صفحه اصلی مقاله های بخش معدن ارزیابی اثرات زیست محیطی فلزات سنگین

ارزیابی اثرات زیست محیطی فلزات سنگین

این مورد را ارزیابی کنید
(1 رای)

تهیه کننده : رجب زاده

سی و یکمین گردهمایی علوم زمین آذر 91

سازما زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

ارزیابی اثرات زیست­محیطی فلزات سنگین در سنگ های باطله ی معدن سونگون

                 

 

 

◊◊◊◊

 

چكيده :

            به منظور ارزیابی اثرات زیست­محیطی عناصر سنگین در اطراف معدن سونگون، تعداد 56 نمونه در باطله­های­سنگی معدن مس سونگون، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از نمودارهای توزیع آماری، فاکتور غنی­شدگی و آنالیز خوشه ای استفاده شد. نتایج نشان می­دهد که کومه­های­سنگ­باطله­ی معدن مس سونگون، از عناصر AS، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، غنی­شده­اند. در بین آنها، غنی­شدگی Cu، Se، Mo و As، خیلی چشم­گیر است. این عناصر همگی با هم هم­بستگی دارند که البته در بین آن­ها، هم­بستگی AS با Se، Cd با Zn و Cu با Mo، مشهودتر است و بر همین اساس، چهار گروه در نمودار آنالیز خوشه­ای، قابل تشخیص است: 1- کادمیوم و روی 2- آرسنیک و سلنیوم 3- مس و مولیبدن 4- سرب           

كليد واژه ها: عناصر ­سنگین، باطله­های­سنگی­، معدن مس سونگون، فاکتور غنی­شدگی، آنالیز خوشه­ای، هم­بستگی.

 

Abstract:

In order to investigate the environmental impacts of heavy metals at Soungoun copper mine, 56 waste rocks were evaluated. For this purpose, the statistical distribution graphs, enrichment factor and cluster analysis were used. The results show that the waste rock tailings in Soungoun copper mine are enriched in AS, Cd, Cu, Mo, Pb, Se and Zn. Among them, the enrichment of Cu, Se, Mo and As, is very high. These elements together are correlated among them, but the AS correlation with Se, Cd and Zn, and Cu to Mo, is more and more evident. On this base, four groups in cluster analysis, are recognized: 1- cadmium and zinc 2- arsenic and selenium 3- copper and molybdenum 4- lead.

Keywords : Heavy elements, Rock wastes, Soungoun copper mine, Enrichment factor, Cluster analysis, Correlation.

 

 

◊◊◊◊

 

مقدمه :

باطله­های معدنی بر اساس ويژگی­های مختلف، در گروه­های متفاوتی، طبقه­بندی می­شوند که يکی از آن­ها، باطله­های سنگی­معدنی می­باشند. اين نوع باطله­ها به­لحاظ اهميت زيست­محيطی آن­ها، از جمله داشتن تمرکز بالايی از عناصر سمّی­سنگین، در پاره­ای از کشورهای دنيا، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته­اند و در کشور ما نيز ضرورت تحقيق و مطالعه بر روی اين گروه از باطله­ها و بررسی اثرات زيست­محيطی آن­ها، احساس می­شود.

کانسار مس پورفيري سونگون در استان آذربايجان شرقي, در 120 کيلومتري شمال شرق تبريز و 25 کيلومتري شمال ورزقان در يک ناحيه­ي کوهستاني بر روي کمربند ماگمايي سهند- بزمان به سن سنوزوئيک واقع شده و معدن آن توسط رودخانه­هاي «سونگون چاي» و «پخيرچای» محاصره شده است (کالاگاری, Calagari, 2004 ).

در محدوده­ي جنوبي و شرقي آن, رودخانه­های «سونگون چای» و «ميان­کافه چای» جاری مي­باشند و از پيوستن اين رودخانه­ها به هم, رودخانه­ي مهم و اصلی منطقه يعنی «ايلگنه چای» به­وجود مي­آيد که در نهايت به رودخانه­ي ارس مي­ريزد که مرز ايران با جمهوری آذربايجان و ارمنستان را تشکيل می­دهد و حدود 25 کيلومتری شمال مجتمع, واقع است (ستّاروند و همکاران, 1380).

