گیتی اللهی، دانشجوی کارشناسی ارشد مدیریت محیط‌زیست واحد علوم و تحقیات دانشگاه آزاد اسلامی
نیاز بشر به مواد معدنی و منابع انرژی نهفته در زمین عملیات اکتشاف و استخراج از معادن را اجتناب‌ناپذیر ساخته است. همانند هر فعالیت توسعه‌ای، معدن‌کاری نیز باعث زیان‌هایی به محیط‌زیست می‌گردد. مشکلات اصلی زیست‌محیطی فعالیت‌های معدنی، شامل جابه‌جایی لایه‌های خاک و اثر بر پوشش گیاهی و جانوری، تولید زهاب اسیدی، آلاینده‌های هوا، مواد سمی نظیر سیانور، آلودگی صوتی و باطله‌های معدنی دفع شده در رودخانه‌ها یا دریاچه‌ها می‌شوند. این مشکلات می‌توانند موجب تخریب محیط‌زیست اکولوژیک مانند پوشش گیاهی و جانوری و همچنین ایجاد پیامدهای کوتاه‌مدت و بلندمدت اقتصادی – اجتماعی گردند.
مقدمه
با وجود اثرات انکارناپذیر فعالیت‌های معدنی بر محیط‌زیست، تخریبی که هم اکنون از ناحیه بی‌توجهی در استحصال معادن و عدم رعایت مسائل محیط‌زیست در معادن، کشور ما را تهدید می‌کند بسیار شدید و نگران‌کننده است. از سوی دیگر روش‌های موجود برای ارزیابی این اثرات متعدد بوده و هر یک از آنها با محدودیت‌های خاص خود همراه است.
مواد معدنی به‌عنوان ماده اولیه صنایع هر کشور حائز اهمیت بوده و ضرورت استفاده از این ثروت خدادادی، امری بدیهی است. این مواد به کمک روش‌های مختلف به سطح زمین انتقال می‌یابند. در انتقال این مواد معدنی هرگونه عملیات نادرست سبب برهم‌زدن تعادل عناصر موجود در طبیعت خواهد شد. در این راستا در اثر فعالیت‌های معدنی مقدار زیادی از عناصر نیز به اتمسفر وارد می‌شود که در نهایت این عناصر به‌صورت فرونشست خشک و یا تر بر روی سطح خاک و گیاهان قرار می‌گیرند. ازاین‌رو آلودگی‌های محیط‌زیستی به‌تدریج در اثر فرونشست این عناصر در محیط ایجاد می‌شود که برای کاهش این اثرات زیان‌بار زیستی استفاده از روش گیاه‌پالایی پیشنهاد می‌شود. امروزه با استفاده از علوم میان‌رشته‌ای در کنار روش‌های اکتشافی می‌توان با کاهش اثرات زیان‌بار محیطی در بازسازی و مرمت محیط‌زیست پیش‌گام شد. تکنیک‌های دورسنجی، ژئوبوتانی و بیوژئوشیمیایی از جمله علوم اکتشافی پیش‌گام است؛ لذا با بررسی پتانسیل‌های مستعد معدنی، شناسایی عناصر آلاینده و کاشت گونه‌های گیاهی مقاوم و سازگار با محیط می‌توان به اهداف محیط‌زیستی نائل شد.
نگاه یک‌بعدی به معدن بدون درنظرگرفتن مسائل زیست‌محیطی آسیب‌های جبران‌ناپذیری را به محیط‌زیست وارد خواهد کرد. روش‌های معدن‌کاری و شناخت مسائل زیست‌محیطی در هر معدن به‌عنوان راه‌حل‌هایی در رفع آلودگی‌های محیطی معادن محسوب می‌شوند. حفاظت از محیط‌زیست قبل از رهاسازی معادن و از طریق کاشت گیاهان منتخب می‌تواند در کاهش آلودگی‌های محیطی مؤثر باشد. در انتقال مواد معدنی نیز هرگونه عملیات نادرست سبب برهم‌زدن تعادل محیطی و مواد موجود در طبیعت خواهد شد. ازاین‌رو چنانچه سایت‌های معدنی مورد بهسازی و بازسازی زیستی قرار نگیرند مسلماً به زمین‌های آلوده تبدیل شده که این آلودگی سبب تغییرات فراوان در خواص فیزیکوشیمیایی خاک می‌شود؛ بنابراین با استفاده از پوشش گیاهی مناسب با هر کانسار می‌توان از جابه‌جایی عناصر مضر در منطقه جلوگیری و از آنها به‌عنوان جاذب عناصر آلوده از خاک استفاده نمود.
چنین گیاهانی در هنگام رشد با جذب انتخابی عناصر، دارای مقدار بیشتری از عناصر شیمیایی خاص خواهند شد و به عبارتی دیگر در گونه‌های گیاهی خاص، انباشتگی از عناصر شیمیایی ویژه صورت می‌پذیرد. در واقع با کاشت گیاهان در مناطق معدنی می‌توان عناصر هدفی را که آلاینده محسوب می‌شوند جذب و از چرخه محیطی خارج نمود.
مواد معدنی مختلف بسته به شرایط، دارای آثار و پیامدهای زیست‌محیطی متفاوتی است. معادن و صنایع معدنی به دلیل داشتن اثرات تخریبی گوناگون و گسترده بر محیط‌زیست، نیازمند توجه ویژه‌ای هستند برخی از این اثرات عبارت‌اند از: تولید زهاب اسیدی، فرسایش و تخریب ساختار خاک منطقه، نشست در سطح زمین، ازدست‌رفتن تنوع زیستی محل، آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی توسط مواد شیمیایی، آلودگی هوا و نظایر آن و انتشار فلزات سنگین در آب، خاک و از اساسی‌ترین مشکلات معدن‌کاری می‌توان به زهاب اسیدی، باطله‌های معدن حاصل از مراحل مختلف بسته به شرایط، دارای آثار و پیامدهای زیست‌محیطی متفاوتی می‌باشد.
