνο στην εξόρυξη.

Εικόνα 2: Αλλαγή στην περιοχή που καλύπτεται από μεταλλευτικά απορρίμματα 1972-2000.