RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Επίδραση της διαρροής στερεών αστικών αποβλήτων στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων στο Βαρανάσι, Ινδία

2025-02-10T11:00:45Z

Charikleia thanou:

Πρωτότυπος τίτλος: Impact of Municipal Solid Waste Landfill leachate on groundwater quality in Varanasi, India

Συγγραφείς: Sachin Mishra, Dhanesh Tiwary, Anurag Ohri, Ashwani Kumar Agnihotri

Δημοσιεύθηκε: 23 Μαίου 2019

Λέξεις κλειδιά: Στερεά αστικά αποβλήτα, Ρύπανση υπόγειων υδάτων, Διαρροή, ΧΥΤΑ, GIS, μοντέλο MODFLOW

Αντικείμενο εφαρμογής: Επίδραση αποβλήτων σε υπόγεια ύδατα

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100230

'''1. Εισαγωγή'''

Στις αναπτυσσόμενες χώρες, η διαχείριση των αποβλήτων, όπως τα αστικά στερεά απόβλητα (ΑΣΑ), έχει γίνει δύσκολη, καθώς αυτά συχνά απορρίπτονται ανεπαρκώς σε ανοικτούς χώρους, προκαλώντας περιβαλλοντικούς κινδύνους, ιδίως ρύπανση του εδάφους, των υπόγειων και των επιφανειακών υδάτων. Τα ΑΣΑ στις ασιατικές πόλεις αποτελούνται κυρίως από οργανικά υλικά, ενώ μη βιοδιασπώμενα όπως πλαστικά περιπλέκουν τη βιώσιμη διαχείριση αποβλήτων. Παράγοντες όπως οι βροχοπτώσεις, τα χαρακτηριστικά του εδάφους και οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν στη ρύπανση. Πιο συγκεκριμένα, η διασπορά των ρύπων στα υπόγεια ύδατα επηρεάζεται από τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ΑΣΑ, με ακτίνα επιρροής 200 έως 1000 μέτρων, με αποτέλεσμα τα υπόγεια ύδατα κοντά σε χώρους απόρριψης συχνά υπερβαίνουν τα ασφαλή πρότυπα. Χημικά δεδομένα έδειξαν ότι η περιοχή επηρεάζεται από βαρέα μέταλλα, με το κάδμιο και το άζωτο να κατατάσσονται πρώτα ως προς την τοξικότητα.

Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα πεδίου, δεδομένα GPS, φυσικοχημικά δεδομένα για το δείκτη ρύπανσης από τα στραγγίσματα (LPI) και του δείκτη ποιότητας νερού (WQI), αλλά και προηγμένα εργαλεία, όπως το GIS και το μοντέλο MODFLOW, που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και αξιολόγηση των επιπτώσεων. Η αποτελεσματική διαχείριση αποβλήτων, για την προστασία των υπόγειων υδάτινων πόρων, είναι κρίσιμη για την αποτροπή περαιτέρω περιβαλλοντικής ζημιάς και την προστασίας της ανθρώπινης υγείας.

'''2. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''2.1. Περιοχή Μελέτης'''

Η μελέτη επικεντρώνεται στον χώρο απόρριψης αποβλήτων Ramna στο Varanasi της Ινδίας, μια περιοχή με υγρό υποτροπικό κλίμα, σημαντικές εποχικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας (32-46°C το καλοκαίρι και 5-15°C τον χειμώνα) και ετήσια βροχόπτωση 1.100 mm. Ο μη οργανωμένος χώρος υγειονομικής ταφής, που βρίσκεται 2,64 χλμ. δυτικά του ποταμού Γάγγη, περιβάλλεται από γεωργικές εκτάσεις και οικιστικές περιοχές. Παρά τις συχνές διαμαρτυρίες των κατοίκων για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι αρχές δεν έχουν λάβει μέτρα. Ο χώρος, μόλις 500 μ. από το χωριό Ramana, παραβιάζει τους Κανονισμούς Διαχείρισης Αστικών Αποβλήτων του 2000, που απαιτούν απόσταση από κατοικημένες περιοχές. Οι τοπικές πηγές νερού, όπως ανοιχτά και γεωτρημένα πηγάδια, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στη ρύπανση λόγω της αμμώδους γεωλογίας της περιοχής. Από το 2012, ο χώρος δέχεται απόβλητα χωρίς διαλογή ή επεξεργασία, ενώ η πλημμυροπαθής περιοχή συσσωρεύει ιλύ, άργιλο και αργιλώδες έδαφος κατά την περίοδο των βροχών. Η περιοχή έχει υψόμετρο 76 μ. πάνω από τη στάθμη της θάλασσας και χαρακτηρίζεται από επίπεδη τοπογραφία[[Αρχείο:IND1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης που δείχνει τη θέση δειγματοληψίας υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής των ΑΣΑ στην Ramna]].

'''2.2. Μέθοδος Δειγματοληψίας και Ανάλυσης'''

Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στο χωριό Ramna μεταξύ συγκεκριμένων γεωγραφικών συντεταγμένων, με τα πηγάδια δειγματοληψίας να βρίσκονται 480-790 μέτρα από τον χώρο απόρριψης. Τα δείγματα υπόγειων υδάτων και στραγγισμάτων συλλέχθηκαν μετά την περίοδο των βροχών και αναλύθηκαν με διεθνώς αποδεκτές μεθόδους. Οι κύριες παράμετροι που μετρήθηκαν περιλάμβαναν το pΗ, την ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS) και βαρέα μέταλλα (π.χ. Fe, Cr, Ζn). Η ανάλυση έδειξε σημαντικά επίπεδα ρύπων στο στραγγισμένο υγρό, με μέταλλα όπως το Cd και το Pb να προσδιορίζονται με εξειδικευμένες τεχνικές.

'''2.3. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) ποσοτικοποιεί τη δυνατότητα ρύπανσης από χώρους υγειονομικής ταφής. Υπολογίζεται με μια φόρμουλα που περιλαμβάνει συντελεστές βαρύτητας και συγκεντρώσεις ρύπων. Ο δείκτης αυτός, που αναπτύχθηκε από τους Kumar και Alappat, παρέχει έναν μοναδικό αριθμητικό δείκτη για την τοξικότητα των στραγγισμένων με βάση πολλαπλές παραμέτρους.

'''2.4. Υπολογισμός του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) αξιολογεί την ποιότητα των υπόγειων υδάτων μέσω μιας αριθμητικής μεθόδου βαρών. Καθορίζονται συντελεστές βαρύτητας για κάθε παράμετρο ανάλογα με τη σημασία τους, και η τελική βαθμολογία WQI κατατάσσει την ποιότητα του νερού σε διαφορετικές κατηγορίες. Αυτή η προσέγγιση παρέχει ένα τυποποιημένο μέτρο καταλληλότητας νερού για διάφορες χρήσεις.

'''2.5. Προσομοίωση της μοντελοποίησης των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση ροής υπόγειων υδάτων ενσωματώνει τον νόμο του Darcy και την εξίσωση συνέχειας για τη προσομοίωση της κίνησης νερού μέσω υδροφορέων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η πορώδης υφή καθορίζουν τη ροή, επιτρέποντας την πρόβλεψη της μεταφοράς ρύπων και την υποστήριξη της διαχείρισης υπόγειων υδάτων.

'''3. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Το τμήμα αυτό παρουσιάζει τα αποτελέσματα αναλύσεων των στραγγισμένων υγρών και των δειγμάτων υπόγειων υδάτων, τα οποία εξετάστηκαν στατιστικά και χωρικά με τη χρήση του λογισμικού SPSS και GIS. Τα ευρήματα παρέχουν πληροφορίες για τα επίπεδα ρύπανσης γύρω από τον χώρο απόρριψης.

'''3.1. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά δειγμάτων στραγγισμάτων'''

Η φυσικοχημική ανάλυση των δειγμάτων στραγγισμένων (L1 και 12) αποκάλυψε θερμοκρασίες κατάλληλες για μικροβιακή δραστηριότητα και χημικές αντιδράσεις. Οι τιμές pH κυμαίνονταν μεταξύ 8,3-9,3, υποδεικνύοντας αλκαλικό χαρακτήρα. Υψηλά επίπεδα EC (5,65 mS/cm), TDS (2825 mg/L), χλωριούχων (1420 mg/L), νιτρικών (72 mg/L) και μαγνησίου (275 mg/L) παρατηρήθηκαν, ειδικά στο 12. Επίσης, υψηλές συγκεντρώσεις BOD (1344 mg/L), COD (8386 mg/L) και PO₄³⁻ (42,3 mg/L) υποδεικνύουν έντονη ρυπαντική δυναμική των στραγγισμένων. Ανιχνεύτηκαν βαρέα μέταλλα όπως χρώμιο, χαλκός και σίδηρος, επιβεβαιώνοντας την παρουσία βιομηχανικών και μεταλλικών αποβλήτων. Τα ευρήματα τονίζουν τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου υγειονομικής ταφής, με σημαντικούς κινδύνους για τα υπόγεια ύδατα λόγω διήθησης ρύπων.

'''3.2. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI)'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) του χώρου ταφής Ramna υπολογίστηκε σε 15,62, υποδεικνύοντας υψηλή δυναμική ρύπανσης. Η τιμή αυτή δείχνει ότι τα στραγγισμένα υγρά δεν έχουν σταθεροποιηθεί και βρίσκονται σε διαδικασία αποσύνθεσης, θέτοντας σημαντικούς κινδύνους ρύπανσης για τα γύρω υπόγεια ύδατα. Τα βαρέα μέταλλα παραμένουν στα στραγγισμένα για μεγάλο διάστημα, επηρεάζοντας την αθροιστική αξιολόγηση ρύπανσης. Ο υψηλός LPI αναδεικνύει τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου ταφής και τη δυνατότητά του να ρυπαίνει σοβαρά τις κοντινές υπόγειες υδάτινες πηγές.

'''3.3. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο υγειονομικής ταφής αναλύθηκε κατά τις περιόδους προ-και μετα-μουσώνα, αποκαλύπτοντας σημαντική ρύπανση. Η θερμοκρασία κυμάνθηκε από 27°C έως 33,9°C (μέσος όρος 31,1°C) στον προ-μουσώνα και από 21,1°C έως 23,6°C (μέσος όρος 22,2°C) στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τις χημικές αντιδράσεις και την ποιότητα του νερού. Το ρΗ κυμάνθηκε από 6,4 έως 7,3 (μέσος όρος 6,9) στον προ-μουσώνα και από 6,4 έως 8,1 (μέσος όρος 7,67) στον μετα-μουσώνα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) και τα διαλυμένα στερεά (TDS) ξεπέρασαν τα πρότυπα πόσιμου νερού, με τα TDS να φτάνουν μέσο όρο 723 mg/L στον προ-μουσώνα και 1006 mg/L στον μετα-μουσώνα.

Τα επίπεδα νιτρικών ήταν ιδιαίτερα υψηλά, κυμαινόμενα από 9,2 έως 142,6 mg/L στον προ-μουσώνα και 17 έως 110 mg/L στον μετα-μουσώνα, λόγω της διήθησης διασταλαζόντων και της χρήσης γεωργικών λιπασμάτων. Η αλκαλικότητα (233-715 mg/L στον προ-μουσώνα, 66-126 mg/L στον μετα-μουσώνα), τα χλωριούχα (μέσος όρος 130 mg/L στον προ-μουσώνα, 156,92 mg/L στον μετα-μουσώνα) και η σκληρότητα (μέσος όρος 416,35 mg/L στον μετα-μουσώνα) έδειξαν επιδείνωση της ποιότητας του νερού μετά τον μουσώνα.

Τα επίπεδα COD κυμάνθηκαν από 17 έως 181 mg/L, ενώ το BOD παρέμεινε σχετικά χαμηλό αλλά υπαρκτό. Οι συγκεντρώσεις σιδήρου ξεπέρασαν το ασφαλές όριο των 0,3 mg/L, με μέσο όρο 1,06 mg/L στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τη γεύση και την εμφάνιση του νερού. Οι φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) αυξήθηκαν σημαντικά στον μετα-μουσώνα, λόγω απορροής γεωργικών και οργανικών αποβλήτων. Η συγκέντρωση φθορίου παρέμεινε χαμηλή, υποδεικνύοντας ελάχιστη επίδραση από λιθογενή παράγοντα. Αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν σοβαρή ρύπανση των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής, ιδιαίτερα μετά τον μουσώνα, εξαιτίας της διήθησης των στραγγισμένων υγρών και των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων[[Αρχείο:IND2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2: Άνω: Χάρτης οριοθέτησης EC, Μέση: Χάρτης οριοθέτησης TDS, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης νιτρικών που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]][[Αρχείο:IND3.png|200px|thumb|right|Εικόνα 3: Πάνω: Χάρτης οριοθέτησης φωσφορικών, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης Fe που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]].

'''3.4. Στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων έδειξε ότι το 84,18% της συνολικής διακύμανσης κατά τον προ-μουσώνα και το 84,56% κατά τον μετα-μουσώνα εξηγείται από έξι συνιστώσες. Η πρώτη συνιστώσα έχει τη μεγαλύτερη επιρροή, επηρεαζόμενη από παραμέτρους όπως το pΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS), τα χλωριούχα και το COD, αντικατοπτρίζοντας την επίδραση ιόντων από τα στραγγισμένα του χώρου ταφής. Η δεύτερη συνιστώσα σχετίζεται με τα επίπεδα ασβεστίου και νατρίου, ενώ η τρίτη επικεντρώνεται στον σίδηρο, τις φωσφορικές ενώσεις και το διαλυμένο οξυγόνο. Η τέταρτη συνιστώσα κυριαρχείται από τα νιτρικά, πιθανώς λόγω γεωργικών λιπασμάτων. Οι πέμπτη και έκτη συνιστώσες έχουν μικρότερη επιρροή, αλλά τονίζουν σημαντικές αλλαγές στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων λόγω διήθησης στραγγισμένων και εξωτερικών ρύπων.

'''3.5. Ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες'''

Η ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων και την ομαδοποίηση δειγμάτων με παρόμοιες πηγές ρύπανσης. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε δενδρόγραμμα, όπου η απόσταση μεταξύ των ομάδων δείχνει τον βαθμό ομοιότητας. Εντοπίστηκαν τρεις διακριτές ομάδες: Η Ομάδα 3 περιλαμβάνει δείγματα με υψηλή ρύπανση από τον χώρο ταφής, η Ομάδα 2 δείγματα με μέτρια ρύπανση, και η Ομάδα 1 δείγματα με χαμηλά επίπεδα ρύπανσης χωρίς σημαντική επιρροή από τον χώρο ταφής.

'''3.6. Χωρική κατανομή των παρατηρούμενων ρύπων στα υπόγεια ύδατα γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Χαρτογραφήσεις της χωρικής κατανομής ρύπων όπως EC, TDS, NO₃⁻, Fe και PO₄³⁻ δημιουργήθηκαν με τη χρήση GIS για την ανάλυση της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής. Τα δεδομένα μετά τον μουσώνα έδειξαν εκτεταμένη ρύπανση, με τα νιτρικά (NO₃⁻) και τις φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) να ξεπερνούν τα ασφαλή όρια στις περισσότερες περιοχές λόγω διήθησης στραγγισμένων και γεωργικής απορροής. Οι υψηλές συγκεντρώσεις σιδήρου αποδόθηκαν σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και ανταλλαγής ιόντων στο έδαφος του χώρου ταφής. Αν και τα επίπεδα φωσφορικών βελτιώθηκαν σε ορισμένες περιοχές μετά τον μουσώνα, η συνολική ρύπανση από EC, TDS, NO₃⁻ και Fe αυξήθηκε κοντά στον χώρο ταφής. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τη σημαντική επίδραση του χώρου ταφής στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων, ειδικά κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα.

'''3.7. Αξιολόγηση του δείκτη ποιότητας του νερού (WQI)'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) υπολογίστηκε βάσει των προτύπων του ΠΟΥ και της Ινδίας, κυμαινόμενος από 89,42 έως 99.97 πριν τον μουσώνα και από 88.25 έως 99,62 μετά τον μουσώνα Στον προ-μουσώνα, το 50% των δειγμάτων χαρακτηρίστηκε εξαιρετικής ποιότητας, το 43,75% καλής και το 6.25% μέτριας. Μετά τον μουσώνα, η ποιότητα του νερού μειώθηκε: 37,5% εξαιρετική, 25% καλή και 37,5% μέτρια. Η πτώση αυτή συνδέεται με την άνοδο της στάθμης των υπόγειων υδάτων και τη διείσδυση στραγγισμένων, ειδικά κοντά στον χώρο ταφής, όπου εντοπίστηκαν αυξημένα επίπεδα TDS, σκληρότητας, νιτρικών και βαρέων μετάλλων. Η εγγύτητα στον χώρο ταφής συνδέθηκε με χειρότερη ποιότητα νερού, υπογραμμίζοντας την επίδραση του χώρου ταφής κατά την περίοδο των μουσώνων.

'''3.8. Αποτελέσματα της μοντελοποίησης της ροής των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση της ροής των υπόγειων υδάτων πραγματοποιήθηκε για την κατανόηση των υδρογεωλογικών διεργασιών και την πρόβλεψη της ρύπανσης από τα στραγγισμένα. Η προσομοίωση έδειξε ροή νερού από υψηλά σημεία κοντά στον χώρο ταφής προς χαμηλότερα σημεία κοντά στον ποταμό Γάγγη, με ταχύτητα ροής 5,7 × 10-3 m/s. Η αύξηση της υδραυλικής πίεσης κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα αυξάνει την εκφόρτιση και τη μεταφορά ρύπων. Η μελέτη ανέδειξε ξεχωριστά πρότυπα ροής, υποδεικνύοντας ότι η εγγύτητα στον χώρο ταφής αυξάνει σημαντικά τους κινδύνους ρύπανσης[[Αρχείο:IND4.png|200px|thumb|right|Εικόνα 4: Στιγμιότυπο του μοντέλου που δείχνει την κατεύθυνση της ροής των υπόγειων υδάτων στην περιοχή μελέτης]].

'''3.9. Γράφημα βαθμονόμησης'''

Το γράφημα βαθμονόμησης δείχνει ότι τα περισσότερα παρατηρούμενα δεδομένα βρίσκονται εντός διαστήματος εμπιστοσύνης 95%, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. Η ανάλυση ευαισθησίας έδειξε ότι τα αποτελέσματα του μοντέλου επηρεάστηκαν από παραμέτρους όπως η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η ειδική απόδοση των στρωμάτων. Ο συντελεστής συσχέτισης (12) μεταξύ παρατηρούμενων και προσομοιωμένων τιμών ήταν 0,714, υποδεικνύοντας ισχυρή συμφωνία και επιβεβαιώνοντας την ακρίβεια του μοντέλου στην απεικόνιση των συνθηκών ροής των υπόγειων υδάτων.

'''4. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη καταλήγει ότι η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο ταφής Ramna στο Varanasi επιδεινώνεται λόγω διήθησης διασταλαζόντων, καθιστώντας το νερό ακατάλληλο για πόση, καθώς οι περισσότερες παράμετροι υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ και του BIS. Η ανάλυση παραγόντων αναδεικνύει τη σημαντική επίδραση ρύπων όπως τα TDS, τα νιτρικά, ο σίδηρος και οι φωσφορικές ενώσεις, ιδίως κατά τις περιόδους προ- και μετα-μουσώνα, αντανακλώντας ανθρωπογενείς επιπτώσεις. Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) δείχνει σταδιακή μετάβαση από καλή σε μέτρια ποιότητα νερού, αυξάνοντας τον κίνδυνο περαιτέρω επιδείνωσης. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν τη σημασία της παρακολούθησης και της μοντελοποίησης για την προστασία των υπόγειων υδάτων και την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων εκπομπών ρύπων από τον χώρο ταφής.

[[category:Ανίχνευση ρύπανσης υδάτινων όγκων]]

Αρχείο:IND4.png

2025-02-10T10:59:44Z

Charikleia thanou: Εικόνα 4: Στιγμιότυπο του μοντέλου που δείχνει την κατεύθυνση της ροής των υπόγειων υδάτων στην περιοχή μελέτης

Εικόνα 4: Στιγμιότυπο του μοντέλου που δείχνει την κατεύθυνση της ροής των υπόγειων υδάτων στην περιοχή μελέτης

Επίδραση της διαρροής στερεών αστικών αποβλήτων στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων στο Βαρανάσι, Ινδία

2025-02-10T10:59:12Z

Charikleia thanou:

Πρωτότυπος τίτλος: Impact of Municipal Solid Waste Landfill leachate on groundwater quality in Varanasi, India

Συγγραφείς: Sachin Mishra, Dhanesh Tiwary, Anurag Ohri, Ashwani Kumar Agnihotri

Δημοσιεύθηκε: 23 Μαίου 2019

Λέξεις κλειδιά: Στερεά αστικά αποβλήτα, Ρύπανση υπόγειων υδάτων, Διαρροή, ΧΥΤΑ, GIS, μοντέλο MODFLOW

Αντικείμενο εφαρμογής: Επίδραση αποβλήτων σε υπόγεια ύδατα

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100230

'''1. Εισαγωγή'''

Στις αναπτυσσόμενες χώρες, η διαχείριση των αποβλήτων, όπως τα αστικά στερεά απόβλητα (ΑΣΑ), έχει γίνει δύσκολη, καθώς αυτά συχνά απορρίπτονται ανεπαρκώς σε ανοικτούς χώρους, προκαλώντας περιβαλλοντικούς κινδύνους, ιδίως ρύπανση του εδάφους, των υπόγειων και των επιφανειακών υδάτων. Τα ΑΣΑ στις ασιατικές πόλεις αποτελούνται κυρίως από οργανικά υλικά, ενώ μη βιοδιασπώμενα όπως πλαστικά περιπλέκουν τη βιώσιμη διαχείριση αποβλήτων. Παράγοντες όπως οι βροχοπτώσεις, τα χαρακτηριστικά του εδάφους και οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν στη ρύπανση. Πιο συγκεκριμένα, η διασπορά των ρύπων στα υπόγεια ύδατα επηρεάζεται από τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ΑΣΑ, με ακτίνα επιρροής 200 έως 1000 μέτρων, με αποτέλεσμα τα υπόγεια ύδατα κοντά σε χώρους απόρριψης συχνά υπερβαίνουν τα ασφαλή πρότυπα. Χημικά δεδομένα έδειξαν ότι η περιοχή επηρεάζεται από βαρέα μέταλλα, με το κάδμιο και το άζωτο να κατατάσσονται πρώτα ως προς την τοξικότητα.

Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα πεδίου, δεδομένα GPS, φυσικοχημικά δεδομένα για το δείκτη ρύπανσης από τα στραγγίσματα (LPI) και του δείκτη ποιότητας νερού (WQI), αλλά και προηγμένα εργαλεία, όπως το GIS και το μοντέλο MODFLOW, που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και αξιολόγηση των επιπτώσεων. Η αποτελεσματική διαχείριση αποβλήτων, για την προστασία των υπόγειων υδάτινων πόρων, είναι κρίσιμη για την αποτροπή περαιτέρω περιβαλλοντικής ζημιάς και την προστασίας της ανθρώπινης υγείας.

'''2. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''2.1. Περιοχή Μελέτης'''

Η μελέτη επικεντρώνεται στον χώρο απόρριψης αποβλήτων Ramna στο Varanasi της Ινδίας, μια περιοχή με υγρό υποτροπικό κλίμα, σημαντικές εποχικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας (32-46°C το καλοκαίρι και 5-15°C τον χειμώνα) και ετήσια βροχόπτωση 1.100 mm. Ο μη οργανωμένος χώρος υγειονομικής ταφής, που βρίσκεται 2,64 χλμ. δυτικά του ποταμού Γάγγη, περιβάλλεται από γεωργικές εκτάσεις και οικιστικές περιοχές. Παρά τις συχνές διαμαρτυρίες των κατοίκων για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι αρχές δεν έχουν λάβει μέτρα. Ο χώρος, μόλις 500 μ. από το χωριό Ramana, παραβιάζει τους Κανονισμούς Διαχείρισης Αστικών Αποβλήτων του 2000, που απαιτούν απόσταση από κατοικημένες περιοχές. Οι τοπικές πηγές νερού, όπως ανοιχτά και γεωτρημένα πηγάδια, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στη ρύπανση λόγω της αμμώδους γεωλογίας της περιοχής. Από το 2012, ο χώρος δέχεται απόβλητα χωρίς διαλογή ή επεξεργασία, ενώ η πλημμυροπαθής περιοχή συσσωρεύει ιλύ, άργιλο και αργιλώδες έδαφος κατά την περίοδο των βροχών. Η περιοχή έχει υψόμετρο 76 μ. πάνω από τη στάθμη της θάλασσας και χαρακτηρίζεται από επίπεδη τοπογραφία[[Αρχείο:IND1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης που δείχνει τη θέση δειγματοληψίας υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής των ΑΣΑ στην Ramna]].

