بررسی امکان استفاده از کشاورزی در بازسازی معادن به عنوان عامل پالاینده محیط زیست

مقدمه :

معدن‌کارى به روش‌هاى معادن سطحى به دلیل تغییر دادن شرایط توپوگرافى سطح زمین و تغییر دادن شرایط شیمیایى و فیزیکى خاکى که اصطلاحاً پوشان سنگ گفته مى‌شود و باید قبل از دسترسى به ماده معدنى برداشت شود عمده‌ترین عوامل در از بین بردن گیاهان، درختان، بوته‌ها و سبزیجات سطح زمین و مهمترین عوامل در به هم زدن ترتیب قرارگیرى افق‌هاى خاک، تقلیل پتانسیل بارورى خاک، کاهش دادن مواد مغذى افق‌هاى بالایى خاک مثل ازت، فسفر و از عوامل اصلى آلوده کننده زمین‌هاى استخراج شده محسوب مى‌شوند. از طریق جابجایى خاک و باطله‌هاى روى ماده معدنى امکان افزایش یافتن درصد بعضى از فلزات پایه و مواد معدنى مثل مس، سرب، روى و پیریت در باطله‌ها و زمین‌هاى استخراج شده وجود دارد و شرایط براى آلوده شدن آب‌هاى سطحى و زیرزمینى و غیرقابل مصرف شدن زمین‌هاى استخراج شده فراهم مى‌گردد.

جدول (۱) عملیات معادن سطحى و تأثیر عمده آن‌ها برروى زمین، هوا، آب و حیات وحش را نشان مى‌دهد.

بازسازى به معنى Reclamation و به عملیاتى اطلاق مى‌شود که موجب آماده‌سازى زمین‌هاى استخراج شده براى استفاده مجدد (بعدى) مى‌گردد. لزوماً این آماده‌سازى منجربه شکل و حالت اولیه زمین (قبل از استخراج) نمى‌شود. این عملیات همچنین باید منجربه ثبات زمین‌هاى استخراج شده و با توجه به شرایط زیست‌محیطى انجام پذیرد.

در امر بازسازى از زمینه‌هاى مختلف علوم و مهندسى مثل مکانیک خاک، پایدارى شیب زمین، خاک‌شناسى جهت بارور کردن خاک، هیدرولوژى جهت کنترل کمى و کیفى آب‌هاى سطحى، هیدرو ژئو لوژى به منظور شناسایى کمیت و کیفیت آب‌هاى زیرزمینى، کشاورزى جهت کاشت و پرورش گیاهان، درختان و سبزه‌جات، آکولوژى به عنوان مبناى مطالعات الیه و علم جامعه‌شناسى جهت انتخاب مناسب‌ترین استفاده مجدد براى زمین‌هاى استخراج شده استفاده مى‌شود.

دومین تعریف واژه Restoration است که به معناى برگرداندن زمین‌هاى تازه استخراج شده براى استفاده بعدى با اولویت در برگرداندن زمین‌هاى استخراج شده به شکل و شرایط اولیه (ماقبل استخراج) مى‌باشد.

یکى از مشکل‌ترین جنبه‌هاى برنامه‌ریزى براى بازسازى چگونگى اجرای عملیات بازسازى است بدون آن که در ماکزیمم تولید معدن و کیفیت محیط زیست تغییرى اساسى به عمل آید.

