پهنه بندی مقدماتی خطر زه‌کشی اسیدی معادن در ایران، با بهره‌گیری ازGIS : رهیافت پیش‌بینی احتمال رویداد

دسته دورسنجی و GIS
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده شهرام نصیری طیبه کیانی،
تاريخ برگزاری ۲۸ آبان ۱۳۸۴

چکیده:
    زه‌کشى اسیدى معادن، مهمترین مسئله آلودگى زیست‌محیطى ذخایر سولفیدى است. این پدیده سبب اسیدى کردن محیط و آزاد‌سازى عناصر فلزى سنگین مى‌شود. در پژوهش حاضر با ایجاد پایگاه داده ذخایر سولفیدى ایران در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایى، از لایه‌هاى مختلف آن، در تهیه نقشه پهنه‌بندى خطر زه‌کشى اسیدى استفاده شده است. براین اساس، پس از مدل سازى فرایند تولید و خنثى سازى اسید در طبیعت، لایه‌هاى اطلاعاتى لازم جهت تلفیق و پردازش، انتخاب و گردآورى شد. نتیجه این مطالعه نشان مى‌دهد مناطق شمال آذربایجان‌شرقى، کرمان، جنوب‌باخترى استان مرکزى، باختر کردستان، شمال باخترى قزوین و شمال سمنان از میزان خطر نسبى بالایى برخوردار بوده و هرچه به نواحى مرکزى فلات ایران و پهنه زاگرس نزدیک مى‌شویم از میزان خطرکاسته مى‌شود.
 
Contribution of GIS to Preliminary Zonation of Acid Mine Drainage hazard in Iran: Predictive Probabilistic Approach
 
Abstract:
     Acid Mine Drainage (AMD) is the main environmental problem of sulfur-bearing mines. The runoff formed is usually acidic and releases nonessential heavy metals. In the present paper, we use sulfide deposits database in GIS (predictive probabilistic approach) to produce AMD hazard zonation map. Information layers are selected by modeling of acid generation in nature. The results show, north of Azrbaijan-e-Sharghi, Kerman, SW of Markazi, west of Kordestan, NW of Ghazvin and north of Semnan are relatively most hazardous and also AMD hazard decreases, when we come to Zagros zone and Central Iranian Plateau.