'''2.2. Μέθοδος Δειγματοληψίας και Ανάλυσης'''

Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στο χωριό Ramna μεταξύ συγκεκριμένων γεωγραφικών συντεταγμένων, με τα πηγάδια δειγματοληψίας να βρίσκονται 480-790 μέτρα από τον χώρο απόρριψης. Τα δείγματα υπόγειων υδάτων και στραγγισμάτων συλλέχθηκαν μετά την περίοδο των βροχών και αναλύθηκαν με διεθνώς αποδεκτές μεθόδους. Οι κύριες παράμετροι που μετρήθηκαν περιλάμβαναν το pΗ, την ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS) και βαρέα μέταλλα (π.χ. Fe, Cr, Ζn). Η ανάλυση έδειξε σημαντικά επίπεδα ρύπων στο στραγγισμένο υγρό, με μέταλλα όπως το Cd και το Pb να προσδιορίζονται με εξειδικευμένες τεχνικές.

'''2.3. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) ποσοτικοποιεί τη δυνατότητα ρύπανσης από χώρους υγειονομικής ταφής. Υπολογίζεται με μια φόρμουλα που περιλαμβάνει συντελεστές βαρύτητας και συγκεντρώσεις ρύπων. Ο δείκτης αυτός, που αναπτύχθηκε από τους Kumar και Alappat, παρέχει έναν μοναδικό αριθμητικό δείκτη για την τοξικότητα των στραγγισμένων με βάση πολλαπλές παραμέτρους.

'''2.4. Υπολογισμός του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) αξιολογεί την ποιότητα των υπόγειων υδάτων μέσω μιας αριθμητικής μεθόδου βαρών. Καθορίζονται συντελεστές βαρύτητας για κάθε παράμετρο ανάλογα με τη σημασία τους, και η τελική βαθμολογία WQI κατατάσσει την ποιότητα του νερού σε διαφορετικές κατηγορίες. Αυτή η προσέγγιση παρέχει ένα τυποποιημένο μέτρο καταλληλότητας νερού για διάφορες χρήσεις.

'''2.5. Προσομοίωση της μοντελοποίησης των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση ροής υπόγειων υδάτων ενσωματώνει τον νόμο του Darcy και την εξίσωση συνέχειας για τη προσομοίωση της κίνησης νερού μέσω υδροφορέων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η πορώδης υφή καθορίζουν τη ροή, επιτρέποντας την πρόβλεψη της μεταφοράς ρύπων και την υποστήριξη της διαχείρισης υπόγειων υδάτων.

'''3. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Το τμήμα αυτό παρουσιάζει τα αποτελέσματα αναλύσεων των στραγγισμένων υγρών και των δειγμάτων υπόγειων υδάτων, τα οποία εξετάστηκαν στατιστικά και χωρικά με τη χρήση του λογισμικού SPSS και GIS. Τα ευρήματα παρέχουν πληροφορίες για τα επίπεδα ρύπανσης γύρω από τον χώρο απόρριψης.

'''3.1. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά δειγμάτων στραγγισμάτων'''

Η φυσικοχημική ανάλυση των δειγμάτων στραγγισμένων (L1 και 12) αποκάλυψε θερμοκρασίες κατάλληλες για μικροβιακή δραστηριότητα και χημικές αντιδράσεις. Οι τιμές pH κυμαίνονταν μεταξύ 8,3-9,3, υποδεικνύοντας αλκαλικό χαρακτήρα. Υψηλά επίπεδα EC (5,65 mS/cm), TDS (2825 mg/L), χλωριούχων (1420 mg/L), νιτρικών (72 mg/L) και μαγνησίου (275 mg/L) παρατηρήθηκαν, ειδικά στο 12. Επίσης, υψηλές συγκεντρώσεις BOD (1344 mg/L), COD (8386 mg/L) και PO₄³⁻ (42,3 mg/L) υποδεικνύουν έντονη ρυπαντική δυναμική των στραγγισμένων. Ανιχνεύτηκαν βαρέα μέταλλα όπως χρώμιο, χαλκός και σίδηρος, επιβεβαιώνοντας την παρουσία βιομηχανικών και μεταλλικών αποβλήτων. Τα ευρήματα τονίζουν τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου υγειονομικής ταφής, με σημαντικούς κινδύνους για τα υπόγεια ύδατα λόγω διήθησης ρύπων.

'''3.2. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI)'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) του χώρου ταφής Ramna υπολογίστηκε σε 15,62, υποδεικνύοντας υψηλή δυναμική ρύπανσης. Η τιμή αυτή δείχνει ότι τα στραγγισμένα υγρά δεν έχουν σταθεροποιηθεί και βρίσκονται σε διαδικασία αποσύνθεσης, θέτοντας σημαντικούς κινδύνους ρύπανσης για τα γύρω υπόγεια ύδατα. Τα βαρέα μέταλλα παραμένουν στα στραγγισμένα για μεγάλο διάστημα, επηρεάζοντας την αθροιστική αξιολόγηση ρύπανσης. Ο υψηλός LPI αναδεικνύει τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου ταφής και τη δυνατότητά του να ρυπαίνει σοβαρά τις κοντινές υπόγειες υδάτινες πηγές.

'''3.3. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο υγειονομικής ταφής αναλύθηκε κατά τις περιόδους προ-και μετα-μουσώνα, αποκαλύπτοντας σημαντική ρύπανση. Η θερμοκρασία κυμάνθηκε από 27°C έως 33,9°C (μέσος όρος 31,1°C) στον προ-μουσώνα και από 21,1°C έως 23,6°C (μέσος όρος 22,2°C) στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τις χημικές αντιδράσεις και την ποιότητα του νερού. Το ρΗ κυμάνθηκε από 6,4 έως 7,3 (μέσος όρος 6,9) στον προ-μουσώνα και από 6,4 έως 8,1 (μέσος όρος 7,67) στον μετα-μουσώνα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) και τα διαλυμένα στερεά (TDS) ξεπέρασαν τα πρότυπα πόσιμου νερού, με τα TDS να φτάνουν μέσο όρο 723 mg/L στον προ-μουσώνα και 1006 mg/L στον μετα-μουσώνα.

Τα επίπεδα νιτρικών ήταν ιδιαίτερα υψηλά, κυμαινόμενα από 9,2 έως 142,6 mg/L στον προ-μουσώνα και 17 έως 110 mg/L στον μετα-μουσώνα, λόγω της διήθησης διασταλαζόντων και της χρήσης γεωργικών λιπασμάτων. Η αλκαλικότητα (233-715 mg/L στον προ-μουσώνα, 66-126 mg/L στον μετα-μουσώνα), τα χλωριούχα (μέσος όρος 130 mg/L στον προ-μουσώνα, 156,92 mg/L στον μετα-μουσώνα) και η σκληρότητα (μέσος όρος 416,35 mg/L στον μετα-μουσώνα) έδειξαν επιδείνωση της ποιότητας του νερού μετά τον μουσώνα.

Τα επίπεδα COD κυμάνθηκαν από 17 έως 181 mg/L, ενώ το BOD παρέμεινε σχετικά χαμηλό αλλά υπαρκτό. Οι συγκεντρώσεις σιδήρου ξεπέρασαν το ασφαλές όριο των 0,3 mg/L, με μέσο όρο 1,06 mg/L στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τη γεύση και την εμφάνιση του νερού. Οι φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) αυξήθηκαν σημαντικά στον μετα-μουσώνα, λόγω απορροής γεωργικών και οργανικών αποβλήτων. Η συγκέντρωση φθορίου παρέμεινε χαμηλή, υποδεικνύοντας ελάχιστη επίδραση από λιθογενή παράγοντα. Αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν σοβαρή ρύπανση των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής, ιδιαίτερα μετά τον μουσώνα, εξαιτίας της διήθησης των στραγγισμένων υγρών και των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων[[Αρχείο:IND2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2: Άνω: Χάρτης οριοθέτησης EC, Μέση: Χάρτης οριοθέτησης TDS, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης νιτρικών που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]][[Αρχείο:IND3.png|200px|thumb|right|Εικόνα 3: Πάνω: Χάρτης οριοθέτησης φωσφορικών, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης Fe που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]].

'''3.4. Στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων έδειξε ότι το 84,18% της συνολικής διακύμανσης κατά τον προ-μουσώνα και το 84,56% κατά τον μετα-μουσώνα εξηγείται από έξι συνιστώσες. Η πρώτη συνιστώσα έχει τη μεγαλύτερη επιρροή, επηρεαζόμενη από παραμέτρους όπως το pΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS), τα χλωριούχα και το COD, αντικατοπτρίζοντας την επίδραση ιόντων από τα στραγγισμένα του χώρου ταφής. Η δεύτερη συνιστώσα σχετίζεται με τα επίπεδα ασβεστίου και νατρίου, ενώ η τρίτη επικεντρώνεται στον σίδηρο, τις φωσφορικές ενώσεις και το διαλυμένο οξυγόνο. Η τέταρτη συνιστώσα κυριαρχείται από τα νιτρικά, πιθανώς λόγω γεωργικών λιπασμάτων. Οι πέμπτη και έκτη συνιστώσες έχουν μικρότερη επιρροή, αλλά τονίζουν σημαντικές αλλαγές στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων λόγω διήθησης στραγγισμένων και εξωτερικών ρύπων.

'''3.5. Ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες'''

Η ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων και την ομαδοποίηση δειγμάτων με παρόμοιες πηγές ρύπανσης. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε δενδρόγραμμα, όπου η απόσταση μεταξύ των ομάδων δείχνει τον βαθμό ομοιότητας. Εντοπίστηκαν τρεις διακριτές ομάδες: Η Ομάδα 3 περιλαμβάνει δείγματα με υψηλή ρύπανση από τον χώρο ταφής, η Ομάδα 2 δείγματα με μέτρια ρύπανση, και η Ομάδα 1 δείγματα με χαμηλά επίπεδα ρύπανσης χωρίς σημαντική επιρροή από τον χώρο ταφής.

'''3.6. Χωρική κατανομή των παρατηρούμενων ρύπων στα υπόγεια ύδατα γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Χαρτογραφήσεις της χωρικής κατανομής ρύπων όπως EC, TDS, NO₃⁻, Fe και PO₄³⁻ δημιουργήθηκαν με τη χρήση GIS για την ανάλυση της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής. Τα δεδομένα μετά τον μουσώνα έδειξαν εκτεταμένη ρύπανση, με τα νιτρικά (NO₃⁻) και τις φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) να ξεπερνούν τα ασφαλή όρια στις περισσότερες περιοχές λόγω διήθησης στραγγισμένων και γεωργικής απορροής. Οι υψηλές συγκεντρώσεις σιδήρου αποδόθηκαν σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και ανταλλαγής ιόντων στο έδαφος του χώρου ταφής. Αν και τα επίπεδα φωσφορικών βελτιώθηκαν σε ορισμένες περιοχές μετά τον μουσώνα, η συνολική ρύπανση από EC, TDS, NO₃⁻ και Fe αυξήθηκε κοντά στον χώρο ταφής. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τη σημαντική επίδραση του χώρου ταφής στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων, ειδικά κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα.

'''3.7. Αξιολόγηση του δείκτη ποιότητας του νερού (WQI)'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) υπολογίστηκε βάσει των προτύπων του ΠΟΥ και της Ινδίας, κυμαινόμενος από 89,42 έως 99.97 πριν τον μουσώνα και από 88.25 έως 99,62 μετά τον μουσώνα Στον προ-μουσώνα, το 50% των δειγμάτων χαρακτηρίστηκε εξαιρετικής ποιότητας, το 43,75% καλής και το 6.25% μέτριας. Μετά τον μουσώνα, η ποιότητα του νερού μειώθηκε: 37,5% εξαιρετική, 25% καλή και 37,5% μέτρια. Η πτώση αυτή συνδέεται με την άνοδο της στάθμης των υπόγειων υδάτων και τη διείσδυση στραγγισμένων, ειδικά κοντά στον χώρο ταφής, όπου εντοπίστηκαν αυξημένα επίπεδα TDS, σκληρότητας, νιτρικών και βαρέων μετάλλων. Η εγγύτητα στον χώρο ταφής συνδέθηκε με χειρότερη ποιότητα νερού, υπογραμμίζοντας την επίδραση του χώρου ταφής κατά την περίοδο των μουσώνων.

'''3.8. Αποτελέσματα της μοντελοποίησης της ροής των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση της ροής των υπόγειων υδάτων πραγματοποιήθηκε για την κατανόηση των υδρογεωλογικών διεργασιών και την πρόβλεψη της ρύπανσης από τα στραγγισμένα. Η προσομοίωση έδειξε ροή νερού από υψηλά σημεία κοντά στον χώρο ταφής προς χαμηλότερα σημεία κοντά στον ποταμό Γάγγη, με ταχύτητα ροής 5,7 × 10-3 m/s. Η αύξηση της υδραυλικής πίεσης κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα αυξάνει την εκφόρτιση και τη μεταφορά ρύπων. Η μελέτη ανέδειξε ξεχωριστά πρότυπα ροής, υποδεικνύοντας ότι η εγγύτητα στον χώρο ταφής αυξάνει σημαντικά τους κινδύνους ρύπανσης .

'''3.9. Γράφημα βαθμονόμησης'''

Το γράφημα βαθμονόμησης δείχνει ότι τα περισσότερα παρατηρούμενα δεδομένα βρίσκονται εντός διαστήματος εμπιστοσύνης 95%, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. Η ανάλυση ευαισθησίας έδειξε ότι τα αποτελέσματα του μοντέλου επηρεάστηκαν από παραμέτρους όπως η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η ειδική απόδοση των στρωμάτων. Ο συντελεστής συσχέτισης (12) μεταξύ παρατηρούμενων και προσομοιωμένων τιμών ήταν 0,714, υποδεικνύοντας ισχυρή συμφωνία και επιβεβαιώνοντας την ακρίβεια του μοντέλου στην απεικόνιση των συνθηκών ροής των υπόγειων υδάτων.

5. Συμπεράσματα

Η μελέτη καταλήγει ότι η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο ταφής Ramna στο Varanasi επιδεινώνεται λόγω διήθησης διασταλαζόντων, καθιστώντας το νερό ακατάλληλο για πόση, καθώς οι περισσότερες παράμετροι υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ και του BIS. Η ανάλυση παραγόντων αναδεικνύει τη σημαντική επίδραση ρύπων όπως τα TDS, τα νιτρικά, ο σίδηρος και οι φωσφορικές ενώσεις, ιδίως κατά τις περιόδους προ- και μετα-μουσώνα, αντανακλώντας ανθρωπογενείς επιπτώσεις. Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) δείχνει σταδιακή μετάβαση από καλή σε μέτρια ποιότητα νερού, αυξάνοντας τον κίνδυνο περαιτέρω επιδείνωσης. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν τη σημασία της παρακολούθησης και της μοντελοποίησης για την προστασία των υπόγειων υδάτων και την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων εκπομπών ρύπων από τον χώρο ταφής.

[[category:Ανίχνευση ρύπανσης υδάτινων όγκων]]

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-10T10:58:28Z

Charikleia thanou:

[[Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο]]

[[Αξιολόγηση της ευπάθειας υδροφορέων στη λεκάνη Αμμάν-Ζερκά (Ιορδανία) μέσω του GIS μοντέλου Drastic]]

[[Παρακολούθηση ρύπανσης από χημικά φυτοφάρμακα στο οικολογικό περιβάλλον μέσω GIS]]

[[Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων μέσω του δείκτη ποιότητας νερού και του GIS: Λεκάνη του ποταμού Modjo, Κεντρική Αιθιοπία]]

[[Επίδραση της διαρροής στερεών αστικών αποβλήτων στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων στο Βαρανάσι, Ινδία]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]

Επίδραση της διαρροής στερεών αστικών αποβλήτων στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων στο Βαρανάσι, Ινδία

2025-02-10T10:56:51Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Πρωτότυπος τίτλος: Impact of Municipal Solid Waste Landfill leachate on groundwater quality in Varanasi, India Συγγραφείς: Sachin Mishra, Dhane...'

Πρωτότυπος τίτλος: Impact of Municipal Solid Waste Landfill leachate on groundwater quality in Varanasi, India

Συγγραφείς: Sachin Mishra, Dhanesh Tiwary, Anurag Ohri, Ashwani Kumar Agnihotri

Δημοσιεύθηκε: 23 Μαίου 2019

Λέξεις κλειδιά: Στερεά αστικά αποβλήτα, Ρύπανση υπόγειων υδάτων, Διαρροή, ΧΥΤΑ, GIS, μοντέλο MODFLOW

Αντικείμενο εφαρμογής: Επίδραση αποβλήτων σε υπόγεια ύδατα

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100230

'''1. Εισαγωγή'''

Στις αναπτυσσόμενες χώρες, η διαχείριση των αποβλήτων, όπως τα αστικά στερεά απόβλητα (ΑΣΑ), έχει γίνει δύσκολη, καθώς αυτά συχνά απορρίπτονται ανεπαρκώς σε ανοικτούς χώρους, προκαλώντας περιβαλλοντικούς κινδύνους, ιδίως ρύπανση του εδάφους, των υπόγειων και των επιφανειακών υδάτων. Τα ΑΣΑ στις ασιατικές πόλεις αποτελούνται κυρίως από οργανικά υλικά, ενώ μη βιοδιασπώμενα όπως πλαστικά περιπλέκουν τη βιώσιμη διαχείριση αποβλήτων. Παράγοντες όπως οι βροχοπτώσεις, τα χαρακτηριστικά του εδάφους και οι ανθρώπινες δραστηριότητες συμβάλλουν στη ρύπανση. Πιο συγκεκριμένα, η διασπορά των ρύπων στα υπόγεια ύδατα επηρεάζεται από τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ΑΣΑ, με ακτίνα επιρροής 200 έως 1000 μέτρων, με αποτέλεσμα τα υπόγεια ύδατα κοντά σε χώρους απόρριψης συχνά υπερβαίνουν τα ασφαλή πρότυπα. Χημικά δεδομένα έδειξαν ότι η περιοχή επηρεάζεται από βαρέα μέταλλα, με το κάδμιο και το άζωτο να κατατάσσονται πρώτα ως προς την τοξικότητα.

Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα πεδίου, δεδομένα GPS, φυσικοχημικά δεδομένα για το δείκτη ρύπανσης από τα στραγγίσματα (LPI) και του δείκτη ποιότητας νερού (WQI), αλλά και προηγμένα εργαλεία, όπως το GIS και το μοντέλο MODFLOW, που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και αξιολόγηση των επιπτώσεων. Η αποτελεσματική διαχείριση αποβλήτων, για την προστασία των υπόγειων υδάτινων πόρων, είναι κρίσιμη για την αποτροπή περαιτέρω περιβαλλοντικής ζημιάς και την προστασίας της ανθρώπινης υγείας.

'''2. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''2.1. Περιοχή Μελέτης'''

Η μελέτη επικεντρώνεται στον χώρο απόρριψης αποβλήτων Ramna στο Varanasi της Ινδίας, μια περιοχή με υγρό υποτροπικό κλίμα, σημαντικές εποχικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας (32-46°C το καλοκαίρι και 5-15°C τον χειμώνα) και ετήσια βροχόπτωση 1.100 mm. Ο μη οργανωμένος χώρος υγειονομικής ταφής, που βρίσκεται 2,64 χλμ. δυτικά του ποταμού Γάγγη, περιβάλλεται από γεωργικές εκτάσεις και οικιστικές περιοχές. Παρά τις συχνές διαμαρτυρίες των κατοίκων για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι αρχές δεν έχουν λάβει μέτρα. Ο χώρος, μόλις 500 μ. από το χωριό Ramana, παραβιάζει τους Κανονισμούς Διαχείρισης Αστικών Αποβλήτων του 2000, που απαιτούν απόσταση από κατοικημένες περιοχές. Οι τοπικές πηγές νερού, όπως ανοιχτά και γεωτρημένα πηγάδια, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στη ρύπανση λόγω της αμμώδους γεωλογίας της περιοχής. Από το 2012, ο χώρος δέχεται απόβλητα χωρίς διαλογή ή επεξεργασία, ενώ η πλημμυροπαθής περιοχή συσσωρεύει ιλύ, άργιλο και αργιλώδες έδαφος κατά την περίοδο των βροχών. Η περιοχή έχει υψόμετρο 76 μ. πάνω από τη στάθμη της θάλασσας και χαρακτηρίζεται από επίπεδη τοπογραφία[[Αρχείο:IND1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης που δείχνει τη θέση δειγματοληψίας υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής των ΑΣΑ στην Ramna]].

'''2.2. Μέθοδος Δειγματοληψίας και Ανάλυσης'''

Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στο χωριό Ramna μεταξύ συγκεκριμένων γεωγραφικών συντεταγμένων, με τα πηγάδια δειγματοληψίας να βρίσκονται 480-790 μέτρα από τον χώρο απόρριψης. Τα δείγματα υπόγειων υδάτων και στραγγισμάτων συλλέχθηκαν μετά την περίοδο των βροχών και αναλύθηκαν με διεθνώς αποδεκτές μεθόδους. Οι κύριες παράμετροι που μετρήθηκαν περιλάμβαναν το pΗ, την ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS) και βαρέα μέταλλα (π.χ. Fe, Cr, Ζn). Η ανάλυση έδειξε σημαντικά επίπεδα ρύπων στο στραγγισμένο υγρό, με μέταλλα όπως το Cd και το Pb να προσδιορίζονται με εξειδικευμένες τεχνικές.

'''2.3. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) ποσοτικοποιεί τη δυνατότητα ρύπανσης από χώρους υγειονομικής ταφής. Υπολογίζεται με μια φόρμουλα που περιλαμβάνει συντελεστές βαρύτητας και συγκεντρώσεις ρύπων. Ο δείκτης αυτός, που αναπτύχθηκε από τους Kumar και Alappat, παρέχει έναν μοναδικό αριθμητικό δείκτη για την τοξικότητα των στραγγισμένων με βάση πολλαπλές παραμέτρους.

'''2.4. Υπολογισμός του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI) των Στραγγισμάτων του ΧΥΤΑ'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) αξιολογεί την ποιότητα των υπόγειων υδάτων μέσω μιας αριθμητικής μεθόδου βαρών. Καθορίζονται συντελεστές βαρύτητας για κάθε παράμετρο ανάλογα με τη σημασία τους, και η τελική βαθμολογία WQI κατατάσσει την ποιότητα του νερού σε διαφορετικές κατηγορίες. Αυτή η προσέγγιση παρέχει ένα τυποποιημένο μέτρο καταλληλότητας νερού για διάφορες χρήσεις.

'''2.5. Προσομοίωση της μοντελοποίησης των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση ροής υπόγειων υδάτων ενσωματώνει τον νόμο του Darcy και την εξίσωση συνέχειας για τη προσομοίωση της κίνησης νερού μέσω υδροφορέων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η πορώδης υφή καθορίζουν τη ροή, επιτρέποντας την πρόβλεψη της μεταφοράς ρύπων και την υποστήριξη της διαχείρισης υπόγειων υδάτων.

'''3. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Το τμήμα αυτό παρουσιάζει τα αποτελέσματα αναλύσεων των στραγγισμένων υγρών και των δειγμάτων υπόγειων υδάτων, τα οποία εξετάστηκαν στατιστικά και χωρικά με τη χρήση του λογισμικού SPSS και GIS. Τα ευρήματα παρέχουν πληροφορίες για τα επίπεδα ρύπανσης γύρω από τον χώρο απόρριψης.