بدین جهت و به منظور برنامه‌ریزى موفق براى بازسازى باید به نکات ذیل توجه شود. (۱) شرایط ماقبل معدن‌کارى منطقه (۲) ارزیابى از نیازهاى بعد از معدن‌کارى منطقه (۳) تحلیل و مقایسه بین گزینه‌هاى مختلف جهت استخراج و بازسازى به منظور دسترسى به اهداف بعد از بازسازی. (۴) انتخاب و اجراى بهترین روش استخراج و بازسازى باتوجه به شرایط فنى، اقتصادى و اجتماعی. به منظور برنامه‌ریزى بازسازى، دو گروه از اطلاعات به هنگام طراحى معدن مورد نیاز مى‌باشد که این دو گروه عبارتند از: (۱) اطلاعات مربوط به عوامل طبیعى (۲) اطلاعات مربوط به عوامل فرهنگی.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

۲- عوامل طبیعى

عوامل طبیعى که در آماده‌سازى زمین‌های استخراج شده براى استفاده مجدد (دیگر) مؤثرند متعدد هستند که این عوامل عبارتند از:

۲-۱- عامل توپوگرافى: شرایط توپوگرافى رابطه مستقیم با شرایط جوى،‌ هیدرولوژى، کیفیت خاک و گیاهان منطقه دارند که در تصمیم‌گیرى طراحان و برنامه‌ریزان معدن مؤثرند. شکل یا توپوگرافى سطح زمین، جهت رشته کوه‌ها و مسیر رودخانه‌ها از جمله عواملى هستند که در ایجاد باد، رطوبت اتمسفر و مقدار نزولات تأثیر مى‌گذارند.

شیب زمین در جهت آب‌هاى جارى در سطح زمین و شیوه آبکشى مؤثر است و نهایتاً شرایط توپوگرافى در انتخاب روش استخراج و نوع ماشین‌آلات معدنى تأثیرگذار خواهد بود بطوریکه استفاده مجدد از زمین‌هاى داراى شیب تند، محدود می شود و پرورش بعضى از انواع گیاهان و سبزه‌جات را با مشکل مواجه خواهد ساخت.

۲-۲- عامل جوى: به دلیل متغیر بودن شرایط جوى در طى فصول سال به برنامه ویژه جهت تولید نیاز است. در شرایط اقلیمى بسیار سرد بازدهى اغلب ماشین‌آلات معدنى تقلیل پیدا مى‌کند. بارندگى شدید باعث فرسایش خاک شده و این امر علاوه بر مؤثر بودن در کیفیت آب شرب امکان سبزه‌کارى و پرورش گیاهان و کاشت بوته‌ها به هنگام بازسازى را با مشکل مواجه خواهد ساخت. بارندگى شدید و ریزش برف ضمن آن که مى‌تواند در ایجاد منبع آب، مؤثر و براى کشاورزى مفید باشد اما زیادى ریزش برف و فراهم شدن شرایط یخ‌بندان به عنوان عوامل محدود کننده در امر کشاورزى نیز تلقى مى‌شوند و باعث مختل کردن عملیات کاشت و داشت خواهند شد.

۲-۳- عامل ارتفاع: ارتفاع هر نقطه یا منقطه نسبت به سطح دریا سنجیده مى‌شود و نقش عمده‌اى در شرایط جوى و خصوصیات یک منطقه دارد. در مناطق مرتفع اتمسفر از دانسیته کمترى برخوردار است. در نتیجه امکان جذب حرارت در مناطق مرتفع کمتر از مناطق کم ارتفاع است. کاهش دما در مناطق مرتفع شرایط را براى نزولات بیشتر فراهم مى‌کند و به همین دلیل در مناطق کوهستانى بارندگى و ریزش برف بیشترى خواهیم داشت.

۲-۴- در معرض خورشید قرار داشتن: در معرض خورشید قرار داشتن زمین‌هاى استخراج شده در جذب دما و نهایتاً در مقدار رطوبت خاک و هوا تأثیر مى‌گذارد جهت‌هاى شمالى به طور قابل ملاحظه‌اى خنک‌تر از جهت‌هاى جنوبى‌اند و از رطوبت بیشترى نیز برخوردارند. در معرض خورشید قرار گرفتن زمین‌هاى استخراج شده در انتخاب گونه‌هاى گیاهى و چگونگى رشد گیاهان مؤثر خواهد بود.

