ارائه روش جدید برای گونه پذیری و پهنه بندی ریسک آلودگی عناصر سمی در محیط gis مطالعه موردی: معدن مس سرچشمه

بررسی گونه پذیری عناصر سمی در دمپ های باطله معدنی، اطلاعات ارزشمندی درباره پتانسیل تحرک، زیست دسترس پذیری و در نتیجه ریسک آلودگی آن ها را فراهم می کند. روش رایج برای تعیین گونه پذیری عناصر، آزمایش استخراج ترتیبی است. اما کاربرد این آزمایش همراه با مشکلاتی به خصوص در دمپ های باطله معدنی است. این مشکلات شامل سختی و پیچیدگی اجرا، تداخل فازها، جذب و توزیع مجدد عناصر، کارایی پایین برای مناطق ناهمگن و دقت کم در تعیین دقیق فاز کنترل کننده غلظت عناصر است. بر این اساس در این تحقیق روشی کاربردی برای گونه پذیری عناصر سمی در دمپ های باطله معدنی با استفاده از تحلیل همبستگی آماری ارائه شد. این روش با بررسی همبستگی غلظت عناصر سمی و داده های کانی شناسی به دست آمده از روش های xrd و astm-d2492 اصلاح شده، در کلاس های مختلف phخمیری، گونه پذیری عناصر سمی را در دمپ باطله مشخص می کند. به منظور اجرایی کردن روش مذکور، تعداد 60 نمونه از دو دمپ باطله 19 و 31 معدن مس سرچشمه برداشت شد. این نمونه ها با روش های icp، xrd،astm-d2492 ، ph خمیری، آزمایش استخراج ترتیبی و تجزیه سرندی بررسی شدند. برای روشن شدن جنبه های مختلف ناهمگنی های دمپ های مورد مطالعه، بر اساس داده های به دست آمده و مشاهدات صحرایی، مواد باطله از نظر تغییرات ژئوشیمیایی، فیزیکی و فرآیندهای موثر در هوازدگی بررسی شد. نتایج نشان داد که مواد باطله از نظر میزان کانی های تولید کننده و خنثی کننده اسید و کانی های جاذب عناصر سمی، کاملاً ناهمگن است. این ناهمگنی ها در اندازه ذرات، میزان نفوذپذیری و نوع رفتار سنگی و خاکی نیز مشاهده شد. در دمپ های مورد مطالعه، همرفت هوا، فرآیند اصلی در اکسیژن رسانی جهت اکسایش پیریت است. این فرآیند بر اثر همراه شدن با گرمای تولید شده از اکسایش پیریت و تبخیر رطوبت موجود در دمپ، باعث تشکیل یک سیستم گردش هوای گرم و مرطوب شده است. این هوای گرم و مرطوب با توجه به تخلخل بین دانه ای مواد باطله، با شدت های متفاوت، پیریت را اکسید کرده و موجب ناهمگنی بیشتر مواد باطله از نظر شیمیایی و کانی شناسی می شود. پس از شناسایی خصوصیات باطله ها از نظر کیفیت ناهمگنی، روش مورد نظر برای تعیین گونه پذیری در آن ها استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که پیریت کانی منشاء عناصر co،ni ، as، cd، cu،mo ،pb و zn و کانی های آلومینوسیلیکاته منشاء cr است. کانی های تثبیت کننده عناصر سمی شامل کانی های هیدروکسی سولفاته، کلریت، مسکویت (سرسیت) و اکسی هیدروکسیدهای آهن و منگنز هستند که کانی های هیدروکسی سولفاته حاویcu ، ni،co ، cd و zn، کلریت جذب کننده عناصر cr،cd ، cu و zn، مسکویت تثبیت کننده as،co ، mo و pb و اکسی هیدروکسیدهای آهن و منگنز نگهدارنده as، cd، co، cr، mo، ni، pb و zn در نمونه های باطله هستند. ریسک آلودگی هر یک از عناصر سمی در باطله های سرچشمه به پایداری کانی های منشاء و تثبیت کننده آن ها بستگی دارد. به منظور تایید روش ارائه شده، نتایج روش با تحقیقات آزمایشگاهی پیشین و همچنین نتایج آزمایش استخراج ترتیبی مقایسه شد. مقایسه نتایج نشان می¬دهد که روش ارائه شده، در شناسایی فازهای اصلی منشاء و تثبیت کننده عناصر سمی برای مواد باطله معدن سرچشمه نتایج مطلوبی می دهد. این روش در مقایسه با روش استخراج ترتیبی روشی ساده تر، ارزان تر، سریع تر و با دقت بالاتر در شناسایی فازهای قرارگیری عناصر سمی است. تفسیر پیچیده¬تر نتایج و عدم تشخیص فازهای فرعی عناصر سمی نیز از ایرادهای این روش نسبت به روش استخراج ترتیبی است. به منظور پهنه بندی ریسک آلودگی عناصر سمی، نتایج گونه پذیری با استفاده از 58 نمونه سطحی گرفته شده از دمپ 31، در محیط gis پیاده سازی شد. بر اساس نتایج به دست آمده، عناصرcu ، ni،co ، cd و zn با حضور درکانی های هیدروکسی سولفاته، مناطق مشخصی با ریسک "خیلی بالا" را به خود اختصاص دادند. همراهی این مناطق با نمونه های با دما و رطوبت بالا نشان داد که مناطق با ریسک آلودگی "خیلی بالا" در رابطه با مجراهای همرفتی هوا هستند که برای کنترل تولید آلودگی باید با احداث دمپ های گسترده و یکپارچه، این فرآیند را در انتقال اکسیژن به پیریت، محدود کرد.