1-4-3-2- روش شستشوی اسیدی……………………………………15

 

   1-4-3-3-روش تغلیظ کردن………………………………………………..15

 

 1-4-4-واکنش‌های شیمیایی……………………………………………..15

 

 1-5-اثرهای زیست محیطی ذوب کانسنگهای فلزی…………………………..16

 

  1-5-1- فروکاهی خاک…………………………18

 

  1-5-2- اسیدی شدن……………………………………………19

 

  1-5-3- زیست شناسی خاک………………………………..19

 

  1-6-3- فلزات جزئی……………………………………………..20

 

 1-7- بررسی آثار زیست محیطی گاز …………………………….20

 

  1-7-1- تأثیر  بر گیاهان…………………………………21

 

  1-7-2- تأثیر  برانسان………………………………….22

 

 1-8- بارش اسیدی……………………………………….23

 

 1-9- مواد ریزگردی(Particulate matter) …………………………..24

 

  1-9-1- تأثیر ریز ذرات معلق بر انسان………………………………..26

 

  1-10- برخی عناصر رایج در ریز ذرات معلق ناشی از ذوب کانسنگ مس……………..28

 

   1-10-1- مس……………………………………………………28

 

   1-10-2- آرسنیک………………….29

 

   1-10-3- سرب……………………………….31

 

   1-10-4- مولیبدن…………………………………32

 

   1-10-5 کادمیم……………………………………………….33

 

   1-10-6- روی………………………………………………………34

 

 1-11- مسیرهای انتقال عناصر در زیست بوم سامانه………………………35

 

 1-12- گونه پذیری و تفکیک شیمیایی………………………………..38

 

 1-13- تعیین زیست دسترس پذیری عناصر سمناک برای گیاهان و موجودات زنده………….41

 

  1-13-1 تعیین زیست دسترس پذیری با استفاده از روش تفکیک شیمیایی………………………42

 

 1-14-پیشینه روشهای استخراج گزینشی مرحله‌ای………………………..43

 

  1-14-1- روش استخراج گزینشی ترتیبی…………………………………….45

 

 1-14-2- روش استخراج گزینشی ترتیبیBCR ……………………………………..47

 

 فصل دوم: موقعیت جغرافیایی، آب و هوا و زمین شناسی ناحیه مورد مطالعه

 

 2-1-مقدمه………………………………………………………………..49

 

 2-2-موقعیت جغرافیایی و ریخت‌شناسی منطقه مورد مطالعه………………………….50

 

 2-3-آب و هوا و اقلیم منطقه………………………………..51

 

  2-3-1-باد………………………………………..51

 

 2-4-زمین شناسی منطقه………………………………………….52

 

  2-4-1-کواترنری………………………………………………53

 

  2-4-2-زمین‌شناسی ساختاری……………………55

 

  2-4-3- زمین شناسی مهندسی……………………………….55

 

 فصل سوم: نمونه برداری و روش های تجزیه ای و محاسباتی

 

 3-1-مقدمه……………………………………………………………………57

 

 3-2- نمونه برداری …………………………………………………………..58

 

  3-2-1-روشهای نمونه برداری………………………………………60

 

  3-2-2-انواع نمونه……………………………….63

 

  3-2-3-تعداد نمونه ها…………………………………………….63

 

  3-2-4-نمونه برداری از خاک…………………………………64 

 

 3-2-4-1-ملاحظات کلی برای تجزیه خاک………………………………….64

 

   3-2-4-2-آماده سازی نمونه…………………………………………65

 

   3-2-4-3-تعیین pH……………………………………………66

 

   3-2-4-4-عمق نمونه برداری…………………………………………………67

 

   3-2-4-5-نمونه های کنترل (زمینه) …………………………………….67

 

   3-2-4-6-نگهداری نمونه های خاک………………………………………..68

 

 3-3-نمونه برداری از ریز گردهای جوی……………………………68

 

 3-4-نمونه برداری از منطقه مورد مطالعه و تجزیه نمونه ها………………………………70

 