۲-۵- هیدرولوژى: اطلاع از کمیت، کیفیت و حرکت آب‌هاى سطحى و زیرزمینى محدوده معدن به هنگامى که عملیات استخراج ادامه دارد از ضروریات اولیه جهت برنامه‌ریزى براى بازسازى محسوب مى‌شود. سیستم فاضلاب از عوامل تأثیرگذار بر محیط‌زیست تلقى مى‌شود که باید به هنگام برنامه‌ریزى جهت بازسازى مورد تحلیل قرار گیرد.

۲-۶- زمین‌شناسى: شرایط زمین‌شناسى منطقه‌اى که کانسار در آن شکل گرفته است از عوامل تعیین کننده در انتخاب روش استخراج، پایدارى شیب و عملیات بازسازى محسوب مى‌شود.

کیفیت پوشان سنگ بالاخص از نظر دارا بودن سولفور در میزان پتانسیل آن جهت آسیب رساندن به محیط‌زیست نقش عمده‌ دارد. به طور کلى مجموعه عوامل زمین‌شناسى معدن مى‌توانند به عنوان عامل بازدارنده در امر بازسازى مؤثر باشند و موجب اتخاذ شیوه خاص جهت بازسازى و استفاده ویژه از زمین‌هاى استخراج شده شود.

۲-۷- خاک: تشخیص نوع خاک معدن و تعیین ضخامت‌هاى افق های A، B و C و چگونگى برداشت آن‌ها بالاخص نحوه برداشت افق A و افق B خاک و انبار کردن آن در مکان مناسب جهت احیا کردن زمین‌هاى استخراج شده نقش عمده ای در هزینه بازسازى در معادن دارد. لذا تعیین ضخامت افق A از خاک که از نظر مواد مغذى ارزشمند است بسیار حائز اهمیت مى‌باشد. افق A و تا حدودى افق B به دلیل داشتن مواد ارگانیکى داراى عناصرى مثل ازت و فسفرند که در کیفیت خاک نقش عمده دارند و احتمال استفاده از زمین‌هاى استخراج شده را براى کشاورزى، درخت‌کارى، دامدارى میسر مى‌سازد. براى حفظ کیفیت نباید بیش از یک سال آن‌ها را انبار کرد. جدول (۲) تأثیر نسبى عوامل طبیعى در تعیین مناسب بودن مورد استفاده، براى سایت معدن را نشان مى‌دهد.

۳- عوامل فرهنگی

این عوامل عمدتاً تأثیرپذیر از شرایط جغرافیایى، اقتصادى و تکنولوژى است که در نوع فعالیت و رفتار مردم یک منطقه مؤثرند و عبارتند از:

۳-۱- موقعیت: موقعیت جغرافیایى معدن و فاصله آن نسبت به تمرکز جمعیت و شهرنشینى، دسترسى به تسهیلاتى مثل برق، آب، وسیله ایاب و ذهاب، تلفن، پست، آموزش، بهداشت، وسایل خانگى، نیروى کار ماهر را آسان و ارزان خواهد کرد. ضمن آن که نزدیکى سایت معدن به مراکز شهرنشینى پتانسیل جاذبه‌هاى توریستى را افزایش خواهد داد، بویژه در مورد بازسازى زمین‌هاى استخراج شده معادن فلزى، استفاده مجدد از پیت به عنوان دریاچه از توجیه اقتصادى بالا برخوردار خواهد بود. در صورت برنامه‌ریزى صحیح و ایجاد جاذبه‌هاى توریستى براى سال‌هاى متمادى معدن همچنان مى‌تواند منبع درآمد و ایجاد اشتغال باشد.

۳-۲- دسترسى: دسترسى آسان به معدن، وجود جاده خوب و زیبا، دارا بودن کابل برق در طول مسیر، خدمات تلفن و امثالهم در ارزش‌گذارى زمین‌هاى استخراج شده معدن و زمین‌هاى اطراف معدن که زمانى تحت تأثیر فعالیت معدن‌کارى بوده اند مؤثر خواهند بود.

