معدنکاری (زغالسنگ) و تبعات زیست محیطی آن

دسته زمین شناسی زیست محیطی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و نهمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده مجید انصاری جعفری
تاريخ برگزاری ۰۱ اسفند ۱۳۸۵

 

مقدمه:

از نظر مقایسه با دیگر مواد سوختى زغال از کثیف ترین سوخت ها مى باشد. از استخراج تا زغال شویى، حمل و نقل تا مصرف در نیروگاه هاى برق، کارخانجات فولاد، تولید سیمان و ... مواد آلاینده زیادى از خود به هوا و زمین و آب وارد مى نماید. گروهى از این آلاینده ها محیطى و بهداشتى هستند که بر روى سلامت انسان و دیگر موجودات اثر مستقیم مى گذارند و گروهى از آلاینده ها هم به صورت تولید گرد و خاک و آلودگى صوتى مى باشند.

گرد و خاک حاصل از فعالیت هاى معدنکارى

۱-      توسط کامیون هایى که روى جاده هاى خاکى حرکت مى کنند

۲-      عملیات خردایش زغالسنگ

۳-      عملیات حفارى

۴-      بادهایى که در روى مناطق عملیاتى مى وزند

مى توانند باشند.

معدنکارى زغالسنگ همیشه همراه با به هم ریختگى شکل سطحى زمین یا ژئو مورفولوژى زمین مى باشد که معمولا در معادن سطحى و روباز به هم ریختگى و دست خوردگى سطح زمین بیشتر همراه با فرسایش خاک، تولید گرد و غبار، صدا و تغییرات عوامل حیاتى موجود در زمین مى باشد. مدیریت زیست محیطى مدرن قدم هاى مؤثرى در راستاى به حداقل رساندن این اثرات برداشته تا موارد حیاتى موجود در زمین کمتر دستخوش تغییرات گردند. معمولا مدیریت هاى زیست محیطى در بردارنده بررسى و ارزیابى اثرات فعالیت هاى معدنى بر محیط زیست مى باشد.]۸[

آلودگى زیست محیطى ناشى از فعالیت هاى معدنى معمولا به دو گروه شیمیایى و فیزیکى تقسیم مى شوند که در آلودگى شیمیایى خواص شیمیایى ماده آلاینده، پتانسیل آلوده نمودن هوا و آب ( سطحى و زیرزمینى) و صدمات وارده به آن ها مى باشد. آلودگى هاى فیزیکى به صورت تولید گرد و غبار، جامدات معلق در هوا و آب، تخریب و فرسایش زمین، خاک، حفرات ایجاد شده معدنى در سطح و زیر سطح، دمپ هاى معدنى

( به صورت باطله و ماده اصلى معدنى)  مى باشند.]۱۱ [

 

◊◊◊◊

 

بحث و بررسى:

 

فعالیت هاى استخراجى معدنى مهمترین عامل آلودگى هاى جوى، آب هاى سطحى و زیرزمینى به شمار مى رود. معادن به علت وجود و تشکیل پساب هاى اسیدى سبب کاهش کیفیت آب شده و بسیارى از مشکلات زیست محیطى را بوجود مى آورد. از مشکلات مرتبط با عملیات معدنى تشکیل پساب هاى اسیدى معدنى چه در روى باطله هاى زغال (شکل ۲) و چه در روى دمپ هاى زغال شویى و چه در روى ماده اصلى معدنى زغال (شکل ۳) اهمیت اساسى داشته و دارد و چنانچه این پساب هاى اسیدى که حاوى میزان بالاترى از آهن و سولفات و اسیدیته (اسید سولفوریک) مى باشند کنترل نگردیده به داخل آب هاى سطحى و زیرزمینى راه یابند سبب آلودگى و مخاطرات زیست محیطى مى گردند.

]۹و۳و۲[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اکسید شدن کانى هاى سولفیدى و تولید اسیدسولفوریک به عنوان یک اثر منفى و نامطلوب عملیات معدنى محسوب گشته و اسید تولید شده حاوى کانى هاى محلول و فلزات مختلف بوده که به منابع آب هاى سطحى و زیرزمینى راه یافته و ضمن آلودگى آن ها موجبات آلودگى خاک ها را نیز فراهم مى آورد.]۱و۶و۴[

اگرچه فرآیند اکسید شدن پیریت و سایر کانى هاى سولفیدى فلزى در حضور هوا غیر قابل اجتناب است ولى مطالعات ژئو شیمیایى کانه ها و کانه هاى باطله جنبه هیدرولوژیکى داشته و طرح معدنکارى مى تواند در طراحى یک عملیات معدنى که کمترین اثرات زیست محیطى را به همراه دارد کمک مؤثرى نماید. اصولا آنچه ما به عنوان عامل مهم و اساسى و عمده آلودگى داریم پیریت و ژیپس موجود در باطله ها و حاصل شستشوى زغال یا باقى مانده زغال شویى به صورت دپو شده مى باشد که به مرور زمان بر اثر عمل آب هاى جوى تولید اسید سولفوریک نموده و جذب فلزات سنگین از قبیل Ni,Zn,Mn و منتشر شدن آن ها به داخل آب هاى سطحى و زیرزمینى را در بر دارد و نهایتا به صورت تجمع عناصر سنگین در گیاهان و پوشش هاى گیاهى مى باشد.