مهم‌ترین تأثیرات معدن از سدهای باطله
سدهای باطله از مهم‌ترین سازه‌های هیدرولیکی برای جمع‌آوری و نگهداری پس‌آب‌ها و مواد باطله حاصل از فرایند تغلیظ در کارخانه‌های فراوری مواد معدنی می‌باشد. باطله‌های معدنی حاوی ترکیب‌های مختلف شیمیایی می‌باشند که در عملیات فراوری به مواد معدنی اضافه می‌شوند. از طرفی خود باطله‌ها نیز باتوجه‌به نوع کانسار و مواد معدنی استخراجی می‌توانند حاوی عناصر سمی مختلفی باشند. ازیک‌طرف این ترکیبات شیمیایی و عناصر سمی به علت تأثیرات مخربی که می‌توانند بر محیط‌زیست داشته باشند و از طرف دیگر حجم بالای این مواد نیازمند بررسی و کنترل می‌باشند.
خروج و انتشار آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین، زهاب اسیدی معادن، مواد رادیواکتیویته به‌عنوان آلاینده‌های زیست‌محیطی بلندمدت باعث بروز پیامدهای زیست‌محیطی ناگوار خواهد شد که بروز این پیامدها تا مدت‌های مدیدی سبب ناهنجاری‌های زیستی در منطقه می‌گردد.
در این خاکریزهای سفالی که به نام سد باطله شناخته می‌شوند، جریان‌های گل‌ولای مورد فراوری قرار می‌گیرند تا سنگ‌ها و آب‌ها از آن جدا شده و در نهایت فلزات باقی بمانند. سد باطله را به‌نوعی می‌توان با نام سد معدنی نیز شناخت چرا که این معادن را هرروزه و در همه‌جا نمی‌توان دید و آنها را فقط در اطراف و حواشی معادنی چون معادن مس، طلا، فولاد و غیره می‌توان دید که در ایران و بخصوص معادن مس معدنی دیده می‌شود و کاربری آن در ذخیره و فراوری پساب‌ها و باطله‌های معدنی است.
سدهای باطله به‌منظور انباشت و رسوب دادن مواد باطله و پساب حاصل از کارخانجات کنسانتره مواد معدنی و همچنین در اکثر موارد با برگشت مجدد آب به کارخانه هم زمان با استخراج معدن ساخته می‌شود. این سدها بیشتر از نوع خاکی هستند و به‌منظور صرفه‌جویی در هزینه‌ها از مصالح اضافی موجود در محل احداث جهت ساخت آنها استفاده می‌گردد.
تفاوت سد باطله با سدهای آبی
تفاوت اصلی سدهای باطله با سدهای آبی امکان خطر نشت پساب به آب‌های زیرزمینی و پایین‌دست سد می‌باشد که وجود عناصر سنگین و سمی بودن پساب‌ها می‌تواند باعث خسارات زیست‌محیطی جبران‌ناپذیری گردد؛ بنابراین لازم است سدهای باطله بادقت و ضریب اطمینان بالا طراحی، ساخته و کنترل شوند، چرا که در صورت تخریب سد باطله، محیط‌زیست پایین‌دست آلوده شده و ممکن است حیات و سلامت انسان و محیط‌زیست در آن ناحیه در معرض خطر جدی قرار گیرد. راهکارهایی همچون زدن سدهای باطله چندگانه، کنترل حجمی باطله‌های پشت سد و طراحی‌های ایمن‌تر می‌تواند خطرات احتمالی را کم کند.
انواع سدهای باطله
- سد باطله بالادست
- سد باطله پایین‌دست
- سد باطله مرکزی یا برجا
- سد باطله انباشت خشک
فلزات سنگین
فلزات سنگین در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:
گروه اول شامل: آهن، منیزیم، منگنز، کبالت، روی، مس که برای اعمال بیوشیمیایی نرمال حیوانات ضروری می‌باشد.
فلزات گروه دوم: تأثیر مهمی در الگوی متابولیک حیوانات دریایی ندارند. حتی بعضی فلزات گروه اول در مقادیر بالا اثرات سمی دارند فلزات سنگین به دلیل سمیت پایداری، عدم تجزیه زیستی یکی از گروه‌های اصلی و خطرناک در بین آلودگی‌ها می‌باشند تجمع فلزات سنگین در محیط‌زیست به دلیل تأثیری که بر سلامتی انسان و حیات‌وحش دارد تبدیل به یک نگرانی شده است.
پسماندها و باطله‌های تولید شده کارخانجات فراوری مواد معدنی که حاوی فلزات سمی و سنگین می‌باشند با ایجاد مکانیسم‌هایی با مواد مختلف به منابع آبی و خاکی منتقل شده و اثرات زیان‌بار زیست‌محیطی را سبب می‌شوند. برخی از این فلزات ممکن است در آب‌های ناشی از زهکشی معادن، در مقادیر خطرناکی یافت می‌شوند. اگر یک یا چند فلز به‌ویژه در آب‌های اسیدی معادن، دارای غلظت‌های بالایی باشد، این حالت برای ایجاد نگرانی‌های زیست‌محیطی کافی است. سمیت معمولاً تنها زمانی ظاهر می‌شود که فلز به‌صورت یونی است و تقریباً هیچگاه در حالت کانی‌شناسی آن رخ نمی‌دهد. تنها استثنا جیوه است که به‌راحتی جذب بافت‌های زنده می‌شوند.
