Χωματερές στην επαρχία της Jiangsu στην Κίνα και οι ενδεχόμενες απειλές για τη δημόσια υγεία

Από RemoteSensing Wiki

Χωματερές στην επαρχία της Jiangsu στην Κίνα και οι ενδεχόμενες απειλές για τη δημόσια υγεία: Εκτίμηση στραγγισμάτων και χωρική ανάλυση με τη χρήση του γεωγραφικού συστήματος πληροφορικής και της τηλεπισκόπισης

Αντικείμενο Μελέτης: Χωροθέτηση Χώρων Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων

Εκδόθηκε: Waste Management 28 (2008) 2750–2757

Συγγραφείς: Kun Yang: Jiangsu Institute of Parasitic Diseases, Meiyuan Xiao-Nong Zhou: National Institute of Parasitic Diseases (IPD), Chinese Center for Disease Control and Prevention (China CDC) Wei-An Yan: Jiangsu Institute of Parasitic Diseases, Meiyuan De-Rong Hang: Jiangsu Institute of Parasitic Diseases, Meiyuan Peter Steinmann: Department of Public Health and Epidemiology, Swiss Tropical Institute,

Σκοπός

Οι στόχοι της μελέτης ήταν:

• Η ανάλυση των στραγγισμάτων και των αέριων εκπομπών από τις χωματερές που χρησιμοποιούνταν για εναπόθεση αστικών απορριμμάτων στην μητροπολιτική περιοχή της επαρχίας Jiangsu της Κίνα.
• Η τηλεπισκοπική έρευνα των περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών κοντά στις χωματερές.
• Να εκτιμήσει την συμμόρφωση της ποιότητας των στραγγισμάτων με τους σχετικούς εθνικούς κανονισμούς.

Περιοχή Μελέτης

Η μελέτη έλαβε χώρα στην μητροπολιτική περιοχή της πόλης Wuxi και της πόλης Suzhou. Οι περιοχές αυτές βρίσκονται στις νότιες όχθες του ποταμού Yangtze στην επαρχία Jiangsu στην ανατολική Κίνα. Η περιοχή έχει ένα υποτροπικό κλίμα με άφθονες βροχές. Αποτέλεσμα της ραγδαίας ανάπτυξης της τοπικής οικονομίας και έκδηλης αλλαγής στο τρόπο ζωής του πληθυσμού ήταν η μαζική αύξηση των ποσοτήτων των στερεών απορριμμάτων. Σε αυτή την περιοχή είναι υπολογισμένο ότι υπάρχουν 80 χωματερές.

Μέθοδος

• Επίγεια συλλογή δεδομένων

Η ακριβής τοποθεσία των επιλεγόμενων χωματερών καταγράφηκε μέσω δέκτη GPS. Σε κάθε χωματερή δείγματα στραγγισμάτων λήφθηκαν από λεκάνες συλλογής ή γούρνες και μεταφέρθηκαν σε κοντινό εργαστήριο για ανάλυση σύμφωνα με τις οδηγίες της SEPA. Επίσης τα αέρια μεθανίου υπολογίστηκαν στην επιφάνεια των χωματερών χρησιμοποιώντας ψηφιακή μετρητική συσκευή.