باطله هاى حاصل از شستشوى زغال در آفریقا به صورت اتوماتیک وار دچار حریق گشته که موجبات آلودگى هاى جوى به صورت گازهاى

 را فراهم مى آورد.]۷[

◊◊◊◊

اثرات سطحى و زیرسطحى معدنکارى زغال:

 

بر اثر معدنکارى سطحى و زیرزمینى حفراتى ایجاد مى گردد که باعث تجمع پساب هاى معدنى و نزولات آسمانى گردیده که در نتیجه این تجمع و عکس العمل هاى شیمیایى پیریت موجود در ماده معدنى یا باطله در ابتدا تولید اسید سولفوریک نموده و سپس اسید حاصل موجبات حل دیگر عناصر سنگین و حمل آن ها را به داخل لایه ها و آب هاى سطحى و زیرزمینى فراهم مى آورد که در نتیجه نفوذ ، کربنات ها و بى کربنات ها به داخل زمین در درجه اول قابلیت تراوائى خاک کاهش یافته و نیز همچنین گذشته از غیر قابل استفاده شدن آب هاى سطحى و زیرزمینى آب ها براى مصارف کشاورزى هم غیر قابل استفاده خواهند شد. بعضى از عناصر مفید خاک به علت اسیدیته حاصل از بین رفته و به علت تجمع آهن زیاد حالت خفه شدگى به گیاه دست داده و وجود آهن زیاد در خاک عمل تهویه در خاک را متوقف ساخته و خاک را با کسر اکسیژن مواجه مى سازد که نهایتا تکرار و ادامه این عمل باعث تحت تاثیر قرار گرفتن پوشش گیاهى و نهایتا به نابودى آن مى انجامد.

انفجارات معدنى نیز علاوه بر نشست زمین باعث نشت آب به لایه هاى زیرین گردیده که در بعضى از جاها باعث ملحق شدن دو لایه آبخیز به هم و پایین رفتن سطح آب زیرزمینى مى گردد که نهایتا به خشک شدن چاه هاى مجاور مى انجامد.

اثرات معدنکارى زیرزمینى باعث نشست زمین ، تغییر شیب جغرافیایى، وارد شدن خسارات به جاده ها، آب هاى سطحى و زیرزمینى خطوط لوله نفت و گاز و ساختمان ها مى گردد، که براى پیش گیرى از به هم ریختگى سطحى همیشه باید

مقدارى از زغال را جهت حمایت و نگهدارى ساختار زیرین زمین استخراج نشده رها ساخت

۱-      از مواد باطله و مواد آلى و غیر آلى احتراق پذیر براى پر کردن حفرات موجود استفاده نمود تا با این عمل هم حفرات زیرین پر گشته و هم مواد باطله در معرض آب هاى سطحى و نزولات آسمانى قرار نگرفته تا تولید پساب هاى اسیدى نمایند. در اینجا مشکلاتى وجود دارد که در درجه اول حفراتى که با این مواد پر شده اند فاقد استحکام کافى بوده و در درجه دوم اگر این حفرات زیر سطح آب زیرزمینى واقع شوند هم سطح آب زیرزمینى افت نموده و هم باعث آلودگى آب هاى زیرزمینى و نشت آن ها به دیگر لایه ها مى گردد.

 

◊◊◊◊

 

آلاینده هاى حاصل از احتراق زغال در نیروگاه هاى زغالى ( بخارى) و دیگر مراکز:

 

تولیدات جانبى و گازهاى حاصل از احتراق مثل  طى سالیان متمادى در آزمایشگاههاى مختلف روى زمین و ذرات منتشره در حین سوخت و همچنین ذرات باقى مانده از زغال به صورت خاکستر موجبات آلودگى را فراهم مى سازد. زغال نیز داراى بعضى از عناصر کمیاب مثل نیکل، جیوه، آرسنیک مى باشد که در حین عمل احتراق آزاد مى گردند و دیگر عناصر حاصل از احتراق سولفور، نیتروژن، کلرین و فلورین مى باشند.