تأثیر فلزات سنگین در چرخه حیات (تجمع زیستی)
دسترسی زیستی یک آلودگی به محیط انسان‌ها و جانوران … به‌عنوان بخشی از کل آلودگی در خاک و آب می‌باشد که به طور بالقوه برای جذب بیولوژیکی از طریق فرایندهای تغلیظ زیستی و تجمع زیستی در دسترسی می‌باشد. تغلیظ زیستی، تجمع خالص یک آلودگی است که به طور مستقیم توسط یک جاندار ازآب‌گرفته می‌شود درحالی‌که تجمع زیستی، تجمع حاصل از تمام مسیرهای موجود (رسوب، آب) جذب سطحی، تنفس و غذا می‌باشد عوامل تأثیرگذار بر تجمع آلودگی شامل ویژگی‌های آلودگی و بستر آلودگی (آب، رسوب) و ویژگی‌های رفتاری و فیزیولوژیکی یک جاندار می‌باشد.
مانند:
نیازهای متفاوت فیزیولوژیکی در بی‌مهرگان، ماهی‌ها و پستانداران سرعت متفاوت سوخت‌وسوز که بر حجم طعمه مصرفی اثرگذار است سن و مرحله زندگی موجودات مختلف تفاوت در توانایی مهاجرت می‌تواند موجودات را در زمان‌های مختلف در معرفی حجم متفاوتی از آلودگی‌ها قرار دهد. تفاوت‌های فیزیولوژیکی نظیر سیستم گردش خون خرچنگ و حلزون دارای هموسیانیس بر پایه مس می‌باشد که می‌تواند مس را در غلظت بالایی تجمع دهد.
فلزات سنگین در زنجیره غذایی
فلزات سنگین ته‌نشست شده در محیط آبی ممکن است در زنجیره غذایی تمایزیافته و منجر به تخریب اکولوژیکی شود و بزرگ‌نمایی تهدیدی برای سلامت بشر باشد فلزات سنگین ابتدا توسط فیتوپلانگتون‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و ارگانیسم‌های کوچک دیگر جذب می‌شود سپس به ترتیب توسط موجودات بزرگ‌تر خورده شده و عاقبت وارد بدن انسان می‌شود.
موجودات آبی نظیر ماهی، نرم‌تنان می‌توانند فلزات را چندین برابر غلظت آن در رسوب و آب جذب کنند آلودگی این فلز در اطراف معدن منجر به تخریب محیط‌زیست شده و تهدیدی برای تنوع حیات و آبزیان به شمار می‌رود.
زهاب اسیدی
آب‌های اسیدی که از معادن سرچشمه می‌گیرند و سبب آلودگی و تخریب شدید محیط‌زیست می‌شوند زهاب اسیدی نامیده می‌شود. پساب‌های اسیدی معدن از جمله بدترین مشکلات زیست‌محیطی ناشی از عملیات معدن‌کاری و سدهای باطله به شمار می‌رود که اثرات زیان باری بر روی کیفیت آب‌های سطحی و زیرزمینی دارد. تشکیل پساب در مورد معادنی مطرح می‌باشد که به نحوی با کانی‌های سولفیدی در ارتباط هستند و فرقی ندارد که معدنی زغالی و یا فلزی باشد. زمانی که کانی‌های سولفیدی به علت انجام عملیات معدن‌کاری در معرض آب اکسیژن قرار می‌گیرند، سولفیدها توسط اکسیژن هوا اکسید می‌شوند و در تماس با آب باعث ایجاد پساب اسیدی می‌گردند. رنگ پساب معمولاً قرمز و نارنجی‌رنگ می‌باشد.
زهاب اسیدی که در نتیجه اکسیداسیون کانی‌های سولفیدی موجود در معادن و باطله‌های معدنی حاصل می‌شود باعث آلوده‌شدن آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌شود. از سمی‌ترین مواد موجود در طبیعت می‌باشد و در مقادیر ناچیز آثار مخربی را بر جای می‌گذارد. نحوه شکل‌گیری زهاب اسیدی معدن، اولین‌بار در سال ۱۹۹۴ مطرح شد. عبارت زهاب اسیدی معدن برای توصیف شیرابه، تراوش و یا زهابی استفاده شد که توسط اکسایش طبیعی مواد معدنی سولفیدی موجود در سنگ‌هایی که در معرض آب‌وهوا قرار دارند، تولید می‌گردد. مواد معدنی سولفید فلزی در سنگ‌های اکثر معادن فلزات وجود دارد. واکنش‌های اکسایشی مرتبط با شکل‌گیری زهاب اسیدی معدن در اغلب موارد به‌وسیله فعالیت‌های بیولوژیکی تشدید می‌گردند. حاصل این واکنش‌ها تولید آبی با پی اچ پایین می‌باشد. اسیدیته بالا و محتوای بالای سولفات و فلزات که می‌تواند بر کیفیت آب‌های سطحی و زیرزمینی و همچنین کاربری زمین، تأثیر نامطلوبی بگذارد، از سمی‌ترین مواد موجود در طبیعت می‌باشد و در مقادیر ناچیز آثار مخربی را بر جای می‌گذارد که پی اچ پائین پتانسیل بالایی برای حل نمودن و جابه‌جایی فلزات سنگین موجود در سطوح بدون پوشش صخره‌ها دارد.
