ساس غلظت عناصر سمناک در مرحله چهارم استخراج گزینشی…….167
شکل 4-21 روابط زمین شیمیایی عناصر سمناک در مرحله چهارم روش BCR با استفاده از آزمون آنالیز خوشه‌ای………………………………………………………………………………………………………………167
شکل 4-22- گونه پذیری سرب در خاکهای مورد مطالعه…………………………………………………..168
فصل اول
مقدمه
1-1- کلیات
فرایندهای معدنکاری، ذوب و کانه آرایی در بسیاری از نقاط جهان سبب آلودگی زیست بومهای طبیعی مجاور این مراکز شده‌است. این فرایندها عناصر بالقوه سمناک را به شکل گاز، ذرات معلق، پساب مایع و یا باطله‌های جامد به محیطهای طبیعی به ویژه آب، رسوب و خاک اضافه می‌کنند (Dudka and Adrino, 1997). تولید مس نمونه بارزی از ایجاد این گونه مسائل زیست محیطی است، چرا که ذوب کانسنگ سولفیدی مس به آلودگی وسیع هوا منجر می‌شود. گسیل های گازی اغلب با گازهای سمّی مانند گوگرد دیوکسید و فلزات سنگین از جمله As, Pb, Hg, Cd, Ni, Be, v همراهند. در مناطق مجاور منبع آلاینده، تنفس هوای آلوده به این گسیل‌ها منجر به ورود غلظت های بالا به بدن موجودات زنده می شود. فلزات سنگین گسیل شده از راه بارش جوی وارد بوم سامانه های زمین می‌شوند. افزون بر این، همراه با خاک و رسوب وارد شبکه های غذایی شده و می توانند تندرستی جمعیت‌های زنده را به خطر اندازند. بدین ترتیب که فلزهای بالقوه سمّی نهشته شده از جو، درسطح زمین با خاک آمیخته می شوند؛ این فلزها می‌توانند بخشی از تغذیه آبخوان ها یا رواناب های سطحی را تشکیل دهند (مُر و همکاران،1387). در زیست‌بوم‌سامانه‌هایی که دچار آلودگی انسان‌زاد شده‌اند، تعیین مقدار کل هر عنصر صرفاً روند تغییرات و یا نوع عناصر آلاینده را مشخص می‌کند و اطلاعاتی در زمینه تحرک و یا زیست دسترس پذیری آنها به دست نمی‌دهد؛ زیرا تحرک و زیست دسترس پذیری یک عنصر آلاینده به شکل حضور آن در محیط بستگی دارد. بطور کلی تغییر در شرایط محیط طبیعی با تغییر شکل حضور عناصر بالقوه سمناک و حتی عناصر مغذی ضروری همراه بوده، و می‌تواند به شدت بر رفتار زمین‌شیمیایی آنها در محیط تاثیر بگذارد. برای پیش بینی رفتار شیمیایی یک عنصر باید شکل‌های مختلف آن در محیط مورد نظر ( برای مثال خاک و یا رسوب) به طور کامل در انواع شرایط سامانه‌های طبیعی مورد بررسی قرار گیرد. شناسایی و تعیین غلظت فلزات بالقوه سمناک مرتبط با بخش‌های مختلف خاک و یا رسوب تحت عنوان تجزیه کسر شیمیایی (chemical fraction analysis) شناخته شده‌است. در این روش با استفاده از حلالهای متفاوت و بر طبق دستورالعمل استخراج ترتیبی (sequential extraction procedure) شرایط متنوعی برای آزادسازی و انحلال عناصر مرتبط با فازهای مختلف و یا ساختارهای کانی شناختی خاص در نمونه خاک و یا رسوب ایجاد می‌شود. توالی ویژه‌ای برای شناسایی شکل‌های عناصر بالقوه سمناک در خاک و یا رسوب وجود دارد. این توالی بسته به شرایط متفاوت دارای تنوع زیاد می‌باشد؛ اما آنچه مسلم است روشهای تجزیه‌ی کسر شیمیایی اطلاعات ارزشمندی از منشأ، تحرک فیزیکوشیمیایی، انتقال و پتانسیل سمناکی عناصر آلوده را را فراهم می‌کند. در واقع انواع شکلهایی که توسط تجزیه کسر شیمیایی شناسایی می‌گردند، تخمینی از مقدار عناصر سمناک در مخازن مختلف این عناصر در خاک و یا رسوب می‌باشند، که می‌توانند با تغییر شرایط محیطی آزاد گردند. هدف از ارائه این فصل بیان طرح موضوع و ارائه کلیاتی در راستای اهداف و فرضیه‌های پژوهش، روشهای ذوب، اثرات زیست محیطی ذوب فلزات، روشهای تفکیک شیمیایی و ارتباط آنها با تحرک و زیست‌دسترس‌پذیری عناصر بالقوه سمناک، معیارهای گزینش و انواع الگوهای استخراج عناصر می‌باشد.