'''3.1. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά δειγμάτων στραγγισμάτων'''

Η φυσικοχημική ανάλυση των δειγμάτων στραγγισμένων (L1 και 12) αποκάλυψε θερμοκρασίες κατάλληλες για μικροβιακή δραστηριότητα και χημικές αντιδράσεις. Οι τιμές pH κυμαίνονταν μεταξύ 8,3-9,3, υποδεικνύοντας αλκαλικό χαρακτήρα. Υψηλά επίπεδα EC (5,65 mS/cm), TDS (2825 mg/L), χλωριούχων (1420 mg/L), νιτρικών (72 mg/L) και μαγνησίου (275 mg/L) παρατηρήθηκαν, ειδικά στο 12. Επίσης, υψηλές συγκεντρώσεις BOD (1344 mg/L), COD (8386 mg/L) και PO₄³⁻ (42,3 mg/L) υποδεικνύουν έντονη ρυπαντική δυναμική των στραγγισμένων. Ανιχνεύτηκαν βαρέα μέταλλα όπως χρώμιο, χαλκός και σίδηρος, επιβεβαιώνοντας την παρουσία βιομηχανικών και μεταλλικών αποβλήτων. Τα ευρήματα τονίζουν τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου υγειονομικής ταφής, με σημαντικούς κινδύνους για τα υπόγεια ύδατα λόγω διήθησης ρύπων.

'''3.2. Υπολογισμός του Δείκτη Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI)'''

Ο Δείκτης Ρύπανσης από Στραγγίσματα (LPI) του χώρου ταφής Ramna υπολογίστηκε σε 15,62, υποδεικνύοντας υψηλή δυναμική ρύπανσης. Η τιμή αυτή δείχνει ότι τα στραγγισμένα υγρά δεν έχουν σταθεροποιηθεί και βρίσκονται σε διαδικασία αποσύνθεσης, θέτοντας σημαντικούς κινδύνους ρύπανσης για τα γύρω υπόγεια ύδατα. Τα βαρέα μέταλλα παραμένουν στα στραγγισμένα για μεγάλο διάστημα, επηρεάζοντας την αθροιστική αξιολόγηση ρύπανσης. Ο υψηλός LPI αναδεικνύει τον επικίνδυνο χαρακτήρα του χώρου ταφής και τη δυνατότητά του να ρυπαίνει σοβαρά τις κοντινές υπόγειες υδάτινες πηγές.

'''3.3. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο υγειονομικής ταφής αναλύθηκε κατά τις περιόδους προ-και μετα-μουσώνα, αποκαλύπτοντας σημαντική ρύπανση. Η θερμοκρασία κυμάνθηκε από 27°C έως 33,9°C (μέσος όρος 31,1°C) στον προ-μουσώνα και από 21,1°C έως 23,6°C (μέσος όρος 22,2°C) στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τις χημικές αντιδράσεις και την ποιότητα του νερού. Το ρΗ κυμάνθηκε από 6,4 έως 7,3 (μέσος όρος 6,9) στον προ-μουσώνα και από 6,4 έως 8,1 (μέσος όρος 7,67) στον μετα-μουσώνα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) και τα διαλυμένα στερεά (TDS) ξεπέρασαν τα πρότυπα πόσιμου νερού, με τα TDS να φτάνουν μέσο όρο 723 mg/L στον προ-μουσώνα και 1006 mg/L στον μετα-μουσώνα.

Τα επίπεδα νιτρικών ήταν ιδιαίτερα υψηλά, κυμαινόμενα από 9,2 έως 142,6 mg/L στον προ-μουσώνα και 17 έως 110 mg/L στον μετα-μουσώνα, λόγω της διήθησης διασταλαζόντων και της χρήσης γεωργικών λιπασμάτων. Η αλκαλικότητα (233-715 mg/L στον προ-μουσώνα, 66-126 mg/L στον μετα-μουσώνα), τα χλωριούχα (μέσος όρος 130 mg/L στον προ-μουσώνα, 156,92 mg/L στον μετα-μουσώνα) και η σκληρότητα (μέσος όρος 416,35 mg/L στον μετα-μουσώνα) έδειξαν επιδείνωση της ποιότητας του νερού μετά τον μουσώνα.

Τα επίπεδα COD κυμάνθηκαν από 17 έως 181 mg/L, ενώ το BOD παρέμεινε σχετικά χαμηλό αλλά υπαρκτό. Οι συγκεντρώσεις σιδήρου ξεπέρασαν το ασφαλές όριο των 0,3 mg/L, με μέσο όρο 1,06 mg/L στον μετα-μουσώνα, επηρεάζοντας τη γεύση και την εμφάνιση του νερού. Οι φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) αυξήθηκαν σημαντικά στον μετα-μουσώνα, λόγω απορροής γεωργικών και οργανικών αποβλήτων. Η συγκέντρωση φθορίου παρέμεινε χαμηλή, υποδεικνύοντας ελάχιστη επίδραση από λιθογενή παράγοντα. Αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν σοβαρή ρύπανση των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής, ιδιαίτερα μετά τον μουσώνα, εξαιτίας της διήθησης των στραγγισμένων υγρών και των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων[[Αρχείο:IND2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2: Άνω: Χάρτης οριοθέτησης EC, Μέση: Χάρτης οριοθέτησης TDS, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης νιτρικών που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]][[Αρχείο:IND3.png|200px|thumb|right|Εικόνα 3: Πάνω: Χάρτης οριοθέτησης φωσφορικών, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης Fe που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων]].

'''3.4. Στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Η στατιστική ανάλυση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων έδειξε ότι το 84,18% της συνολικής διακύμανσης κατά τον προ-μουσώνα και το 84,56% κατά τον μετα-μουσώνα εξηγείται από έξι συνιστώσες. Η πρώτη συνιστώσα έχει τη μεγαλύτερη επιρροή, επηρεαζόμενη από παραμέτρους όπως το pΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα διαλυμένα στερεά (TDS), τα χλωριούχα και το COD, αντικατοπτρίζοντας την επίδραση ιόντων από τα στραγγισμένα του χώρου ταφής. Η δεύτερη συνιστώσα σχετίζεται με τα επίπεδα ασβεστίου και νατρίου, ενώ η τρίτη επικεντρώνεται στον σίδηρο, τις φωσφορικές ενώσεις και το διαλυμένο οξυγόνο. Η τέταρτη συνιστώσα κυριαρχείται από τα νιτρικά, πιθανώς λόγω γεωργικών λιπασμάτων. Οι πέμπτη και έκτη συνιστώσες έχουν μικρότερη επιρροή, αλλά τονίζουν σημαντικές αλλαγές στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων λόγω διήθησης στραγγισμένων και εξωτερικών ρύπων.

'''3.5. Ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες'''

Η ιεραρχική ανάλυση σε ομάδες χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων και την ομαδοποίηση δειγμάτων με παρόμοιες πηγές ρύπανσης. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε δενδρόγραμμα, όπου η απόσταση μεταξύ των ομάδων δείχνει τον βαθμό ομοιότητας. Εντοπίστηκαν τρεις διακριτές ομάδες: Η Ομάδα 3 περιλαμβάνει δείγματα με υψηλή ρύπανση από τον χώρο ταφής, η Ομάδα 2 δείγματα με μέτρια ρύπανση, και η Ομάδα 1 δείγματα με χαμηλά επίπεδα ρύπανσης χωρίς σημαντική επιρροή από τον χώρο ταφής.

'''3.6. Χωρική κατανομή των παρατηρούμενων ρύπων στα υπόγεια ύδατα γύρω από τον ΧΥΤΑ'''

Χαρτογραφήσεις της χωρικής κατανομής ρύπων όπως EC, TDS, NO₃⁻, Fe και PO₄³⁻ δημιουργήθηκαν με τη χρήση GIS για την ανάλυση της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων κοντά στον χώρο ταφής. Τα δεδομένα μετά τον μουσώνα έδειξαν εκτεταμένη ρύπανση, με τα νιτρικά (NO₃⁻) και τις φωσφορικές ενώσεις (PO₄³⁻) να ξεπερνούν τα ασφαλή όρια στις περισσότερες περιοχές λόγω διήθησης στραγγισμένων και γεωργικής απορροής. Οι υψηλές συγκεντρώσεις σιδήρου αποδόθηκαν σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και ανταλλαγής ιόντων στο έδαφος του χώρου ταφής. Αν και τα επίπεδα φωσφορικών βελτιώθηκαν σε ορισμένες περιοχές μετά τον μουσώνα, η συνολική ρύπανση από EC, TDS, NO₃⁻ και Fe αυξήθηκε κοντά στον χώρο ταφής. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τη σημαντική επίδραση του χώρου ταφής στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων, ειδικά κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα.

'''3.7. Αξιολόγηση του δείκτη ποιότητας του νερού (WQI)'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) υπολογίστηκε βάσει των προτύπων του ΠΟΥ και της Ινδίας, κυμαινόμενος από 89,42 έως 99.97 πριν τον μουσώνα και από 88.25 έως 99,62 μετά τον μουσώνα Στον προ-μουσώνα, το 50% των δειγμάτων χαρακτηρίστηκε εξαιρετικής ποιότητας, το 43,75% καλής και το 6.25% μέτριας. Μετά τον μουσώνα, η ποιότητα του νερού μειώθηκε: 37,5% εξαιρετική, 25% καλή και 37,5% μέτρια. Η πτώση αυτή συνδέεται με την άνοδο της στάθμης των υπόγειων υδάτων και τη διείσδυση στραγγισμένων, ειδικά κοντά στον χώρο ταφής, όπου εντοπίστηκαν αυξημένα επίπεδα TDS, σκληρότητας, νιτρικών και βαρέων μετάλλων. Η εγγύτητα στον χώρο ταφής συνδέθηκε με χειρότερη ποιότητα νερού, υπογραμμίζοντας την επίδραση του χώρου ταφής κατά την περίοδο των μουσώνων.

'''3.8. Αποτελέσματα της μοντελοποίησης της ροής των υπόγειων υδάτων'''

Η μοντελοποίηση της ροής των υπόγειων υδάτων πραγματοποιήθηκε για την κατανόηση των υδρογεωλογικών διεργασιών και την πρόβλεψη της ρύπανσης από τα στραγγισμένα. Η προσομοίωση έδειξε ροή νερού από υψηλά σημεία κοντά στον χώρο ταφής προς χαμηλότερα σημεία κοντά στον ποταμό Γάγγη, με ταχύτητα ροής 5,7 × 10-3 m/s. Η αύξηση της υδραυλικής πίεσης κατά την περίοδο μετά τον μουσώνα αυξάνει την εκφόρτιση και τη μεταφορά ρύπων. Η μελέτη ανέδειξε ξεχωριστά πρότυπα ροής, υποδεικνύοντας ότι η εγγύτητα στον χώρο ταφής αυξάνει σημαντικά τους κινδύνους ρύπανσης.

'''3.9. Γράφημα βαθμονόμησης'''

Το γράφημα βαθμονόμησης δείχνει ότι τα περισσότερα παρατηρούμενα δεδομένα βρίσκονται εντός διαστήματος εμπιστοσύνης 95%, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. Η ανάλυση ευαισθησίας έδειξε ότι τα αποτελέσματα του μοντέλου επηρεάστηκαν από παραμέτρους όπως η υδραυλική αγωγιμότητα, η ειδική αποθήκευση και η ειδική απόδοση των στρωμάτων. Ο συντελεστής συσχέτισης (12) μεταξύ παρατηρούμενων και προσομοιωμένων τιμών ήταν 0,714, υποδεικνύοντας ισχυρή συμφωνία και επιβεβαιώνοντας την ακρίβεια του μοντέλου στην απεικόνιση των συνθηκών ροής των υπόγειων υδάτων.

5. Συμπεράσματα

Η μελέτη καταλήγει ότι η ποιότητα των υπόγειων υδάτων γύρω από τον χώρο ταφής Ramna στο Varanasi επιδεινώνεται λόγω διήθησης διασταλαζόντων, καθιστώντας το νερό ακατάλληλο για πόση, καθώς οι περισσότερες παράμετροι υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ και του BIS. Η ανάλυση παραγόντων αναδεικνύει τη σημαντική επίδραση ρύπων όπως τα TDS, τα νιτρικά, ο σίδηρος και οι φωσφορικές ενώσεις, ιδίως κατά τις περιόδους προ- και μετα-μουσώνα, αντανακλώντας ανθρωπογενείς επιπτώσεις. Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) δείχνει σταδιακή μετάβαση από καλή σε μέτρια ποιότητα νερού, αυξάνοντας τον κίνδυνο περαιτέρω επιδείνωσης. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν τη σημασία της παρακολούθησης και της μοντελοποίησης για την προστασία των υπόγειων υδάτων και την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων εκπομπών ρύπων από τον χώρο ταφής.

[[category:Ανίχνευση ρύπανσης υδάτινων όγκων]]

Αρχείο:IND3.png

2025-02-10T10:48:50Z

Charikleia thanou: Εικόνα 3: Πάνω: Χάρτης οριοθέτησης φωσφορικών, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης Fe που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειον�

Εικόνα 3: Πάνω: Χάρτης οριοθέτησης φωσφορικών, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης Fe που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων

Αρχείο:IND2.png

2025-02-10T10:48:28Z

Charikleia thanou: Εικόνα 2: Άνω: Χάρτης οριοθέτησης EC, Μέση: Χάρτης οριοθέτησης TDS, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης νιτρικών που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτω�

Εικόνα 2: Άνω: Χάρτης οριοθέτησης EC, Μέση: Χάρτης οριοθέτησης TDS, Κάτω: Χάρτης οριοθέτησης νιτρικών που δείχνει τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής απορριμμάτων

Αρχείο:IND1.png

2025-02-10T10:47:39Z

Charikleia thanou: Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης που δείχνει τη θέση δειγματοληψίας υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής των ΑΣΑ στην Ram

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης που δείχνει τη θέση δειγματοληψίας υπόγειων υδάτων γύρω από το χώρο υγειονομικής ταφής των ΑΣΑ στην Ramna

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-10T10:34:14Z

Charikleia thanou:

[[Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο]]

[[Αξιολόγηση της ευπάθειας υδροφορέων στη λεκάνη Αμμάν-Ζερκά (Ιορδανία) μέσω του GIS μοντέλου Drastic]]

[[Παρακολούθηση ρύπανσης από χημικά φυτοφάρμακα στο οικολογικό περιβάλλον μέσω GIS]]

[[Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων μέσω του δείκτη ποιότητας νερού και του GIS: Λεκάνη του ποταμού Modjo, Κεντρική Αιθιοπία]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]

Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων μέσω του δείκτη ποιότητας νερού και του GIS: Λεκάνη του ποταμού Modjo, Κεντρική Αιθιοπία

2025-02-10T10:33:35Z

Charikleia thanou:

Πρωτότυπος τίτλος: Groundwater quality assessment using water quality index and GIS technique in Modjo River Basin, central Ethiopia

Συγγραφείς: Nafyad Serre Kawo, Shankar Karuppannan

Δημοσιεύθηκε: 28 Ιούνιου 2018

Λέξεις κλειδιά: Δείκτη ποιότητας νερού, Πόσιμο νερό, Υπόγεια ύδατα, GIS, Αιθιοπία

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2018.06.034

'''1. Εισαγωγή'''

Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν βασική πηγή νερού παγκοσμίως, ιδιαίτερα για οικιακή χρήση και άρδευση σε πολλές αφρικανικές και αιθιοπικές αστικές περιοχές. Ωστόσο, η ποιότητά τους απειλείται ολοένα και περισσότερο από ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως η αστικοποίηση, η βιομηχανική ανάπτυξη και η εντατική γεωργία. Στην κύρια κοιλάδα ρήγματος της Αιθιοπίας, συμπεριλαμβανομένης της λεκάνης του ποταμού Modjo, υψηλές συγκεντρώσεις φθορίου από ηφαιστειακούς υδροφόρους ορίζοντες και ρύπανση από αστικά και βιομηχανικά απόβλητα έχουν υποβαθμίσει την ποιότητα του νερού. Μια μελέτη που περιλάμβανε 31 δείγματα χρησιμοποίησε GIS για να χαρτογραφήσει τη χωρική μεταβολή κατιόντων και ανιόντων, αξιολογώντας την καταλληλόλητα του νερού για πόση και άρδευση. Ενώ το 93,54% των δειγμάτων ήταν καλής ή εξαιρετικής ποιότητας για πόση, η καταλληλόλητα για άρδευση παρουσίασε προβλήματα, όπως υψηλό υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο (RSC). Η μελέτη υπογράμμισε την ανάγκη για παρακολούθηση ποιότητας νερού, προστασία υδροφόρων οριζόντων και βιώσιμες διαχειριστικές πρακτικές.

'''2. Περιγραφή Περιοχής'''

'''2.1. Περιγραφή Θέσης'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Modjo βρίσκεται στο βορειοδυτικό τμήμα του Κεντρικού Κύριου Ρήγματος της Αιθιοπίας, εντός της ανώτερης λεκάνης του ποταμού Awash, στην Περιφερειακή Εθνική Πολιτεία Oromia, στη Διοικητική Ζώνη East Shawa. Η περιοχή δέχεται μέσο ετήσιο ύψος βροχής 862,36 mm, και ο ποταμός Modjo, που διασχίζει την πόλη Modjo, εξυπηρετεί πολλαπλές χρήσεις.

'''2.2. Γεωλογία και Υδρογεωλογία Περιοχής Μελέτης'''

Η λεκάνη του ποταμού Modjo καλύπτεται κυρίως από λιμναίες αποθέσεις με πρωτογενή πορώδη δομή και πυροκλαστικά Chefe Donsa. Οι κύριες υδροφορείς περιλαμβάνουν λιμναίες αποθέσεις, βασάλτες του Τεταρτογενούς, ιγνιμβρίτες και ρωγμώδεις βασάλτες. Υπάρχουν τρία συστήματα υδροφορέων: οι αλλουβιακοί και λιμναίοι, οι ανώτεροι βασαλτικοί και οι κατώτεροι βασαλτικοί υδροφορείς, με τους πρώτους να έχουν υψηλό υδατικό δυναμικό σε επίπεδες περιοχές. Το πάχος των υδροφορέων ποικίλλει, φτάνοντας τα 80 μέτρα γύρω από τις λίμνες Bishoftu και την περιοχή Modjo. Η ανατροφοδότηση του υπόγειου νερού προέρχεται κυρίως από τη βροχόπτωση, τα ποτάμια και τις λίμνες, με σημαντική ανατροφοδότηση στις ορεινές περιοχές. Ο νότιος πυθμένας του ρήγματος και οι κεντρικές πεδινές περιοχές λειτουργούν ως ζώνες αποφόρτισης. Η άντληση υπογείων υδάτων καλύπτει βιομηχανικές και οικιακές ανάγκες, με πηγάδια να φτάνουν σε βάθος 300-350 μέτρων, αξιοποιώντας τους κατώτερους βασαλτικούς υδροφορείς κάτω από 250 μέτρα. Παρά το δυναμικό, τα πρότυπα ροής των υπόγειων υδάτων είναι πολύπλοκα λόγω των διαφορών στα ηφαιστειακά χαρακτηριστικά των υδροφορέων.

'''3. Προσέγγιση και Μεθοδολογία'''

Για την αξιολόγηση της ποιότητας των υπογείων υδάτων στη λεκάνη του ποταμού Modjo, συλλέχθηκαν 31 δείγματα από υπάρχοντα πηγάδια. Μετρήθηκαν στο πεδίο το ΡΗ και η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), ενώ υπολογίστηκαν τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS). Αναλύθηκαν στο εργαστήριο κύρια κατιόντα και ανιόντα, όπως Ca, Mg, Na, K, CI, F, HCO₃, NO, PO4, και SO42, σύμφωνα με τα πρότυπα μεθόδους. Εφαρμόστηκαν μέτρα διασφάλισης και ελέγχου ποιότητας (QA/QC) κατά την ανάλυση. Η μέθοδος παρεμβολής με αντιστρεπτά σταθμισμένη απόσταση (IDW) σε GIS χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής παραμέτρων, παρέχοντας ακριβή και λεπτομερή εικόνα της ποιότητας των υπογείων υδάτων. Οι χάρτες IDW επικυρώθηκαν με δεδομένα πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, εξασφαλίζοντας αξιόπιστα αποτελέσματα για τη χωρική κατανομή της ποιότητας του νερού στην περιοχή.

'''3.1. Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI)'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) υπολογίζεται μέσω της ανάθεσης βαρών (wi) στις παραμέτρους του υπόγειου νερού, του υπολογισμού των σχετικών βαρών (Wi) και των ποσοστών ποιότητας (qi). Οι παράμετροι που συμπεριλήφθηκαν ήταν το ΡΗ, τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS), κύρια κατιόντα (Ca2+, Mg2+, Na*, Κ΄) και ανιόντα (CI, SO42-, NO3, F΄). Τα βάρη καθορίστηκαν ανάλογα με τη σημασία κάθε παραμέτρου για την ποιότητα του πόσιμου νερού, με μέγιστο βάρος 5 για κρίσιμες παραμέτρους όπως τα TDS, NO3΄ και Ε΄. Με βάση συγκεκριμένες εξισώσεις, υπολογίστηκαν οι τιμές qi για κάθε παράμετρο, και ο συνολικός WQI χρησιμοποιήθηκε για την ταξινόμηση του νερού σε κατηγορίες όπως εξαιρετική, καλή, φτωχή, πολύ φτωχή ή ακατάλληλη για πόση. Χάρτες χωρικής κατανομής του WQI δημιουργήθηκαν με τη μέθοδο IDW σε GIS για την αξιολόγηση της ποιότητας του νερού στην περιοχή μελέτης.

'''3.2. Ποιότητα Νερού για Αρδευτική Χρήση'''

Η καταλληλότητα των υπόγειων υδάτων για άρδευση στην περιοχή μελέτης αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας τρεις βασικές παραμέτρους: ποσοστό νατρίου (Na%), λόγο απορρόφησης νατρίου (SAR) και υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο (RSC). Οι συγκεντρώσεις εκφράστηκαν σε χιλιοϊσοδύναμα ανά λίτρο (meq/I).

'''3.3. Λόγος Απορρόφησης Νατρίου (SAR)'''

Ο SAR υπολογίστηκε ως ο λόγος του νατρίου (Na+) προς τη ρίζα του μέσου όρου των συγκεντρώσεων ασβεστίου (Ca2+) και μαγνησίου (Mg2+), διαιρεμένου δια δύο.

'''3.4. Ποσοστό Νατρίου (Na%)'''

Το Na% υπολογίστηκε βάσει της αναλογίας νατρίου (Na+) και καλίου (Κ+) προς τη συνολική συγκέντρωση κατιόντων, που περιλαμβάνουν ασβέστιο (Ca2+) και μαγνήσιο (Mg2+).

'''3.5. Υπολειμματικό Ανθρακικό Νάτριο (RSC)'''

Το RSC προσδιορίστηκε ως η διαφορά μεταξύ των συνολικών συγκεντρώσεων διττανθρακικού (HCO3-) και ανθρακικού (CO32-) και του αθροίσματος ασβεστίου (Ca2+) και μαγνησίου (Mg2+).

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ποιότητα των υπογείων υδάτων μέσω της ανάλυσης βασικών παραμέτρων, όπως το ΡΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS), κύρια κατιόντα (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) και ανιόντα (CI-, SO42-, NO3-, F-, HCO3-, PO43-). Το pH κυμάνθηκε από 6.5 έως 8.2, υποδεικνύοντας ελαφρώς όξινο έως αλκαλικό νερό, με μέσο όρο 7.2. Οι τιμές EC κυμάνθηκαν από 366 έως 1528 μS/cm, ενώ τα TDS από 240 έως 1030 mg/L. Κυρίαρχα κατιόντα ήταν το Ca2+ (3.2-174.8 mg/L) και το Na+ (32.6-208 mg/L), ενώ κυρίαρχο ανιόν ήταν το HCO3- (224.5-1000.4 mg/L). Άλλα ανιόντα, όπως το SO42- και το CI-, ήταν εντός αποδεκτών ορίων. Η συγκέντρωση του φθορίου (F-) κυμάνθηκε από 0.4 έως 3.7 mg/L, ενώ τα νιτρικά (NO3-) ήταν χαμηλά, από 0.3 έως 5.5 mg/L. Η μελέτη έδειξε ότι η ποιότητα του νερού ήταν γενικά εντός των κατευθυντήριων γραμμών του ΠΟΥ, εκτός από μεμονωμένες παραμέτρους που απαιτούν διαχείριση για πόσιμο νερό.