۳-۳- اندازه و شکل سایت: اندازه سایت معدن به طور مستقیم در کاربرد و بازدهى زمین‌هاى استخراج شده مؤثر است. هرچه سایت معدن بزرگ‌تر باشد امکان مکانیزه کردن زمین و بهره‌دهى زیادتر وجود خواهد داشت. مکانیزه کردن و تولید بالا باعث کاهش هزینه و برگشت سریع سرمایه خواهد شد. شکل پیت و کل معدن نیز در انتخاب نوع استفاده مجدد تأثیر مى‌گذارد و معمولاً پیت‌هاى مخروطى شکل (بسته به اندازه) براى ایجاد دریاچه، استخر یا درخت‌کارى مناسبند و در مورد معادن سطحى زغال سنگ که به روش‌هاى مسطحى یا کنتورى استخراج مى‌شوند، (بسته به شکل) موارد استفاده‌شان متفاوت خواهد بود. در این شرایط اگر شکل معدن نامنظم باشد ایجاد واحدهاى مسکونى در اولویت خواهند بود و اگر شکل معدن منظم و از شکل هندسى خاصى تبعیت کند ایجاد مراکز اشتغال کار مثل صنایع یا کشاورزى ارجحىت دارند.

۳-۴- شرایط اطراف معدن: شرایط محیط معدن از نظر نوع گیاهان، نوع درختان، روحیات مردم و فعالیت‌هاى اجتماعى،‌اقتصادى و سیاسى در توجیه مورد استفاده‌اى که براى زمین‌هاى استخراج شده در نظر گرفته مى‌شود تأثیر قابل ملاحظه‌اى دارند و به طور کلى آماده‌سازى زمین‌هاى استخراج شده باید سازگار با محیط اطراف باشد.

۳-۵- خصوصیات مردم منطقه: خصوصیات مردم بومى از عوامل کلیدى در موفقیت برنامه‌سازى معدن محسوب مى‌شوند. اگرچه میزان جمعیت بومى به عنوان یک عامل تعیین کننده باید مورد توجه قرار گیرد اما مهاجرت تدریجى افراد به منطقه به منظور اشتغال در معدن و آمیختن آنها با مردم بومى و ایجاد شریط جدید نیز از جمله عواملى است که مى‌تواند در انتخاب استفاده جدید براى زمین‌هاى استخراج شده مؤثر باشد.

۳-۶- مالکیت زمین: در مواردى که بازسازى معدن منجر به ادامه درآمد یا شرایط اقتصادى مطلوب مى‌شود، مى‌تواند مورد اعتراض صاحبان اولیه معدن واقع شود. لذا باید در ابتدا پروژه آنان در جریان کلیه فعالیت‌هاى معدنى و بازسازى قرار گیرند.

۳-۷- نوع و شدت استفاده: ممکن است سایت معدن از جهت موارد استفاده به بیش از یک بخش تقسیم شود. نوع مورد استفاده و درصد آن نسبت به کل باید مشخص شود. استفاهد چندگانه از زمین‌هاى استخراج شده مثل شکارگاه، دامدارى، مزرعه و امثالهم در طول سال منوط به کیفیت خاک، باطله و محیط معدن دارد.

۳-۸- برخورد شرکت معدنى با امر بازسازى: بسته به شرایط، طرز تلقى شرکت‌هاى معدنى با بازسازى، عمدتاً جنبه اقتصادى خواهد داشت. با توجه به حجم سرمایه‌گذارى اولیه براى راه‌اندازى معدن، دو عامل برگشت سریع سرمایه و تداوم آن براى مدت طولانى مى‌تواند در ایجاد انگیزه براى بازسازى مؤثر باشند. جدول (۳) تأثیر نسبى عوامل فرهنگى در مناسب بودن مورد استفاده خاص براى سایت معدن رانشان مى‌دهد.

