مطالعات زیست محیطی و مدل سازی ریاضی اکسایش پیریت و تولید آلودگی در باطله های حاصل از کارخانه ذغال شویی انجیرتنگه، البرز مرکزی

ناحیه ذغال خیز البرز مرکزی یکی از قدیمی ترین و عمده ترین تولیدکنندگان ذغال در ایران است. ذغال در ناحیه زیرآب-کارمزد توسط شرکت البرز مرکزی استخراج می شود. ذغال استخراج شده از این ناحیه در کارخانه ذغال شویی انجیرتنگه شسته می شود. کارخانه ذغال شویی انجیرتنگه در 45 کیلومتری جنوب قائم شهر و در فاصله 3 کیلومتری از جاده تهران- قائم شهر در نزدیک شهر زیرآب واقع است. جدایش ثقلی (جیگ) و فلوتاسیون دو روش ذغال شویی در کارخانه انجیرتنگه می باشد. اکسایش پیریت و تولید زهاب اسیدی معدن از فرآیندهای مهمی است که ممکن است در این دپوی باطله رخ دهد. دپوی باطله ذغال شویی در مجاورت رودخانه دلیلم که از کنار کارخانه جریان دارد، قرار دارد. مقادیر بالای ریزشهای جوی و مکان دپوی باطله ریسک تولید زهاب اسیدی و انتقال محصولات اکسایش را افزایش می دهد. برای تعیین اثرات زیست محیطی کارخانه ذغال شویی انجیرتنگه بر منطقه، کیفیت آب، تحرک و توزیع فلزات در آب ها و رسوبات اطراف کارخانه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در باطله های ذغال شویی 22 ساله اکسایش پیریت به صورت ریاضی پیش بینی و برآورد شد. 21 نمونه آب از، حوضچه های سد باطله (2)، حوضچه های جمع آوری آب فرآیندی (3)، حوضچه ته نشینی (1)، زهاب های ورودی به رودخانه (4)، آب رودخانه مجاور کارخانه (11) و یک نمونه آب چشمه . مقادیر ph، ca+2، mg+2، so4-2، hco3-، ec، al، co، cu، fe، mn، ni، pb و zn به ترتیب در نمونه های رودخانه، زهاب ها و حوضچه ها در محدوه 18/8-16/7، 540-56، 276-8/22، 4/2366-76/149، 1/433-85/51 میلی گرم بر لیتر، 2690-543 میکروزیمنس بر سانتیمتر، 228-1، 5/7-17/0، 2/118- 8/0، 763-10، 1353-66/48، 14-2/0، 7/5-2/0 و 2/74-3/2 میکروگرم بر لیتر تغییر می نماید. رسوبات سطحی در طول رودخانه و در 10 ایستگاه برداشت شد. غلظت عناصر در رسوبات منطقه به ترتیب در محدوده (در واحد میلی گرم بر کیلوگرم): آلومینیم 14500-7800، آرسنیک 2/10-6/6، کادمیم 15/0-09/0، کروم 53-5/30، مس 39/32-23/20، آهن 44200-27100، جیوه 065/0-016/0، منگنز 927-633، نیکل 2/52-3/32، سرب 41/17-32/12، سلنیم 4/0-1/0 و روی 6/91-5/51. غلظت عناصر در نمونه های آب و رسوب به روش icp-ms تعیین شد. همچنین 25 نمونه به فواصل تقریبی 5/0 متر از سه ترانشه (d، e و f) در دپوی باطله ذغال شویی یرداشت و نمونه ها برای مقادیر پیریت غیرآلی آنالیز شدند. دپوی باطله ذغال شویی حاوی 2-5/0 درصد وزنی پیریت است. غلظت های سولفات، آهن و منگنز در نمونه های آبی منطقه بیشتر از استاندارد آب آشامیدنی ایران است. بر اساس نمودارهای پایپر و استیف اکثر نمونه های رودخانه دلیلم تیپ ca-hco3 دارند. نمونه های آبی حوضچه ها تیپ ca-so4 و زهاب های دپوی باطله ذغال شویی هر دو تیپ ca-hco3 و ca-so4 را نشان دادند. بر اساس نمودار فیکلین همه نمونه های آب منطقه به لحاظ میزان فلزات محلول و ph در محدوده نزدیک خنثی- کم فلز قرار می گیرند. زهاب های دپوی باطله ذغال شویی احتمالاً از نوع زهاب خنثی-قلیایی معدن (namd) می باشد. شاخصهای ارزیابی کیفیت آب مانند شاخص آلودگی فلز سنگین (hpi)، شاخص سنجش فلز سنگین (hei) و درجه آلودگی (cd) محاسبه شدند. نمونه شیرابه دپو (leach) بیشترین مقدار hpi با مقدار 94/55 را داشت که کمتر از مقدار 100 به عنوان حد آلودگی این شاخص بود. در نتیجه هیچ نمونه آب سطحی منطقه به فلزات سنگین آلوده نمی باشد. بر اساس مدل سازی ژئوشیمیایی با نرم افزار phreeqc، گوئتیت در همه نمونه های آب منطقه فوق اشباع است. برای ارزیابی شدت و تاثیر کارخانه ذغال شویی بر رسوبات رودخانه از شاخص های عامل آلودگی (cf)، عامل غنی شدگی (ef)، شاخص زمین انباشت (igeo)، درجه آلودگی (cd) و شاخص بار آلودگی (pli) استفاده شد. در بین 10 نمونه رسوب و بر اساس عامل غنی شدگی عناصر آرسنیک در نمونه s8، کادمیم در نمونه s5، کروم در نمونه های s9 و s8، مس در نمونه s8، جیوه در نمونه s8، سلنیم در نمونه های s8 و s5، نیکل در نمونه s8 و روی در نمونه s8 غنی شده اند. بیشترین میزان آلودگی فلزی در رسوبات رودخانه در نقطه s8، محل برخورد شیرابه دمپ و رودخانه مشاهده شد. نتایج مدل سازی و داده های صحرائی نشان داد که در اعماق بیشتر از 3 متر، اکسایش پیریت کاملاً متوقف می شود. نتایج این تحقیق می تواند برای برنامه های بازسازی و کنترل آلودگی مورد استفاده قرار گیرد.