Χωρική κατανομή εδαφολογικών δεδομένων με τη χρήση γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών για το χαρακτηρισμό και το κλείσιμο χώρων απόθεσης μεταλλευτικών αποβλήτων
Creators: name: Κολκός, Γεώργιος Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Χωρική Ανάλυση και Γεωστατιστική
Διαχείριση Μεταλλευτικών Απόβλητων
Περιβαλλοντικός Χαρακτηρισμός
Spatial Analysis and Geostatistics
Mine Waste Management
Environmental Characterization

description: Σκοπός της εργασίας είναι να παρουσιάσει μεθόδους με τις οποίες μπορεί να υλοποιηθεί η χωρική ανάλυση δεδομένων που προκύπτουν από εδαφολογικές δειγματοληψίες. Κυριότερο πρόβλημα της μεταλλευτικής δραστηριότητας είναι οι αποθέσεις των αποβλήτων, που προκύπτουν κατά την εξόρυξη και την επεξεργασία των ορυκτών, και οι οποίες δυστυχώς γίνονταν χωρίς τη λήψη των απαραίτητων περιβαλλοντικών μέτρων ή ακόμα πολλές φορές και ανεξέλεγκτα. Σήμερα, οι χώροι όπου γίνετε η απόθεση των μεταλλευτικών αποβλήτων κατασκευάζονται με αυστηρά κριτήρια και προδιαγραφές, ενώ η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει επιβάλει στα κράτη-μέλη να λάβουν μέτρα για το κλείσιμο και την αποκατάσταση των παλαιών. Απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή των έργων κλεισίματος και αποκατάστασης είναι η εκτίμηση της έκτασης της ρύπανσης που έχει λάβει χώρα. Κύρια πηγή της ρύπανσης, τις περισσότερες φορές, είναι οι υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων, λόγω της επιβάρυνσης του εδαφικού νερού και κατά συνέπεια του οικοσυστήματος. Όταν οι συγκεντρώσεις είναι μεγαλύτερες από τις οριακές τιμές τότε είναι απαραίτητη η εφαρμογή έργων εξυγίανσης των εδαφών. Η εκτίμηση των συγκεντρώσεων γίνεται μέσω δειγματοληψιών των εδαφών οι οποίες είναι σημειακές και επομένως κρίνεται απαραίτητη η δημιουργία γεωχημικών χαρτών που να προσδιορίζουν την κατανομή των συγκεντρώσεων των μετάλλων στην επιφάνεια του χώρου. Μέσο της οπτικοποίησης των δειγματοληψιών προσδιορίζεται το βάθος της ρύπανσης και συνεπώς το βάθος της εξυγίανσης. Παρουσιάζεται η μεθοδολογία δημιουργίας των χαρτών των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων, με τη χρήση Γεωστατιστικών Εργαλείων και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Η εφαρμογή έγινε σε εδαφολογικά δεδομένα που αφορούσαν τον Παλαιό Χώρο Απόθεσης Τελμάτων Εμπλουτισμού στην Ολυμπιάδα Χαλκιδικής. Στόχος ήταν η δημιουργία ενός τελικού χάρτη, ο οποίος θα απεικονίζει και οριοθετεί τα τμήματα της περιοχής, καθώς και το βάθος αυτών, για τα οποία είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα εξυγίανσης. Αρχικά παρουσιάζονται διάφορα ιστορικά στοιχεία και στη συνέχεια γίνεται αναφορά στις διαδικασίες με τις οποίες ανακτώνται τα μέταλλα από τα ορυκτά καθώς και στα απόβλητα που αποτελούν παράγωγα αυτή της διαδικασίας. Παρουσιάζονται οι διαδικασίες που τελούνται κατά το κλείσιμο των χώρων απόθεσης. Δίνονται οι ορισμοί καθώς και οι στόχοι που πρέπει να έχει περιβαλλοντική αποκατάσταση. Παρουσιάζονται, επίσης, οι Ευρωπαϊκές πολιτικές και η Εθνική Νομοθεσία που διέπει αυτού του είδους τα έργα. Γίνεται περιγραφεί των εργαλείων και των προγραμμάτων που χρησιμοποιήθηκαν. Στη συνέχεια γίνεται λεπτομερής παρουσίαση της Περιοχής Έρευνας. Έπεται η παρουσίαση της Μεθοδολογίας που εφαρμόσθηκε και τα Εδαφολογικά Δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν. Αυτά αφορούσαν συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων σε θέσεις δειγματοληψίας εντός της περιοχής. Έγινε μία αρχική στατιστική επεξεργασία των τιμών για την εξαγωγή αρχικών συμπερασμάτων. Εφαρμόζεται η ανάλυση στο πρόγραμμα ArcGIS 10.4 της ESRI και