'''4.1. Χωρική Διακύμανση των Παραμέτρων των Υπόγειων Υδάτων'''

'''4.1.1. pH, Αγωγιμότητα, TDS'''

Ο χάρτης χωρικής κατανομής του ρΗ στη λεκάνη του ποταμού Modjo δείχνει ότι τα υπόγεια ύδατα είναι ελαφρώς όξινα έως αλκαλικά, με τιμές ρΗ εντός του εύρους που προτείνει ο ΠΟΥ (6.5-8.5). Υψηλότερες τιμές ΡΗ παρατηρούνται στα βόρεια και νότια τμήματα της περιοχής, συνδεδεμένες με βαθιά κυκλοφορία υπόγειων υδάτων. Ο χάρτης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC) δείχνει υψηλότερες τιμές σε περιοχές χαμηλού υψομέτρου κοντά στον ποταμό Modjo και τις λίμνες, πιθανώς λόγω της αλληλεπίδρασης επιφανειακών και υπόγειων υδάτων και της ρύπανσης από βιομηχανικά και αστικά απόβλητα. Χαμηλότερες τιμές ΕC παρατηρούνται στις ορεινές περιοχές, οι οποίες λειτουργούν ως ζώνες ανατροφοδότησης. Ο χάρτης TDS δείχνει ότι τα περισσότερα υπόγεια ύδατα της περιοχής έχουν τιμές κάτω από 500 mg/L, κατατασσόμενα ως γλυκά νερά, εκτός από ορισμένες περιοχές στα ανατολικά με υψηλότερες τιμές TDS λόγω της διαλυτότητας των ορυκτών.

'''4.1.2. Κύρια Κατιόντα'''

Ο χάρτης χωρικής κατανομής του ασβεστίου και του μαγνησίου δείχνει ότι η πλειονότητα της περιοχής μελέτης έχει συγκεντρώσεις Ca2+ κάτω από 100 mg/L, εκτός από τα ανατολικά όπου η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος αυξάνει τα επίπεδα. Οι συγκεντρώσεις Ca2+ και Mg2+ προέρχονται από ηφαιστειακούς και βασαλτικούς υδροφορείς και μειώνονται προς την κοιλάδα του ρήγματος λόγω διαδικασιών ανταλλαγής κατιόντων. Και οι δύο συγκεντρώσεις Ca2+ και Mg2+ βρίσκονται γενικά κάτω από τα όρια του ΠΟΥ, που είναι 75 mg/L και 50 mg/L, αντίστοιχα. Για το νάτριο (Na+) και το κάλιο (Κ+), η συγκέντρωση του Νa+ είναι υψηλότερη, με αυξημένα επίπεδα στο νότιο τμήμα της περιοχής λόγω ανταλλαγής κατιόντων όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+ κατά τη ροή του υπόγειου νερού. Σε ορισμένες περιοχές, η συγκέντρωση του Νa+ υπερβαίνει το όριο του ΠΟΥ των 200 mg/L, επηρεάζοντας ενδεχομένως τη γεύση, ενώ το Κ+ παραμένει κάτω από την κατευθυντήρια τιμή των 12 mg/L. H πηγή του Νa+ αποδίδεται στη διάβρωση όξινων ηφαιστειακών πετρωμάτων και στις αλληλεπιδράσεις νερού-πετρώματος.

'''4.1.3. Κύρια Ανιόντα'''

Το διττανθρακικό (HCO3-) είναι το κυρίαρχο ανιόν στην περιοχή μελέτης, με υψηλές συγκεντρώσεις στις ορεινές περιοχές λόγω χημικών αντιδράσεων μεταξύ υπόγειου νερού και πυριτικών ορυκτών. Οι συγκεντρώσεις θειικών (SO42-) είναι κάτω από το όριο του ΠΟΥ των 250 mg/L και προέρχονται κυρίως από ηφαιστειακά προϊόντα και ανθρωπογενείς πηγές, όπως η χρήση λιπασμάτων. Οι συγκεντρώσεις χλωρίου (CI-) είναι κάτω από 200 mg/L, εντός των ορίων του ΠΟΥ, και πηγάζουν από το νερό της βροχής, τη γεωργία και την απόρριψη αποβλήτων. Τα επίπεδα νιτρικών (NO3-) είναι κυρίως κάτω από 25 mg/L, με υψηλότερες συγκεντρώσεις σε γεωργικές και βιομηχανικές ζώνες, παραμένοντας εντός του ορίου του ΠΟΥ των 50 mg/L. Οι συγκεντρώσεις φθορίου (F-) είναι χαμηλές στις ορεινές περιοχές αλλά αυξάνονται προς τον πυθμένα του ρήγματος, ξεπερνώντας το όριο του ΠΟΥ των 1.5 mg/L σε ορισμένες περιοχές λόγω της υψηλής ορυκτοποίησης σε ηφαιστειακούς υδροφορείς πλούσιους σε νάτριο.

'''4.2. Υδρογεωχημικοί Τύποι'''

Οι τύποι νερού στην περιοχή μελέτης ταξινομήθηκαν μέσω των διαγραμμάτων Piper και Gibbs, με τους κυρίαρχους τύπους να είναι οι Ca-Na-HCO3, Na-Ca-HCO3 και Na-HCO3, βάσει των κύριων κατιόντων και ανιόντων. Η αλληλεπίδραση μεταξύ υπόγειου νερού και πυριτικών ορυκτών, μαζί με την αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος, ελέγχει κυρίως τα υδρογεωχημικά χαρακτηριστικά. Ο λόγος Ca2+/Mg2+ μεγαλύτερος του 2 υποδεικνύει την υδρόλυση πυριτικών ορυκτών ως κύρια πηγή Ca2+ και Mg2+. Οι τύποι νερού, όπως ο Na-HCO3, βρέθηκαν έντονα ορυκτοποιημένοι λόγω σημαντικής αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος, κυρίως κοντά στην κοιλάδα του ρήγματος και στις κεντρικές πεδινές περιοχές. Οι διεργασίες ανταλλαγής κατιόντων, όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+, παρατηρήθηκαν κατά μήκος των ροών υπόγειου νερού. Ο δείκτης Schoeller (CAI-1 και CAI-2) χρησιμοποιήθηκε για την ποσοτικοποίηση των επιδράσεων ανταλλαγής κατιόντων, επιβεβαιώνοντας ότι το Νa+ και το Κ+ ανταλλάσσονται με το Ca2+ και το Mg2+ σε υλικά υδροφορέων. Αυτές οι διεργασίες οδηγούν σε μετάβαση από χαμηλά ορυκτοποιημένο νερό Ca-Na-HCO3 στις ορεινές περιοχές σε έντονα ορυκτοποιημένο νερό Na-HCO3 κοντά στον πυθμένα του ρήγματος.

'''4.3. Συντελεστής Συσχέτισης'''

Η αλληλεξάρτηση των φυσικοχημικών παραμέτρων των υπογείων υδάτων αναλύθηκε μέσω πίνακα συσχέτισης. Υψηλές θετικές συσχετίσεις παρατηρήθηκαν μεταξύ της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC), των συνολικών διαλυμένων στερεών (TDS) και κύριων ιόντων όπως Ca2+, Νa+, Κ+, HCO3-, SO42- και CI-, υποδεικνύοντας ότι οι αυξημένες τιμές EC οφείλονται σε υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων. Θετικές συσχετίσεις μεταξύ Νa+ και HCO3- (0.68) και Ca2+ και HCO3- (0.78) δείχνουν αντιδράσεις μεταξύ πυριτικών ορυκτών και νερού, απελευθερώνοντας διττανθρακικά. Αρνητικές συσχετίσεις, όπως μεταξύ Να' και Mg2+ (-0.58), υποδεικνύουν διεργασίες ανταλλαγής κατιόντων, όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+ ή το Mg2+ κατά μήκος των ροών υπόγειου νερού, συμβάλλοντας σε υψηλά επίπεδα φθορίου (F-). Οι χαμηλές συσχετίσεις των νιτρικών (NO3-) με άλλες παραμέτρους δείχνουν ότι πιθανή πηγή τους είναι η γεωργία. Συνολικά, η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος και η ανταλλαγή κατιόντων κατά μήκος της ροής των υπόγειων υδάτων από τις ορεινές περιοχές (βορράς) προς τον πυθμένα του ρήγματος (νότος) οδηγούν στην υδρογεωχημική εξέλιξη της ποιότητας του νερού.

'''4.4. Καταλληλότητα για Πόσιμο Νερό'''

'''4.4.1. Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI)'''

Η ανάλυση του δείκτη ποιότητας νερού (WQI) για πόσιμη χρήση έδειξε ότι τα περισσότερα δείγματα υπόγειου νερού κατατάσσονται στην κατηγορία "καλή" ποιότητα νερού. Το δείγμα αριθ. 12 κατατάχθηκε ως "εξαιρετικό," ενώ το δείγμα αριθ. 10 χαρακτηρίστηκε ως "φτωχό" λόγω έντονης αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος και ρύπανσης από αστικά λύματα. Οι υψηλές τιμές TDS, Ca2+, HCO3- και Νa+ προσδιορίστηκαν ως οι κύριες παράμετροι που επηρεάζουν τον WQI. Κανένα από τα δείγματα δεν κατατάχθηκε ως "ακατάλληλο" για πόση. Η χωρική χαρτογράφηση του WQI δείχνει ότι η πλειονότητα της περιοχής μελέτης έχει τιμές WQI κάτω από 100 mg/L, υποδεικνύοντας καταλληλότητα για πόσιμο νερό[[Αρχείο:ETH1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1:Χωρική διακύμανση του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI)]][[Αρχείο:ETH2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2:Χάρτης χωρικής διακύμανσης των SAR (α), Na% (β) και RSC (γ)]].

'''4.5. Καταλληλότητα για Αρδευτική Χρήση'''

Η καταλληλότητα του υπόγειου νερού για άρδευση καθορίζεται από την περιεκτικότητα του σε διαλυμένα ιόντα, καθώς η υπερβολική περιεκτικότητα μπορεί να επηρεάσει τη γονιμότητα του εδάφους, την ανάπτυξη των φυτών και τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Η υψηλή αλατότητα μπορεί να τροποποιήσει την ωσμωτική πίεση στη ριζική ζώνη, μειώνοντας την απορρόφηση νερού.

'''4.5.1. Λόγος Απορρόφησης Νατρίου (SAR)'''

Ο SAR χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των κινδύνων αλκαλικότητας για άρδευση. Οι τιμές SAR στην περιοχή μελέτης κυμαίνονται από 0.93 έως 22.61 meq/L, με μέσο όρο 3.38 meq/L. Εκτός από ένα δείγμα με υψηλό SAR, τα περισσότερα δείγματα κατατάσσονται στις κατηγορίες "εξαιρετικό έως καλό" ή "καλό έως αποδεκτό" για άρδευση. Περίπου το 71% των δειγμάτων ανήκουν στην κατηγορία C2-S1, που υποδηλώνει μέτρια αλατότητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε νάτριο, καθιστώντας το νερό κατάλληλο για τις περισσότερες καλλιέργειες.

'''4.5.2. Ποσοστό Νατρίου (Na%)'''

Το Na% χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των κινδύνων νατρίου στο αρδευτικό νερό. Η υπερβολική περιεκτικότητα σε νάτριο μειώνει τη διαπερατότητα του εδάφους και περιορίζει την κυκλοφορία του νερού. Τα περισσότερα δείγματα υπόγειου νερού της περιοχής μελέτης κατατάσσονται στις κατηγορίες "εξαιρετικό έως καλό" ή "καλό έως αποδεκτό" για άρδευση. Περίπου το 9.7% των δειγμάτων είναι μέτρια κατάλληλα υπό ευνοϊκές συνθήκες αποστράγγισης, ενώ το 6.45% θεωρείται ακατάλληλο λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε νάτριο.

'''4.5.3. Υπολειμματικό Ανθρακικό Νάτριο (RSC)'''

Η καταλληλότητα των υπόγειων υδάτων για άρδευση επηρεάζεται από την ισορροπία ανθρακικών και διττανθρακικών σε σχέση με το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Υψηλές τιμές RSC (άνω των 2.50 meq/L) περιορίζουν τη ροή αέρα και νερού στο έδαφος, οδηγώντας σε υποβάθμιση του εδάφους και ακαταλληλότητα για άρδευση. Στην περιοχή μελέτης, οι τιμές RSC κυμαίνονται από 0.32 έως 7.27 meq/L, με μέσο όρο 2.93 meq/L. Σύμφωνα με την ανάλυση RSC, το 41.93% των δειγμάτων κατατάχθηκε ως "αμφίβολης" και το 48.38% ως "ακατάλληλης" ποιότητας για άρδευση. Ωστόσο, το 9.67% των δειγμάτων είχαν τιμές RSC εντός αποδεκτών ορίων και κατατάχθηκαν ως "κατάλληλα" για άρδευση. Η χωρική κατανομή έδειξε ότι τα ακατάλληλα δείγματα εντοπίστηκαν κυρίως στα βορειοδυτικά, κεντρικά και νότια τμήματα της περιοχής μελέτης, υποδεικνύοντας ότι η πλειονότητα των υπόγειων υδάτων ανήκει στην κατηγορία "αμφίβολης" έως "ακατάλληλης" ποιότητας για άρδευση.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ποιότητα των υπόγειων υδάτων στη λεκάνη του ποταμού Modjo μέσω της ανάλυσης 31 δειγμάτων για κύρια κατιόντα και ανιόντα. Οι χωρικές μεταβολές της ποιότητας των υπόγειων υδάτων χαρτογραφήθηκαν με τη μέθοδο παρεμβολής IDW σε GIS. Τα κυρίαρχα ιόντα ήταν Na+, Ca2+ και HCO3-. Οι αναλύσεις Piper ανέδειξαν τρεις τύπους νερού: Ca-Na- HCO3, Na-Ca- HCO3 και Na- HCO3. Ο τύπος Ca-Na-HCO3, με ελάχιστη αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος, βρίσκεται σε ζώνες ανατροφοδότησης στα υψίπεδα και τις κεντρικές περιοχές, ενώ ο τύπος Na- HCO3, που υποδεικνύει σημαντική αλληλεπίδραση, βρίσκεται στις κεντρικές και νότιες περιοχές. Τα διαγράμματα Gibbs επιβεβαίωσαν ότι η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος και η ανταλλαγή κατιόντων είναι βασικές διεργασίες που επηρεάζουν τη χημεία του νερού. Η ανάλυση ποιότητας νερού έδειξε ότι το 93.54% των δειγμάτων είναι κατάλληλα για πόση, αλλά το 3.23% έχει κακή ποιότητα λόγω έντονης αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος και αστικής ρύπανσης στις κεντρικές περιοχές. Για άρδευση, τα περισσότερα δείγματα κρίθηκαν κατάλληλα, αν και ορισμένα αξιολογήθηκαν ως αμφίβολα ή ακατάλληλα λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε νάτριο. Οι πηγές ρύπανσης περιλαμβάνουν αστικά απόβλητα, λιπάσματα και βιομηχανικές δραστηριότητες, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για βιώσιμη διαχείριση των υπόγειων υδάτων.

[[category:Ανίχνευση ρύπανσης υδάτινων όγκων]]

Αρχείο:ETH2.png

2025-02-10T10:30:53Z

Charikleia thanou: Εικόνα 2: Χάρτης χωρικής διακύμανσης των SAR (α), Na% (β) και RSC (γ)

Εικόνα 2: Χάρτης χωρικής διακύμανσης των SAR (α), Na% (β) και RSC (γ)

Αρχείο:ETH1.png

2025-02-10T10:30:26Z

Charikleia thanou: Εικόνα 1: Χωρική διακύμανση του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI)

Εικόνα 1: Χωρική διακύμανση του Δείκτη Ποιότητας Νερού (WQI)

Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων μέσω του δείκτη ποιότητας νερού και του GIS: Λεκάνη του ποταμού Modjo, Κεντρική Αιθιοπία

2025-02-10T10:29:40Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Πρωτότυπος τίτλος: Groundwater quality assessment using water quality index and GIS technique in Modjo River Basin, central Ethiopia Συγγραφείς...'

Πρωτότυπος τίτλος: Groundwater quality assessment using water quality index and GIS technique in Modjo River Basin, central Ethiopia

Συγγραφείς: Nafyad Serre Kawo, Shankar Karuppannan

Δημοσιεύθηκε: 28 Ιούνιου 2018

Λέξεις κλειδιά: Δείκτη ποιότητας νερού, Πόσιμο νερό, , Υπόγεια ύδατα, GIS, Αιθιοπία

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ποιότητας υπόγειων υδάτων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2018.06.034

'''1. Εισαγωγή'''

Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν βασική πηγή νερού παγκοσμίως, ιδιαίτερα για οικιακή χρήση και άρδευση σε πολλές αφρικανικές και αιθιοπικές αστικές περιοχές. Ωστόσο, η ποιότητά τους απειλείται ολοένα και περισσότερο από ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως η αστικοποίηση, η βιομηχανική ανάπτυξη και η εντατική γεωργία. Στην κύρια κοιλάδα ρήγματος της Αιθιοπίας, συμπεριλαμβανομένης της λεκάνης του ποταμού Modjo, υψηλές συγκεντρώσεις φθορίου από ηφαιστειακούς υδροφόρους ορίζοντες και ρύπανση από αστικά και βιομηχανικά απόβλητα έχουν υποβαθμίσει την ποιότητα του νερού. Μια μελέτη που περιλάμβανε 31 δείγματα χρησιμοποίησε GIS για να χαρτογραφήσει τη χωρική μεταβολή κατιόντων και ανιόντων, αξιολογώντας την καταλληλόλητα του νερού για πόση και άρδευση. Ενώ το 93,54% των δειγμάτων ήταν καλής ή εξαιρετικής ποιότητας για πόση, η καταλληλόλητα για άρδευση παρουσίασε προβλήματα, όπως υψηλό υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο (RSC). Η μελέτη υπογράμμισε την ανάγκη για παρακολούθηση ποιότητας νερού, προστασία υδροφόρων οριζόντων και βιώσιμες διαχειριστικές πρακτικές.

'''2. Περιγραφή Περιοχής'''

'''2.1. Περιγραφή Θέσης'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Modjo βρίσκεται στο βορειοδυτικό τμήμα του Κεντρικού Κύριου Ρήγματος της Αιθιοπίας, εντός της ανώτερης λεκάνης του ποταμού Awash, στην Περιφερειακή Εθνική Πολιτεία Oromia, στη Διοικητική Ζώνη East Shawa. Η περιοχή δέχεται μέσο ετήσιο ύψος βροχής 862,36 mm, και ο ποταμός Modjo, που διασχίζει την πόλη Modjo, εξυπηρετεί πολλαπλές χρήσεις.

'''2.2. Γεωλογία και Υδρογεωλογία Περιοχής Μελέτης'''

Η λεκάνη του ποταμού Modjo καλύπτεται κυρίως από λιμναίες αποθέσεις με πρωτογενή πορώδη δομή και πυροκλαστικά Chefe Donsa. Οι κύριες υδροφορείς περιλαμβάνουν λιμναίες αποθέσεις, βασάλτες του Τεταρτογενούς, ιγνιμβρίτες και ρωγμώδεις βασάλτες. Υπάρχουν τρία συστήματα υδροφορέων: οι αλλουβιακοί και λιμναίοι, οι ανώτεροι βασαλτικοί και οι κατώτεροι βασαλτικοί υδροφορείς, με τους πρώτους να έχουν υψηλό υδατικό δυναμικό σε επίπεδες περιοχές. Το πάχος των υδροφορέων ποικίλλει, φτάνοντας τα 80 μέτρα γύρω από τις λίμνες Bishoftu και την περιοχή Modjo. Η ανατροφοδότηση του υπόγειου νερού προέρχεται κυρίως από τη βροχόπτωση, τα ποτάμια και τις λίμνες, με σημαντική ανατροφοδότηση στις ορεινές περιοχές. Ο νότιος πυθμένας του ρήγματος και οι κεντρικές πεδινές περιοχές λειτουργούν ως ζώνες αποφόρτισης. Η άντληση υπογείων υδάτων καλύπτει βιομηχανικές και οικιακές ανάγκες, με πηγάδια να φτάνουν σε βάθος 300-350 μέτρων, αξιοποιώντας τους κατώτερους βασαλτικούς υδροφορείς κάτω από 250 μέτρα. Παρά το δυναμικό, τα πρότυπα ροής των υπόγειων υδάτων είναι πολύπλοκα λόγω των διαφορών στα ηφαιστειακά χαρακτηριστικά των υδροφορέων.

'''3. Προσέγγιση και Μεθοδολογία'''

Για την αξιολόγηση της ποιότητας των υπογείων υδάτων στη λεκάνη του ποταμού Modjo, συλλέχθηκαν 31 δείγματα από υπάρχοντα πηγάδια. Μετρήθηκαν στο πεδίο το ΡΗ και η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), ενώ υπολογίστηκαν τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS). Αναλύθηκαν στο εργαστήριο κύρια κατιόντα και ανιόντα, όπως Ca, Mg, Na, K, CI, F, HCO₃, NO, PO4, και SO42, σύμφωνα με τα πρότυπα μεθόδους. Εφαρμόστηκαν μέτρα διασφάλισης και ελέγχου ποιότητας (QA/QC) κατά την ανάλυση. Η μέθοδος παρεμβολής με αντιστρεπτά σταθμισμένη απόσταση (IDW) σε GIS χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής παραμέτρων, παρέχοντας ακριβή και λεπτομερή εικόνα της ποιότητας των υπογείων υδάτων. Οι χάρτες IDW επικυρώθηκαν με δεδομένα πεδίου και εργαστηριακές αναλύσεις, εξασφαλίζοντας αξιόπιστα αποτελέσματα για τη χωρική κατανομή της ποιότητας του νερού στην περιοχή.

'''3.1. Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI)'''

Ο Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI) υπολογίζεται μέσω της ανάθεσης βαρών (wi) στις παραμέτρους του υπόγειου νερού, του υπολογισμού των σχετικών βαρών (Wi) και των ποσοστών ποιότητας (qi). Οι παράμετροι που συμπεριλήφθηκαν ήταν το ΡΗ, τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS), κύρια κατιόντα (Ca2+, Mg2+, Na*, Κ΄) και ανιόντα (CI, SO42-, NO3, F΄). Τα βάρη καθορίστηκαν ανάλογα με τη σημασία κάθε παραμέτρου για την ποιότητα του πόσιμου νερού, με μέγιστο βάρος 5 για κρίσιμες παραμέτρους όπως τα TDS, NO3΄ και Ε΄. Με βάση συγκεκριμένες εξισώσεις, υπολογίστηκαν οι τιμές qi για κάθε παράμετρο, και ο συνολικός WQI χρησιμοποιήθηκε για την ταξινόμηση του νερού σε κατηγορίες όπως εξαιρετική, καλή, φτωχή, πολύ φτωχή ή ακατάλληλη για πόση. Χάρτες χωρικής κατανομής του WQI δημιουργήθηκαν με τη μέθοδο IDW σε GIS για την αξιολόγηση της ποιότητας του νερού στην περιοχή μελέτης.

'''3.2. Ποιότητα Νερού για Αρδευτική Χρήση'''

Η καταλληλότητα των υπόγειων υδάτων για άρδευση στην περιοχή μελέτης αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας τρεις βασικές παραμέτρους: ποσοστό νατρίου (Na%), λόγο απορρόφησης νατρίου (SAR) και υπολειμματικό ανθρακικό νάτριο (RSC). Οι συγκεντρώσεις εκφράστηκαν σε χιλιοϊσοδύναμα ανά λίτρο (meq/I).

'''3.3. Λόγος Απορρόφησης Νατρίου (SAR)'''

Ο SAR υπολογίστηκε ως ο λόγος του νατρίου (Na+) προς τη ρίζα του μέσου όρου των συγκεντρώσεων ασβεστίου (Ca2+) και μαγνησίου (Mg2+), διαιρεμένου δια δύο.

'''3.4. Ποσοστό Νατρίου (Na%)'''

Το Na% υπολογίστηκε βάσει της αναλογίας νατρίου (Na+) και καλίου (Κ+) προς τη συνολική συγκέντρωση κατιόντων, που περιλαμβάνουν ασβέστιο (Ca2+) και μαγνήσιο (Mg2+).

'''3.5. Υπολειμματικό Ανθρακικό Νάτριο (RSC)'''

Το RSC προσδιορίστηκε ως η διαφορά μεταξύ των συνολικών συγκεντρώσεων διττανθρακικού (HCO3-) και ανθρακικού (CO32-) και του αθροίσματος ασβεστίου (Ca2+) και μαγνησίου (Mg2+).