ذرات منتشره حاصل از سوخت زغالسنگ تولید بیمارى هایى از قبیل مرگ زودرس ( بر اثر بیمارى هاى قلبى، ریوى، تنگى نفس، برنشیت، سیلیکوسیز) را مى نماید. تحقیقات اخیر نشان داده است که نیروگاه هاى بخارى که زغالسنگ مصرف مى نمایند سالیانه جان بیش از ۳۰۰۰۰ نفر را مى گیرند.]۵[ تنفس اجزاء متفاوت آلاینده هاى نیروگاه هاى بخارى باعث موارد زیر مى گردد:

۱-      تنفس  باعث تحریک ریه و کم یا متوقف شدن اعمال حیاتى مى گردد. دیگر اثرات تنفس آلاینده ها غیر از شش ها، سیستم عصبى، مغز، قلب و کبد را نیز تحت تاثیر قرار مى دهد.

۲-      No)) اکسید نیتروژن باعث تغییراتى در سیستم تنفسى بویژه کودکان مى گردد

۳-      ذرات معلق آزاد شده در هوا حملات تنگى نفس و حملات قلبى را در بر دارد

۴-      اسید کلریدریک باعث سرفه، خشکى گلو، درد سینه و تورم مجارى تنفسى مى گردد.

۵-      اسید فلوئوریدریک باعث صدمات جدى تنفسى، تحریک شدید ریه و آب آوردن ریه مى گردد.

۶-      آرسنیک: روى سیستم گوارشى و سیستم عصبى تاثیر مى گذارد

۷-      کادمیوم: باعث تحریکات و صدمات ریوى و تنفسى و عفونت ریوى مى گردد

۸-      کرومیوم: مسمومیت شدید داخلى و خونى را به همراه دارد

۹-      جیوه: سیستم عصبى و گوارشى مجارى تنفسى را مورد هجوم قرار مى دهد

۱۰-   دیوکسین: وقتى از طریق پوست جذب مى گردد سیستم عصبى و سیستم دفاعى غدد داخلى و تولید مثل را تحت تاثیر قرار مى دهد.

۱۱-   سولفات باعث کدرى چشم مى گردد

اصولا افرادى که مورد هجوم موارد فوق قرار مى گیرند و یا حساسیت نشان مى دهند بیشتر اطفال، افراد مسن و مادرانى هستند که بچه هاى خود را شیر مى دهند و نیز افرادى که داراى ناراحتى هاى مزمن هستند در معرض هجوم قرار مى گیرند. بیش از همه اطفال که در مراحل رشد فیزیکى و فکرى هستند تحت تاثیر قرار مى گیرند.

گذشته از آلاینده هایى که در بالا ذکر گردید گاز متان که تحت عنوان گازهاى گلخانه اى هم از آن ها نامبرده مى شود از جمله گازهایى هستند که در اطراف لایه هاى زغالى در حین استخراج وجود دارند. چنین برآورد شده است که ۱۸% از کل گرم شدگى سطح زمین بر اثر وجود گاز متان حاصل از فعالیت هاى بشرى مى باشد. در حالیکه متان حاصل از زغال به صورت گازهاى منتشره به توسط زغال در معادن دیده مى شوند که از طریق سیستم تهویه تخلیه مى گردند، فعالیت هاى کشاورزى عامل عمده در تولید گاز متان مى باشد.

تکنولوژى زغال پاکیزه که در حال رشد و توسعه مى باشد تا حدودى با مخاطرات استفاده زغال موفق بوده است.]۱۰[ اثرات زیست محیطى منابع آلودگى موارد بهداشت شغلى اثرات اجتماعى- اقتصادى و فرهنگى در ارتباط با فعالیت هاى معدنى در جدول (۱) ارائه گردیده است.]۱۱[

 

جدول (۱)

اثرات زیست محیطى:

  • آسیب رساندن به زیست گاه هاى طبیعى اطراف معادن خصوصا در مناطقى که باطله هاى معدنى ریخته شده اند

  • صدمه رساندن و از بین بردن زیست گاه هاى مجاور که متاثر از آب هاى آلوده، دود و گازهاى سمى قرار مى گیرند

  • تغییرات نامناسب در رژیم رودخانه ها و اکولوژى آن ها در اثر آلودگى و تغییر جریان آب

  • تغییرات سطح آب زیرزمینى

  • آلودگى خاک در نتیجه بازمانده هاى تصفیه، ریختن و پخش شدن مواد شیمیایى

  • تغییر در شکل زمین

  • تخریب زمین در اثر نوسازى نامناسب پس از متروک شدن معدن

  • ناپایدارى زمین

  • خطرات ناشى از خرابى ساختمان ها و سدها

  • تجهیزات و ساختمان هاى متروک

پیامدها و اثرات اجتماعى اقتصادى و فرهنگى:

  • بى توجهى و در نظر نگرفتن جمعیت ها و گروه هاى محلى

  • اثرات نامطلوب روى گروه هاى بومى و محلى

  • اثرات منفى بر مناطق و بناهاى تاریخى و مذهبى

  • تصرف زمین

  • اختلاف ناشى از زمین، محیط هاى وحش و منابع آب

  • رفاه و مشارکت زنان و گروه هاى بومى

  • تغییرات در الگوهاى اجتماعى، فرهنگى و اقتصادى در داخل اجتماع محلى

  • تغییرات در شریانات حیاتى جامعه (انرژى، قوانین، راه ها و حمل و نقل ...)

