ارزیابی آلودگی ناشی از فعالیت های معدنی با استفاده از مطالعات ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

2 دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ملایر، ملایر

چکیده

فعالیت‌های اکتشاف و استخراج مواد معدنی ممکن است باعث افزایش غلظت فلزات سنگین در محیط‌های اطراف شود. در این مناطق، رودخانه‌ها و آب‌های سطحی دارای پتانسیل بالایی برای گسترش این نوع آلودگی‌اند. از آنجا که آلودگی فلزات سنگین دارای اثرات جبران‌ناپذیری برای محیط‌ زیست و جانداران به ‌ویژه خود انسان است، باید منابع اصلی آلودگی شناسایی و گسترش آن را کنترل کرد، بنابراین بررسی رسوبات آبراهه‌ها، به ‌عنوان مهم‌ترین عامل در انتقال و پراکندگی آلاینده‌های فلزی، اهمیت زیادی دارد. بدین منظور در مطالعه حاضر برای ارزیابی کیفیت رسوبات و بررسی آلودگی ناشی از پراکنش فلزات سنگین، از نتایج آنالیز عناصر Cr،Co ،Ni ،Cu،Zn ،Cd ، Pb و As در 911 ایستگاه واقع در منطقه بافت، استان کرمان استفاده ‌شده است. وضعیت آلودگی نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای با استفاده از شاخص‌های انباشت‌ ژئوشیمیایی، ضریب‌آلودگی، درجه آلودگی اصلاح ‌شده، خطر زیست‌‌محیطی و شاخص بارآلودگی مورد بررسی قرارگرفته شد. نتایج مطالعه وجود آلودگی متوسط تا نسبتا شدید را برای فلزات سرب، روی، نیکل، کروم، کادمیوم و آرسنیک در برخی از ایستگاه‌های نمونه‌برداری اثبات کرده است. بررسی مناطق بالادست نقاط آلوده نشان داد که منابع آلودگی عمدتا مرتبط با فعالیت‌های معدنی و انسانی بوده اما در برخی از موارد آلودگی به دلیل ویژگی‌های زمین‌شناسی منطقه انجام گرفته است. در نتیجه با توجه به اثرات مخرب ناشی از نزدیکی منابع آلودگی فلزات سنگین به زیستگاه‌های جانداران و اثرگذاری آن منابع بر حوضه‌ آبریز و آبخیز شهرستان‌های بافت، ارزوییه و رابر، توصیه می‌شود تا نظارت مستمر از سطح آلودگی ناشی از فعالیت‌های معدنی برای اصلاح و تصفیه آلودگی انجام گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Contaminations Caused by Mining Activities Using Stream Sediment Geochemical Studies

نویسندگان [English]

  • M. Movahhed 1
  • M. Yousefi 2
1 M.SC Student, Faculty of Mining, Isfahan University of Technology (IUT), Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]

Exploration and exploitation of mineral deposits could increase heavy metal contents in the environment around the deposits. In mining areas, water flow facilitates dispersion of the metal contamination. Thus, due to the toxic effect of heavy metals on environment and human, it is important to recognize sources of the contamination for the possible fixing of such problems. In this study to investigate the contaminations caused by heavy metals, element contents of Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, and As in 911 stream sediment samples, which were taken from Baft area, Kerman province, were used. Pollution load index, Ecological risk index, Geo-accumulation index, Contamination Factor, and Modify Contamination Degree were applied to delineate contaminated areas. Outcome demonstrated that there are moderate to intense contamination of Zn, Cd, Pb, Cr, Ni, and As in some parts of the area. Inspection of upstream of the contaminated samples illustrated that sources of the contamination are mainly mining and anthropogenic activities. Due to the proximity of the pollution sources to residential areas and its negative effect on the catchment watershed and basins, continuous monitoring of the pollution, caused by mineral activity, is recommended to modulate the negative influence of the contamination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mining environment
  • Heavy metals
  • Stream Sediments
  • Mineral Activities
  • Baft area
[1]     Wijaya, A. R., Ricky, A., Ouchi, A. K., Tanaka, K., Cohen, M. D., Sirirattanachai, S., Shinjo, R., and Ohde, S. (2013). “Evaluation of heavy metal contents and Pb isotopic compositions in the Chao Phraya River sediments: Implication for anthropogenic inputs from urbanized areas, Bangkok”. Journal of Geochemical Exploration,  126: 45-54.

[2]     Gupta, A. K., Gupta, S. K., and Patil, R. S. (2005). “Statistical analyses of coastal water quality for a port and harbour region in India”.  Environmental Monitoring and Assessment, 102(1-3): 179-200.

[3]     Adams, W. J.,  Kimerle, R. A., and Barnett Jr, J. W. (1992). “Sediment quality and aquatic life assessment”.  Environmental Science & Technology, 26(10): 1864-1875.

[4]     Rath, P., Panda, U. C., Bhatta, D., and Sahu, K. C. (2009). “Use of sequential leaching, mineralogy, morphology and multivariate statistical technique for quantifying metal pollution in highly polluted aquatic sediments—A case study: Brahmani and Nandira Rivers, India”.  Journal of Hazardous Materials, 163(2-3): 632-644.