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ποιότητα των υπογείων υδάτων μέσω της ανάλυσης βασικών παραμέτρων, όπως το ΡΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS), κύρια κατιόντα (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) και ανιόντα (CI-, SO42-, NO3-, F-, HCO3-, PO43-). Το pH κυμάνθηκε από 6.5 έως 8.2, υποδεικνύοντας ελαφρώς όξινο έως αλκαλικό νερό, με μέσο όρο 7.2. Οι τιμές EC κυμάνθηκαν από 366 έως 1528 μS/cm, ενώ τα TDS από 240 έως 1030 mg/L. Κυρίαρχα κατιόντα ήταν το Ca2+ (3.2-174.8 mg/L) και το Na+ (32.6-208 mg/L), ενώ κυρίαρχο ανιόν ήταν το HCO3- (224.5-1000.4 mg/L). Άλλα ανιόντα, όπως το SO42- και το CI-, ήταν εντός αποδεκτών ορίων. Η συγκέντρωση του φθορίου (F-) κυμάνθηκε από 0.4 έως 3.7 mg/L, ενώ τα νιτρικά (NO3-) ήταν χαμηλά, από 0.3 έως 5.5 mg/L. Η μελέτη έδειξε ότι η ποιότητα του νερού ήταν γενικά εντός των κατευθυντήριων γραμμών του ΠΟΥ, εκτός από μεμονωμένες παραμέτρους που απαιτούν διαχείριση για πόσιμο νερό.

'''4.1. Χωρική Διακύμανση των Παραμέτρων των Υπόγειων Υδάτων'''

'''4.1.1. pH, Αγωγιμότητα, TDS'''

Ο χάρτης χωρικής κατανομής του ρΗ στη λεκάνη του ποταμού Modjo δείχνει ότι τα υπόγεια ύδατα είναι ελαφρώς όξινα έως αλκαλικά, με τιμές ρΗ εντός του εύρους που προτείνει ο ΠΟΥ (6.5-8.5). Υψηλότερες τιμές ΡΗ παρατηρούνται στα βόρεια και νότια τμήματα της περιοχής, συνδεδεμένες με βαθιά κυκλοφορία υπόγειων υδάτων. Ο χάρτης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC) δείχνει υψηλότερες τιμές σε περιοχές χαμηλού υψομέτρου κοντά στον ποταμό Modjo και τις λίμνες, πιθανώς λόγω της αλληλεπίδρασης επιφανειακών και υπόγειων υδάτων και της ρύπανσης από βιομηχανικά και αστικά απόβλητα. Χαμηλότερες τιμές ΕC παρατηρούνται στις ορεινές περιοχές, οι οποίες λειτουργούν ως ζώνες ανατροφοδότησης. Ο χάρτης TDS δείχνει ότι τα περισσότερα υπόγεια ύδατα της περιοχής έχουν τιμές κάτω από 500 mg/L, κατατασσόμενα ως γλυκά νερά, εκτός από ορισμένες περιοχές στα ανατολικά με υψηλότερες τιμές TDS λόγω της διαλυτότητας των ορυκτών.

'''4.1.2. Κύρια Κατιόντα'''

Ο χάρτης χωρικής κατανομής του ασβεστίου και του μαγνησίου δείχνει ότι η πλειονότητα της περιοχής μελέτης έχει συγκεντρώσεις Ca2+ κάτω από 100 mg/L, εκτός από τα ανατολικά όπου η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος αυξάνει τα επίπεδα. Οι συγκεντρώσεις Ca2+ και Mg2+ προέρχονται από ηφαιστειακούς και βασαλτικούς υδροφορείς και μειώνονται προς την κοιλάδα του ρήγματος λόγω διαδικασιών ανταλλαγής κατιόντων. Και οι δύο συγκεντρώσεις Ca2+ και Mg2+ βρίσκονται γενικά κάτω από τα όρια του ΠΟΥ, που είναι 75 mg/L και 50 mg/L, αντίστοιχα. Για το νάτριο (Na+) και το κάλιο (Κ+), η συγκέντρωση του Νa+ είναι υψηλότερη, με αυξημένα επίπεδα στο νότιο τμήμα της περιοχής λόγω ανταλλαγής κατιόντων όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+ κατά τη ροή του υπόγειου νερού. Σε ορισμένες περιοχές, η συγκέντρωση του Νa+ υπερβαίνει το όριο του ΠΟΥ των 200 mg/L, επηρεάζοντας ενδεχομένως τη γεύση, ενώ το Κ+ παραμένει κάτω από την κατευθυντήρια τιμή των 12 mg/L. H πηγή του Νa+ αποδίδεται στη διάβρωση όξινων ηφαιστειακών πετρωμάτων και στις αλληλεπιδράσεις νερού-πετρώματος.

'''4.1.3. Κύρια Ανιόντα'''

Το διττανθρακικό (HCO3-) είναι το κυρίαρχο ανιόν στην περιοχή μελέτης, με υψηλές συγκεντρώσεις στις ορεινές περιοχές λόγω χημικών αντιδράσεων μεταξύ υπόγειου νερού και πυριτικών ορυκτών. Οι συγκεντρώσεις θειικών (SO42-) είναι κάτω από το όριο του ΠΟΥ των 250 mg/L και προέρχονται κυρίως από ηφαιστειακά προϊόντα και ανθρωπογενείς πηγές, όπως η χρήση λιπασμάτων. Οι συγκεντρώσεις χλωρίου (CI-) είναι κάτω από 200 mg/L, εντός των ορίων του ΠΟΥ, και πηγάζουν από το νερό της βροχής, τη γεωργία και την απόρριψη αποβλήτων. Τα επίπεδα νιτρικών (NO3-) είναι κυρίως κάτω από 25 mg/L, με υψηλότερες συγκεντρώσεις σε γεωργικές και βιομηχανικές ζώνες, παραμένοντας εντός του ορίου του ΠΟΥ των 50 mg/L. Οι συγκεντρώσεις φθορίου (F-) είναι χαμηλές στις ορεινές περιοχές αλλά αυξάνονται προς τον πυθμένα του ρήγματος, ξεπερνώντας το όριο του ΠΟΥ των 1.5 mg/L σε ορισμένες περιοχές λόγω της υψηλής ορυκτοποίησης σε ηφαιστειακούς υδροφορείς πλούσιους σε νάτριο.

'''4.2. Υδρογεωχημικοί Τύποι'''

Οι τύποι νερού στην περιοχή μελέτης ταξινομήθηκαν μέσω των διαγραμμάτων Piper και Gibbs, με τους κυρίαρχους τύπους να είναι οι Ca-Na-HCO3, Na-Ca-HCO3 και Na-HCO3, βάσει των κύριων κατιόντων και ανιόντων. Η αλληλεπίδραση μεταξύ υπόγειου νερού και πυριτικών ορυκτών, μαζί με την αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος, ελέγχει κυρίως τα υδρογεωχημικά χαρακτηριστικά. Ο λόγος Ca2+/Mg2+ μεγαλύτερος του 2 υποδεικνύει την υδρόλυση πυριτικών ορυκτών ως κύρια πηγή Ca2+ και Mg2+. Οι τύποι νερού, όπως ο Na-HCO3, βρέθηκαν έντονα ορυκτοποιημένοι λόγω σημαντικής αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος, κυρίως κοντά στην κοιλάδα του ρήγματος και στις κεντρικές πεδινές περιοχές. Οι διεργασίες ανταλλαγής κατιόντων, όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+, παρατηρήθηκαν κατά μήκος των ροών υπόγειου νερού. Ο δείκτης Schoeller (CAI-1 και CAI-2) χρησιμοποιήθηκε για την ποσοτικοποίηση των επιδράσεων ανταλλαγής κατιόντων, επιβεβαιώνοντας ότι το Νa+ και το Κ+ ανταλλάσσονται με το Ca2+ και το Mg2+ σε υλικά υδροφορέων. Αυτές οι διεργασίες οδηγούν σε μετάβαση από χαμηλά ορυκτοποιημένο νερό Ca-Na-HCO3 στις ορεινές περιοχές σε έντονα ορυκτοποιημένο νερό Na-HCO3 κοντά στον πυθμένα του ρήγματος.

'''4.3. Συντελεστής Συσχέτισης'''

Η αλληλεξάρτηση των φυσικοχημικών παραμέτρων των υπογείων υδάτων αναλύθηκε μέσω πίνακα συσχέτισης. Υψηλές θετικές συσχετίσεις παρατηρήθηκαν μεταξύ της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC), των συνολικών διαλυμένων στερεών (TDS) και κύριων ιόντων όπως Ca2+, Νa+, Κ+, HCO3-, SO42- και CI-, υποδεικνύοντας ότι οι αυξημένες τιμές EC οφείλονται σε υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων. Θετικές συσχετίσεις μεταξύ Νa+ και HCO3- (0.68) και Ca2+ και HCO3- (0.78) δείχνουν αντιδράσεις μεταξύ πυριτικών ορυκτών και νερού, απελευθερώνοντας διττανθρακικά. Αρνητικές συσχετίσεις, όπως μεταξύ Να' και Mg2+ (-0.58), υποδεικνύουν διεργασίες ανταλλαγής κατιόντων, όπου το Νa+ αντικαθιστά το Ca2+ ή το Mg2+ κατά μήκος των ροών υπόγειου νερού, συμβάλλοντας σε υψηλά επίπεδα φθορίου (F-). Οι χαμηλές συσχετίσεις των νιτρικών (NO3-) με άλλες παραμέτρους δείχνουν ότι πιθανή πηγή τους είναι η γεωργία. Συνολικά, η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος και η ανταλλαγή κατιόντων κατά μήκος της ροής των υπόγειων υδάτων από τις ορεινές περιοχές (βορράς) προς τον πυθμένα του ρήγματος (νότος) οδηγούν στην υδρογεωχημική εξέλιξη της ποιότητας του νερού.

'''4.4. Καταλληλότητα για Πόσιμο Νερό'''

'''4.4.1. Δείκτης Ποιότητας Νερού (WQI)'''

Η ανάλυση του δείκτη ποιότητας νερού (WQI) για πόσιμη χρήση έδειξε ότι τα περισσότερα δείγματα υπόγειου νερού κατατάσσονται στην κατηγορία "καλή" ποιότητα νερού. Το δείγμα αριθ. 12 κατατάχθηκε ως "εξαιρετικό," ενώ το δείγμα αριθ. 10 χαρακτηρίστηκε ως "φτωχό" λόγω έντονης αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος και ρύπανσης από αστικά λύματα. Οι υψηλές τιμές TDS, Ca2+, HCO3- και Νa+ προσδιορίστηκαν ως οι κύριες παράμετροι που επηρεάζουν τον WQI. Κανένα από τα δείγματα δεν κατατάχθηκε ως "ακατάλληλο" για πόση. Η χωρική χαρτογράφηση του WQI δείχνει ότι η πλειονότητα της περιοχής μελέτης έχει τιμές WQI κάτω από 100 mg/L, υποδεικνύοντας καταλληλότητα για πόσιμο νερό.

'''4.5. Καταλληλότητα για Αρδευτική Χρήση'''

Η καταλληλότητα του υπόγειου νερού για άρδευση καθορίζεται από την περιεκτικότητα του σε διαλυμένα ιόντα, καθώς η υπερβολική περιεκτικότητα μπορεί να επηρεάσει τη γονιμότητα του εδάφους, την ανάπτυξη των φυτών και τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Η υψηλή αλατότητα μπορεί να τροποποιήσει την ωσμωτική πίεση στη ριζική ζώνη, μειώνοντας την απορρόφηση νερού.

'''4.5.1. Λόγος Απορρόφησης Νατρίου (SAR)'''

Ο SAR χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των κινδύνων αλκαλικότητας για άρδευση. Οι τιμές SAR στην περιοχή μελέτης κυμαίνονται από 0.93 έως 22.61 meq/L, με μέσο όρο 3.38 meq/L. Εκτός από ένα δείγμα με υψηλό SAR, τα περισσότερα δείγματα κατατάσσονται στις κατηγορίες "εξαιρετικό έως καλό" ή "καλό έως αποδεκτό" για άρδευση. Περίπου το 71% των δειγμάτων ανήκουν στην κατηγορία C2-S1, που υποδηλώνει μέτρια αλατότητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε νάτριο, καθιστώντας το νερό κατάλληλο για τις περισσότερες καλλιέργειες.

'''4.5.2. Ποσοστό Νατρίου (Na%)'''

Το Na% χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των κινδύνων νατρίου στο αρδευτικό νερό. Η υπερβολική περιεκτικότητα σε νάτριο μειώνει τη διαπερατότητα του εδάφους και περιορίζει την κυκλοφορία του νερού. Τα περισσότερα δείγματα υπόγειου νερού της περιοχής μελέτης κατατάσσονται στις κατηγορίες "εξαιρετικό έως καλό" ή "καλό έως αποδεκτό" για άρδευση. Περίπου το 9.7% των δειγμάτων είναι μέτρια κατάλληλα υπό ευνοϊκές συνθήκες αποστράγγισης, ενώ το 6.45% θεωρείται ακατάλληλο λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε νάτριο.

'''4.5.3. Υπολειμματικό Ανθρακικό Νάτριο (RSC)'''

Η καταλληλότητα των υπόγειων υδάτων για άρδευση επηρεάζεται από την ισορροπία ανθρακικών και διττανθρακικών σε σχέση με το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Υψηλές τιμές RSC (άνω των 2.50 meq/L) περιορίζουν τη ροή αέρα και νερού στο έδαφος, οδηγώντας σε υποβάθμιση του εδάφους και ακαταλληλότητα για άρδευση. Στην περιοχή μελέτης, οι τιμές RSC κυμαίνονται από 0.32 έως 7.27 meq/L, με μέσο όρο 2.93 meq/L. Σύμφωνα με την ανάλυση RSC, το 41.93% των δειγμάτων κατατάχθηκε ως "αμφίβολης" και το 48.38% ως "ακατάλληλης" ποιότητας για άρδευση. Ωστόσο, το 9.67% των δειγμάτων είχαν τιμές RSC εντός αποδεκτών ορίων και κατατάχθηκαν ως "κατάλληλα" για άρδευση. Η χωρική κατανομή έδειξε ότι τα ακατάλληλα δείγματα εντοπίστηκαν κυρίως στα βορειοδυτικά, κεντρικά και νότια τμήματα της περιοχής μελέτης, υποδεικνύοντας ότι η πλειονότητα των υπόγειων υδάτων ανήκει στην κατηγορία "αμφίβολης" έως "ακατάλληλης" ποιότητας για άρδευση.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ποιότητα των υπόγειων υδάτων στη λεκάνη του ποταμού Modjo μέσω της ανάλυσης 31 δειγμάτων για κύρια κατιόντα και ανιόντα. Οι χωρικές μεταβολές της ποιότητας των υπόγειων υδάτων χαρτογραφήθηκαν με τη μέθοδο παρεμβολής IDW σε GIS. Τα κυρίαρχα ιόντα ήταν Na+, Ca2+ και HCO3-. Οι αναλύσεις Piper ανέδειξαν τρεις τύπους νερού: Ca-Na- HCO3, Na-Ca- HCO3 και Na- HCO3. Ο τύπος Ca-Na-HCO3, με ελάχιστη αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος, βρίσκεται σε ζώνες ανατροφοδότησης στα υψίπεδα και τις κεντρικές περιοχές, ενώ ο τύπος Na- HCO3, που υποδεικνύει σημαντική αλληλεπίδραση, βρίσκεται στις κεντρικές και νότιες περιοχές. Τα διαγράμματα Gibbs επιβεβαίωσαν ότι η αλληλεπίδραση νερού-πετρώματος και η ανταλλαγή κατιόντων είναι βασικές διεργασίες που επηρεάζουν τη χημεία του νερού. Η ανάλυση ποιότητας νερού έδειξε ότι το 93.54% των δειγμάτων είναι κατάλληλα για πόση, αλλά το 3.23% έχει κακή ποιότητα λόγω έντονης αλληλεπίδρασης νερού-πετρώματος και αστικής ρύπανσης στις κεντρικές περιοχές. Για άρδευση, τα περισσότερα δείγματα κρίθηκαν κατάλληλα, αν και ορισμένα αξιολογήθηκαν ως αμφίβολα ή ακατάλληλα λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε νάτριο. Οι πηγές ρύπανσης περιλαμβάνουν αστικά απόβλητα, λιπάσματα και βιομηχανικές δραστηριότητες, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για βιώσιμη διαχείριση των υπόγειων υδάτων.

[[category:Ανίχνευση ρύπανσης υδάτινων όγκων]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-10T10:17:52Z

Charikleia thanou:

Πρωτότυπος τίτλος: GIS-based environmental database for assessing the mine pollution: A case study of an abandoned mine site in Morocco

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα[[Αρχείο:MOROCCO1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1:(α) Χάρτες χωρικής διακύμανσης των θειικών αλάτων και (β) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα υπόγεια ύδατα της περιοχής μελέτης.]]. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-10T10:17:28Z

Charikleia thanou:

Παρακολούθηση ρύπανσης από χημικά φυτοφάρμακα στο οικολογικό περιβάλλον μέσω GIS

2025-02-10T10:16:44Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Πρωτότυπος τίτλος: The monitoring of chemical pesticides pollution on ecological environment by GIS Συγγραφείς: Bin Zhou, Xin Li Δημοσι...'

Πρωτότυπος τίτλος: The monitoring of chemical pesticides pollution on ecological environment by GIS

Συγγραφείς: Bin Zhou, Xin Li

Δημοσιεύθηκε: 13 Μάρτιος 2021

Λέξεις κλειδιά: GIS, χημικά φυτοφάρμακα, οικολογικό περιβάλλον, παρακολούθηση ρύπανσης

Αντικείμενο εφαρμογής: Παρακολούθηση ρύπανσης μέσω GIS

DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101506

'''1. Εισαγωγή'''

Η χρήση φυτοφαρμάκων στη γεωργία της Κίνας έχει αυξήσει την απόδοση και την ποιότητα των καλλιεργειών, αλλά έχει προκαλέσει σοβαρές περιβαλλοντικές και υγειονομικές επιπτώσεις, όπως ρύπανση και υπολείμματα σε τρόφιμα και νερό. Η τεχνολογία GIS αναδεικνύεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για τη γεωργία, με εφαρμογές στην παρακολούθηση της ρύπανσης από χημικά φυτοφάρμακα. Η μελέτη παρουσιάζει ένα σύστημα παρακολούθησης βασισμένο σε Web GIS για την παρακολούθηση της ρύπανσης από φυτοφάρμακα, την ανάλυση τάσεων χρήσης και την αξιολόγηση των οικολογικών επιπτώσεων. Το σύστημα συγκεντρώνει δεδομένα για τη χρήση φυτοφαρμάκων, όπως είδη, ποσότητες και επιπτώσεις, και αναλύει περιοχές και τάσεις χρήσης. Συνδυάζοντας τεχνολογίες τηλεπισκόπησης και ανάλυσης δεδομένων, παρουσιάζει τα αποτελέσματα μέσω γραφημάτων, προσφέροντας ολοκληρωμένη πληροφόρηση για την παρακολούθηση της ρύπανσης. Με την ενσωμάτωση της τεχνολογίας τηλεπισκόπησης, χωρικών δεδομένων και μοντέλων αγροτικού τοπίου, το σύστημα προσφέρει μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για τη βελτίωση της διαχείρισης φυτοφαρμάκων, την προστασία των οικοσυστημάτων και την προώθηση της βιώσιμης γεωργικής ανάπτυξης στην Κίνα.

'''2. Τεχνολογία GIS'''

Το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (GIS) συνδυάζει την τεχνολογία υπολογιστών με χωρικά δεδομένα, επιτρέποντας την ανάλυση και επεξεργασία σχέσεων στο χώρο μέσω της μετατροπής δεδομένων σε συντεταγμένες. Με την πρόοδο της επιστήμης, της τεχνολογίας και των δικτύων, το GIS έχει εξελιχθεί σε συστήματα βασισμένα στο Διαδίκτυο, παρέχοντας στους χρήστες τη δυνατότητα πρόσβασης, περιήγησης, αναζήτησης και ανάλυσης χωρικών και γεωγραφικών δεδομένων, αντανακλώντας τη διευρυμένη εφαρμογή και ανάπτυξή του.

'''2.1. Χαρακτηριστικά GIS'''

Η τεχνολογία GIS, σε συνδυασμό με εφαρμογές στο διαδίκτυο, ξεπερνά τους περιορισμούς των παραδοσιακών συστημάτων GIS, διευρύνοντας την πρόσβαση, τη χρηστικότητα και την αποδοτικότητα[[Αρχείο:PES1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1:Χαρακτηριστικά GIS]]. Τα βασικά χαρακτηριστικά του Web GIS περιλαμβάνουν εκτεταμένη και συνεχόμενη πρόσβαση, επιτρέποντας στους χρήστες να ανακτούν χωρικά δεδομένα από πολλούς διακομιστές εύκολα. Η πλατφόρμα είναι ανεξάρτητη από λογισμικά, διασφαλίζοντας συμβατότητα και κοινή χρήση δεδομένων. Επιπλέον, το Web GIS είναι οικονομικά αποδοτικό, φιλικό προς τους μη ειδικούς χρήστες, και προσφέρει υψηλή υπολογιστική αποδοτικότητα με ισορροπημένη κατανομή φόρτου, βελτιστοποιώντας την απόδοση και τη χρηστικότητα.

'''2.2. Τάσεις ανάπτυξης των GIS'''

Οι τάσεις ανάπτυξης του Web GIS αναδεικνύουν τη σύνδεση της τεχνολογίας GIS με το Διαδίκτυο, δίνοντας έμφαση στη διεύρυνση της λειτουργικότητας, της πρόσβασης και της ποικιλίας εφαρμογών. Σημαντικές εξελίξεις περιλαμβάνουν την ενοποίηση των μορφών ανταλλαγής χωρικών δεδομένων, αντιμετωπίζοντας προκλήσεις όπως η πολυπηγή και η πολυκλίμακα αναπαράσταση, με το XML να προβλέπεται ότι θα διευκολύνει την τυποποίηση και τη διαλειτουργικότητα. Το Open GIS παρέχει διαφανή πρόσβαση σε διαφορετικά γεωγραφικά δεδομένα και μεθόδους επεξεργασίας, προσφέροντας φορητότητα, επεκτασιμότητα και συμβατότητα. Η ολοκληρωμένη διαχείριση χωρικών δεδομένων μέσω συστημάτων Client/Server ενισχύει την αποθήκευση, την ακεραιότητα και την επεξεργασία πολλών χρηστών, ενώ η κατανεμημένη υπολογιστική τεχνολογία υποστηρίζει τη χρήση του GIS σε διάφορους τομείς. Η εικονική πραγματικότητα εισάγει τρισδιάστατη οπτικοποίηση και πλοήγηση, βελτιώνοντας σημαντικά την αλληλεπίδραση του χρήστη. Επιπλέον, η κινητή τεχνολογία επεκτείνει τις εφαρμογές του GIS, παρέχοντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, όπως πρόγνωση καιρού, τιμές μετοχών και ειδήσεις, καθιστώντας το GIS βασικό συστατικό των σύγχρονων πληροφοριακών συστημάτων.

'''3. Μέθοδος αξιολόγησης του αγροοικολογικού τοπίου'''

Η αξιολόγηση των αγροοικολογικών τοπίων αποσκοπεί στην ανάλυση της παρούσας κατάστασης των οικοσυστημάτων και στην αντιμετώπιση περιβαλλοντικών προκλήσεων. Εστιάζει σε δύο βασικούς τομείς: την εκτίμηση της πιθανότητας αρνητικών γεγονότων και την αξιολόγηση των επιπτώσεών τους. Η τεχνολογία τηλεπισκόπησης αξιοποιείται για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με την αφθονία δασών, την πυκνότητα αγροτικών εκτάσεων και τους δείκτες κάλυψης βλάστησης. Η αφθονία δασών αναλύει τη διανομή της βλάστησης, η πυκνότητα αγροτεμαχίων αξιολογεί τη δομή των αγροτικών πεδίων, και οι δείκτες κάλυψης βλάστησης προσδιορίζουν την υγεία του οικοσυστήματος. Αυτοί οι δείκτες βασίζονται σε μαθηματικά μοντέλα και προσεγγίσεις που συνδυάζουν επιστήμες, όπως η οικολογία, η αισθητική και η ανάλυση τοπίου. Με την ενσωμάτωση ποικίλων πηγών δεδομένων, η αξιολόγηση παρέχει σαφή και εφαρμόσιμα συμπεράσματα για τη διατήρηση της οικολογικής ισορροπίας, τη μείωση των κινδύνων και την προώθηση βιώσιμων γεωργικών και περιβαλλοντικών πρακτικών.