با شروع عملیات استخراج از معدن، نرخ این واکنش‌های شیمیایی افزایش می‌یابد که علت آن، قرارگیری مواد معدنی سولفیدی در معرض آب‌وهوا به علت خرد شدن و افزایش سطح تماس سنگ‌ها می‌باشد. اکسایش مواد معدنی سولفیدی، چندین واکنش را در برمی‌گیرد. هر ماده معدنی سولفیدی دارای یک نرخ اکسایش متفاوت می‌باشد. همچنین استخراج و اکتشاف معادن موجب ورود فلزات سنگین به اکوسیستم‌ها است که خاصیت سمی دارند و این خطر جدی به شمار می‌رود. میزان ورود فلزات سنگین به محیط‌زیست در نتیجه این فعالیت‌ها بسیار فراتر از میزانی است که به‌وسیله فرایندهای طبیعی وارد محیط می‌شود.
این آلودگی‌ها از راه‌های گوناگون وارد بدن انسان می‌شود استفاده از منابع آب آلوده به فاضلاب معادن و صنایع به‌عنوان آب آشامیدنی، تغذیه آبزیان، محصولات برنج، غلات و سبزیجات که از آب آلوده، آبیاری می‌شود، بیشتر به‌صورت زهاب اسیدی است و همچنین علاوه بر منابع آب، گیاهان و خاک این مناطق نیز آلوده به فلزات سنگین است، آلودگی به دام‌های موجود در محدوده این مناطق چرا می‌کنند انتقال می‌یابد و دام‌ها نیز در زنجیره غذایی توسط انسان تغذیه می‌شود. اولین عامل اثرات آلودگی فلزات سنگین سلامت انسان را به مخاطره می‌اندازد باعث بیماری‌های عصبی، استخوانی، قلبی، عروقی، از کارافتادگی کلیه‌ها و سرطان‌زایی در انسان می‌شود.
مشخصات عمده پساب اسیدی عبارت است از:
۱- پائین بودن میزان pH آن
۲- بالا بودن غلظت یون‌های فلزات
۳- افزایش میزان سولفات‌ها
۴- افزایش میزان فلزات سنگین
پیامدهای زیست‌محیطی ناشی از پساب اسیدی معادن
پدیده زهاب اسیدی دارای پایداری و دوام زیادی در طبیعت است و بعد از اتمام عملیات بهره‌برداری از معدن نیز امکان وقوع آن وجود دارد و سبب آلودگی شدید محیط‌زیست و آسیب‌های جبران‌ناپذیری می‌شود. تولید اسیدهای معدنی در اثر تماس آب با کانی‌های سولفیدی باعث انحلال قابل‌توجه عناصر سنگین خطرناکی چون سرب، کادمیوم، مس، جیوه و کبالت و انتقال به منابع آب‌وخاک منطقه می‌شود. پتانسیل این آلودگی تحت‌تأثیر فاکتورهایی شامل نوع سنگ، ژئولوژی اولیه، خصوصیات هندسی محل اندوخته باطله‌ها، اقدامات اصلاحی و فرایندهای فیزیکوشیمیایی متداول می‌باشد. اسیدی شدن منابع آبی، بی‌درنگ تأثیر زیان‌آوری بر اکوسیستم دارد و در صورت نبود یک مدیریت صحیح، زهاب اسیدی معدن می‌تواند منجر به تخریب منطقه گسترده‌ای شود که برای چندین دهه پایدار می‌باشد.
در اثر پساب اسیدی این عوامل در آب‌های زیرزمینی تغییر می‌کنند: آهن،pH ،سولفات، ذرات ریز معلق و منگنز. تغییر مقدار آهن و pH مزه آب را تغییر می‌دهد اگر pH آب پائین بیاید، آب ترش مزه می‌شود. اگر pH خیلی پائین باشد با کتری‌های مؤثر در خنثی‌سازی پساب از بین خواهند رفت. آب‌هایی که pH اسیدی زیر ۷ دارند دارای خاصیت خوردگی بوده و می‌توانند لوله و شیرها را در خود حل کنند. غلظت بالای سولفات مزه و بوی آب را تغییر می‌دهد. پساب‌هایی که دارای غلظت بالای فلزات هستند و آب‌ها و رودخانه‌هایی با قابلیت خنثی‌سازی کم وارد می‌شوند، به‌احتمال زیاد آبزیان را از بین خواهند برد. پی اچ کم باعث اختلال در موازنه یون‌های کلر و سدیم در خون موجودات آبزی می‌گردد. در پی اچ های کم یون‌های هیدروژن درون سلول قرار گرفته و یون‌های سدیم به خارج سلول رانده می‌شود و باعث مرگ آبزیان می‌گردند.
حذف و کنترل فلزات سنگین از باطله
اقدامات در زمینه کنترل آلودگی شامل آنالیز خاک، آب، گیاهان در سایت معدنی و محیط اطراف و اندازه‌گیری غلظت فلزات سنگین خواهد بود. استفاده از پوشش گیاهی روی باطله‌های معدنی باعث کاهش ریسک‌های زیست‌محیطی و خطرات تهدیدکننده سلامت انسانی خواهد شد. این عمل از طریق کاهش انتشار ذرات توسط فرسایش بادی و کاهش این فلزات به خاک صورت می‌گیرد که علاوه بر این ایجاد پوشش گیاهی سبب بالابردن ارزش زیباشناختی یا اکولوژیکی محل سایت نیز می‌شود. غلظت پائین مواد مغذی و غلظت بالای فلزات سنگین در محل ذخیره باطله‌ها ممکن است مانع رشد گیاه شود.