  3-4-1-نمونه برداری از خاک…………………..70

 

 

   3-4-1-1-خاک مرتعی…………………………………………………….70

 

 3-5-آماده سازی نمونه ها………………………………..74

 

 3-6-اندازه گیری برخی پارامترهای فیزیکوشیمیایی خاک ………………………75

 

 3-7- تجزیه استخراج گزینشی……………………………………..75

 

 3-8-نمونه‌برداری از غبار دودکش…………………………………………79

 

 3-9-روشهای تجزیه نمونه‌ها……………………………………..79

 

  3-9-1- سنجش غلظت کل عناصر (Total Concentration) در نمونه‌های جامد……….79

 

  3-9-2- سنجش عناصر در محلولهای حاصل از روش اصلاح شده BCR …………………………80

 

 3-10-شاخص های زیست محیطی استفاده شده برای تحلیل نتایج…………………………………….80

 

  3-10-1- شاخص آلودگی…………………………………………………81

 

  3-10-2-شاخص بهنجاریده غنی شدگی……………………………..81

 

  3-10-3- شاخص زمین انباشت……………………………………………82

 

  3-10-4-شاخص بار(Pollution Load index.PLI) …………………………………………………..83

 

  3-10-5-شاخص اصلاح شده درجه آلودگی………………………………..83

 

  3-10-6-ضریب تحرک و درجات ارزیابی خطر………………………………..84

 

 3-11-روش تعیین خط مبنا یا زمینه طبیعی در محیط های مختلف………………………………….86

 

 3-12-مبانی آماری استفاده شده در تحلیل نتایج………………….88

 

  3-12-1-روشهای آماری تک متغیره…………………………………………..89

 

  3-12-2-روشهای آماری چند متغیره ………………………………………90

 

   3-12-2-1-روش تحلیل مؤلفه های اصلی……………………………92

 

 3-12-2-2-روش آنالیز خوشه ای………………………………94

 

   فصل چهارم: تحلیل داده‌ها و نتایج

 

 4-1-مقدمه……………………………………………………………96

 

  4-1-1- نتایج تجزیه شیمیایی غبار فیلتر دودکش…………………………………………………………….97

 

  4-2-1-pHخاک…………………………..101

 

  4-2-2-ماده آلی خاک…………………………………………103

 

  4-2-3-بافت خاک…………………………………..105

 

 4-3-آلودگی خاک……………………………………………..108

 

  4-3-1-خاکهای مرتعی……………………………………………..109

 

   4-3-1-1-خاکهای سطحی……………………………………………..109

 

    4-3-1-1-1-نتایج شاخص بهنجارشده غنی شدگی……………………………128

 

    4-3-1-1-2-نتایج مربوط به محاسبه ضریب زمین انباشت ( )  ………………129

 

    4-3-1-1-3-محاسبه شاخص بار آلودگی (Pollution Load index.PLI)…………..144

 

    4-3-1-1-4-محاسبه شاخص اصلاح شده درجه آلودگی (m )…………………………………145

 

    4-3-1-1-5-ضریب آلودگی خاک (Soil Pollution Index, SPI)………………………..146

 

   -3-1-2-خاکهای زیرسطحی………………………………………148

 

 4-4-نتایج تجزیه به روش استخراج ترتیبی………………………………..153

 

  4-4-1-عناصر مرتبط با اجزاء تبادل پذیر……………………………………….157

 

  4-4-2-ارتباط زمین شیمیایی بین عناصردر جزء کاهش‌پذیر……………………..159

 

  4-4-3-عناصر مرتبط با اجزاء اکسایش‌پذیر……………………………165

 

  4-4-4-عناصر مرتبط با اجزاء باقیمانده………………………………..168

 

 فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

 

 5-1-مقدمه……………………………………..172

 

 5-2-نتایج بدست آمده از محیط زمین شناختی خاک و غبار فیلتر………………………..173

 

 5-3- راهکارهای پیشنهادی برای مدیریت منابع آلودگی در محیط زمین شیمیایی خاک..177

 

منابع و مآخذ………………..183

 

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.