 

 
   


مختصات جغرافيايي کانسار, 46 درجه و 43 دقيقه طول شرقی و 38 درجه و 42 دقيقه عرض شمالی مي­باشد. راه­های دسترسی به معدن از طريق جاده­ی تبريز- ورزقان- سونگون مي­باشد (آقازاده و مر, 1389).

                                                               

شکل 1- نقشه ی زمين شناسی ايران و موقعيت معدن مس سونگون در کمربند اروميه- دختر (اشتوکلين و ستادنيا، stocklin & setudenia, 1972).

 

فعالیت­های معدنی در این منطقه را می توان به دو دوره­ی زمانی تقسیم کرد: دوره­ی اول شامل فعالیت­های قدیمی از روزگاران کهن تا سال 1352 می شود و بیشتر شامل بهره برداری از بخش های اسکارنی (شرق و شمال توده) بوده است. مدارک ثبت شده­ی تاریخی و وجود کوره­های قدیمی و سرباره­های آن، فعالیت­های معدنی را تا حدود دو قرن پیش و در دوره­ی قاجاریه نشان می­دهد (امامی و باباخانی، 1370).

دوره­ی دوم، فعالیت­ها از سال 1352 تا حال حاضر را شامل می شود. طراحی معدن در دو مرحله انجام شده که در مرحله اول سالانه 7 میلیون تن سنگ معدن استخراج می شود و از آغاز فاز دوم تا پایان عمر معدن، ظرفیت 2 برابر شده و به 14 میلیون تن در سال خواهد رسید. پیش بینی می شود حدود 2 میلیون تن مس خالص از این مقدار ماده­ی معدنی قابل استخراج، به دست آید. ظرفیت اسمی کارخانه­ی پرعیارسازی در فاز اول، 150000 تن کنسانتره­ی مس می باشد (شرکت اولنگ، 1384).

با توجه به آخرین محاسبات انجام گرفته و نتایج به دست آمده از مطالعات زمین آماری، کل ذخیره­ی قابل استخراج معدن، خدود 388 میلیون تن کان سنگ با عیار متوسط 6/0 درصد مس به همراه 632 میلیون تن باطله برآورد شده که نسبت باطله برداری به ماده­ی معدنی، 63/1 می باشد (رشیدی­نژاد، 1381).                                     

مهم­ترين و باارزش­ترين زيستگاه طبيعی در منطقه, ذخيره­گاه زيست­کره­ی ارسباران (منطقه­ی حفاظت شده­ی ارسباران) است. اين ذخيره­گاه با مساحت 72465 هکتار در فاصله­ی 7 کيلومتری شمال غربی کانسار مس سونگون, واقع شده است.

       اين منطقه به­دليل اهميت اکولوژيکی خاص خود, در سال 1350, تحت حفاظت و حمايت سازمان حفاظت محيط­زيست قرار گرفت و در سال 1972, توسط برنامه­ی انسان و کره­ی مسکون يونسکو, به­عنوان «ذخيره­گاه زيست­کره» به ثبت رسيد.

       نمونه برداری از باطله­های سنگی­معدنی کانسار سونگون، به روش تصادفی و از نه ايستگاه انجام شد. ايستگاه اول، نمونه­ی عادی و زمینه­ی آبرفت و خاک بود. ايستگاه­های دو تا هفت، نمونه­های باطله­ی سنگی­معدنی را شامل می­شدند. نمونه­ی نزديک فرآوری در ايستگاه هشتم و نمونه­ی غيرآلوده­ی دور از معدن، در ايستگاه نهم، برداشت شدند. در مجموع، 56 نمونه برداشت شدند.

نمونه­ها، بعد از مراحل آماده­سازی، برای آناليز به آزمايشگاه لب­وست (Labwest ) استراليا، فرستاده شدند. در آزمايشگاه فوق، نمونه­ها براساس نوع نمونه، نوع عنصر و حساسيت، به روش­ ICP_ MS، مورد آناليز قرار گرفتند.