Ψηφιακοί χάρτες, δορυφορικές εικόνες και χωρικά δεδομένα

Τα 20 επίπεδα περιέχουν, εκτός των άλλων, πληροφορίες για την τοπογραφία, τις υγρές εκτάσεις, το επιφανειακό νερό, οικιστικούς και μεταφορικούς διαδρόμους της μελετώμενης περιοχής αποκτήθηκαν από ένα εμπορικής χρήσης ψηφιακό χάρτη της επαρχία Jiangsu στην Κίνα με κλίμακα 1:10.000 (Έκδοση 2003). Επιπρόσθετα δεδομένα αποκτήθηκαν με την σάρωση και ψηφιοποίηση χαρτών με την βοήθεια του προγράμματος ArcGis 9.0. Τα μολυσμένα νερά στην μελετώμενη παρακολουθήθηκαν από το ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο (DEM) το οποίο αποκτήθηκε από την αμερικανική γεωγραφική υπηρεσία. Μια Landsat 7 ενισχυμένη θεματική εικόνα Mapper Plus (ΕΤΜ +), αποκτήθηκε στις 26 Ιούλιο του 2002, προερχόμενη από τον Κινέζικο Τηλεπισκοπικό Δορυφόρο Ground Station (RSGS Κίνα). Ο δορυφόρος Landsat 7 ETM + είναι εξοπλισμένος με πολυφασματικά ραδιόμετρα και παρέχει υψηλή ανάλυσης εικόνες της επιφάνειας της γης στο ορατό, εγγύς υπέρυθρο, βραχέων κυμάτων υπέρυθρες, και θερμικές υπέρυθρες ζώνες συχνοτήτων. Η ονομαστική ανάλυση pixel είναι 30 μ. σε έξι ορατά, στη κοντινή και βραχέα υπέρυθρη ζώνη. Επιπλέον, η ΕΤΜ + παρέχει ένα παγχρωματικό κανάλι με ανάλυση 15 εκ. Μια υποεικόνα της δορυφορικής εικόνας που περιέχει την έκταση της μελέτης επανεξετάστηκε χρησιμοποιώντας το υποσύνολο των ενοτήτων της εικόνας του ERDAS 8.6 (Leica Geosystems, Atlanta, GA, USA) και γεωμετρικά διορθωμένη για την προβολή UTM. Οι συντελεστές των γραμμικών εξισώσεων μετασχηματισμού που χρησιμοποιήθηκαν για τη μετατροπή ελήφθησαν με γραμμική παλινδρόμηση χρησιμοποιώντας διάφορα σημεία ελέγχου σε όλη την περιοχή μελέτης που προήλθαν από το ψηφιακό τοπογραφικό χάρτη με κλίμακα 1:10,000. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση σφάλματος ρίζας μέσου τετραγώνου (RMSE) για την αξιολόγηση της εικόνας με ακρίβεια. Η RMSEs για την μετατρεπόμενη εικόνα και τον τυποποιημένο χάρτη ήταν μικρότερη του 1 pixel. Η ανάλυση της πολυφασματικής εικόνας ενισχύθηκε περαιτέρω χρησιμοποιώντας τα 15 m παγχρωματικής μπάντας και η κύρια μέθοδος συνιστώσα της χωρικής ενίσχυσης ενότητα της ERDAS 8,6, με αποτέλεσμα έγχρωμες εικόνες υψηλής ανάλυσης.

Περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά που προέρχονται από τηλεπισκοπικές εικόνες

Τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά που λήφθηκαν υπόψη στην παρούσα μελέτη αποτελούνται από τη θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης (LST), την κανονικοποιημένη διαφορά του δείκτη βλάστησης (NDVI) και τον δείκτη αργιλικών ορυκτών (CMI). Η αιτιολόγηση για την επιλογή αυτών των περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών έχει ως εξής. Η διαφορά μεταξύ της πραγματικής LST των χώρων υγειονομικής ταφής και των γύρω περιοχών που συσχετίζεται σε κάποιο βαθμό με την ταχύτητα και την έκταση της βιοαποικοδόμησης στην υγειονομική ταφή υλικού και την απελευθέρωση του χώρου υγειονομικής ταφής αέρια. Ο NDVI χρησιμοποιείται εκτενώς και εντατικά για τις αναλύσεις βλάστηση χάρη στην ικανότητά του να επισημάνει τις διαφορές στην κάλυψη των φυτών που δεν είναι εύκολα ορατές με άλλο τρόπο. Μια κοινή παραδοχή είναι ότι ο NDVI συσχετίζεται επίσης με το νερό που περιέχεται στο έδαφος. Μια βασική δομή των χώρων υγειονομικής ταφής είναι τα συστήματα εμποδίων που περιέχουν στραγγίσματα και αποτρέπουν την διάχυση της βιοαερίου. Ο άργιλος χρησιμοποιείται συνήθως για τη στεγανοποίηση των ΧΥΤΑ, προκειμένου τα μολυσμένα στραγγίσματα να μην διεισδύσουν στα υπόγεια ύδατα . Η CMI μπορεί να υπολογιστεί με βάση τηλεπισκοπικά δεδομένα, επιτρέποντας την αξιολόγηση της συγκέντρωσης αργίλου στην επιφάνεια κάλυψης.