افزایش لجن فعال در محل باطله‌ها باعث کاهش پی اچ خاک و در نتیجه بر قابلیت جذب عناصر کم‌مصرف و فلزات سنگین تأثیر می‌گذارد. البته این، تأثیر در خاک‌ها برای عناصر مختلف متفاوت است. بسیاری از پژوهشگران معتقدند که قلیایی بودن خاک می‌تواند تا حدود زیادی از بروز سمیت آن جلوگیری کند. کاربرد لجن فعال در خاک‌های آهکی از نظر آلودگی فلزات سنگین خطر کمتری دارد. ضمن اینکه در رفع کمبود شماری از عناصر کم‌مصرف خاک مثل آهن، روی، مس می‌تواند مؤثر باشد.
جلوگیری از تولید زهاب اسیدی
کنترل منبع زهاب اسیدی شامل اقدام‌های کنترلی برای پیشگیری به‌وسیله ممانعت از اکسیداسیون با تولید اسید است اگر از تولید جلوگیری شود خطر ورود آلودگی به محیط وجود نخواهد داشت. به‌منظور انتخاب روش مناسب با مقابله با تولید اسید، باید شناخت کامل و دقیقی از خواص فیزیکی، شیمیایی و طبیعی مواد و کانی‌هایی که با آنها سروکار داریم موجود باشد. جداشدن سولفیدها از باطله‌ها برای سالیان طولانی به‌عنوان یک روش مناسب و با کارایی بالا به‌منظور جلوگیری از تولید اسید بوده است. مطالعات اخیر در مورد درجه بازیابی سولفیدها نشان داده است که افزایش مواد قلیایی به باطله‌هایی که پتانسیل تولید اسید دارند، یک ضرورت می‌باشد.
در این روش از مواد قلیایی از قبیل سنگ آهک، هیدروکسید کلسیم یا سدیم و کربنات کلسیم استفاده می‌کنند این روش متداول‌ترین و ساده‌ترین روش بوده که نسبتاً کم‌هزینه می‌باشد که به روش شیمیایی با سیستم تصفیه فعال موسوم است. در فرایند خنثی‌کردن با آهک، فلزات و سولفات به ترتیب به‌صورت کمپلکس‌های هیدروکسید فلزی و ژیپس رسوب می‌کنند فرایند خنثی‌سازی و تشکیل رسوب با آهک ممکن است با معایبی از قبیل تشکیل گل‌ولای همراه باشد که کارایی این روش برای حذف فلزات کاهش میابد.
مهارکردن زهاب اسیدی
چنانچه نتوانیم جلوی تولید زهاب اسیدی در معادن و باطله‌های معدنی را بگیریم، در این صورت یا باید ورود آن را به محیط‌های خطرساز نظیر آب‌های سطحی و زیرزمینی جلوگیری کنیم (روش مهارکردن) و یا قبل از تخلیه به این محیط‌ها آن را تصفیه نماییم. دو روش برای مهارکردن زهاب اسیدی پیشنهاد شده است که عبارت‌اند از ذخیره کردن آن در حوضچه‌های نفوذپذیر و تخلیه در مناطق باتلاقی. چنانچه مقدار زهاب کم و تبخیر در محیط بالا باشد می‌توان آن را در حوضچه‌هایی نفوذناپذیر ذخیره کرد.
جمع‌آوری و اصلاح زهاب اسیدی
یکی از روش‌های تصفیه زهاب اسیدی استفاده از سیستم‌های تالاب طبیعی یا ساخته شده می‌باشد. این سیستم تصفیه نسبت به روش‌های شیمیایی مقرون‌به‌صرفه می‌باشد. محیط تالاب از نظر شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیکی در داخل آنها اتفاق می‌افتند که به طور موفقیت‌آمیزی سبب حذف فلزات، افزایش پی اچ، کاهش سولفات‌ها و نهایتاً بهبود کیفیت پساب می‌گردد. این فرایندها عبارت‌اند از: پدیده جذب، تبادل یونی، احیاء میکروبی سولفات، تشکیل کمپلکس فلزی توسط مواد آلی تشکیل رسوب، واکنش‌های اکسیداسیون و ته‌نشین شدن اکسیدهای فلزی، واکنش‌های خنثی‌شدن و تشکیل کانی‌های کربناته بعلاوه در این سیستم مقدار گل‌ولای تولید شده به‌صورت رسوبات فلزی نسبت به روش‌های متداول شیمیایی کم می‌باشد.
روش گیاه‌پالایی
در انتقال مواد معدنی هرگونه عملیات نادرست سبب برهم‌زدن تعادل محیطی و مواد موجود در طبیعت خواهد شد. ازاین‌رو چنانچه سایت‌های معدنی مورد بهسازی و بازسازی زیستی قرار نگیرند مسلماً به زمین‌های آلوده تبدیل شده که این آلودگی سبب تغییرات فراوان در خواص فیزیکوشیمیایی خاک می‌شود؛ بنابراین با استفاده از پوشش گیاهی مناسب با هر کانسار می‌توان از جابه‌جایی عناصر مضر در منطقه جلوگیری و از آنها به‌عنوان جاذب عناصر آلوده از خاک استفاده نمود. چنین گیاهانی در هنگام رشد با جذب انتخابی عناصر، دارای مقدار بیشتری از عناصر شیمیایی خاص خواهند شد و به عبارتی دیگر در گونه‌های گیاهی خاص، انباشتگی از عناصر شیمیایی ویژه صورت می‌پذیرد. در واقع با کاشت گیاهان در مناطق معدنی می‌توان عناصر هدفی را که آلاینده محسوب می‌شوند جذب و از چرخه محیطی خارج نمود.