1-2- طرح موضوع و اهمیت آن در مطالعات زیست محیطی
پایش زیست محیطی در مناطق صنعتی به ویژه در مجاورت کوره‌های ذوب کانسنگهای فلزی و شناسایی منابع آلاینده طبیعی و انسانزاد می‌تواند نقش بسیار مهمی در کمینه کردن خطرات زیست محیطی داشته باشد، و به بهینه سازی سامانه ذوب و فرآوری مواد معدنی کمک زیادی کند. از این راه می توان آسیب هایی که به ساکنان منطقه وارد می‌شود را کاهش داد. از طریق تجزیه‌ی کسر شیمیایی امکان تعیین میزان تحرک، رهاسازی و پتانسیل زیست دسترس‏پذیری عناصر فراهم می‌شود. در معادن مس پورفیری و واحدهای کانه آرایی و ذوب آنها، بدلیل تنوع منابع آلاینده، شکل حضور عناصر در محیطهای زمین‌شیمیایی آب، خاک و رسوب این مراکز نیز تنوع گسترده‌ای دارد. علاوه بر منابع آلودگی و نوع عناصر آلاینده، شرایط اقلیمی که تأثیر زیادی بر فرایندهای زمین شناختی و زیست محیطی مانند تشکیل خاک، رهاسازی و انتقال عناصر دارد نیز در نقاط مختلف تفاوت می‌کند. تمام این عوامل بر رفتار شیمیایی، تحرک و زیست دسترس‌پذیری یک عنصر در خاک، آب و یا رسوب تاثیر می‌گذارد.
تفکیک شیمیایی عناصر در خاک و یا رسوب با استفاده از روشهای استخراج ترتیبی (extraction sequential) انجام می‌شود. با استفاده از این روش انتظار می‌رود که هم پیش بینی مناسبی در مورد انواع شکل شیمیایی عناصر بالقوه سمناک فراهم ‌آید، و هم عوامل حاکم بر رفتار این عناصر در خاک و یا رسوب شناسایی شوند (Violante et al., 2007).
تفکیک شیمیایی عناصر از طریق روشهای استخراج ترتیبی در واقع نوعی ارزیابی خطر زیست محیطی محسوب می‌شود که می‌توان آنرا بر طبق مراحل زیر شرح داد:
انتخاب عناصر دارای پتانسیل سمناکی
ارزیابی سطح آلودگی عناصر مورد نظر و نیاز به تحقیقات بعدی در زمینه پتانسیل رهاسازی عناصر از خاک و یا رسوبات
تعیین پتانسیل رهاسازی، انحلال و انتقال عناصر سمی
زیست دسترس پذیری عناصر آلوده برای موجودات زنده‌ای که در معرض آلودگی قرار دارند
ارتباط بین شاخص‌های فیزیکوشیمیایی محیط مانند pH بررفتار عناصر
تأثیر ترکیب کانی‌شناختی بررفتار عناصر و ارتباط آن با غلظت عناصر در اجزاء تفکیک شده در هر مرحله از روشهای تفکیک شیمیایی
برآورد ریسک (risk assessment) انواع عناصر آلاینده و همچنین خطر منابع مختلفی که این عناصر را وارد محیط می‌کنند.
ضرورت بهسازی و یا پاکسازی عناصر آلاینده، تعیین الویت منابع الودگی و ارزیابی گزینه‌های مختلف پاکسازی با توجه به شرایط منطقه
راه اندازی کارخانه ذوب کانسنگ مس خاتون آباد، حساسیت زیادی در منطقه ایجاد کرده است به طوریکه سازمان حفاظت محیط زیست و عامه مردم، فعالیت این کارخانه را عامل اصلی بروز بیماری و مرگ و میر دامهای منطقه در چند سال اخیر می‌دانند. شرکت ملی صنایع مس تا کنون برای جبران تلفات دامی مورد ادعا، غرامت زیادی پرداخت کرده است. علت مرگ و میر گوسفندان در منطقه تاکنون به درستی مشخص نشده است و احتمال این که عوامل دیگری بجز کارخانه ذوب مس خاتون آباد نیز در بروز این نابهنجاریها دخیل باشند وجود دارد. در این پژوهش ابتدا بی هنجاریهای موجود در خاکهای منطقه شناسایی و عوامل مؤثر در ایجاد آنها مشخص می‌شود. سپس سهم عوامل طبیعی و انسانزاد به وجود آورنده این بی‌هنجاریها به طور جداگانه محاسبه می‌گردد.
1-3- اهداف و فرضیه‌های پژوهش
محیط‌های زمین شناختی (آب، خاک و رسوب) در مناطق مجاور مراکز معدنکاری و ذوب همواره در معرض غلطت‌هایی فراتر از غلظت طبیعی عناصر سمناک قرار دارند. در یک زیست‌بوم‌سامانه محیط‌هایی مانند آب، رسوب و خاک تأمین کننده عناصر مورد نیاز در چرخه‌های زیستی می‌باشند. در شرایط طبیعی، هر زیست بوم سامانه میزان مشخصی از شار عناصر را از طریق محیط‌های مختلف دریافت می‌کند؛ به‌گونه‌ای که کلیه موجودات با گذشت سالهای طولانی، خود را باشرایط موجود وفق داده‌اند. شار عناصر سمناک یا به عبارتی غلظت عناصر در آب، رسوب و خاک توسط عوامل انسان‌زاد افزایش می‌یابد. در این حالت زیست بوم سامانه با شرایط جدیدی مواجه می‌شود که با آن سازگاری ندارد. سؤال اساسی این است که چه مقدار از عناصر آلوده پتانسیل ورود به چرخه‌های زیستی یک بوم سامانه را دارا می‌باشند؟ استفاده از روش‌های تفکیک شیمیایی پاسخ این سؤال را مشخص می‌کند.
کارخانه ذوب خاتون‌آباد بیش از 17 سال سابقه فعالیت دارد. بی‌تردید روند تغییرات زمین شیمیایی عناصر سمناک در محیط‌ پیرامون این کارخانه دستخوش تغییرات شدیدی شده است. از دیدگاه زیست محیطی پرسش‌هایی جدی در ارتباط با فعالیت کارخانه ذوب در این منطقه مطرح است