'''4. Σχεδιασμός συστήματος πληροφοριών για το περιβάλλον εφαρμογής και την ασφάλεια των φυτοφαρμάκων της τροπικής γεωργίας με βάση το Web GIS'''

'''4.1. Αρχές και μέθοδοι σχεδιασμού του συστήματος'''

Ο σχεδιασμός του συστήματος Web GIS για τη διαχείριση φυτοφαρμάκων στη γεωργία τροπικών περιοχών δίνει έμφαση τόσο στις λειτουργικές όσο και στις μη λειτουργικές απαιτήσεις. Αυτές περιλαμβάνουν την απόδοση του λογισμικού, την επεκτασιμότητα, τη σταθερότητα, την ευκολία ανάπτυξης και ενημερώσεων, τη δυνατότητα συντήρησης, την ασφάλεια και τη φιλικότητα της διεπαφής. Ο σχεδιασμός καθοδηγείται από έξι βασικές αρχές: πρακτικότητα, που εξασφαλίζει τη χρηστικότητα σε πραγματικές συνθήκες, ασφάλεια, που προστατεύει δεδομένα και λειτουργίες, προσαρμοστικότητα και επεκτασιμότητα, που επιτρέπουν την ευελιξία του συστήματος, τεχνολογική πρόοδο, αξιοποίηση καινοτομιών, ανθεκτικότητα σε σφάλματα και φιλικότητα, που διευκολύνει τη χρήση.

'''4.2. Δομή λογισμικού του συστήματος'''

Η αρχιτεκτονική λογισμικού του συστήματος βασίζεται στο πρότυπο σχεδιασμού MVC (Model-View-Controller), όπου το μοντέλο διαχειρίζεται τα δεδομένα, η προβολή παρουσιάζει το περιεχόμενο στους χρήστες, και ο ελεγκτής χειρίζεται τις αλληλεπιδράσεις. Ο σχεδιασμός βασίζεται σε πηγές δεδομένων που συνδυάζουν τα μοντέλα δεδομένων εφαρμογών με τις προβολές των ιστοσελίδων. Εργαλεία όπως το MapXtreme Web control και το Visual Studio Web Form χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εσωτερικών δομών δεδομένων που συνδέονται με εξωτερικές πηγές δεδομένων και περιεχόμενο χαρτών. Αυτή η προσέγγιση εξασφαλίζει ομαλή ενσωμάτωση, αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων και αποτελεσματική αντιμετώπιση των αναγκών και των προβλημάτων των χρηστών.

'''4.3. Σχεδιασμός βάσεων δεδομένων του συστήματος'''

Ο σχεδιασμός της βάσης δεδομένων του συστήματος επικεντρώνεται στη διατήρηση και διαχείριση των συχνά ενημερωμένων γεωργικών δεδομένων στην Κίνα. Συνδυάζει χωρικές, στατικές και σε πραγματικό χρόνο βάσεις δεδομένων για την απλοποίηση της έρευνας και της εφαρμογής. Η χωρική βάση δεδομένων, σε μορφή ΤΑΒ, αποθηκεύει γεωγραφικά δεδομένα, όπως τοποθεσίες και όρια, διαχειριζόμενη μέσω του Workspace Manager και απεικονιζόμενη με την υπηρεσία MapXtreme Web Map. Η βάση δεδομένων χαρακτηριστικών, που διαχειρίζεται η Microsoft SQL Server 2005, αποθηκεύει μη χωρικά δεδομένα και συνδέεται με τη χωρική βάση μέσω αναγνωριστικών. Αυτή η προσέγγιση διασφαλίζει την ομαλή ενσωμάτωση διαφορετικών τύπων δεδομένων, επιτρέποντας την αποδοτική παρακολούθηση και διαχείριση.

'''4.4. Σχεδιασμός λειτουργιών του συστήματος'''

Το σύστημα WebGIS για την εφαρμογή φυτοφαρμάκων στη γεωργία τροπικών περιοχών προσφέρει μια ποικιλία λειτουργιών που συνδυάζουν αποδοτικότητα και ευχρηστία. Οι χρήστες μπορούν να αναζητούν γεωγραφικά δεδομένα μέσω δηλώσεων SQL, προσαρμόζοντας τις αναζητήσεις τους με βάση καθορισμένα χαρακτηριστικά[[Αρχείο:PES2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2:Σχεδιασμός βάσης δεδομένων του συστήματος]]. Τα δεδομένα εξάγονται σε μορφές Excel, PDF, bitmap ή JPG, υποστηρίζοντας την κοινή χρήση και την παρουσίαση αναφορών. Το σύστημα buffer εστιάζει σε δεδομένα εντός συγκεκριμένων ακτίνων, ενώ η λειτουργία διαχείρισης επιπέδων επιτρέπει την προσαρμογή, αναδιοργάνωση και διαχείριση χαρτογραφικών επιπέδων. Τα εργαλεία υποστήριξης αποφάσεων προσφέρουν στατιστική ανάλυση και οπτικοποίηση δεδομένων, με τη δημιουργία γραφημάτων και ταξινομημένων πινάκων. Το σύστημα υποστήριξης πελατών περιλαμβάνει πίνακα μηνυμάτων για άμεση επικοινωνία, φόρουμ για συζητήσεις και τεκμηρίωση για καθοδήγηση και ανατροφοδότηση. Παράλληλα, οι διαχειριστές μπορούν να ενημερώνουν, να διαγράφουν ή να δημιουργούν αντίγραφα ασφαλείας των δεδομένων μέσω της μονάδας συντήρησης, διασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία και την προσαρμοστικότητα του συστήματος στις ανάγκες των χρηστών.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η σταθερή ανάπτυξη της κινεζικής γεωργίας, που οφείλεται στην οικονομική πρόοδο και τη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου, έχει οδηγήσει σε αυξημένες αποδόσεις καλλιεργειών και εξαγωγές, προσφέροντας σημαντικά οφέλη στην οικονομία[[Αρχείο:PES3.png|200px|thumb|right|Εικόνα 3:Λειτουργικός σχεδιασμός του συστήματος]]. Ωστόσο, η ευρεία χρήση φυτοφαρμάκων, ενώ βελτιώνει την προστασία και την ποιότητα των καλλιεργειών, έχει προκαλέσει σοβαρά οικολογικά και περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως ρύπανση, υπολείμματα φυτοφαρμάκων και βλάβες στην ανθρώπινη υγεία. Για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, αναπτύχθηκε ένα σύστημα παρακολούθησης που βασίζεται στην τεχνολογία GIS. Το σύστημα συλλέγει δεδομένα σχετικά με τύπους, χρήσεις και επιδράσεις φυτοφαρμάκων, αναλύοντας τάσεις και παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα μέσω γραφημάτων. Με την ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης και την τήρηση αυστηρών αρχών σχεδιασμού, η έρευνα στοχεύει στη βελτίωση της εποπτείας της χρήσης φυτοφαρμάκων, την προστασία του οικοσυστήματος και τη βιώσιμη ανάπτυξη της κινεζικής γεωργίας.

[[category:Άλλες αιτίες]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-10T10:01:43Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα[[Αρχείο:MOROCCO1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1:(α) Χάρτες χωρικής διακύμανσης των θειικών αλάτων και (β) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα υπόγεια ύδατα της περιοχής μελέτης.]]. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-10T10:01:15Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα [[Αρχείο:MOROCCO1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1:(α) Χάρτες χωρικής διακύμανσης των θειικών αλάτων και (β) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα υπόγεια ύδατα της περιοχής μελέτης.]].

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αρχείο:PES3.png

2025-02-10T09:57:24Z

Charikleia thanou: Εικόνα 3: Λειτουργικός σχεδιασμός του συστήματος

Εικόνα 3: Λειτουργικός σχεδιασμός του συστήματος

Αρχείο:PES2.png

2025-02-10T09:57:01Z

Charikleia thanou: Εικόνα 2: Σχεδιασμός βάσης δεδομένων του συστήματος

Εικόνα 2: Σχεδιασμός βάσης δεδομένων του συστήματος

Αρχείο:PES1.png

2025-02-10T09:56:37Z

Charikleia thanou: Εικόνα 1: Χαρακτηριστικά GIS

Εικόνα 1: Χαρακτηριστικά GIS

Αρχείο:MOROCCO1.png

2025-02-10T09:52:17Z

Charikleia thanou: Εικόνα 1: (α) Χάρτες χωρικής διακύμανσης των θειικών αλάτων και (β) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα υπόγεια ύδατα της περιοχής μελέτης.

Εικόνα 1: (α) Χάρτες χωρικής διακύμανσης των θειικών αλάτων και (β) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα υπόγεια ύδατα της περιοχής μελέτης.

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T20:00:50Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T20:00:25Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T20:00:07Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση της ευπάθειας υδροφορέων στη λεκάνη Αμμάν-Ζερκά (Ιορδανία) μέσω του GIS μοντέλου Drastic

2025-02-09T19:56:29Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: Abdulla M. Al-Rawabdeh, Nadhir A. Al-Ansari, Ahmed A. Al-Taani, Sven Knutsson

Δημοσιεύθηκε: 12 Μαρτίου 2013

Λέξεις κλειδιά: Ευπάθεια υδροφορέα, Υπόγειος υδροφορέας, GIS, DRASTIC, Ιορδανία

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ευπάθειας υδροφορέων

DOI: http://dx.doi.org/10.4236/eng.2013.55059

'''1. Εισαγωγή'''

Η Ιορδανία αντιμετωπίζει σοβαρή λειψυδρία, που περιορίζει την ανάπτυξή της και αποτελεί πρόκληση για τις μελλοντικές γενιές. Οι ξηρασίες και ο ανταγωνισμός για τους περιορισμένους υδάτινους πόρους επιδεινώνουν την κατάσταση, με τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα να αποτελεί την κύρια πηγή νερού, αλλά να απειλείται από υπερεκμετάλλευση και ρύπανση λόγω δραστηριοτήτων όπως η υπερβολική χρήση λιπασμάτων, η απόρριψη χημικών ουσιών και η κακή διαχείριση υδροφορέων. Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΛΑΖ), κύρια υδρολογική λεκάνη της Ιορδανίας, φιλοξενεί πάνω από το 60% του πληθυσμού και το 70% των βιομηχανικών δραστηριοτήτων. Χαρακτηρίζεται από ποικίλες κλιματικές συνθήκες και χρήσεις γης, ενώ μη βιώσιμες γεωργικές πρακτικές γύρω από γεωτρήσεις έχουν προκαλέσει περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως υποβάθμιση εδαφών, αλατότητα υπόγειων υδάτων και μειωμένη ροή ποταμών. Ο σταθμός επεξεργασίας λυμάτων Khirbet As-Samra συμβάλλει σημαντικά στη ροή του κύριου ποταμού της λεκάνης μέσω επεξεργασμένων λυμάτων. Οι μελέτες ευπάθειας υπόγειων υδάτων, ένα πρόσφατο ερευνητικό πεδίο στην Ιορδανία, στοχεύουν στην αξιολόγηση κινδύνων ρύπανσης. Η παρούσα έρευνα χρησιμοποιεί το μοντέλο DRASTIC και GIS για την αξιολόγηση της ευπάθειας της ΛΑΖ, τον εντοπισμό περιοχών επιρρεπών στη ρύπανση και την καθοδήγηση αποτελεσματικής διαχείρισης των υδάτινων πόρων.

'''2. Περιγραφή Περιοχής Μελέτης'''

Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα είναι η μεγαλύτερη υδροφόρα λεκάνη της Ιορδανίας, με έκταση 3918 km², εκ των οποίων το 89% βρίσκεται στην Ιορδανία και το 11% στη Συρία. Αποτελεί σημαντική περιοχή λόγω των οικονομικών, γεωργικών και κοινωνικών δραστηριοτήτων της. Ο ποταμός Ζάρκα, ο δεύτερος μεγαλύτερος παραπόταμος του Ιορδάνη, διασχίζει τη λεκάνη, η οποία καλύπτει πέντε κυβερνητικές περιφέρειες (κυβερνεία): Αμμάν, Μπέλκα, Τζεράς, Μαφράκ και Ζάρκα. Η λεκάνη έχει μεσογειακό ξηρό έως ημιξηρό κλίμα, χωρισμένο σε τρεις υποκλιματικές ζώνες: τα δυτικά υψίπεδα (100-600 mm ετήσια βροχόπτωση), την ξηρή ανατολική περιοχή (λιγότερο από 20-150 mm) και την μεταβατική κεντρική περιοχή (50-300 mm). Τα πρότυπα βροχόπτωσης και δυνητικής εξατμισοδιαπνοής διαφέρουν σημαντικά στην περιοχή.

'''3. Γεωλογία Περιοχής Μελέτης'''

Η γεωλογία της Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα περιλαμβάνει κυρίως αποθέσεις της Ανώτερης και Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, όπως ψαμμίτη, ασβεστόλιθο, δολομιτικό ασβεστόλιθο, μάργες, πυριτόλιθο και σχιστόλιθο. Αυτά ανήκουν στις Ομάδες Ajlun και Balqa (Ανώτερη Κρητιδική) και στην Ομάδα Kurnub (Κατώτερη Κρητιδική), ενώ υπάρχουν και πρόσφατα ιζήματα, όπως αποθέσεις Wadi-fill και αλλούβια. Η Ομάδα Ajlun περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως ο Ασβεστόλιθος Wadi Sir, Shu'eib, Hummar, Fuheis και Na'ur. Η Ομάδα Balqa, που υπερκαλύπτει την Ajlun, περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως το Wadi Umm Ghudran και τον Σχηματισμό Αμμάν, που περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο με φωσφορικές στρώσεις και μάργες. Ο Σχηματισμός Αμμάν χωρίζεται στις Μονάδες Πυριτούχου Ασβεστόλιθου (B2a) και Φωσφορικής Μονάδας (B25), που χαρακτηρίζονται από ρωγμές και αρμούς στα στρώματα πυριτόλιθου.

Οι γεωλογικές δομές της ΑΖΒ επηρεάζονται από το ρήγμα του Μετασχηματισμού της Νεκράς Θάλασσας και περιλαμβάνουν τη σύγκλιση Αμμάν-Ζάρκα, που εκτείνεται κατά μήκος του ποταμού Ζάρκα, και την παράλληλη αντικλίνη Αμμάν-Ζάρκα. Επίσης, το ρήγμα Ramtha-Wadi Sirhan επηρεάζει τα βορειοανατολικά τμήματα της λεκάνης και εκτείνεται από τα βορειοδυτικά προς τα νοτιοανατολικά. Οι δομές αυτές διαμορφώνουν τη γεωλογία και την υδρογεωλογία της περιοχής.

'''4. Χαρακτηρισμός Υδροφορέα'''

Το σύστημα υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) αποτελείται από τρία συμπλέγματα. Το Άνω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600-700m) περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και μάργες της Ανώτερης Κρητιδικής περιόδου, με κατεύθυνση των υπόγειων υδάτων προς τα ανατολικά, ενώ περιλαμβάνει τον αλλουβιακό, τον βασαλτικό και τον υδροφορέα Amman-Wadi Sir (B2/A7). Το Μεσαίο Σύστημα Υδροφορέων (Ύστερη Κρητιδική) περιλαμβάνει τους σχηματισμούς Hummar (A4) και Na'ur (A1/2), όπου ο δεύτερος χωρίζεται σε δύο υπομονάδες, το πλούσιο σε μάργες Α1 και το πλούσιο σε ασβεστόλιθο Α2. Το Κάτω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600m) αποτελείται από ψαμμίτη και μαργές της Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, με υπόγεια ροή προς τα δυτικά, και περιλαμβάνει την Ομάδα Kurnub. Η υδρογεωλογία της περιοχής διαμορφώνεται από γεωλογικές δομές που επηρεάζουν τα επίπεδα και την κίνηση των υδάτων. Οι κύριοι παράγοντες για τη δυνατότητα συγκράτησης νερού είναι η διαπερατότητα και η δευτερογενής πορώδης δομή. Τα υπόγεια ύδατα εντοπίζονται κυρίως σε ρωγμώδεις ασβεστόλιθους, πυριτόλιθους, κοιλότητες ψαμμίτη και αλλουβιακά ιζήματα.

'''5. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

Το μοντέλο DRASTIC αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο για την αξιολόγηση της ευπάθειας υπόγειων υδάτων σε ρύπανση, βασιζόμενο σε επτά βασικές παραμέτρους: 1. Βάθος έως τον υδροφόρο ορίζοντα (D), 2. Καθαρή επαναφόρτιση, δηλαδή την ποσότητα νερού που διεισδύει στην επιφάνεια του εδάφους και φθάνει στον υδροφόρο ορίζοντα (R), 3. Υδροφόρο μέσο (A), δηλαδή ιδιότητες των υλικών της κορεσμένης ζώνης, 4. Εδαφικό μέσο (S), δηλαδή το ανώτερο τμήμα της ακόρεστης ζώνης, 5. Τοπογραφία (T), δηλαδή η κλίση ή απότομη κλίση, 6. Επίδραση της ακορεστής ζώνης, η οποία ελέγχει τη διέλευση και την εξασθένηση του μολυσμένου υλικού προς την κορεσμένη ζώνη (I) και 7. Υδραυλική αγωγιμότητα (C), που δείχνει την ικανότητα του σχηματισμού του υδροφορέα να μεταφέρει νερό. Κάθε παράμετρος αξιολογείται με βαθμολογία (1-10) και με συντελεστή βαρύτητας (1-5) ανάλογα με τη σχετική ευαισθησία τους στους ρύπους, ενώ ο Δείκτης DRASTIC (DI) υπολογίζεται ως το άθροισμα των παραμέτρων. Η εφαρμογή του μοντέλου στο GIS περιλαμβάνει τη δημιουργία θεματικών χαρτών που αποτυπώνουν τη δυνητική ρύπανση των υδροφορέων. Οι παραδοχές της μεθόδου περιλαμβάνουν την επιφανειακή εισαγωγή ρύπων, τη μεταφορά μέσω βροχόπτωσης, την κινητικότητα των ρύπων ανάλογη του νερού και την περιοχή να είναι 100 στρέμματα ή μεγαλύτερη. Η τεχνική Delphi χρησιμοποιείται για την καθοδήγηση των βαθμολογιών και βαρών, αξιοποιώντας την εμπειρία ειδικών. Οι υψηλότερες τιμές του δείκτη υποδεικνύουν μεγαλύτερο κίνδυνο ρύπανσης, ενώ η μεθοδολογία προσφέρει σαφήνεια και αξιοπιστία για τη διαχείριση και προστασία των υπόγειων υδάτων [[Αρχείο:DRASTIC1.png|200px|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτες της κατανομής βροχοπτώσεων ως παράγοντας επαναφόρτισης (a), ο παράγοντας κλίσης ως παράγοντας επαναφόρτισης (b), ο παράγοντας διαπερατότητας του εδάφους ως παράγοντας επαναφόρτισης (c) και η χωρική κατανομή του δείκτη καθαρής επαναφόρτισης (d) της περιοχής μελέτης.]]

'''6. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υπόγειων υδάτων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα μέσω του μοντέλου DRASTIC, με χρήση δεδομένων από 769 γεωτρήσεις. Αρχικά, έγινε μέτρηση του βάθους και η αξιολόγηση έδειξε ότι περιοχές με ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ειδικά στη δυτική λεκάνη, είναι πιο ευάλωτες σε ρύπανση, ενώ τα μεγαλύτερα βάθη έχουν χαμηλότερες τιμές ευπάθειας. Μετά, έγινε μέτρηση της καθαρής επαναφόρτισης και δημιουργήθηκε ο αντίστοιχος χάρτης με βάση την κλίση, τη διαπερατότητα του εδάφους και τη βροχόπτωση, που προέκυψαν από μοντέλο ψηφιακού υψομέτρου (DEM) ανάλυσης 90m. Οι ήπιες κλίσεις και τα εδάφη με μέτρια διαπερατότητα παρουσίασαν υψηλή επαναφορτιστική ικανότητα, ενώ οι απότομες κλίσεις μείωσαν τον ρυθμό επαναφόρτισης. Έπειτα, υπολογίσθηκε το υδροφόρο μέσο, που ρυθμίζει την εξασθένιση των ρύπων. Αυτό περιλαμβάνει τέσσερα συστήματα: το Α4 (μεσαίος υδροφορέας), το Β2/17 (άνω υδροφορέας), του βασαλτικό υδροφορέα (ανατολική λεκάνη) και τον υδροφορέα Kurnub (κάτω υδροφορέας). Το Β2/17, με ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο, καλύπτει το 64,3% της λεκάνης, καθιστώντας το κυρίαρχο σύστημα. Η ακόρεστη ζώνη, που αναλύθηκε μέσω δεδομένων από 55 γεωτρήσεις, ανέδειξε περιοχές χαμηλής διαπερατότητας, κρίσιμες για τη μεταφορά ρύπων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, που υπολογίστηκε μέσω δοκιμών άντλησης, αποκάλυψε περιοχές με υψηλή διαπερατότητα, αυξάνοντας την ευπάθεια σε ρύπανση. Στη συνέχεια, η τοπογραφία διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη μετακίνηση ρύπων, με τις ήπιες κλίσεις (0-6%) να ευνοούν τη διήθηση, ενώ οι απότομες (>18%) προήγαγαν την απορροή μειώνοντας τη δυνατότητα επαναφόρτισης. Οι ευπαθείς ζώνες χαρτογραφήθηκαν μέσω GIS, αποκαλύπτοντας περιοχές υψηλού κινδύνου στη δυτική και κεντρική λεκάνη. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία ενσωμάτωσης γεωλογικών, υδρολογικών και τοπογραφικών παραγόντων για την ακριβή εκτίμηση των κινδύνων ρύπανσης και την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης υπόγειων υδάτων[[Αρχείο:DRASTIC2.png|200px|thumb|right|Εικόνα 2: Χάρτης ευπάθειας DRASTIC των υπόγειων υδάτων και κατηγορίες DRASTIC με το ποσοστό περιοχής της περιοχής μελέτης.]].

'''7. Δείκτης DRASTIC Ρευστότητας της Υπόγειας Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα'''

Ο δείκτης ευπάθειας DRASTIC για τη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα υπολογίστηκε για να εντοπιστούν περιοχές ευάλωτες σε ρύπανση υπόγειων υδάτων. Ο δείκτης κυμαίνεται από 24 (χαμηλότερη τιμή) έως 210 (υψηλότερη), με υψηλότερες τιμές να υποδεικνύουν μεγαλύτερη ευπάθεια. Καθορίστηκαν πέντε κατηγορίες: καμία ευπάθεια (24-61), χαμηλή (62-99), μέτρια (100-137), υψηλή (138-175) και πολύ υψηλή (>175). Χρησιμοποιώντας GIS και υδρογεωλογικά δεδομένα για τη δημιουργία χάρτη τρωτότητας, το 1,19% της λεκάνης βρίσκεται στην μη ευάλωτη ζώνη, το 69,2% (2624 km²) ταξινομήθηκε ως χαμηλής ευπάθειας, το 29,54% (1120 km²) ως μέτριας ευπάθειας, και μόνο το 0,08% (3 km²) ως υψηλής ευπάθειας. Περιοχές με ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ιδιαίτερα στα βορειοανατολικά και κεντρικά της λεκάνης, εμφανίζουν αυξημένους κινδύνους ρύπανσης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι περίπου το ένα τρίτο της λεκάνης έχει μέτρια ευπάθεια, κάτι που έχει σημαντικές επιπτώσεις στη διαχείριση υδάτων. Σημαντικό είναι ότι η προτεινόμενη τοποθεσία του πυρηνικού εργοστασίου βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευάλωτες περιοχές εντοπίζονται στο κέντρο της παλιάς πόλης του Αμμάν.

'''8. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) χρησιμοποιώντας το μοντέλο DRASTIC, το οποίο εκτιμά το δυναμικό ρύπανσης των υπόγειων υδάτων με βάση υδρογεωλογικούς παράγοντες. Η λεκάνη ταξινομήθηκε σε τρεις κατηγορίες δυναμικού ρύπανσης: χαμηλή (69,18% της περιοχής), μέτρια (29,61%) και υψηλή (0,22%). Οι περιοχές με χαμηλή ευπάθεια είχαν τιμές δείκτη DRASTIC από 65 έως 96, οι μέτριας ευπάθειας από 97 έως 128, ενώ οι υψηλής ευπάθειας από 129 έως 160. Οι βορειοανατολικές και κεντρικές περιοχές της λεκάνης, με χαρακτηριστικά όπως ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες σε ρύπανση. Η προτεινόμενη τοποθεσία για το πυρηνικό εργοστάσιο βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευπαθείς περιοχές εντοπίζονται στο ιστορικό κέντρο του Αμμάν. Η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη διαχείρισης και παρακολούθησης των υδάτων, επισημαίνοντας τη σημασία καθορισμού ζωνών προστασίας στις περιοχές υψηλού κινδύνου για τη μείωση της ρύπανσης και την προστασία της ποιότητας των υπόγειων υδάτων.