Όσον αφορά το NDVI, χρησιμοποιήθηκε ο ακόλουθος τύπος από ERDAS 8.6 (ERDAS, 1999):

NDVI = Near-infrared-red/Near-infrared+red

Η CMI υπολογίστηκε σε ERDAS 8.6 σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

Clay minerals index= band 5/band 7

Ανάλυση GIS και αξιολόγηση της καταλληλότητας της περιοχής μελέτης για τους ΧΥΤΑ

Όλα τα δεδομένα που έχουν εισαχθεί σε μια βάση δεδομένων του ΓΣΠ, καθώς και έξι διαφορετικές ζώνες προστασίας γύρω από την κεντρική ζώνη ταφής θεωρήθηκαν: (i) <500 m, (ii) 500 - 1.000 τ.μ., (iii) 1001-2000 μ., (iv) 2001 - 3000 m, (v) 3001 έως 4000 m, και (vi) 4.001 έως 5.000 μ. Οι μικρότερες ζώνες ανάσχεσης (<500 m), ορίστηκαν τα επίπεδα μόλυνσης που μετρώνται στα εκπλύματα, διότι περίπου αντιστοιχούν στο πραγματικό μέγεθος του τυπικού χώρου υγειονομικής ταφής στην Κίνα. Στη συνέχεια, υπολογίστηκε η απόσταση μεταξύ του χώρου υγειονομικής ταφής και των γύρω οργάνων στα ανοιχτά κανάλια νερού (ποτάμια, και λίμνες). Τα προαναφερθέντα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά (π.χ., LST, NDVI και CMI) αξιολογήθηκαν για τις διάφορες ζώνες ανάσχεσης χωριστά από διζωνικά στατιστικά στοιχεία, χρησιμοποιώντας την ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) λειτουργία στο SPSS 11.0. Τα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας σχετικά δεδομένα που προέρχονται από τους χάρτες εδάφους και από την RS, και η καταλληλότητα της περιοχής για χώρους υγειονομικής ταφής καθορίστηκε με βάση την επιλογή διάφορων κριτηρίων. Στη συνέχεια, η θέση των πέντε επιλεγμένων ΧΥΤΑ συγκρίθηκε με τον χάρτη καταλληλότητας. Όλες χωρικές αναλύσεις έγιναν με τον χωρικό αναλυτή ενότητας του ArcGIS 9.0. Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των δυνητικά κατάλληλων τοποθεσιών για χώρους υγειονομικής ταφής προέρχονται από τις εξής δύο κατευθύνσεις του SEPA: Πρότυπο για Ελέγχου της Ρύπανσης από την υγειονομική ταφή των αποβλήτων Τοποθεσίες Εσωτερικού Αποβλήτων "(SEPA της Κίνας, 1997), και (ii)Standard Ελέγχου της Ρύπανσης χώρων ταφής επικίνδυνων αποβλήτων "(SEPA της Κίνας, 2001). Τα δύο έγγραφα εμπεριέχουν ένα σύνολο από περιορισμούς και τις προϋποθέσεις καταλληλότητας για την τοποθεσία των χώρων υγειονομικής ταφής. Οι περιορισμοί εξετάζουν ζητήματα που σχετίζονται με γειτνίαση με τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά και το δομημένο περιβάλλον (π.χ., προστατευόμενες φυσικές περιοχές, ανοικτές υδάτινες μάζες, διαπερατότητα του εδάφους και τον τύπο του εδάφους, χρήση γης και την κάλυψη γης, δρόμοι, κατοικημένες περιοχές και την προσβασιμότητα για την παράδοση των αποβλήτων).