شکل 2- نقشه­ی زمین شناسی معدن و موقعیت نقاط نمونه برداری در آن.

 

◊◊◊◊

 

                                                                        

بحث :

  • توصیف آماری و غنی­شدگی عناصر:      

داده­های ژئوشیمیایی عناصر (جدول1)، نشان می دهد که در کومه­های سنگ باطله­ی معدن مس سونگون، مقدار میانگین عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، از مقدار کلارک و مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی، بیشتر است. مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی به این دلیل انتخاب شد که بیشترین سنگ آذرین موجود در منطقه­ی مورد مطالعه، گرانودیوریت می­باشد. در بین عناصر، مقدار میانگین Cu، Mo، Se و As خیلی زیادتر از مقدار کلارک و مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی است. دامنه­ی تغییرات عناصر نیز بالاست که در این میان بیشترین دامنه­ی تغییرات را Cu و Mo دارند.

 

جدول 1- خلاصه ی مقادیر آماری عناصر سنگین در باطله های سنگی معدن مس سونگون و مقایسه­ی غلظت آنها با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی و مقدار کلارک ( برحسب ppm )

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

            میانگین        میانه        انحراف معیار        چولگی       کشیدگی        کمینه       بیشینه       کلارک       گرانودیوریت

­­­­­­­­­­­­­­ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ  

As        48.31         24.1               50.42             1.27          0.935            1.2            209          1.8               2

Cd        0.697           0.2                 1.21             2.46           5.05       0.0375          5.03          0.2            0.2

Cu 10835.66       4930               1.767              2.43           5.77          25.2       82500            55             30

Mo       103.8        39.1             176.54             2.82            9.03             0.4           950          1.5               1

Pb       42.16         29.7               54.27             3.21         13.94           0.15           342        12.5             15

Se         9.47       7.325               10.02             1.35           2.15           0.07          47.7        0.05          0.05

Zn    112.05          60.4            134.88             2.04           3.08              9.9           573          70              60

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

نتایج داده­ها، نشان می­دهد که عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، در باطله­های سنگی معدن مس سونگون، غنی­شدگی دارند. برای این­که میزان غنی­شدگی و روند آن در بین عناصر، بهتر مشخص شود، از رابطه­ی زیر، فاکتور غنی­شدگی (Enrichment Factor) را برای هر عنصر در تمام نمونه­ها، یک­بار در مقایسه با مقدار کلارک و یک­بار دیگر در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی، محاسبه کرده و نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی را رسم نمودیم:

 

غلظت عنصر در متوسط پوسته / غلظت عنصر در نمونه = EF1

غلظت عنصر در متوسط سنگ­های گرانودیوریتی / غلظت عنصر در نمونه = EF2

 

هر دو نمودار، غنی­شدگی عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون، تأیید می­کنند. هم­چنین مشخص می­شود که در بین این­ها، Cu، Se، Mo و AS، بیشترین غنی­شدگی را دارند.

 

شکل 3- نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های پوسته.

شکل 4- نمودار لگاریتمی­جعبه­ای فاکتور غنی­شدگی در مقایسه با مقدار متوسط سنگ­های گرانودیوریتی.

 

  • نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q :

نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q، غنی­شدگی و تمرکز بالای عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را در کومه­های سنگ باطله­ی معدن مس سونگون، نشان می­دهند. چولگی مثبت عناصر در نمودارهای ستونی و پراکنش مقادیر عناصر در اطراف خط رگرسیون نمودار Q-Q، حکایت از توزیع آماری غیرعادی محیط دارند.

                           

شکل 5- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q آرسنیک

 

 

 

شکل 6- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q کادمیوم

شکل 7- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q مس

 

                                             شکل 8- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q مولیبدن

 

شکل 9- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q سرب

 

 

شکل 10- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q سلنیوم

 

شکل 11- نمودار ستونی، جعبه ای و Q-Q روی

  • ضریب هم­بستگی و آنالیز خوشه­ای :

ضرایب هم­بستگی (جدول 2) و آنالیز خوشه ای (شکل12)، هم­بستگی عناصر As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn را با همدیگر نشان می­دهند. به ویژه As با Se، Cd با Zn و Cu با Mo از هم­بستگی بیشتری برخوردارند که رفتار ژئوشیمیایی مشابه این عناصر نیز، همین امر را تأیید می کند.