  • نیاز براى یادگیرى  مهارت هاى جدید

 

منابع آلودگى:

  • آب هاى زه کش شده از مناطق معدنى شامل پساب هاى اسیدى معدن و آب هاى تخلیه اى از معدن

  • سیلاب هاى حاوى رسوبات که از مناطق معدنى عبور مى کنند

  • آلودگى کف رودخانه ها که از فعالیت هاى معدنى نتیجه مى شود

  • آب هاى تخلیه شده از کارخانجات کانه آرایى

  • فاضلاب هاى تخلیه شده از مناطق معدنى

  • ریختن و پخش شدن منابع نفتى و روغن ها

  • آلاینده هاى شسته شده از مواد باطله کارخانجات تغلیظ، زباله ها، باطله هاى کم عیار و خاک هاى آلوده

  • آلاینده هاى موجود در هوا که از کارخانجات کانه آرایى حاصل مى شوند

  • متصاعد شدن گاز متان در معادن

  • انتشار گرد و غبار در مناطق نزدیک به مجتمع هاى مسکونى و زیست گاه هاى طبیعى

 

 

موارد و امور مربوط به بهداشت شغلى:

  • لمس کردن مواد شیمیایى به هنگام جابجایى آن ها

 

مجید انصاری جعفری ,دکترای رسوب شناسی از هند, عضو هیئت علمی دانشکده معدن و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود

شاهرود- بلوار دانشگاه- صندوق پستی 316-  کد پستی 3619995161 – دانشکده معدن و ژئوفیزیک

Email:ansari_jafari@yahoo.com

◊◊◊◊

 

چکیده:

فعالیت های مختلف صنعتی اغلب باعث بروز مشکل آلودگی گردیده و تبعات زیست محیطی را نیز به همراه دارد.

معادن زغالسنگ، سیلیس، آزبست، نفت و گاز هر کدام به نوعی در آلودگی محیط زیست سهیم هستند که عوارض آن ها به صورت آلودگی گوگرد و بیماری هایی نظیر سیلیکوسیز و آزبستوسیز می باشد.

در معادن زغالسنگی که به صورت روباز یا زیرزمینی استخراج می شوند مواد باطله در حین استخراج و بعد از استخراج دارای مقداری پیریت می باشند که این پیریت موجود در اثر نزولات آسمانی حل گردیده و تولید گوگرد می نماید که با نوسانات آب های زیرزمینی، عدم پمپاژ آب های زیرزمینی معدن (آبکشی) موجبات آلودگی آب های زیرزمینی و خشک شدن پوشش گیاهی را فراهم می آورد.

سوخت زغالسنگ از نقطه نظر تولید

و جیوه و کادمیوم و دیگر فلزات سنگین موجبات آلودگی محیط زیست و باران های اسیدی را فراهم ساخته که باید اقداماتی در جهت محدود نمودن سوخت آزاد زغالسنگ و تمهیداتی جهت حداکثر جذب مواد مضر فوق الذکر انجام گیرد.

 

واژه های کلیدی: زغالسنگ، پیریت، تبعات زیست محیطی، آب های سطحی، آب های زیرزمینی، باران اسیدی

 

Abstract:

Usually most of industrial activities are causes of pollution which is along with certain environmental impact each of coal,quartz,asbestose petrolum mines in turn are having some role in pollution of environment, that are as sulphur,nitrogen contamination and  silicosis, asbestosis diseases.

In opencast coal mines waste materials which are having some pyrite, when subjected to rain water or ground water dissolves and produce sulphuric acid and will release iron. This acidity and free iron will be causes of contamination of ground and surface water and cause of destruction of vegetation cover.

Combustion of coal also will produce ,Hg,Cd and other heavy metals and acid rain which will contaminated environment also.

Arrangments should be done in such away to minimize (limit) these impacts and in addition to it we can absorb and recover some elements which are not only as a economical work but also we have saved aquatic lives and environment, forests, vegetation cover and so on.

کلید واژه ها: زغالسنگ پیریت زیستمحیطی آبزیرزمینی باراناسیدی زمین شناسی زیست محیطی سایر موارد