مواد معدنی به کمک روش‌های مختلف به سطح زمین انتقال می‌یابند. در انتقال مواد معدنی هرگونه عملیات نادرست سبب برهم‌زدن تعادل عناصر موجود در طبیعت خواهد شد. در این راستا در اثر فعالیت‌های معدنی مقدار زیادی از عناصر نیز به اتمسفر وارد می‌شود که در نهایت این عناصر به‌صورت فرونشست خشک و یا تر بر روی سطح خاک و گیاهان قرار می‌گیرند. ازاین‌رو آلودگی‌های محیط‌زیستی به‌تدریج در اثر فرونشست این عناصر در محیط ایجاد می‌شود که برای کاهش این اثرات زیان‌بار زیستی استفاده از روش گیاه‌پالایی پیشنهاد می‌شود. امروزه با استفاده از علوم میان‌رشته‌ای در کنار روش‌های اکتشافی می‌توان با کاهش اثرات زیان‌بار محیطی در بازسازی و مرمت محیط‌زیست پیش‌گام شد.
تکنیک‌های دورسنجی، ژئوبوتانی و بیوژئوشیمیایی از جمله علوم اکتشافی پیش‌گام است. آثار تخریبی ایجاد شده توسط معادن قدیمی و اکتشافات گذشته حاکی از آن است که سابقه آثار تخریبی بجا مانده به بیش از چند قرن می‌رسد. از جمله آن می‌توان به بازسازی و احیا معادن در سال ۱۸۶۸ اشاره نمود که در حومه پاریس، در مورد پروژه بازسازی معدن سنگ انجام شد و در طی آن پارک شرمن طراحی شد. علاوه بر این، ده‌ها مورد در دنیا وجود دارد که با اجرای طرح‌های کاهش آلودگی و بازسازی در معادن، کاربری تغییر کرده که علاوه بر زیبایی منظر، سبب سودآوری نیز شده‌اند؛ لذا با بررسی پتانسیل‌های مستعد معدنی، شناسایی عناصر آلاینده و کاشت گونه‌های گیاهی مقاوم و سازگار با محیط می‌توان به اهداف محیط‌زیستی نائل شد.
روش مطالعه گیاه‌پالایی
ازآنجائی‌که تخریب در چهره زمین، آلودگی‌های محیط‌زیستی زیادی را به دنبال خواهد داشت، از همان ابتدا طراحی در امر استخراج مواد معدنی بسیار مهم و هرگونه برنامه‌ریزی بدون طراحی صحیح، مسلماً هزینه‌های بالایی در امر بهره‌برداری ایجاد خواهد کرد؛ بنابراین هر چه طراحی کامل‌تر باشد گام‌های بعدی از درجه اطمینان بیشتری برخوردار خواهند شد.
انباشت باطله‌ها و مواد معدنی سبب تمرکز عناصر خاص و برهم‌خوردن تعادل فیزیکوشیمیایی در محیط می‌گردد. همچنین سطح فرسایشی ایجاد شده در محیط‌زیست افزایش‌یافته و شیب‌های به وجود آمده در معدن بر حسب آب‌وهوا، سرعت وزش باد و تأثیرات جوی، آلودگی‌های فراوانی را در زمین‌های منطقه و سطوح پایین‌تر نظیر سفره‌های آب‌های زیرزمینی ایجاد می‌کند.
در اکثر معادن استخراج مواد به نحوی است که عملیات معدنی در سطح زمین انجام شده و فراوری ماده استخراج شده تأثیر زیست‌محیطی فراوانی را بر جا می‌گذارد. در این راستا برای به‌حداقل‌رساندن تأثیرات محیط‌زیستی مواد آلوده‌کننده، راه‌های گوناگونی پیشنهاد می‌شود. در این مقاله یکی از این اقدامات که منجر به حفظ و کنترل خاک می‌شود، کاشت گیاه است. به‌عبارت‌دیگر با گیاه‌پالایی، امنیت معدن‌کاری افزایش و از تأثیرات زیان‌بار زیست‌محیطی کاسته می‌شود.
اثرات زیست‌محیطی فعالیت‌های معدنی
هرچند که آلودگی‌های زیست‌محیطی تنها مختص به معدن نیست؛ اما این بخش از صنعت، همواره مورد اعتراض طرف‌داران محیط‌زیست قرار دارد. همان‌طور که می‌دانیم فعالیت‌های معدنی، از عملیات پی‌جویی و اکتشاف تا بهره‌برداری منجر به باز کردن سطح خاک، ایجاد جبهه کار، ترانشه‌ها و تونل‌ها می‌شود. این عملیات ارتباطی بین سطح زیرین خاک با هوا ایجاد کرده که خود سبب آلودگی‌های معدنی در محیط‌زیست کانسار است.
چنانچه سایت معدنی مورد بازسازی قرار نگیرد، به زمین‌های آلوده تبدیل شده و این آلودگی در محیط اطراف سایت معدنی و نیز مناطق دوردست به جوامع زیستی آسیب می‌رساند؛ بنابراین دراین‌رابطه شناسایی مواد آلاینده، نحوه عملیات و فراوری ماده معدنی اهمیت فراوان دارد. مواد معدنی استخراجی بر حسب میزان حضورشان در طبیعت می‌توانند مفید یا مضر باشند. ازآنجاکه عملیات معدن‌کاری سبب آزادشدن این عناصر در طبیعت می‌شود، درصورتی‌که میزان آن بیش از حد مجاز باشد سبب آلودگی شده و اختلالاتی را در شبکه سلامت ایجاد می‌کند.
براین‌اساس، توجه به مسائل زیست‌محیطی در مورد دفع انواع مواد آلوده‌کننده خصوصاً پساب‌های معدنی بسیار مهم است. این مواد سبب تولید مقادیر زیاد از مواد مایع و حتی گازهای سمی در محیط می‌شود. در واقع موارد ذکر شده سبب آلودگی‌های آب‌های سطحی، زیرزمینی، خاک، هوا و در نهایت محیط‌های رسوبی گشته و در خیلی از موارد سبب تخریب محیط‌زیست می‌گردد.
