Εκτίμηση της περιβαλλοντικής επίπτωσης από τη λειτουργία χώρων ταφής στερεών αποβλήτων μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Εκτίμηση της περιβαλλοντικής επίπτωσης από τη λειτουργία χώρων ταφής στερεών αποβλήτων μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης
ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL IMPACT OF SOLID WASTE DUMPSITES USING REMOTE SENSING
T. Ekeu-wei, K. I. Azuma and F. B. B. Ogunmuyiwa
πηγή: [[1]]
Στη παρούσα μελέτη παρουσιάζεται μια προσέγγιση με τη μέθοδο τηλεπισκόπησης χρησιμοποιώντας ελεύθερα δεδομένα LANDSAT 8 εφαρμογής δεικτών όπως LST,SAVI,SRTM,DEM για να αξιολογηθούν οι επιπτώσεις στο περιβάλλον από την λειτουργία χώρων ταφής στερεών αποβλήτων στνη πόλη Μπενίν στη Νιγηρία.
Η διαχείριση αποβλήτων αποτελεί μια σημαντική πρόκληση στις πόλεις αναπτυσσόμενων χωρών, που οφείλεται στην αύξηση του πληθυσμού, την αστικοποίηση και τη βιομηχανοποίηση. Στη Νιγηρία έχουν εφαρμοστεί μέθοδοι GIS και τηλεπισκόπησης περισσότερο σε θέματα κατάλληλης χωροθέτησης χωματερών, βελτιστοποίησης δικτύου μεταφοράς αποβλήτων, κατανομής των βιομηχανιών συλλογής αποβλήτων και παρακολούθησης του συστήματος διαχείρισής τους. Παρουσιάζεται μια προσέγγιση για τις επιπτώσεις της λειτουργίας περιοχών συλλογής αποβλήτων νόμιμες ή μη, μέσω εφαρμογών ελεύθερα προσβάσιμων δορυφορικών και γεωχωρικών δεδομένων. Αντικείμενο της μελέτης είναι η εκτίμηση της περιβαλλοντικής επίπτωσης, η σύγκριση των αποτελεσμάτων της μελέτης που παρέχει η επεξεργασία δορυφορικών εικόνων με αποτελέσματα προηγούμενων μελετών που εφαρμόστηκαν με βιοφυσικές προσεγγίσεις και η ταυτοποίηση των παραγόντων που συνεισφέρουν στην μεγέθυνση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που προκαλούνται από τη λειτουργία των χώρων ταφής στερεών αποβλήτων.
Περιοχή μελέτης
Το κράτος περιλαμβάνει δεκαοκτώ τοπικές κοινότητες και η πόλη της Μπενίν αποτελεί οικονομικό κέντρο και πρωτεύουσα συσταθείσα από τρεις τοπικές κοινότητες (Oredo,Egor,Ikpoba-Okha). Το κράτος Έντο καλύπτει μια έκταση 17,802 τετραγωνικών χιλιομέτρων με πληθυσμό 3.233.366 κατοίκων με αύξηση πληθυσμού 2.7%. Η αυξημένη πληθυσμιακή πυκνότητα στη πόλη της Μπενίν συνεπάγεται την αναπόφευκτη παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων στερεών αποβλήτων.
Δεδομένα
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν, ζητήθηκαν αρχικά από πηγές ελεύθερης πρόσβασης. Στη πόλη Μπενίν λειτουργούν τρεις νόμιμες και μια παράνομη περιοχή ταφής στερεών αποβλήτων οι οποίες εξερευνήθηκαν στην παρούσα μελέτη και αποτελούν το επίκεντρο της ανάλυσης. Διοικητικά δεδομένα του κράτους και τα όρια των τοπικών κοινοτήτων λήφθηκαν από τη βάση του DIVA GIS ενώ δεδομένα οδικού δικτύου λήφθηκαν από το Trimble Data Marketplace. Τα δεδομένα LANDSAT 8 λήφθηκαν για την 15η Μαρτίου 2016 και το SRTM ψηφιακό μοντέλο εδάφους λήφθηκε για την 11η Φλεβάρη 2000 από το USGS Earth Explorer. Η επεξεργασία εικόνων και η χωρική ανάλυση όπως η θερμοκρασία LST, ο δείκτης SAVI , στατιστικά ζώνης , υπολογίστηκαν μέσω Arcmap 10.3.
Ατμοσφαιρική διόρθωση, θερμοκρασία εδάφους LST και δείκτης βλάστησης SAVI
Η ατμοσφαιρική διόρθωση πραγματοποιήθηκε μέσω Arcmap 10.3 για τη πολυφασματική εικόνα Landsat 8. Από τις διορθωμένες εικόνες λήφθηκαν υπόψη η θερμοκρασία LST και ο δείκτης SAVI.