[5]     Zhifeng, Y., Wang, Y., Shen, Z., Niu, J., and Tang, Z. (2009). “Distribution and speciation of heavy metals in sediments from the mainstream, tributaries, and lakes of the Yangtze River catchment of Wuhan, China”.  Journal of Hazardous Materials, 166(2-3): 1186-1194.

[6]     Mohiuddin, K. M., Zakir, H. M., Otomo, K., Sharmin, S., and Shikazono, N. (2010). “Geochemical distribution of trace metal pollutants in water and sediments of downstream of an urban river”.  International Journal of Environmental Science & Technology, 7(1): 17-28.

[7]     Olubunmi, F. E., and Olorunsola, O. E. (2010). “Evaluation of the status of heavy metal pollution of sediment of Agbabu bitumen deposit area, Nigeria”.  European Journal of Scientific Research, 41(3): 373-382.

[8]     Kabir, Md Imran, LEE Hosik, KIM Geonha, and JUN Taesung. (2011). “Correlation assessment and monitoring of the potential pollutants in the surface sediments of Pyeongchang River, Korea”.  International Journal of Sediment Research, 26(2): 152-162.

[9]     Jiang, J., Wang, J., Liu, S., Lin, C., He, M., and Liu, X. (2013). “Background, baseline, normalization, and contamination of heavy metals in the Liao River Watershed sediments of China”.  Journal of Asian Earth Sciences, 73: 87-94.

[10]  Maftei, E. A., Iancu, O. G., and Buzgar, N. (2014). “Assessment of minor elements contamination in Bistriţa River sediments (upstream of Izvorul Muntelui Lake, Romania) with the implication of mining activity”.  Journal of Geochemical Exploration, 145: 25-34.

[11]  Abrahim, G. M. S., and Parker, R. J. (2008). “Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand”.  Environmental Monitoring and Assessment, 136(1-3): 227-238.

[12]  Shakery, A., Moor, F., and Razikordmahalleh, L. (2010). “Distribution of soil heavy metal contamination around industrial complex zone, Shiraz, Iran”.  19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, Brisbane, Australia, 51-54.

[13]  Hakanson, L. (1980). “An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach”.  Water Research, 14(8): 975-1001.

[14]  Weissmannová, H. D., and Pavlovský, J. (2017). “Indices of soil contamination by heavy metals–methodology of calculation for pollution assessment (minireview)”.Environmental Monitoring and Assessment, 189(12): 616.

[15]  Chen, C. W., Chen, C. F., and Dong, C. D. (2012). “Copper contamination in the sediments of Salt River Mouth, Taiwan”. Energy Procedia, 16: 901-906.

[16]  Ghani, S. A., Zokm, G. E., Shobier, A., Othman, T., and Shreadah, M. (2013). “Metal pollution in surface sediments of Abu-Qir bay and Eastern harbour of Alexandria, Egypt”.  The Egyptian Journal of Aquatic Research, 39(1): 1-12.

[17]  Kalender, L., and Uçar, S. Ç. (2013). “Assessment of metal contamination in sediments in the tributaries of the Euphrates River, using pollution indices and the determination of the pollution source, Turkey”.  Journal of Geochemical Exploration, 134: 73-84.

[18]  Lim, D. I.,  Choi, J. W., Shin H. H.,, Jeong, D. H., and Jung, H. S. (2013). “Toxicological impact assessment of heavy metal contamination on macrobenthic communities in southern coastal sediments of Korea”.  Marine Pollution Bulletin, 73(1): 362-368.

[19]  Muller, G. (1969). “Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River”.  Geojournal, 2: 108-118.

[20]  Audry, S., Schäfer, J., Blanc, G., and Jouanneau, J. M. (2004). “Fifty-year sedimentary record of heavy metal pollution (Cd, Zn, Cu, Pb) in the Lot River reservoirs (France)”.  Environmental Pollution, 132(3): 413-426.

[21]  Moore, F., Forghani, G., and Qishlaqi, A. (2009). “Assessment of heavy metal contamination in water and surface sediments of the Maharlu Saline Lake, SW Iran”.  Iranian Journal of Science and Technology (Sciences), 33(1): 43-55.

[22]  Zhang, W., Feng, H., Chang, J., Qu, J., Xie, H., and Yu, L. (2009). “Heavy metal contamination in surface sediments of Yangtze River intertidal zone: an assessment from different indexes”.  Environmental Pollution, 157(5): 1533-1543.

[23]  Reimann, C., Filzmoser, P., and Garrett, R. G. (2005). “Background and threshold: critical comparison of methods of determination”.  Science of the Total Environment, 346(1-3): 1-16.

[24]  Förstner, U., and Calmano, W. (1998). “Characterisation of dredged materials”.  Water Science and Technology, 38(11): 149-157.

[25]  Senesil, G. S., Baldassarre, G., Senesi, N., and Radina, B. (1999). “Trace element inputs into soils by anthropogenic activities and implications for human health”. Chemosphere, 39(2): 343-377.

[26]  Nriagu, J. O. (1988). “A silent epidemic of environmental metal poisoning?”.  Environmental Pollution, 50(1-2): 139-161.