ارزیابی آلودگی عناصر سنگین در منابع آب و خاک در اثر معدنکاری ذغال در مجموعه معدنی طزره (مجموعه تونل مادر)

معدنکاری ذغالسنگ از جمله مواردی است که با آزادسازی موادی از قبیل فلزات سنگین، عناصر نادر خاکی، عناصر غیرفلزی و انواع آنیون ها و کاتیون ها، آلودگی های آب و خاک را در بسیاری از نقاط جهان به دنبال داشته است. فعالیت های طولانی مدت معدنکاری ذغالسنگ در مجموعة معدنی طزره که در 70 کیلومتری شمال غرب شهرستان شاهرود واقع شده و دارای حجم گستردة استخراج (روزانه تا 2000 تن) و سابقة طولانی معدنکاری (30 سال) می باشد، باعث شده تا آلودگی آب و خاک مناطق پایین دست این مجموعه (بویژه به فلزات سنگین) محتمل به نظر برسد. در این تحقیق در ابتدا با انجام مطالعات زمین شناسی، تهیه نقشه، مشاهدات صحرایی، تهیه مقاطع نازک و انجام آنالیز xrd به شناسایی شرایط و خصوصیات زمین شناسی منطقه پرداخته شد. جهت بررسی نحوة تأثیرگذاری منابع آلاینده از ذغالسنگ، باطله های ذغال و سینه کار (سطحی و عمقی)، زهاب خروجی تونل، فاضلاب انسانی و همچنین به منظور ارزیابی نحوة توزیع عناصر سنگین و آلودگی در آب زیرزمینی و خاک منطقه از آب و خاک بالادست، مجاور و پایین دست بخش تونل مادر از معدن ذغالسنگ طزره نمونه برداری صورت پذیرفت. پارامتر های فیزیکوشیمیایی نظیر ph، ec، مادة آلی، غلظت آنیون ها و کاتیون ها در نمونه ها اندازه گیری گردید. غلظت فلزات سنگین و عناصر مختلف شامل cu، pb، zn، fe، as، cd، sb، hg، sr، se، ba، s، na، k، ca و mg با استفاده از روش icp-ms مشخص گردید. انجام مطالعات کانی شناسی با استفاده از مطالعات میکروسکوپی مقاطع نازک سنگی، آنالیزxrd و مشاهدات صحرایی صورت پذیرفت. غلظت عناصر و پارامترهای مورد بررسی در نمونه های گرفته شده با استفاده از نرم افزار excel و توزیع آنها توسط نرم افزار surfer نمایش داده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که ذغالسنگ بیشترین فاکتورهای غنی شدگی شامل 468، 77، 62، 5/22 و 2/18 را برای عناصر se، pb، hg، ca و sr دارا می باشد. گوگرد و آرسنیک با میانگین فاکتور غنی شدگی 41 و 34 در باطله ها، فاکتورهای غنی شدگی بیشتری نسبت به ذغالسنگ را نشان داده اند. به دلیل فراوانی مواد کربناته و آلکالین، زهاب های خروجی از تونل استخراجی به صورت namd (زهاب های قلیایی) با 6/7= ph مشخص گردید. قلیایی بودن محیط مانع حلالیت برخی عناصر سنگین در آب منطقه شده و گسترش آنها را بسیار کم و ناچیز نموده است. گوگرد، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم و استرانسیوم که حلالیت بیشتری در آب دارند به ترتیب 3/9، 69/7، 44/4، 78/1، 6/2 و 2/4 برابر افزایش را در آب زیرزمینی پایین دست و 5/10، 84/2، 56/1، 43/1، 12/1 و 35/4 برابر افزایش را در خاک های پایین دست منطقة معدنکاری نسبت به بالادست منطقة معدنکاری نشان دادند. معدنکاری بیش از همه باعث افزایش غلظت یون های سولفات و ca (به ترتیب: ppm 4/44 و ppm 2/4) در آب های پایین دست گردیده است. مشاهدات صحرایی و حضور کا نی های کلسیت و ژیپس مقدار بالای کربنات و سولفات خنثی شده توسط عناصری مانند ca را در محیط مشخص می سازند. نتایج xrd و مطالعة مقاطع نازک حضور کانی های کلسیت، کانی های رسی و کوارتز را در محیط معلوم می سازند. آنالیز نمونه های باطله ذغال و سینه کار برداشت شده مشخص کرد که باطله های ذغال مقادیری بیشتر از مس، آنتیموان و باریم با میانگین غلظت (برحسب ppm) 35/49، 46/0 و 1/98 را نسبت به باطله های سینه کار در خود جای داده اند. از آنجایی که گوگرد، آرسنیک و آهن ارتباط بسیار زیادی با هم نشان می دهند، فراوانی آنها به محتوای پیریتی نمونه ها نسبت داده شد. به دلیل بالا بودن ph باطله ها (به طور میانگین 77/7) بسیاری از فلزات سنگین تغییرات اندکی را نشان می دهند، در صورتی که عناصر متحرک تر مانند گوگرد که در باطلة جدید سینه کار به میزان ppm 2000 وجود دارد در افق cm 0-20 و cm 20-60 روی دامنة باطله های سینه کار قدیمی (25 ساله) به ترتیب غلظت ppm 4400 و ppm 7600 را یافته است. به طور کلی با توجه به ادامة فعالیت معدنکاری، آلودگی شدید آب و خاک منطقه در آینده پیش بینی می شود.