۴- بازسازى به هنگام آماده‌سازى سایت

در این مرحله که معدن براى استخراج آماده مى‌شود مى‌توان عملیات بازسازى را ‎آغاز نمود که این عملیات شامل تمیز کردن سطح زمین، جمع‌آورى گیاهان سطح، درختان، شاخه‌ها و در صورت امکان انباشت بعضى از گیاهان به عنوان تأمین کننده مواد ارگانیکى و تقویت کننده افق B و افق C خاک می باشد. این مرحله شامل ایجاد مخازن به منظور جمع‌آورى آب‌هاى سرگردان سطحى، رسوب‌گیر و پایدارسازى زمین‌هاى اطراف تأسیسات معدن مثل زیربناى تعمیرگاه معدن، ایستگاه برق و انبار تأمین قطعات یدکى نیز مى‌شود.

یکى از مهمترین مراحل بازسازى هنگام برداشت، پوشان سنگ خواهد بود که در این مرحله باید ضخامت خاک از نظر خاک‌شناسى افق های A و B و C شناسایى شوند. افق A حدوداً به ۱۵ تا ۳۰ سانتى‌متر بالاى خاک اطلاق مى‌شود و داراى رنگ تیره و دانه درشت است. افق بعدى افق B نامیده مى‌شود و مواد خود را از طریق تراوش آب از افق A دریافت مى‌کند هرچند از نظر مواد ارگانیکى، میکروارگانیسم‌ها و عناصر مغذى به کیفیت افق A نیست اما با اندک هزینه مى‌توان این افق را از نظر عناصر مغذى تقویت کرد. بعد از افق B افق C قرار دارد که از نظر عناصر مغذى ضعیف‌تر از افق B مى‌باشد. به مجموعه افق B و افق C خاک پایینى نامیده مى‌شود که معمولاً به رنگ قرمز، زرد تا خاکستری مى‌باشد. در مبحث خاک‌شناسى به پائین‌ترین بخش افق C پوشان سنگ اطلاق مى‌شود که از نظرخواص فیزیکى داراى فصل مشترک بین خاک و سنگ بستر مى‌باشد.

به منظور پرهیز از هزینه‌هاى اضافى در بازسازى باید در این مرحله افق‌هاى مختلف خاک بالاخص A با دقت برداشت و در مکانى حفاظت شده نگهدارى شود. افق‌هاى B و C نیز چنانچه فاقد عناصر آلوده کننده باشند را باید جداگانه برداشت و انبار کرد. از مدت انبار کردن افق‌هاى خاک نباید بیش از یک سال بگذرد.

مدتى بعد از استخراج زغال‌سنگ دو عملیات عمده دیگر نیز باید انجام پذیرد: (۱) برقرارى سیستم زهکشى، (۲) پوشش دادن سطح باطله‌ و سطح زمین استخراج شده توسط خاک خوب (افق A و افق‌هاى تقویت شده B و C). ضخامت این پوشش حدوداً ۳۰ سانتى‌متر است.

قبل از آغاز اولین فصل کاشت بذر با شخم زمین استخراج شده و حفظ کیفیت باطله با توزیع مناسب خاک و تقویت سطح توسط عناصرى مغذى مى‌تواند  همراه باشد.

به هنگام آغاز فصل کاشت با انتخاب بذر و گونه‌هاى مناسب اقدام به کاشت بذر مى‌شود.

بعد از کاشت نظارت و کنترل بر عملیات انجام شده در مراحل قبلى بالاخص در مورد کیفیت آب، پایدارى شیب و اطمینان از رشد کمى و کیفى سبزه یا درخت یا محصول، از عملیات مهم بازسازى محسوب مى‌شود. جدول (۴) خلاصه ای از زمان‌بندى فعالیت‌هاى بازسازى را نشان مى‌دهد.