[[category:Αξιολόγηση υδρολογικών αποθεμάτων / δυναμικού]]

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-09T19:51:56Z

Charikleia thanou:

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-09T19:51:37Z

Charikleia thanou:

Αξιολόγηση της ευπάθειας υδροφορέων στη λεκάνη Αμμάν-Ζερκά (Ιορδανία) μέσω του GIS μοντέλου Drastic

2025-02-09T19:50:49Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: Abdulla M. Al-Rawabdeh, Nadhir A. Al-Ansari, Ahmed A. Al-Taani, Sven Knutsson

Δημοσιεύθηκε: 12 Μαρτίου 2013

Λέξεις κλειδιά: Ευπάθεια υδροφορέα, Υπόγειος υδροφορέας, GIS, DRASTIC, Ιορδανία

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ευπάθειας υδροφορέων

DOI: http://dx.doi.org/10.4236/eng.2013.55059

'''1. Εισαγωγή'''

Η Ιορδανία αντιμετωπίζει σοβαρή λειψυδρία, που περιορίζει την ανάπτυξή της και αποτελεί πρόκληση για τις μελλοντικές γενιές. Οι ξηρασίες και ο ανταγωνισμός για τους περιορισμένους υδάτινους πόρους επιδεινώνουν την κατάσταση, με τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα να αποτελεί την κύρια πηγή νερού, αλλά να απειλείται από υπερεκμετάλλευση και ρύπανση λόγω δραστηριοτήτων όπως η υπερβολική χρήση λιπασμάτων, η απόρριψη χημικών ουσιών και η κακή διαχείριση υδροφορέων. Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΛΑΖ), κύρια υδρολογική λεκάνη της Ιορδανίας, φιλοξενεί πάνω από το 60% του πληθυσμού και το 70% των βιομηχανικών δραστηριοτήτων. Χαρακτηρίζεται από ποικίλες κλιματικές συνθήκες και χρήσεις γης, ενώ μη βιώσιμες γεωργικές πρακτικές γύρω από γεωτρήσεις έχουν προκαλέσει περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως υποβάθμιση εδαφών, αλατότητα υπόγειων υδάτων και μειωμένη ροή ποταμών. Ο σταθμός επεξεργασίας λυμάτων Khirbet As-Samra συμβάλλει σημαντικά στη ροή του κύριου ποταμού της λεκάνης μέσω επεξεργασμένων λυμάτων. Οι μελέτες ευπάθειας υπόγειων υδάτων, ένα πρόσφατο ερευνητικό πεδίο στην Ιορδανία, στοχεύουν στην αξιολόγηση κινδύνων ρύπανσης. Η παρούσα έρευνα χρησιμοποιεί το μοντέλο DRASTIC και GIS για την αξιολόγηση της ευπάθειας της ΛΑΖ, τον εντοπισμό περιοχών επιρρεπών στη ρύπανση και την καθοδήγηση αποτελεσματικής διαχείρισης των υδάτινων πόρων.

'''2. Περιγραφή Περιοχής Μελέτης'''

Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα είναι η μεγαλύτερη υδροφόρα λεκάνη της Ιορδανίας, με έκταση 3918 km², εκ των οποίων το 89% βρίσκεται στην Ιορδανία και το 11% στη Συρία. Αποτελεί σημαντική περιοχή λόγω των οικονομικών, γεωργικών και κοινωνικών δραστηριοτήτων της. Ο ποταμός Ζάρκα, ο δεύτερος μεγαλύτερος παραπόταμος του Ιορδάνη, διασχίζει τη λεκάνη, η οποία καλύπτει πέντε κυβερνητικές περιφέρειες (κυβερνεία): Αμμάν, Μπέλκα, Τζεράς, Μαφράκ και Ζάρκα. Η λεκάνη έχει μεσογειακό ξηρό έως ημιξηρό κλίμα, χωρισμένο σε τρεις υποκλιματικές ζώνες: τα δυτικά υψίπεδα (100-600 mm ετήσια βροχόπτωση), την ξηρή ανατολική περιοχή (λιγότερο από 20-150 mm) και την μεταβατική κεντρική περιοχή (50-300 mm). Τα πρότυπα βροχόπτωσης και δυνητικής εξατμισοδιαπνοής διαφέρουν σημαντικά στην περιοχή.

'''3. Γεωλογία Περιοχής Μελέτης'''

Η γεωλογία της Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα περιλαμβάνει κυρίως αποθέσεις της Ανώτερης και Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, όπως ψαμμίτη, ασβεστόλιθο, δολομιτικό ασβεστόλιθο, μάργες, πυριτόλιθο και σχιστόλιθο. Αυτά ανήκουν στις Ομάδες Ajlun και Balqa (Ανώτερη Κρητιδική) και στην Ομάδα Kurnub (Κατώτερη Κρητιδική), ενώ υπάρχουν και πρόσφατα ιζήματα, όπως αποθέσεις Wadi-fill και αλλούβια. Η Ομάδα Ajlun περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως ο Ασβεστόλιθος Wadi Sir, Shu'eib, Hummar, Fuheis και Na'ur. Η Ομάδα Balqa, που υπερκαλύπτει την Ajlun, περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως το Wadi Umm Ghudran και τον Σχηματισμό Αμμάν, που περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο με φωσφορικές στρώσεις και μάργες. Ο Σχηματισμός Αμμάν χωρίζεται στις Μονάδες Πυριτούχου Ασβεστόλιθου (B2a) και Φωσφορικής Μονάδας (B25), που χαρακτηρίζονται από ρωγμές και αρμούς στα στρώματα πυριτόλιθου.

Οι γεωλογικές δομές της ΑΖΒ επηρεάζονται από το ρήγμα του Μετασχηματισμού της Νεκράς Θάλασσας και περιλαμβάνουν τη σύγκλιση Αμμάν-Ζάρκα, που εκτείνεται κατά μήκος του ποταμού Ζάρκα, και την παράλληλη αντικλίνη Αμμάν-Ζάρκα. Επίσης, το ρήγμα Ramtha-Wadi Sirhan επηρεάζει τα βορειοανατολικά τμήματα της λεκάνης και εκτείνεται από τα βορειοδυτικά προς τα νοτιοανατολικά. Οι δομές αυτές διαμορφώνουν τη γεωλογία και την υδρογεωλογία της περιοχής.

'''4. Χαρακτηρισμός Υδροφορέα'''

Το σύστημα υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) αποτελείται από τρία συμπλέγματα. Το Άνω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600-700m) περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και μάργες της Ανώτερης Κρητιδικής περιόδου, με κατεύθυνση των υπόγειων υδάτων προς τα ανατολικά, ενώ περιλαμβάνει τον αλλουβιακό, τον βασαλτικό και τον υδροφορέα Amman-Wadi Sir (B2/A7). Το Μεσαίο Σύστημα Υδροφορέων (Ύστερη Κρητιδική) περιλαμβάνει τους σχηματισμούς Hummar (A4) και Na'ur (A1/2), όπου ο δεύτερος χωρίζεται σε δύο υπομονάδες, το πλούσιο σε μάργες Α1 και το πλούσιο σε ασβεστόλιθο Α2. Το Κάτω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600m) αποτελείται από ψαμμίτη και μαργές της Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, με υπόγεια ροή προς τα δυτικά, και περιλαμβάνει την Ομάδα Kurnub. Η υδρογεωλογία της περιοχής διαμορφώνεται από γεωλογικές δομές που επηρεάζουν τα επίπεδα και την κίνηση των υδάτων. Οι κύριοι παράγοντες για τη δυνατότητα συγκράτησης νερού είναι η διαπερατότητα και η δευτερογενής πορώδης δομή. Τα υπόγεια ύδατα εντοπίζονται κυρίως σε ρωγμώδεις ασβεστόλιθους, πυριτόλιθους, κοιλότητες ψαμμίτη και αλλουβιακά ιζήματα.

'''5. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

Το μοντέλο DRASTIC αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο για την αξιολόγηση της ευπάθειας υπόγειων υδάτων σε ρύπανση, βασιζόμενο σε επτά βασικές παραμέτρους: 1. Βάθος έως τον υδροφόρο ορίζοντα (D), 2. Καθαρή επαναφόρτιση, δηλαδή την ποσότητα νερού που διεισδύει στην επιφάνεια του εδάφους και φθάνει στον υδροφόρο ορίζοντα (R), 3. Υδροφόρο μέσο (A), δηλαδή ιδιότητες των υλικών της κορεσμένης ζώνης, 4. Εδαφικό μέσο (S), δηλαδή το ανώτερο τμήμα της ακόρεστης ζώνης, 5. Τοπογραφία (T), δηλαδή η κλίση ή απότομη κλίση, 6. Επίδραση της ακορεστής ζώνης, η οποία ελέγχει τη διέλευση και την εξασθένηση του μολυσμένου υλικού προς την κορεσμένη ζώνη (I) και 7. Υδραυλική αγωγιμότητα (C), που δείχνει την ικανότητα του σχηματισμού του υδροφορέα να μεταφέρει νερό. Κάθε παράμετρος αξιολογείται με βαθμολογία (1-10) και με συντελεστή βαρύτητας (1-5) ανάλογα με τη σχετική ευαισθησία τους στους ρύπους, ενώ ο Δείκτης DRASTIC (DI) υπολογίζεται ως το άθροισμα των παραμέτρων. Η εφαρμογή του μοντέλου στο GIS περιλαμβάνει τη δημιουργία θεματικών χαρτών που αποτυπώνουν τη δυνητική ρύπανση των υδροφορέων. Οι παραδοχές της μεθόδου περιλαμβάνουν την επιφανειακή εισαγωγή ρύπων, τη μεταφορά μέσω βροχόπτωσης, την κινητικότητα των ρύπων ανάλογη του νερού και την περιοχή να είναι 100 στρέμματα ή μεγαλύτερη. Η τεχνική Delphi χρησιμοποιείται για την καθοδήγηση των βαθμολογιών και βαρών, αξιοποιώντας την εμπειρία ειδικών. Οι υψηλότερες τιμές του δείκτη υποδεικνύουν μεγαλύτερο κίνδυνο ρύπανσης, ενώ η μεθοδολογία προσφέρει σαφήνεια και αξιοπιστία για τη διαχείριση και προστασία των υπόγειων υδάτων.

[[Αρχείο:DRASTIC1.png]]

Εικόνα 1: Χάρτες της κατανομής βροχοπτώσεων ως παράγοντας επαναφόρτισης (a), ο παράγοντας κλίσης ως παράγοντας επαναφόρτισης (b), ο παράγοντας διαπερατότητας του εδάφους ως παράγοντας επαναφόρτισης (c) και η χωρική κατανομή του δείκτη καθαρής επαναφόρτισης (d) της περιοχής μελέτης.

'''6. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υπόγειων υδάτων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα μέσω του μοντέλου DRASTIC, με χρήση δεδομένων από 769 γεωτρήσεις. Αρχικά, έγινε μέτρηση του βάθους και η αξιολόγηση έδειξε ότι περιοχές με ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ειδικά στη δυτική λεκάνη, είναι πιο ευάλωτες σε ρύπανση, ενώ τα μεγαλύτερα βάθη έχουν χαμηλότερες τιμές ευπάθειας. Μετά, έγινε μέτρηση της καθαρής επαναφόρτισης και δημιουργήθηκε ο αντίστοιχος χάρτης με βάση την κλίση, τη διαπερατότητα του εδάφους και τη βροχόπτωση, που προέκυψαν από μοντέλο ψηφιακού υψομέτρου (DEM) ανάλυσης 90m. Οι ήπιες κλίσεις και τα εδάφη με μέτρια διαπερατότητα παρουσίασαν υψηλή επαναφορτιστική ικανότητα, ενώ οι απότομες κλίσεις μείωσαν τον ρυθμό επαναφόρτισης. Έπειτα, υπολογίσθηκε το υδροφόρο μέσο, που ρυθμίζει την εξασθένιση των ρύπων. Αυτό περιλαμβάνει τέσσερα συστήματα: το Α4 (μεσαίος υδροφορέας), το Β2/17 (άνω υδροφορέας), του βασαλτικό υδροφορέα (ανατολική λεκάνη) και τον υδροφορέα Kurnub (κάτω υδροφορέας). Το Β2/17, με ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο, καλύπτει το 64,3% της λεκάνης, καθιστώντας το κυρίαρχο σύστημα. Η ακόρεστη ζώνη, που αναλύθηκε μέσω δεδομένων από 55 γεωτρήσεις, ανέδειξε περιοχές χαμηλής διαπερατότητας, κρίσιμες για τη μεταφορά ρύπων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, που υπολογίστηκε μέσω δοκιμών άντλησης, αποκάλυψε περιοχές με υψηλή διαπερατότητα, αυξάνοντας την ευπάθεια σε ρύπανση. Στη συνέχεια, η τοπογραφία διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη μετακίνηση ρύπων, με τις ήπιες κλίσεις (0-6%) να ευνοούν τη διήθηση, ενώ οι απότομες (>18%) προήγαγαν την απορροή μειώνοντας τη δυνατότητα επαναφόρτισης. Οι ευπαθείς ζώνες χαρτογραφήθηκαν μέσω GIS, αποκαλύπτοντας περιοχές υψηλού κινδύνου στη δυτική και κεντρική λεκάνη. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία ενσωμάτωσης γεωλογικών, υδρολογικών και τοπογραφικών παραγόντων για την ακριβή εκτίμηση των κινδύνων ρύπανσης και την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης υπόγειων υδάτων.

[[Αρχείο:DRASTIC2.png]]

Εικόνα 2: Χάρτης ευπάθειας DRASTIC των υπόγειων υδάτων και κατηγορίες DRASTIC με το ποσοστό περιοχής της περιοχής μελέτης.

'''7. Δείκτης DRASTIC Ρευστότητας της Υπόγειας Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα'''

Ο δείκτης ευπάθειας DRASTIC για τη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα υπολογίστηκε για να εντοπιστούν περιοχές ευάλωτες σε ρύπανση υπόγειων υδάτων. Ο δείκτης κυμαίνεται από 24 (χαμηλότερη τιμή) έως 210 (υψηλότερη), με υψηλότερες τιμές να υποδεικνύουν μεγαλύτερη ευπάθεια. Καθορίστηκαν πέντε κατηγορίες: καμία ευπάθεια (24-61), χαμηλή (62-99), μέτρια (100-137), υψηλή (138-175) και πολύ υψηλή (>175). Χρησιμοποιώντας GIS και υδρογεωλογικά δεδομένα για τη δημιουργία χάρτη τρωτότητας, το 1,19% της λεκάνης βρίσκεται στην μη ευάλωτη ζώνη, το 69,2% (2624 km²) ταξινομήθηκε ως χαμηλής ευπάθειας, το 29,54% (1120 km²) ως μέτριας ευπάθειας, και μόνο το 0,08% (3 km²) ως υψηλής ευπάθειας. Περιοχές με ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ιδιαίτερα στα βορειοανατολικά και κεντρικά της λεκάνης, εμφανίζουν αυξημένους κινδύνους ρύπανσης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι περίπου το ένα τρίτο της λεκάνης έχει μέτρια ευπάθεια, κάτι που έχει σημαντικές επιπτώσεις στη διαχείριση υδάτων. Σημαντικό είναι ότι η προτεινόμενη τοποθεσία του πυρηνικού εργοστασίου βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευάλωτες περιοχές εντοπίζονται στο κέντρο της παλιάς πόλης του Αμμάν.

'''8. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) χρησιμοποιώντας το μοντέλο DRASTIC, το οποίο εκτιμά το δυναμικό ρύπανσης των υπόγειων υδάτων με βάση υδρογεωλογικούς παράγοντες. Η λεκάνη ταξινομήθηκε σε τρεις κατηγορίες δυναμικού ρύπανσης: χαμηλή (69,18% της περιοχής), μέτρια (29,61%) και υψηλή (0,22%). Οι περιοχές με χαμηλή ευπάθεια είχαν τιμές δείκτη DRASTIC από 65 έως 96, οι μέτριας ευπάθειας από 97 έως 128, ενώ οι υψηλής ευπάθειας από 129 έως 160. Οι βορειοανατολικές και κεντρικές περιοχές της λεκάνης, με χαρακτηριστικά όπως ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες σε ρύπανση. Η προτεινόμενη τοποθεσία για το πυρηνικό εργοστάσιο βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευπαθείς περιοχές εντοπίζονται στο ιστορικό κέντρο του Αμμάν. Η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη διαχείρισης και παρακολούθησης των υδάτων, επισημαίνοντας τη σημασία καθορισμού ζωνών προστασίας στις περιοχές υψηλού κινδύνου για τη μείωση της ρύπανσης και την προστασία της ποιότητας των υπόγειων υδάτων.

[[category:Αξιολόγηση υδρολογικών αποθεμάτων / δυναμικού]]

Αξιολόγηση της ευπάθειας υδροφορέων στη λεκάνη Αμμάν-Ζερκά (Ιορδανία) μέσω του GIS μοντέλου Drastic

2025-02-09T19:49:11Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Συγγραφείς: Abdulla M. Al-Rawabdeh, Nadhir A. Al-Ansari, Ahmed A. Al-Taani, Sven Knutsson Δημοσιεύθηκε: 12 Μαρτίου 2013 Λέξεις κλ...'

Συγγραφείς: Abdulla M. Al-Rawabdeh, Nadhir A. Al-Ansari, Ahmed A. Al-Taani, Sven Knutsson

Δημοσιεύθηκε: 12 Μαρτίου 2013

Λέξεις κλειδιά: Ευπάθεια υδροφορέα, Υπόγειος υδροφορέας, GIS, DRASTIC, Ιορδανία

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ευπάθειας υδροφορέων

DOI: http://dx.doi.org/10.4236/eng.2013.55059

'''1. Εισαγωγή'''

Η Ιορδανία αντιμετωπίζει σοβαρή λειψυδρία, που περιορίζει την ανάπτυξή της και αποτελεί πρόκληση για τις μελλοντικές γενιές. Οι ξηρασίες και ο ανταγωνισμός για τους περιορισμένους υδάτινους πόρους επιδεινώνουν την κατάσταση, με τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα να αποτελεί την κύρια πηγή νερού, αλλά να απειλείται από υπερεκμετάλλευση και ρύπανση λόγω δραστηριοτήτων όπως η υπερβολική χρήση λιπασμάτων, η απόρριψη χημικών ουσιών και η κακή διαχείριση υδροφορέων. Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΛΑΖ), κύρια υδρολογική λεκάνη της Ιορδανίας, φιλοξενεί πάνω από το 60% του πληθυσμού και το 70% των βιομηχανικών δραστηριοτήτων. Χαρακτηρίζεται από ποικίλες κλιματικές συνθήκες και χρήσεις γης, ενώ μη βιώσιμες γεωργικές πρακτικές γύρω από γεωτρήσεις έχουν προκαλέσει περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως υποβάθμιση εδαφών, αλατότητα υπόγειων υδάτων και μειωμένη ροή ποταμών. Ο σταθμός επεξεργασίας λυμάτων Khirbet As-Samra συμβάλλει σημαντικά στη ροή του κύριου ποταμού της λεκάνης μέσω επεξεργασμένων λυμάτων. Οι μελέτες ευπάθειας υπόγειων υδάτων, ένα πρόσφατο ερευνητικό πεδίο στην Ιορδανία, στοχεύουν στην αξιολόγηση κινδύνων ρύπανσης. Η παρούσα έρευνα χρησιμοποιεί το μοντέλο DRASTIC και GIS για την αξιολόγηση της ευπάθειας της ΛΑΖ, τον εντοπισμό περιοχών επιρρεπών στη ρύπανση και την καθοδήγηση αποτελεσματικής διαχείρισης των υδάτινων πόρων.

'''2. Περιγραφή Περιοχής Μελέτης'''

Η Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα είναι η μεγαλύτερη υδροφόρα λεκάνη της Ιορδανίας, με έκταση 3918 km², εκ των οποίων το 89% βρίσκεται στην Ιορδανία και το 11% στη Συρία. Αποτελεί σημαντική περιοχή λόγω των οικονομικών, γεωργικών και κοινωνικών δραστηριοτήτων της. Ο ποταμός Ζάρκα, ο δεύτερος μεγαλύτερος παραπόταμος του Ιορδάνη, διασχίζει τη λεκάνη, η οποία καλύπτει πέντε κυβερνητικές περιφέρειες (κυβερνεία): Αμμάν, Μπέλκα, Τζεράς, Μαφράκ και Ζάρκα. Η λεκάνη έχει μεσογειακό ξηρό έως ημιξηρό κλίμα, χωρισμένο σε τρεις υποκλιματικές ζώνες: τα δυτικά υψίπεδα (100-600 mm ετήσια βροχόπτωση), την ξηρή ανατολική περιοχή (λιγότερο από 20-150 mm) και την μεταβατική κεντρική περιοχή (50-300 mm). Τα πρότυπα βροχόπτωσης και δυνητικής εξατμισοδιαπνοής διαφέρουν σημαντικά στην περιοχή.

'''3. Γεωλογία Περιοχής Μελέτης'''

Η γεωλογία της Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα περιλαμβάνει κυρίως αποθέσεις της Ανώτερης και Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, όπως ψαμμίτη, ασβεστόλιθο, δολομιτικό ασβεστόλιθο, μάργες, πυριτόλιθο και σχιστόλιθο. Αυτά ανήκουν στις Ομάδες Ajlun και Balqa (Ανώτερη Κρητιδική) και στην Ομάδα Kurnub (Κατώτερη Κρητιδική), ενώ υπάρχουν και πρόσφατα ιζήματα, όπως αποθέσεις Wadi-fill και αλλούβια. Η Ομάδα Ajlun περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως ο Ασβεστόλιθος Wadi Sir, Shu'eib, Hummar, Fuheis και Na'ur. Η Ομάδα Balqa, που υπερκαλύπτει την Ajlun, περιλαμβάνει σχηματισμούς όπως το Wadi Umm Ghudran και τον Σχηματισμό Αμμάν, που περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο με φωσφορικές στρώσεις και μάργες. Ο Σχηματισμός Αμμάν χωρίζεται στις Μονάδες Πυριτούχου Ασβεστόλιθου (B2a) και Φωσφορικής Μονάδας (B25), που χαρακτηρίζονται από ρωγμές και αρμούς στα στρώματα πυριτόλιθου.

Οι γεωλογικές δομές της ΑΖΒ επηρεάζονται από το ρήγμα του Μετασχηματισμού της Νεκράς Θάλασσας και περιλαμβάνουν τη σύγκλιση Αμμάν-Ζάρκα, που εκτείνεται κατά μήκος του ποταμού Ζάρκα, και την παράλληλη αντικλίνη Αμμάν-Ζάρκα. Επίσης, το ρήγμα Ramtha-Wadi Sirhan επηρεάζει τα βορειοανατολικά τμήματα της λεκάνης και εκτείνεται από τα βορειοδυτικά προς τα νοτιοανατολικά. Οι δομές αυτές διαμορφώνουν τη γεωλογία και την υδρογεωλογία της περιοχής.

'''4. Χαρακτηρισμός Υδροφορέα'''

Το σύστημα υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) αποτελείται από τρία συμπλέγματα. Το Άνω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600-700m) περιλαμβάνει ασβεστόλιθο και μάργες της Ανώτερης Κρητιδικής περιόδου, με κατεύθυνση των υπόγειων υδάτων προς τα ανατολικά, ενώ περιλαμβάνει τον αλλουβιακό, τον βασαλτικό και τον υδροφορέα Amman-Wadi Sir (B2/A7). Το Μεσαίο Σύστημα Υδροφορέων (Ύστερη Κρητιδική) περιλαμβάνει τους σχηματισμούς Hummar (A4) και Na'ur (A1/2), όπου ο δεύτερος χωρίζεται σε δύο υπομονάδες, το πλούσιο σε μάργες Α1 και το πλούσιο σε ασβεστόλιθο Α2. Το Κάτω Σύμπλεγμα Υδροφορέων (πάχους 600m) αποτελείται από ψαμμίτη και μαργές της Κατώτερης Κρητιδικής περιόδου, με υπόγεια ροή προς τα δυτικά, και περιλαμβάνει την Ομάδα Kurnub. Η υδρογεωλογία της περιοχής διαμορφώνεται από γεωλογικές δομές που επηρεάζουν τα επίπεδα και την κίνηση των υδάτων. Οι κύριοι παράγοντες για τη δυνατότητα συγκράτησης νερού είναι η διαπερατότητα και η δευτερογενής πορώδης δομή. Τα υπόγεια ύδατα εντοπίζονται κυρίως σε ρωγμώδεις ασβεστόλιθους, πυριτόλιθους, κοιλότητες ψαμμίτη και αλλουβιακά ιζήματα.