موارد دیگر
از دیگر عوامل آلوده‌کننده محیط‌زیست در معدن‌کاری می‌توان به مواردی چون نشست زمین، صدا و ارتعاشات، اثرات فیزیکی ساختمان‌ها، شکست شیب‌ها و اثرات محیط‌زیستی سدهای باطله اشاره نمود.
تغییرات اکولوژیکی
با شروع فعالیت معدن‌کاری، وضعیت مورفولوژی مناطق معدنی تغییر می‌کند. این تغییرات از طرفی با تخریب سنگ‌های سخت و کنار ریختن باطله‌ها، سبب ایجاد فرسایش شده و از طرفی دیگر با ازبین‌بردن پوشش گیاهی، منطقه را در معرض خطرات طبیعی قرار می‌دهد. همچنین آلودگی‌های صوتی ایجاد شده در منطقه نیز از جمله آثاری است که بر روی جامعه جانوری منطقه تأثیرگذار بوده و منجر به‌دور کردن آنها از محیط زندگی می‌شود.
تمام این تخریبات و آثار ایجاد شده، اکوسیستم منطقه را طی سالیان متمادی دچار تغییر می‌نماید. از سویی دیگر ازبین‌رفتن پوشش گیاهی در منطقه یکی دیگر از عوامل ازبین‌رفتن جمعیت جانوری است. همچنین با پراکندگی عناصر سمی و نیمه سمی که از طریق آب‌های سطحی و زیرزمینی بر روی جمعیت گیاهی و جانوری منطقه تأثیرگذار خواهد بود این مسئله دارای اهمیتی دوچندان خواهد بود.
نقش گیاهان در عملیات بازسازی معادن
در گیاه‌پالایی، از گیاهان به جهت گستردگی ریشه و استحکام زیاد در عملیات بازسازی * معادن استفاده می‌شود . امروزه جهت حفاظت از محیط‌زیست معادن و استفاده بهینه از آن، طراحان از طریق کاشت گیاهان اقدام به انجام عملیات پیشگیرانه برای آلودگی‌های زیست‌محیطی نموده‌اند.
در عملیات معدن‌کاری، با برداشت قشر بالایی خاک یا باطله برداری، بخش زیادی از خاک حاصلخیز از بین رفته و همچنین عناصر محیط کانسار، با تغییر فراوان در خواص فیزیکوشیمیایی خاک دچار تغییر می‌گردد. ازاین‌رو بایستی با روش‌های مناسب نسبت به اصلاح خاک اقدام نمود. دراین‌بین انتخاب گونه‌های خاص گیاهی با جلوگیری از فرسایش و آلودگی، نقش مهمی را ایفا نموده که همچنین در زیباسازی بصری مؤثر خواهند بود.
دراین‌رابطه جهت حفظ خاک در سال‌های اول، از گیاهان یک‌ساله با ریشه سطحی و در درازمدت از گیاهان دائمی با ریشه عمیق جهت تثبیت خاک می‌توان استفاده نمود. گیاهان بومی به‌خاطر نیاز آبی کمتر، عدم نیاز به حاصلخیزی خاک، تأمین پناهگاه و غذا برای حیات‌وحش و افزایش تنوع زیستی موردتوجه می‌باشند. به عبارتی دیگر با استفاده از پوشش گیاهی مناسب می‌توان هم از تغییرات و جابه‌جایی عناصر مضر و آلوده‌کننده در منطقه جلوگیری کرد و به‌نوعی گسترش آنها را مهار نمود و هم از گیاهان بومی به‌عنوان جاذب عناصر سمی و یا آلوده در خاک استفاده کرد . حتی در افقی وسیع‌تر می‌توان از این پوشش گیاهی، بهره‌برداری اقتصادی نیز به عمل آورد. به همین لحاظ استفاده از گیاهان معرف، قدمی در پیشبرد این مقصود است. گیاهان معرف گیاهانی هستند که در نواحی که عناصر معدنی فراوان هستند رشد ترجیحی دارند (جدول ۱) .
به‌عنوان‌مثال برای هر یک از عناصر سرب، جیوه، مولیبدن، نقره، طلا، روی، مس، سلنیوم، گوگرد و وانادیوم، گیاهان معرف خاصی شناخته شده است.
این گیاهان در هنگام رشد با جذب عناصر انتخابی، دارای مقادیر بیشتری از عناصر شیمیایی خاص خواهند شد. در واقع در گونه‌های گیاهی معرف، انباشتگی عناصر شیمیایی ویژه‌ای صورت می‌پذیرد جدول ۱. باتوجه‌به انتخاب گیاهان در شناسایی عناصر، می‌توان از علم گیاه‌پالایی در پاک‌سازی خاک‌های آلوده و آب‌های زیرسطحی بهره برد. بدین ترتیب که با استفاده از کاشت گیاهان خاص که در حد آستانه جذب عناصر هستند عناصر هدفی را که آلاینده محسوب می‌شوند جذب و از چرخه آلودگی محیطی خارج نمود .
در گیاه‌پالایی، گیاهانی که در خاک‌های سرشار از عناصر فلزی رشد می‌کنند به دلیل توانایی در نگهداری و ذخیره این عناصر می‌توانند به‌عنوان ابزاری پاک و بدون آلودگی جهت استخراج فلزات نیز مورداستفاده قرار گیرند. در این راستا در اجرای برنامه بازسازی معادن در فصل پاییز، می‌توان از غلات استفاده نمود تا در زمستان باطله‌های معدنی در مقابل وزش باد مصون بمانند.