مقدمه:
    پدیده زه‌کشی اسیدی معادن که به اختصار AMD نام گرفته‌است، از اکسید شدن کانی‌های سولفیدی، بویژه پیریت در حضور هوا، آب و باکتری‌ها بوجود می‌آید. محصول‌های این واکنش شیمیایی، اسید سولفوریک و هیدروکسید آهن است. اسید تولیدی، علاوه بر اسیدی کردن محیط، به کانی‌های دیگر حمله کرده و محلول‌هایی را بوجود می‌آورد که ممکن است عناصر سمی مانند، کادمیم، آرسنیک و جیوه را وارد محیط زیست کند(Mills, 2002).
     با درک ابعاد پتانسیل خطرات زیست‌محیطی، امکان تدوین یک برنامه جامع؛ در حین،  پیش و پس از رخ‌داد فراهم می‌شود. این مجموعه فعالیت‌ها مدیریت بحران نام دارد. امروزه بهره‌گیری از فن‌آوری سامانه اطلاعات جغرافیایی با توانایی به‌کارگیری الگوهای ریاضی و مدل‌های آماری به ابزاری در دست مدیریت بحران بدل گشته است. نتیجه مستقیم تلفیق لایه‌های مختلف اطلاعاتی، آشکارسازی مناطق خطر و سپس برآورد میزان و نحوه گسترش آن می‌باشد که بصورت نقشه‌های پهنه‌بندی ارائه می‌گردد.
     در مورد بلایای طبیعی چون زلزله، زمین‌لغزش، سیل و روانگرایی تاکنون این نقشه‌ها در مقیاس‌های ملی و منطقه‌ای تهیه شده ولی در مسائل مربوط به آلودگی‌های زیست محیطی، به جز مطالعات موردی گسترش آلودگی پیرامون ذخایر معدنی، بررسی‌ها به صورت تولید نقشه‌های پهنه‌بندی هدایت نشده است.
     این پژوهش برای نخستین بار با بهره‌گیری از GIS، آلودگی زیست‌محیطی ناشی از زه‌کشی اسیدی ذخایر معدنی(AMD) در ایران را به صورت نقشه پهنه‌بندی خطر، ارائه می‌نماید. در این مطالعه رهیافت پیش‌بینی احتمالی(LRI, 2002)، در برآورد خطرAMD به کار رفته است. به‌کارگیری این مفهوم، امکان درنظرگرفتن دقیق عدم یقین در رویداد را برای برآورد خطرAMD فراهم می‌کند(Massachusetts WOFE, 1995). این منطق، چاره‌جویی برای شناسایی تعیین کمیت و ترکیب منطقی عدم یقین‌ها را بوجود می‌آورد تا شکل کامل‌تری از مفهوم خطر AMD ارائه کند.
بحث:
     بررسی حاضر با استفاده از نرم‌افزار Arcview 3.X، روش وزن‌های نشانگر و بر مبنای بانک اطلاعات ذخایر سولفیدی ایران (نصیری و احتشامی 1381، Johari 2002) صورت پذیرفته است. برای این منظور نخست شرایط پیشرفت واکنش اسید زایی(جابجایی واکنش به سمت تولید اسید بیشتر) مدل‌سازی و لایه‌های پراکندگی ذخایر سولفیدی(شکل1- الف)، میانگین سالانه بارندگی(شکل1- ب)، گسل(شکل1- ج)، آبراهه‌های اصلی(شکل1- د) و سنگ‌شناسی محرک فراید(شیل، زغال سنگ) (شکل1- ه) گردآوری و ساماندهی شد. سپس شرایط خنثی سازی واکنش با در نظر گرفتن یک ماده تولید کننده قلیا، بررسی و پراکندگی سنگ آهک‌های ایران(شکل1- و) به عنوان معرف این ویژگی، ایجاد و ساماندهی شد.
     با شناسایی نقش هر دسته از داده‌ها در مسیر دستیابی به هدف تهیه نقشه خطر AMD و با تکیه بر روش آماری آنالیز وزن‌های نشانگر، نقشه‌های نشانگر هر لایه اطلاعاتی تهیه شد. مرحله بعدی کلاسه‌بندی هر کدام از نقشه‌های نشانگر بود که با تکیه بر نظر متخصصین رشته‌های مختلف علوم زمین، مقرر شد نقشه‌های نشانگر بارندگی از کلاس سه(3+)، گسل‌ و آبراهه از کلاس دو (2+) و سنگ‌شناسی محرک فرایند از کلاس یک(1+) برخوردار باشند. همچنین لایه اطلاعاتی پراکندگی سنگ آهک‌های ایران، با فرض خنثی‌سازی پدیده AMD، به عنوان یک لایه اطلاعاتی با کلاس منفی سه (3-) انتخاب شد.
     پس از ترکیب نقشه‌های نشانگر، با توجه به کلاسه‌بندی‌های صورت گرفته، نقشه مقدماتی خطر زه‌کشی اسیدی ذخایر سولفیدی ایران در سامانه اطلاعات جغرافیایی، تهیه شد(شکل2). 
نتیجه‌گیری:
     پژوهش حاضر، مقدماتی و اولین مطالعه در نوع خود در ایران است که برای بهره‌گیری کاربردی از چنین الگوریتمی باید بررسی‌های تکمیلی به عمل آید، با این وجود، با توجه به تحلیل به عمل آمده، به نظرمی‌رسد این مدل در جهت شناسایی مناطقی با بیشترین میزان آلودگی مناسب است. اهم نتایج حاصل از این بررسی عبارتند از:
با توجه به شرایط اقلیمی و نحوه پراکندگی سازند‌های کربناته ایران، زه‌کشی اسیدی معادن به عنوان یک بلای فراگیر زیست‌محیطی در ایران مطرح نیست. با این وجود در بعضی از مناطق کشور نظیر، شمال آذربایجان‌شرقی، کرمان، جنوب‌باختری استان مرکزی، باختر کردستان، شمال باختری قزوین و شمال سمنان این پدیده به شدت در حال فعالیت بوده و از میزان خطر نسبی بالایی برخوردار است. بر اساس نقشه ارائه شده (شکل2) هرچه به نواحی مرکزی فلات ایران و پهنه زاگرس نزدیک می‌شویم از میزان خطرکاسته می‌شود.
در برآورد مقدمات زه‌کشی اسیدی معادن در ایران، پهنه‌های با بیشترین میزان خطر معرف منشاء آلودگی است. بدیهی است گسترش آلودگی از این مناطق تا شعاع زیادی قابل پی‌گیری است.
بطور کلی مسائل زیست‌محیطی با مقیاس‌های زمین‌شناختی قابل مقایسه نیست. این بدین معناست که گرچه مناطق معرفی شده به عنوان مناطق خطر، از وسعت بسیار کمی برخوردارند (حتی گاهی بصورت یک نقطه)، با این حال گسترش آلودگی پیرامون این نقاط، ابعادی فراتر از این را به تصویر می‌کشد.
     با در نظر گرفتن این نتایج پیشنهاد می‌گردد برای مطالعات بعدی  با توجه به در دسترس بودن  داده های ژئوشیمیایی در محدوده  مناطق خطر، مدل گسترش آلودگی پیرامون معادن موردنظر، نمایش داده شود.
 
 

تشکر و قدردانی:
نگارندگان در این پژوهش از نظر‌ها و پیشنهاد‌های ارزشمند بزرگوارانی چون، مهندس ایرج نوایی (NGDIR)، دکتر جمشید حسن‌زاده (دانشگاه تهران)، دکتر حسین رحیم‌پور (دانشگاه تهران)، دکتر احمد قهرمان(دانشگاه تهران)، مهندس مژگان زارعی نژاد (GSI)، مهندس شیدا اسکندری (GSI)، دکتر سوزان بتی (USGS)، بهره‌برده‌اند که بدینوسیله از ایشان سپاسگذاری می‌گردد.

کلید واژه ها: سایر موارد