παρουσιάζονται αναλυτικά τα βήματα που ακολουθήθηκαν για τη δημιουργία των Χαρτών Κατανομής. Συνολικά έγιναν 25 χάρτες που αφορούσαν τα χημικά στοιχεία As, Zn, Pb, Cu και Ni σε 5 εδαφικά επίπεδα. Παραθέτονται τα αποτελέσματα και η τελική οριοθέτηση των περιοχών επιβαρυμένων περιοχών, οι οποίες ξεπερνούν τα όρια συγκέντρωσης σε βαρέα μέταλλα. Δημιουργήθηκαν τα τελικά πολύγωνα και επισημάνθηκαν οι συντεταγμένες αυτών. Τέλος, καταγράφονται τα συμπεράσματα στα οποία οδήγησε η ανάλυση, και έκθεση πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων που προέκυψαν από την εφαρμογή της μεθόδου.
description: The aim of this study is to present methods for the implementation of spatial analysis on data resulting from soil sampling. The main problem of the mining activity is the deposition of waste, which unfortunately has occurred without the necessary environmental measures. Nowadays, the sites where mining waste are being deposited, are manufactured with strict criteria and standards, and the European Union has imposed on Member States to take measures to close down and restore the old ones. A prerequisite for the implementation of closure and rehabilitation projects is the assessment of the extent of the pollution that has taken place. The main source of pollution is, in most cases, high concentrations of heavy metals due to the burden of soil water and consequently of the ecosystem. Where concentrations are higher than the limit values, it is necessary to implement soil remediation projects. Soil sampling with drillings methods creates point data and therefore it is necessary to create geochemical maps that determine the distribution of heavy metal concentrations on the surface of the site. The means of visualizing the sampling is to determine the depth of the pollution and therefore the depth of the decontamination. The methodology of mapping the concentrations of heavy metals, using Geostatistics Tools and Geographic Information Systems, is presented. The application was made on soil data relating to the Old Tailings Management Facility of Olympiada, Chalkidiki. The aim was to create a final map, which will depict and demarcate the parts of the area, as well as the depth of these areas, for which it is necessary to take remediation measures. Initially, various historical data are presented, and then reference is made to the processes by which minerals are recovered from the soil as well as the wastes that are derivatives of this process. In addition, the procedures that are performed when closing the deposit areas, definitions as well as environmental objectives of closure, the European policies and the National Legislation are also presented. Then a detailed presentation of the Research Area is made. Following is the presentation of the Methodology applied and the Soil Data used. These involved heavy metal concentrations at sampling sites within the area. An initial statistical processing of the values was made to draw initial conclusions. The ArcGIS 10.4 was used for the analysis is and the steps taken to create the Dispatch Maps are presented. A total of 25 maps were made on the chemical elements As, Zn, Pb, Cu and Ni on 5 soil levels, using Inverse Distance Weighting method. The results and the final delimitation of areas of overburden areas, which exceed the concentration limits for heavy metals, are listed. The final polygons were created and the coordinates of them were highlighted. Finally, the conclusions drawn from the analysis, and a report of the advantages and disadvantages resulting from the application of the method, are recorded.