گیاهانی همچون جوی دوسر، گندم سیاه و ذرت خوشه‌ای از جمله مواردی هستند که جهت تقویت خاک در بازسازی معادن استفاده می‌شوند. برخی علف‌های دارای رشد سریع مثل علف سودانی و نیزار در باطله‌های معدنی سبب تقویت رشد سایر گیاهان اصلی شده و هزینه کوددهی را کاهش می‌دهند.
درختانی مانند اقاقیا و توسکا به دلیل رشد سریع، توانایی جذب نیتروژن هوا را داشته که با تولید فراوان برگ، بهترین گونه تقویت‌کننده سایت معدنی هستند. از طرفی این گیاهان در بازسازی زمین‌های تخریب شده با تقویت زمین و رشد درختان، بهترین نوع کاشت بوده و توانایی زیادی در جذب نیتروژن هوا و افزایش کیفیت خاک دارند. در جداول بعدی برخی گیاهان مورداستفاده در بازسازی معادن ارائه شده است.
درختانی مانند اقاقیا و توسکا به دلیل رشد سریع، توانایی جذب نیتروژن هوا را داشته که با تولید فراوان برگ، بهترین گونه تقویت‌کننده سایت معدنی هستند. از طرفی این گیاهان در بازسازی زمین‌های تخریب شده با تقویت زمین و رشد درختان، بهترین نوع کاشت بوده و توانایی زیادی در جذب نیتروژن هوا و افزایش کیفیت خاک دارند. در جداول بعدی برخی گیاهان مورداستفاده در بازسازی معادن ارائه شده است.
نتیجه‌گیری
باتوجه‌به بررسی‌های انجام شده، مطالعات نشان می‌دهد که: آلودگی‌های محیط‌زیستی ناشی از معادن جبران‌ناپذیر بوده و بیشترین مشکلات زیستی را ایجاد می‌نمایند. هنگامی که عملیات معدنی به‌درستی مدیریت نشوند این عمل سبب تخریب اکوسیستم، به‌هم‌خوردن تعادل فیزیکوشیمیایی منطقه و در نتیجه آلودگی‌های گوناگون می‌شوند. در واقع معدن‌کاری سبب تخریب سطح وسیعی از بستر زمین شده و خاک‌های موجود در محدوده معدنی را از حالت تعادل خارج می‌کند.
وجود ذرات معلق فراوان در معادن، نخستین و سریع‌ترین جنبه آلوده‌کننده معادن است. اغلب منابع آلوده‌کننده، باطله‌های حاصل از کانه‌آرایی هستند که در بسیاری مناطق، مستقیماً سبب آلودگی آب‌های سطحی می‌شوند، دراین‌رابطه برخی از مواد سمی مثل سرب و جیوه، به‌وسیله ذرات معلق انتقال می‌یابند که مناطق پایین‌دست را آلوده می‌کنند. ذرات معلق به سیستم آب‌های منطقه‌ای انتقال‌یافته و در مسیر خود به پایین در خلال دست مناطق معدنی رسیده و آلودگی‌های شیمیایی ایجاد می‌کنند. طوفان‌های شدید و یا دوره‌های ذوب برف، آلودگی‌های ناشی از ذرات معلق و رسوب‌گذاری به حداکثر مقدار خود می‌رسد.
آلودگی‌های رسوبی، منبعی برای سایر آلودگی‌ها است که دراین‌رابطه منابع میکرو ارگانیزم موجود در آب‌ها را به مدت طولانی تحت‌تأثیر اثرات منفی خود قرار می‌دهد. برای یافتن راهکارهای مناسب جهت به‌حداقل‌رساندن خسارات ناشی از تخریب معدن‌کاری باید با معماری مناسب، سایت معدنی را به سایتی با حداکثر مزایا تبدیل نمود.
فعالیت‌های معدن‌کاری همواره باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی می‌گردد که می‌تواند اکوسیستم و سلامت انسان را به خطر بیندازد. همچنین این تلاش‌ها شاید منبع اقتصادی برای مردم داشته باشد؛ ولی نباید از خطرات زیست‌محیطی فعالیت معادن غافل بود. مواد معدنی مختلف بسته به شرایط، دارای آثار و پیامدهای زیست‌محیطی متفاوتی است. معادن و صنایع معدنی به دلیل داشتن اثرات تخریبی گوناگون و گسترده بر محیط‌زیست، نیازمند توجه ویژه‌ای هستند برخی از این اثرات عبارت‌اند از: تولید زهاب اسیدی، فرسایش و تخریب ساختار خاک منطقه، نشست در سطح زمین، ازدست‌رفتن تنوع زیستی محل، آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی توسط مواد شیمیایی، آلودگی هوا و نظایر آن. انتشار فلزات سنگین در آب، خاک و..است.
می‌توان به‌وسیله راهکارهای حفاظتی مانع از ورود آلاینده‌ها به محیط‌زیست انسان و تنوع زیستی منطقه شد که از مبدأ تولید، این آلودگی‌ها را می‌توان جمع‌آوری کرد و خنثی کرد ویا عمل تصفیه را انجام داد. حتی به‌وسیله تکنولوژی‌های به‌روز می‌توان مانع ایجاد خطرات آلاینده‌ها به اکوسیستم‌های خشکی و آبی شد.
منابع
- مقاله بررسی اثرات زیست‌محیطی معادن
- مقاله اثرات زیست‌محیطی پروژه‌های معدن‌کاری و روش‌های ارزیابی آنها
- کتاب سد هاس باطله , مؤلفان: حمیدرضا زهابی، مهدی امیری دلویی
- تأثیر فعالی