Αποτελέσματα

Η Εικόνα 1 δείχνει την τοποθεσία των πέντε επιλεγμένων χώρων υγειονομικής ταφής στην επαρχία Jiangsu και την έκταση των διαφόρων ζωνών ασφαλείας γύρω από αυτές, απεικονίζεται από το φόντο της εικόνας δορυφόρου Landsat 7 (RGB: 543). Όλοι οι χώροι υγειονομικής ταφής που βρίσκονται κοντά στην ακτή του ποταμού Yangtze ή της Λίμνης Taihu, με δύο από τα buffer των 4 χιλιομέτρων να επικαλύπτουν τα όρια της λίμνης Taihu. Τα αποτελέσματα της χημικής ανάλυσης των στραγγισμάτων και των μετρήσεων φυσικού αερίου συνοψίζονται στον Πίνακα 1 . Οι συγκεντρώσεις με τα κατώτατα όρια για την ταξινόμηση των στραγγισμάτων από χώρους υγειονομικής ταφής στην Κίνα, παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.

Κανένα από τα υπό εξέταση δείγματα στραγγισμάτων δεν έχει συμμορφωθεί με όλες τις οριακές τιμές για τη χαμηλότερη ποιότητα, δηλαδή, κατηγορία 5. Σε επίπεδο μεμονωμένων ρύπων, η εικόνα ήταν πιο πολύπλοκη.

Η Εικόνα 2 παρουσιάζει δυνητικά κατάλληλες περιοχές για την κατασκευή και τη λειτουργία των χώρων υγειονομικής ταφής στην περιοχή μελέτης. Η Εικόνα 3 απεικονίζει τη θέση των πέντε χωματερών που έχουν μελετηθεί σε αυτή την έρευνα, σε σχέση με τις δυνητικά κατάλληλες περιοχές για χώρους υγειονομικής ταφής. Οι περισσότερες από αυτές τις περιοχές βρίσκονται κοντά στις πόλεις και τις μείζονες διαδρόμους μεταφορών, αλλά σε κάποια απόσταση από τις ανοικτές υδάτινες μάζες. Τέσσερεις από τις πέντε διερευνηθήσες χωματερές που βρίσκονται εκτός της περιοχής που κρίνονται κατάλληλες για τις εν λόγω εγκαταστάσεις.

Πίνακας Εικόνων

Εικόνα 1: Τοποθεσία της μελετώμενης περιοχής και οι πέντε μελετώμενες χωματερές, περιέχοντας της ζώνες επιρροής, στην επαρχεία Jiangsu της Κίνας. Φόντο: Δορυφορική εικόνα Landsat 7 (RGB: 543).

Εικόνα 2: Χάρτης καταλληλότητας της περιοχής μελέτης γύρω από την πόλη Wuxi και Suzhou, της επαρχίας Jiangsu για την κατασκευή χώρου υγειονομικής ταφής εξετάζοντας γεωλογικά, υδρολογικά, γεωγραφικά και χαρακτηριστικά χρήσης γης Οι υψηλότερες τιμές δείχνουν μεγαλύτερη καταλληλότητα.

Εικόνα 3: Προσδιορισμένες περιοχές γύρω από την πόλη Wuxi και Suzhou στην επαρχία Jiangsu που είναι δυνητικά κατάλληλες για την κατασκευή χώρου υγειονομικής ταφής λαμβάνοντας υπόψη γεωλογικές, υδρολογικές, γεωγραφικές και χαρακτηριστικά χρήση γης. Cut-off: διάμεση τιμή καταλληλότητας.

Πίνακας Πινάκων

Πίνακας 1: Χημική ανάλυση των στραγγισμάτων και πρόσθετες παράμετροι που μετρήθηκαν σε πέντε διαφορετικούς χώρους υγειονομικής ταφής στην επαρχία Jiangsu, στην Κίνα.

Πίνακας 2: Οριακές συγκεντρώσεις για την ταξινόμηση των στραγγισμάτων από χώρους υγειονομικής ταφής στην Κίνα (SEPA του Κίνα, 2002)