تعیین میزان آلودگی فلزات سنگین در مناطق معدنی با استفاده از شاخص های فرسایش و رسوب

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

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

10.30479/jmre.2020.11617.1320

چکیده

فلزات سنگین به‌دلیل سمی‌بودن و پایداری در طبیعت، از آلاینده‌های خطرناک محیط زیست هستند. این فلزات می‌توانند با تغییر در خواص شیمیایی رسوبات، فلزات و آلاینده‌ها را به آب روی رسوب خود انتقال دهند و با تحرک دوباره آنها در محیط، به‌عنوان منبع آلودگی عمل کنند. در این خصوص معادن فلزی و فعالیت‌های معدنی یکی از منابع اصلی آلودگی فلزات سنگین در محیط‌های محلی هستند. در مطالعه حاضر به‌منظور ارزیابی سطوح آلودگی فلزات سنگی (Cu، Ni، Cr، Zn، Pb و Mn)  از تحلیل داده‌های ژیوشیمیایی رسوبات آبراهه‌ای ورقه 1:100.000 خوی استفاده شده است. از آنجا‌که داده‌های رسوب آبراهه‌ای، معرف مواد بالادست خود هستند، برای تحلیل بهتر آلودگی از روش حوضه آبریز نمونه (SCB) استفاده و براساس آن، غلظت زمینه محلی ناشی از لیتولوژی به روش میانگین وزن‌دار محاسبه و به‌عنوان زمینه در شاخص‌های کیفیت رسوب مانند شاخص ضریب آلودگی و شاخص خطر زیست‌محیطی استفاده شد. عناصر نیز برای مشارکت در شاخص‌های مرکب کیفیت رسوبات، با روش‌های آماری چند متغیره مانند ماتریس همبستگی پیرسون، آنالیز فاکتوری و خوشه‌بندی سلسله مراتبی مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعه حوضه‌های آلوده نشان‎داد که منابع آلودگی بیشتر به‌دلیل خصوصیات زمین‌شناسی منطقه بوده اما در برخی موارد فعالیت‌های معدنی و انسانی در گسترش آلودگی بسیار موثر بوده‌اند. در گام بعدی برای رتبه‌بندی مناطق آلوده، دبی رسوب مربوط به هر حوضه محاسبه و با توجه به سطح آلودگی رسوب، پتانسیل تولید حجمی و دبی رسوب، 127 حوضه آلوده Cr و Ni  به‎روش تاپسیس رتبه‌‌بندی شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Heavy Metal Pollution in Mineral Areas Using Erosion and Sedimentation Indices

نویسندگان [English]

  • M.S. Movahhed 1
  • S.H. Tabatabaei 2
  • M. Yousefi 3
1 M.Sc Student, Dept. of Mining Engineering, Isfahan University of Technology (IUT), Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Isfahan University of Technology (IUT), Isfahan, Iran
3 Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]

Heavy metals are dangerous for our environment due to their toxic and stable behavior in nature. These metals can change the chemical properties of sediments because they move from their sources, i.e., deposition sites, to stream of water. In this regard, mining activities are one of the major sources of heavy metal pollution in environments around the mines. In this study, to evaluate the risk of heavy metals (Cr, Ni, Cr, Zn, Pb&Mn) pollution, a dataset of stream sediment elemental concentration of the 1:100,000 scale Khoy quadrangle map was bult. Due to the fact that the sediment data represent upstream materials of sampling locations, the sample catchment basin method was applied to portray the pollutions. Then uni-element background concentration caused by lithology was calculated by the weighted average method and was applied as a reference value for calculation of sediment quality indices such as Contamination factor, Geoaccumulation index and ecological risk factor. In order to Participation in the Integrated quality indices, the elements with multivariate statistical methods such as Pearson correlation matrix, factor analysis, and hierarchical clustering were investigated. In this research, the study of contaminated basins showed that the sources of contamination were mainly due to the geological features of the area, but in some cases, mineral and human activities were very effective in spreading the contamination. Next, to prioritize the contaminated areas amount sediment discharge was calculated for each basin and according to sediment contamination level, Volumetric production potential and sediment discharge of each basin, those contaminated areas were ranked TOPSIS method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 1:100
  • 000 scale Khoy quadrangle map
  • sample catchment basin
  • Erosion potential method
  • Ranking of contaminated areas