در پر کردن فضاهاى ایجاد شده در اثر استخراج به چند نکته باید توجه شود. این نکات عبارتند از: (۱) نحوه پر کردن با اولویت دادن به باطله‌هاى حاوى مواد آلوده کننده در پایین‌ترین افق دمپ (۲) پایدارى شیب (۳) کنترل آب‌هاى زیرزمینى و حفظ کیفیت آن. یکى از عوامل عمده در نازایى زمین‌هاى استخراج شده وجود عناصر آلوده کننده و اثرات ناشى از آن‌ها مثل اسیدیته و قلیایى شدن زمین مى‌باشد.

دومین نکته فنى که در پر کردن فضاهاى ایجاد شده در اثر استخراج باید مورد توجه قرار گیرد پایدارى شیب باطله‌هایى است که در فضا یا گودال ایجاد شده قرار داده شده‌اند. این عوامل عمدتاً شکست شیب باطله‌ها، حضور آب و عملکرد آن مى‌باشد که مى‌تواند باعث فرسایش و رسوب‌گذارى شود.

به طور کلى جهت اصلاح و تقویت خاک از افزودنى‌هایى مثل آهک، کود و کاه استفاده مى‌شود انواع کود، برگ و کاه در عملیات بازسازى جهت افزایش کیفیت خاک و بعضاً به صورت پوشش دهنده خاک مورد استفاده قرار مى‌گیرد. افزودن بعضى از این مواد به خاک به صورت دستى و بعضاً مثل علف‌هاى خشک و هرز و چوب‌هاى ریز شده به صورت مکانیکى یا پنوماتیکى به خاک اضافه مى‌شوند. همچنین از خاکستر به جا مانده از سوختن زغال سنگ در نیروگاه‌ها و لجن فاضلاب‌ها به عنوان کود جهت تقویت زمین‌هاى استخراج شده استفاده مى‌شود. استفاده از تقویت کننده‌هاى خاک باید با مطالعه و دقت صورت گیرد. بطور مثال مشاهده شده که خاکستر زغال به دلیل دارا بودن پیریت موجب آلوده شدن زمین و نازایى آن شده است. همچنین استفاده ادوارى از لجن فاضلاب‌ها به دلیل امکان داشتن نمک یا فلزات پایه مى‌تواند در آلوده کرده زمین و کاهش تقویت خاک تأثیر منفى داشته باشد.

برنامه‌ریزى منظم به منظور کنترل و نظارت بر اجرا، تداوم و توسعه بازسازى زمین‌هاى استخراج شده از عوامل موفقیت بازسازى محسوب مى‌شود و  نظارت بر حفظ کیفیت خاک، پایدارى شیب و کیفیت آب از جمله عوامل مهم بحساب می آیند. به هنگام تراز کردن سطح باید از حداقل شیب استفاده کرد و در بازدیدهاى منظم در صورت مشاهده هرگونه گسیختگى سریعاً می بایست نسبت به پر کردن آن، متراکم‌سازى و ایجاد پوشش خاکى اقدام نمود.

عملیات بازسازى در روش روباز، روش کوارى و سطح‌بردارى متفاوتند. در روش‌هاى روباز و کارى عملیات بازسازى عمدتاً شامل (۱) کاهش شیب نهایى معادن (۲) پایدارى شیب معدن (۳) دید دیواره حائل (۴) دمپ باطله‌ها در خارج از محدوده معدن و در روش‌هاى سطح‌بردارى عملیات بازسازى عبارتند از: (۱) پر کردن فضاهاى ایجاد شده در اثر استخراج زغال سنگ (۲) تراز کردن فضاهاى پر شده (۳) ایجاد استحکام در سطح باطله‌ها (۳) انتقال خاک بویژه افق بالاى خاک (۵) سبزه‌کارى مجدد مى‌باشند.

جدول (۲) گونه‌هاى مختلف درختى مناسب براى سایت‌هاى متفاوت

کلید واژه ها: سایر موارد