Θερμοκρασία επιφάνειας εδάφους LST
Η θερμοκρασία LST εκτιμάται βάσει της φωτεινότητας των θερμοκρασιών των ανώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας (Top-Of –Atmosphere) και προκύπτει από τα υπέρυθρα φασματικά κανάλια των δορυφόρων, όπως το Band 11 του LANDSAT-8 (Θερμικός Υπέρυθρος Αισθητήρας). Η επιλογή των τεχνικών αυτών βασίζεται σε αποδείξεις προηγούμενων μελετών που υποδεικνύουν ότι η διαφορά θερμοκρασίας LST μεταξύ χώρων ταφής και της περιοχής που τις περιβάλλουν, μπορεί να δείξει τον βαθμό/έκταση των διεργασιών βιοδιάσπασης στον χώρο, οι οποίες προκαλούν την απελευθέρωση των αερίων του θερμοκηπίου και αυξάνουν τη θερμοκρασία γύρω από αυτές.
Δείκτης βλάστησης SAVI
Πρόκειται για μια μέθοδο από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες για την χαρτογράφηση της υγείας της βλάστησης μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης και εφαρμόστηκε στην παρούσα μελέτη για να προκύψει το συμπέρασμα της συστηματικής αντίδρασης της βλάστησης στη μόλυνση του εδάφους και των υπόγειων υδάτων λόγω της λειτουργίας των χώρων ταφής στερεών αποβλήτων.
Στατιστική ανάλυση για τα απόβλητα και τις δραστηριότητες των μικροβίων
Η ποσότητα των στερεών αποβλήτων που παράγονται στα αστικά κέντρα αυξάνεται συνεχώς παράλληλα με την αύξηση του πληθυσμού, την αστικοποίηση και τη μετανάστευση. Η σχέση μεταξύ LST ,SAVI και της ανάπτυξης μικροβίων όπως τα βακτήρια, αναλύθηκαν με τη χρήση μεθόδου απλής γραμμικής παλινδρόμησης.
Αποτελέσματα
- Θερμοκρασία εδάφους LST, Δείκτης βλάστησης SAVI και επίδραση στο περιβάλλον
Η καταστροφή των αποβλήτων μέσω καύσης στους χώρους ταφής και τα αέρια που εκλύονται από την αποσύνθεση των αποβλήτων έχουν διακριθεί ως οι δύο πιθανοί παράγοντες που συνεισφέρουν στην αύξηση της θερμοκρασίας στους χώρους αυτούς. Οι χτισμένες περιοχές της πόλης Μπενίν υποδεικνύουν τη μεγάλη πυκνότητα αστικοποίησης μέσω υψηλών επιπέδων LST και χαμηλών δεικτών βλάστησης SAVI. Αξίζει να αναφερθεί πως για την περίπτωση χώρων ταφής που βρίσκονται κοντά σε οδικό δίκτυο, η κίνηση των αυτοκινήτων που ανά διαστήματα και διάφορες δραστηριότητες χρήσεων γης προκαλούν αλλοίωση στα αποτελέσματα της μελέτης.
- Στατιστική σύγκριση των δεδομένων της παρατήρησης από το έδαφος και από τον δορυφόρο
Η θερμοκρασία LST και ο δείκτης SAVI για όλους τους χώρους ταφής συγκρίθηκαν με τις μέσες τιμές της πόλης για να εκτιμηθεί η περιβαλλοντική επίπτωση και το πώς αυτή διαφοροποιείται από τη πόλη. Εκτιμώντας πως το 45% των στερεών αποβλήτων της Νιγηρίας που παράγεται στη πόλη Μπενίν κατηγοριοποιήθηκε ως βιοδιασπώμενο, μια αύξηση στη ποσότητα των αποβλήτων ενδέχεται να οδηγήσει σε περαιτέρω αποσύνθεση, αύξηση εκπομπών αερίων και ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Συμπέρασμα
Τα αποτελέσματα της μελέτης αποκαλύπτουν ότι η θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους (LST), ο δείκτης βλάστησης (SAVI) και η μέση ανύψωση του εδάφους των χώρων υγειονομικής ταφής που λαμβάνεται από το SRTM DEM, μπορούν να εφαρμοστούν για τον προσδιορισμό των επιπτώσεων στο περιβάλλον από τη λειτουργία των χώρων αυτών, αλλά και την ποσοτικοποίηση της ποσότητας των στερεών αποβλήτων. Η προσέγγιση του θέματος της μελέτης μέσω της τηλεπισκόπησης ήταν διαρκής και άρρηκτα συνδεδεμένη με προηγούμενες βιοφυσικές μελέτες που εκτίμησαν αριθμό βακτηρίων και μυκήτων, καθώς και βαθμού τοξικότητας με αποτέλεσμα την παροχή ισχυρής απόδειξης ότι η τηλεπισκόπηση έχει εφαρμογή στον τομέα της εκτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τη λειτουργία των χώρων υγειονομικής ταφής.