آنالیز خوشه­ای نیز این عناصر را در 4 گروه قرار داده است:

گروه اول: کادمیوم و روی

گروه دوم: آرسنیک و سلنیوم

گروه سوم: مس و مولیبدن

گروه چهارم: سرب

 

                                      جدول 2- ضریب هم­بستگی بین عناصر سنگین در سنگ­های باطله­ی

                                      معدن مس سونگون

                                      ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

                                               As          Cd        Cu         Mo          Pb         Se         Zn

 

                                      As       1    

 

                                      Cd   0.602       1

 

                                      Cu    0.758    0.846      1

 

                                      Mo   0.731    0.602    0.811       1

 

                                      Pb    0.467    0.382    0.361    0.410       1

 

                                      Se    0.825    0.558    0.762    0.816     0.450      1

 

                                      Zn    0.526    0.926    0.769    0.518      0.389   0.459      1

                                      ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 

                                                                                 

 

 

شکل 12- نمودار آنالیز خوشه ای عناصر سنگین در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون

 

◊◊◊◊

نتيجه گيري :

            در این تحقیق، اثرات زیست­محیطی عناصر سنگین As، Cd، Cu، Mo، Pb، Se و Zn، در سنگ­های باطله­ی معدن مس سونگون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده­، حاکی از تمرکز بالای این عناصر در باطله­های فوق می باشد. داده­های آماری نمونه­ها، نمودارهای ستونی، جعبه­ای و Q-Q، آنالیز خوشه­ای و نمودار لگاریتمی فاکتور غنی­شدگی نیز، افزودگی عناصر مذکور را در باطله­های سنگی معدن مس سونگون، تأیید می کنند که در این میان، افزودگی زیاد Cu و Mo و هم­چنین Se و As، قابل توجه و تأمل است. هم­بستگی این عناصر با همدیگر به ویژه As با Se، Cd با Zn و Cu با Mo، نیز مؤیّد رفتار ژئوشیمیایی مشابه آنهاست.

 

◊◊◊◊

 

منابع فارسي :

 

-          آقازاده، عزیزه، مر، فرید، 1389، زیست­زمین­شیمی و منشأ عناصر سلنیوم، ارسنیک و جیوه در کانسار و زیست­بوم سامانه­ی مس سونگون، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، 248ص.

-          امامی، م.، باباخانی، ع.، 1370، مطالعات زمین شناسی، پترولوژی و لیتوژئوشیمی کانسار مس و مولیبدن سونگون، شرکت خدماتی و اکتشافی کشور.

-          رشیدی­نژاد، فرشاد، 1381، ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح مس سونگون، اندیشه (گزارش فصلی امور تحقیقات مجتمع مس سرچشمه)، شماره­ی 24.

-          ستاروند، جواد، یاوری، مهدی، سکاکی، سیدحمید، 1380، برنامه ریزی تولید معدن سونگون، اولین کنفرانس معادن روباز ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان، شرکت ملی صنایع مس ایران، 17 و 18 مهرماه 1380، کرمان، ایران، ص.49-56.

-          شرکت معدن­کاری اولنگ، 1384، گزارش پیشرفت کار پروژه­ی مطالعات تکمیلی، اکتشافی، طراحی و اقتصادی معدن سونگون

 

◊◊◊◊

 

References:

-       Calagari, A., A., 2004, Fluid inclusion studies in quartz veinlets in the porphyry copper deposit at Sungun, east-azarbaidjan, iran, Journal of Asian Earth Science, V.23, pp.179-189.

 

 

 

خواندن 2555 دفعه آخرین ویرایش در دوشنبه, 07 بهمن 1392 ساعت 11:46
برای ارسال نظر وارد سایت شوید
صفحه اصلی مقاله های بخش معدن ارزیابی اثرات زیست محیطی فلزات سنگین