'''5. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

Το μοντέλο DRASTIC αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο για την αξιολόγηση της ευπάθειας υπόγειων υδάτων σε ρύπανση, βασιζόμενο σε επτά βασικές παραμέτρους: 1. Βάθος έως τον υδροφόρο ορίζοντα (D), 2. Καθαρή επαναφόρτιση, δηλαδή την ποσότητα νερού που διεισδύει στην επιφάνεια του εδάφους και φθάνει στον υδροφόρο ορίζοντα (R), 3. Υδροφόρο μέσο (A), δηλαδή ιδιότητες των υλικών της κορεσμένης ζώνης, 4. Εδαφικό μέσο (S), δηλαδή το ανώτερο τμήμα της ακόρεστης ζώνης, 5. Τοπογραφία (T), δηλαδή η κλίση ή απότομη κλίση, 6. Επίδραση της ακορεστής ζώνης, η οποία ελέγχει τη διέλευση και την εξασθένηση του μολυσμένου υλικού προς την κορεσμένη ζώνη (I) και 7. Υδραυλική αγωγιμότητα (C), που δείχνει την ικανότητα του σχηματισμού του υδροφορέα να μεταφέρει νερό. Κάθε παράμετρος αξιολογείται με βαθμολογία (1-10) και με συντελεστή βαρύτητας (1-5) ανάλογα με τη σχετική ευαισθησία τους στους ρύπους, ενώ ο Δείκτης DRASTIC (DI) υπολογίζεται ως το άθροισμα των παραμέτρων. Η εφαρμογή του μοντέλου στο GIS περιλαμβάνει τη δημιουργία θεματικών χαρτών που αποτυπώνουν τη δυνητική ρύπανση των υδροφορέων. Οι παραδοχές της μεθόδου περιλαμβάνουν την επιφανειακή εισαγωγή ρύπων, τη μεταφορά μέσω βροχόπτωσης, την κινητικότητα των ρύπων ανάλογη του νερού και την περιοχή να είναι 100 στρέμματα ή μεγαλύτερη. Η τεχνική Delphi χρησιμοποιείται για την καθοδήγηση των βαθμολογιών και βαρών, αξιοποιώντας την εμπειρία ειδικών. Οι υψηλότερες τιμές του δείκτη υποδεικνύουν μεγαλύτερο κίνδυνο ρύπανσης, ενώ η μεθοδολογία προσφέρει σαφήνεια και αξιοπιστία για τη διαχείριση και προστασία των υπόγειων υδάτων.

[[Αρχείο:DRASTIC1.png]]

'''6. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υπόγειων υδάτων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα μέσω του μοντέλου DRASTIC, με χρήση δεδομένων από 769 γεωτρήσεις. Αρχικά, έγινε μέτρηση του βάθους και η αξιολόγηση έδειξε ότι περιοχές με ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ειδικά στη δυτική λεκάνη, είναι πιο ευάλωτες σε ρύπανση, ενώ τα μεγαλύτερα βάθη έχουν χαμηλότερες τιμές ευπάθειας. Μετά, έγινε μέτρηση της καθαρής επαναφόρτισης και δημιουργήθηκε ο αντίστοιχος χάρτης με βάση την κλίση, τη διαπερατότητα του εδάφους και τη βροχόπτωση, που προέκυψαν από μοντέλο ψηφιακού υψομέτρου (DEM) ανάλυσης 90m. Οι ήπιες κλίσεις και τα εδάφη με μέτρια διαπερατότητα παρουσίασαν υψηλή επαναφορτιστική ικανότητα, ενώ οι απότομες κλίσεις μείωσαν τον ρυθμό επαναφόρτισης. Έπειτα, υπολογίσθηκε το υδροφόρο μέσο, που ρυθμίζει την εξασθένιση των ρύπων. Αυτό περιλαμβάνει τέσσερα συστήματα: το Α4 (μεσαίος υδροφορέας), το Β2/17 (άνω υδροφορέας), του βασαλτικό υδροφορέα (ανατολική λεκάνη) και τον υδροφορέα Kurnub (κάτω υδροφορέας). Το Β2/17, με ασβεστόλιθο και πυριτόλιθο, καλύπτει το 64,3% της λεκάνης, καθιστώντας το κυρίαρχο σύστημα. Η ακόρεστη ζώνη, που αναλύθηκε μέσω δεδομένων από 55 γεωτρήσεις, ανέδειξε περιοχές χαμηλής διαπερατότητας, κρίσιμες για τη μεταφορά ρύπων. Η υδραυλική αγωγιμότητα, που υπολογίστηκε μέσω δοκιμών άντλησης, αποκάλυψε περιοχές με υψηλή διαπερατότητα, αυξάνοντας την ευπάθεια σε ρύπανση. Στη συνέχεια, η τοπογραφία διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη μετακίνηση ρύπων, με τις ήπιες κλίσεις (0-6%) να ευνοούν τη διήθηση, ενώ οι απότομες (>18%) προήγαγαν την απορροή μειώνοντας τη δυνατότητα επαναφόρτισης. Οι ευπαθείς ζώνες χαρτογραφήθηκαν μέσω GIS, αποκαλύπτοντας περιοχές υψηλού κινδύνου στη δυτική και κεντρική λεκάνη. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία ενσωμάτωσης γεωλογικών, υδρολογικών και τοπογραφικών παραγόντων για την ακριβή εκτίμηση των κινδύνων ρύπανσης και την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης υπόγειων υδάτων.

[[Αρχείο:DRASTIC2.png]]

'''7. Δείκτης DRASTIC Ρευστότητας της Υπόγειας Λεκάνης Αμμάν-Ζάρκα'''

Ο δείκτης ευπάθειας DRASTIC για τη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα υπολογίστηκε για να εντοπιστούν περιοχές ευάλωτες σε ρύπανση υπόγειων υδάτων. Ο δείκτης κυμαίνεται από 24 (χαμηλότερη τιμή) έως 210 (υψηλότερη), με υψηλότερες τιμές να υποδεικνύουν μεγαλύτερη ευπάθεια. Καθορίστηκαν πέντε κατηγορίες: καμία ευπάθεια (24-61), χαμηλή (62-99), μέτρια (100-137), υψηλή (138-175) και πολύ υψηλή (>175). Χρησιμοποιώντας GIS και υδρογεωλογικά δεδομένα για τη δημιουργία χάρτη τρωτότητας, το 1,19% της λεκάνης βρίσκεται στην μη ευάλωτη ζώνη, το 69,2% (2624 km²) ταξινομήθηκε ως χαμηλής ευπάθειας, το 29,54% (1120 km²) ως μέτριας ευπάθειας, και μόνο το 0,08% (3 km²) ως υψηλής ευπάθειας. Περιοχές με ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, ιδιαίτερα στα βορειοανατολικά και κεντρικά της λεκάνης, εμφανίζουν αυξημένους κινδύνους ρύπανσης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι περίπου το ένα τρίτο της λεκάνης έχει μέτρια ευπάθεια, κάτι που έχει σημαντικές επιπτώσεις στη διαχείριση υδάτων. Σημαντικό είναι ότι η προτεινόμενη τοποθεσία του πυρηνικού εργοστασίου βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευάλωτες περιοχές εντοπίζονται στο κέντρο της παλιάς πόλης του Αμμάν.

'''8. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη αξιολόγησε την ευπάθεια των υδροφορέων στη Λεκάνη Αμμάν-Ζάρκα (ΑΖΒ) χρησιμοποιώντας το μοντέλο DRASTIC, το οποίο εκτιμά το δυναμικό ρύπανσης των υπόγειων υδάτων με βάση υδρογεωλογικούς παράγοντες. Η λεκάνη ταξινομήθηκε σε τρεις κατηγορίες δυναμικού ρύπανσης: χαμηλή (69,18% της περιοχής), μέτρια (29,61%) και υψηλή (0,22%). Οι περιοχές με χαμηλή ευπάθεια είχαν τιμές δείκτη DRASTIC από 65 έως 96, οι μέτριας ευπάθειας από 97 έως 128, ενώ οι υψηλής ευπάθειας από 129 έως 160. Οι βορειοανατολικές και κεντρικές περιοχές της λεκάνης, με χαρακτηριστικά όπως ήπιες κλίσεις και ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες, είναι ιδιαίτερα ευάλωτες σε ρύπανση. Η προτεινόμενη τοποθεσία για το πυρηνικό εργοστάσιο βρίσκεται σε ζώνη μέτριας ευπάθειας, ενώ οι πιο ευπαθείς περιοχές εντοπίζονται στο ιστορικό κέντρο του Αμμάν. Η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη διαχείρισης και παρακολούθησης των υδάτων, επισημαίνοντας τη σημασία καθορισμού ζωνών προστασίας στις περιοχές υψηλού κινδύνου για τη μείωση της ρύπανσης και την προστασία της ποιότητας των υπόγειων υδάτων.

[[category:Αξιολόγηση υδρολογικών αποθεμάτων / δυναμικού]]

Αρχείο:DRASTIC2.png

2025-02-09T19:44:30Z

Charikleia thanou: Εικόνα 2: Χάρτης ευπάθειας DRASTIC των υπόγειων υδάτων και κατηγορίες DRASTIC με το ποσοστό περιοχής της περιοχής μελέτης.

Εικόνα 2: Χάρτης ευπάθειας DRASTIC των υπόγειων υδάτων και κατηγορίες DRASTIC με το ποσοστό περιοχής της περιοχής μελέτης.

Αρχείο:DRASTIC1.png

2025-02-09T19:43:51Z

Charikleia thanou: Εικόνα 1: Χάρτες της κατανομής βροχοπτώσεων ως παράγοντας επαναφόρτισης (a), ο παράγοντας κλίσης ως παράγοντας επαναφόρτισης (b), ο παράγοντα�

Εικόνα 1: Χάρτες της κατανομής βροχοπτώσεων ως παράγοντας επαναφόρτισης (a), ο παράγοντας κλίσης ως παράγοντας επαναφόρτισης (b), ο παράγοντας διαπερατότητας του εδάφους ως παράγοντας επαναφόρτισης (c) και η χωρική κατανομή του δείκτη καθαρής επαναφόρτισης (d) της περιοχής μελέτης.

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-09T19:28:55Z

Charikleia thanou:

[[Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Αθήνα)]]

Θάνου Χαρίκλεια

2025-02-09T19:26:16Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Add Your Content Here category:ΔΠΜΣ '

Add Your Content Here

[[category:ΔΠΜΣ ]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T19:23:56Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία'''

'''3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη
'''

'''3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα
'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση'''

'''4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T19:21:34Z

Charikleia thanou:

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία

3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη

3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα
'''

Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα
'''

Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος
'''

Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων
'''

Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση

4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα
'''

Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα
'''

Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''

Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα
'''

Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα
'''

Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα
'''

Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]

Αξιολόγηση ρύπανσης από ορυχεία μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS): Μελέτη περίπτωσης εγκαταλελειμμένου ορυχείου στο Μαρόκο

2025-02-09T19:19:57Z

Charikleia thanou: Νέα σελίδα με 'Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014 Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντ...'

Συγγραφείς: A. Khalil, L. Hanich, R. Hakkou, M. Lepage

Δημοσιεύθηκε: 18 Μαρτίου 2014

Λέξεις κλειδιά: Περιβαλλοντική βάση δεδομένων, GIS, Τηλεπισκόπηση, Remote sensing, Όξινη Απορροή Ορυχείων, Εγκαταλελειμμένο ορυχείο

Αντικείμενο εφαρμογής: Αξιολόγηση ρύπανσης εγκαταλελειμμένων ορυχείων

DOI: https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.03.023

'''1. Εισαγωγή'''

Το Μαρόκο, γνωστό για τον πλούτο των ορυκτών του, έχει μακρά μεταλλευτική ιστορία και διαθέτει περίπου 240 μεταλλευτικές περιοχές, εκ των οποίων οι 200 είναι εγκαταλελειμμένες. Αυτές δεν έχουν κατάλληλα σχέδια αποκατάστασης, προκαλώντας περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD), που απελευθερώνει τοξικά μέταλλα στο έδαφος και το νερό, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τις ανθρώπινες κοινότητες. Οι παραδοσιακές περιβαλλοντικές μελέτες είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, αλλά οι εξελίξεις στις τεχνολογίες GIS και τηλεπισκόπησης (RS) επιτρέπουν πλέον την αποτελεσματικότερη ανάλυση των πηγών και των επιπτώσεων της ρύπανσης. Το μεταλλείο Κεττάρα, κοντά στο Μαρακές, επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) βασισμένης στο GIS, που ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Αυτή η βάση δεδομένων παρέχει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων εργαλεία για την ανάλυση και πρόβλεψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης, με δυνατότητα εφαρμογής σε άλλες εγκαταλελειμμένες μεταλλευτικές περιοχές παγκοσμίως

'''2. Περιοχή Μελέτης'''

Το εγκαταλελειμμένο μεταλλείο Κεττάρα βρίσκεται στα Όρη Ζεμπιλέτ, κοντά στο χωριό Κεττάρα με 2000 κατοίκους, 35 χλμ. βορειοδυτικά του Μαρακές. Η περιοχή έχει θερμοκρασίες από 12°C τον Ιανουάριο έως 29°C τον Ιούλιο, με ξηρή περίοδο που διαρκεί από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο, ετήσια βροχόπτωση 250mm και υψηλή εξάτμιση (>1500mm/έτος). Το μεταλλείο περιέχει πάνω από 4 εκ. τόνους αποβλήτων, πλούσιων σε θειούχα μέταλλα, που συμβάλλουν στη ρύπανση AMD. Η AMD έχει μολύνει τα εδάφη με βαρέα μέταλλα, τα οποία διασπείρονται μέσω ροών και απορροής κατά την υγρή περίοδο, ενώ κατά την ξηρή περίοδο παρατηρούνται δευτερογενή ορυκτά υποδεικνύοντας την AMD ενεργή.

'''3. Δεδομένα και Μεθοδολογία

3.1. Σχεδιασμός Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος'''

Οι περιβαλλοντικές μελέτες απαιτούν υψηλής ποιότητας διεπιστημονικά δεδομένα. Για τον σκοπό αυτό, η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Η EDB μοντελοποιήθηκε με τη χρήση της Ενοποιημένης Γλώσσας Μοντελοποίησης (UML), οργανώνοντας τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά της σε δομή σχεσιακής βάσης. Οι σχέσεις μεταξύ των οντοτήτων ορίστηκαν με πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, καθιστώντας το μοντέλο εφαρμόσιμο για την αξιολόγηση ρύπανσης σε οποιοδήποτε εγκαταλελειμμένο μεταλλείο.

'''3.2. Περιβαλλοντικά Δεδομένα που Χρησιμοποιήθηκαν στη Μελέτη

3.2.1 Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα προέρχονται από προηγούμενη έρευνα στο μεταλλείο Κεττάρα, καθώς η παρούσα μελέτη ενσωματώθηκε στη ρύπανση, εστιάζοντας στα εξής βαρέα μέταλλα: Cu, Pb, Zn, As, Fe.

'''3.2.2 Υδροχημικά Δεδομένα'''

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν χημικές αναλύσεις από 20 δείγματα υπόγειων υδάτων (πηγάδια) και 4 δείγματα επιφανειακών υδάτων (λακκούβες μετά από βροχόπτωση). Τα δείγματα εξετάστηκαν για ηλεκτρική αγωγιμότητα, θειικά άλατα και μέταλλα (Fe, Cd, Pb, As) με πρότυπες μεθόδους. Τα δεδομένα επιφανειακών υδάτων προέρχονται από προηγούμενη έρευνα, ενώ τα υπόγεια συλλέχθηκαν στη μελέτη.

'''3.2.3 Υδρολογικά Δεδομένα'''

Τα υδρολογικά δεδομένα περιλαμβάνουν δίκτυα ροών και υπολεκάνες, που εξήχθησαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Ανύψωσης (DEM), χρησιμοποιώντας το εργαλείο ArcHydro. Το ASTER Global DEM, με υψηλή χωρική ανάλυση (30x30m) χρησιμοποιήθηκε για ακριβή χαρτογράφηση.

'''3.2.4 Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''
Τα δεδομένα κάλυψης γης περιλαμβάνουν τέσσερις κατηγορίες: βλάστηση, κατοικημένες περιοχές, απόβλητα μεταλλείων και γυμνά εδάφη, προερχόμενα από δορυφορική εικόνα QuickBird υψηλής ανάλυσης (2,44x2,44m). Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με εποπτευόμενη ταξινόμηση στο λογισμικό ENVI, με την Minimum Distance να είναι η πιο αποτελεσματική. Ο χάρτης που δημιουργήθηκε στο τέλος μετατράπηκε από raster σε διανυσματικό αρχείο μορφής shapefile.

'''3.2.5 Γεωλογικά Δεδομένα
'''
Τα γεωλογικά δεδομένα εξήχθησαν από γεωλογικό χάρτη κλίμακας 1:100000, με λιθολογικές και δομικές πληροφορίες. Ο χάρτης σαρώθηκες, γεωαναφέρθηκε και ψηφιοποιήθηκε από το λογισμικό του ArcGIS και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν σύφωνα με το υπόμνημα του αρχικού χάρτη.

'''3.2.6 Κλιματικά Δεδομένα
'''
Τα κλιματικά δεδομένα της μελέτης προήλθαν από τον Μετεωρολογικό Σταθμό Saada και περιλαμβάνουν μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης, σχετικής υγρασίας και εξατμισοδιαπνοής για την περίοδο 2008-2011.

'''3.3. Ανάπτυξη της Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος
'''
Η Βάση Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) αναπτύχθηκε στο περιβάλλον ArcGIS, μέσω του πακέτου ArcCatalog, σε τρία στάδια: 1. Δημιουργία γεωβάσης που περιέχει έξι θεματικά σύνολα δεδομένων (γεωχημεία, υδροχημεία, υδρολογία, κάλυψη γης, γεωλογία, κλίμα), 2. Εισαγωγή των επεξεργασμένων δεδομένων σε αυτά τα σύνολα και 3. Δημιουργία σχέσεων μεταξύ των οντοτήτων χρησιμοποιώντας πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά, όπως ορίστηκε στο στάδιο σχεδιασμού.

'''3.4. Τεχνικές Χαρτογράφησης GIS για Λήψη Αποφάσεων
'''
Εφαρμόστηκαν γεωστατιστικές τεχνικές GIS για τη δημιουργία χαρτών χωρικής κατανομής ρύπων. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες και οι σχετικοί παράμετροι (π.χ. θειικά άλατα, ΕC) αναλύθηκαν μέσω του εργαλείου Geostatistical Analyst στο ArcMap. Δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι ordinary και simple kriging, με την τελευταία να επιλέγεται λόγω της ακρίβειάς της στη μοντελοποίηση χωρικής μεταβλητότητας.

'''4. Αποτελέσματα και Συζήτηση

4.1. Γεωχημικά Δεδομένα'''

Τα γεωχημικά δεδομένα αποκάλυψαν σημαντική ρύπανση εδαφών σε περιοχές κατάντη των αποβλήτων του μεταλλείου Κεττάρα. Βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων και μεταλλοειδών, με τα απόβλητα των μεταλλείων να αποτελούν την κύρια πηγή της ρύπανσης.

'''4.2. Υδρολογικά Δεδομένα
'''
Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη διασπορά τοξικών ρύπων από τα απόβλητα. Οι εποχιακές ροές μεταφέρουν θειικά άλατα και μέταλλα, ειδικά μετά τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών που σχηματίζονται κατά τη ξηρή περίοδο. Η υπολεκάνη Κεττάρα χαρακτηρίστηκε ιδιαίτερα ευάλωτη στη ρύπανση.

'''4.3. Γεωλογικά Δεδομένα
'''
Η περιοχή κυριαρχείται από σχιστολιθικούς σχηματισμούς (Sarhlef schists), που καλύπτουν το 75% της έκτασης, ενώ παρατηρούνται σε ελάχιστα σημεία όξινα και βασικά μαγματικά πετρώματα. Οι σχιστόλιθοι έχουν υψηλή διαπερατότητα επιτρέποντας τη διείσδυση των ρυπασμένων υδάτων από τα απόβλητα στα υπόγεια ύδατα.

'''4.4. Δεδομένα Κάλυψης Γης
'''
Ο χάρτης κάλυψης γης κατηγοριοποίησε την περιοχή στις τέσσερις κατηγορίες, έδειξε πως τα απόβλητα καλύπτουν 30 εκτάρια, ενώ μεγάλο μέρος του πληθυσμού και των καλλιεργειών να βρίσκονται στα κατάντη. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση του κινδύνου μόλυνσης της βλάστηση και των κινδύνων για την υγεία των κατοίκων και των ζώων.

'''4.5. Υδροχημικά Δεδομένα
'''
Οι βροχοπτώσεις στο μεταλλείο Κεττάρα προκαλούν Όξινη Απορροή από Μεταλλεία (AMD) από τα θειούχα απόβλητα, μολύνοντας τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα. Τα δείγματα επιφανειακών υδάτων έδειξαν όξινο pΗ (μέσος όρος 2,7), υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (7920 μS/cm) και αυξημένα θειικά άλατα (25685 mg/L). Τα υπόγεια ύδατα παρουσίασαν βασικό ρΗ (μέσος όρος 7), υψηλή αγωγιμότητα (2088 μS/cm) και περιεκτικότητα σε θειικά άλατα (631 mg/L), με τη ρύπανση να εντοπίζεται κυρίως κατάντη του μεταλλείου. Τα θειικά άλατα προέρχονται από τη διάβρωση θειούχων ορυκτών και τη διάλυση δευτερογενών ορυκτών. Τα υπόγεια ύδατα κατάντη υπερβαίνουν τα όρια του ΠΟΥ για την αγωγιμότητα (1500 μS/cm) και τα θειικά άλατα (600 mg/L), καθιστώντας τα ακατάλληλα για πόση και δημιουργώντας κινδύνους για την υγεία, όπως καθαρτικές επιδράσεις.

'''4.6. Κλιματικά Δεδομένα
'''
Η περιοχή της Κεττάρα χαρακτηρίζεται από ημιάνυδρο κλίμα, με μέσα ετήσια βροχόπτωση 250mm και εξάτμιση που υπερβαίνει τα 1500mm. Οι μέγιστες βροχοπτώσεις φτάνουν τα 40mm, επιτυγχάνοντας την AMD και την εξάπλωση των ρύπων. Κατά την ξηρή περίοδο (Ιούνιος-Σεπτέμβριος), οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη δημιουργία δευτερογενών ορυκτών με απορροφημένα τοξικά στοιχεία, τα οποία διαλύονται στις βροχές και διασπείρουν τους ρύπους στο περιβάλλον.

'''5. Συμπεράσματα
'''
Η μελέτη χρησιμοποίησε τεχνολογίες GIS και Τηλεπισκόπησης (RS) για την ανάπτυξη μιας Βάσης Δεδομένων Περιβάλλοντος (EDB) για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εγκαταλελειμμένων μεταλλείων, με επίκεντρο το μεταλλείο Κεττάρα. Η EDB ενσωμάτωσε δεδομένα γεωχημείας, υδροχημείας, υδρολογίας, γεωλογίας, κάλυψης γης και κλίματος. Τεχνικές γεωστατιστικής χαρτογράφησης GIS αποκάλυψαν τη χωρική κατανομή των ρύπων και απέδειξαν την αποτελεσματικότητα της διεπιστημονικής προσέγγισης στον εντοπισμό των πηγών και της έκτασης της ρύπανσης. Το φαινόμενο της Όξινης Απορροής από Μεταλλεία (AMD) διαπιστώθηκε ότι απελευθερώνει ρύπους στα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, με τους ρύπους να διεισδύουν στο διαπερατό σχιστολιθικό υπόστρωμα και να υπερβαίνουν τα πρότυπα του ΠΟΥ για πόσιμο νερό. Τα δίκτυα ροών και η επιφανειακή απορροή αναγνωρίστηκαν ως κύριοι μηχανισμοί διάδοσης ρύπων κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων. Η αναπτυχθείσα EDB θα αποτελέσει τη βάση για ένα διαδικτυακό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων GIS, που θα βοηθήσει τους υπεύθυνους στη σχεδίαση προγραμμάτων αποκατάστασης για το μεταλλείο Κεττάρα.

[[category:Υποβάθμιση εδαφών]]