patent بررسي غلظت عناصر سنگين در نهشته های شيلی معدن ايرانکوه (جنوب غرب اصفهان) | پاکزاد | علوم محیطی
palette
بررسي غلظت عناصر سنگين در نهشته های شيلی معدن ايرانکوه (جنوب غرب اصفهان)
حمید رضا پاکزاد, هاشم باقری, فرزانه تیموری اصل

چکیده

سابقه و هدف: معادن سرب و روی ایرانکوه در20 کیلومتری جنوب غربی اصفهان و در حوضه آبریز رودخانه زاینده‌رود واقع شده است. سنگ‌های کربناته و شیلی، سنگ‌های میزبان کانسار سرب و روی را تشکیل می‌دهند. تمركز بالای فلزات سرب و روی در این سنگ‌ها مجموعه معادن ایرانکوه را به وجود آورده است. هوازدگی و فرسایش سنگ‌های میزبان مواد معدنی، مواد باطله و فاضلاب‌ها و پسماندهای ناشی از معدن‌کاری در این معادن پتانسیل بالقوه‌ای برای  آلودگی آب‌های جاری، زیرزمینی و خاک‌های کشاورزی به عناصر سرب و روی و سایر فلزات سنگین همراه فراهم کرده است. هدف این پژوهش بررسی میزان غلظت کل عناصر سنگین روی، سرب، نیکل، مس، کبالت، نقره و کادمیوم در نهشته‌‌های شیلی معدن  و بررسی نقش عوامل فیزیکی‌شیمیایی بر میزان غلظت و آلایندگی این عناصر است.

مواد و روش‌ها: برای تعیین غلظت عناصر سنگین تعداد 12 نمونه در فواصل معین از نهشته‌های شیلی برداشت شد. برای شناسایی کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ‌های شیلی مقاطع نازک تهیه و توسط میکروسکپ پلاریزان بررسی شد. برای شناسایی نوع کانی‌های رسی، پلاک رسی تهیه و پس از تیمار اولیه (دمای عادی، 550 درجه سانتی‌گراد، اتیلن گلیکول) توسط دستگاه اشعه ایکس آنالیز شد. میزان کربن آلی، کربنات کلسیم و Eh و pH نمونه‌ها تعیین شد. غلظت عناصر سنگین نمونه‌ها پس از محلول‌سازی توسط دستگاه جذب اتمی محاسبه شد. ضرایب همبستگی ماده آلی و منگنز با فلزات و همچنین فلزات با فلزات محاسبه شد. برای مقایسه غلظت عناصر سنگین نسبت به میزان طبیعی آنها (غلظت عنصر در شیل) از فاکتور غنی‌شدگی استفاده شد.

نتایج و بحث: شیل‌های خاکستری تیره تا زیتونی رنگ منطقه مورد بررسی از ذراتی به ریزی رس تا حداکثر سیلت تشکیل شده‌اند. کانی‌های این سنگ‌ها شامل کوارتز، مسکوویت، فلدسپار وکانی‌های رسی هستند. کانی‌های رسی به ترتیب فراوانی شامل ایلیت (70-60 درصد)، کائولینیت (27- 9 درصد) و کلریت (22-7 درصد) هستند. کانی‌های سولفیدی این نهشته‌ها را اسفالریت، گالن و پیریت تشکیل می‌دهند. مقدار میانگین مواد آلی موجود در شیل‌های منطقه 2 درصد (% 5/5 - 35/0) است و مقدار کربنات کمتر از یک درصد است. pH نمونه‌ها از تقریباً خنثی تا اندکی قلیایی (8/7-8/6) متغیر است و Eh آنها از اکسیدان تا کمی احیایی ( V100-تا18) در نوسان است.

نتیجه‌گیری: میانگین غلظت كل فلزات سنگین مورد بررسی در شیل‌ها بر حسب  ppmبه ترتیب فراوانی به‌صورت روی (05/128)، سرب (55/42)، نیکل (24/35)، مس (18/24)، کبالت (40/7)، نقره (33/3) و کادمیوم (79/0) است. همبستگی مثبت و بالایی نقره با سرب، کادمیوم، روی، سرب و کبالت با نیکل و منگنز و نیز همبستگی مثبت عنصر روی با ماده آلی نشان‌دهنده وجود شرایط فیزیکی‌شیمیایی مناسب برای تمرکز این عناصر است. محاسبه فاكتور غنی‌شدگی عناصر نشان‌دهنده آن است كه غنی‌شدگی نقره فوق‌العاده زیاد، کادمیوم در حد متوسط و میانگین غنی‌شدگی سایر عناصر حداقل است. با توجه به غلظت نسبتاً بالای این عناصر و گسترش زیاد سنگ‌های شیلی در منطقه، با فعال شدن این عناصر در شرایط مناسب زمین‌شیمیایی و ورود آنها به آب‌های جاری و زیرزمینی می‌تواند آلودگی زیست‌محیطی آب و خاک منطقه را باعث شود.

واژگان کلیدی
غلظت، شیل، فلزات سنگین، غنی شدگی.

منابع و مآخذ مقاله

Anushka U.R., Meththika V., Christopher O., 2012. Nickel and manganese release in serpentine soil from the Ussangoda Ultramafic Complex, Sri Lanka. Geoderma. 189, 1-9.

Armienta M. A., Villasenor G., Cruz O., Ceniceros N., Aguayo A., 2012.Geochemical process and mobilization of toxic metals and metalloids in an As-rich base metal waste pile in Zimapan, Central Mexico. Applied Geochemistry. 11, 2225-2237.

Bradl H., 2005. Heavy Metals in the environment: Elsevier; p. 269.

Brookins D., 1988. Eh-pH diagrams for geochemistry: Springer; p. 176.

Buhmann C., Fey M. V., De Villiers J. M., 1985. Aspects of the X-ray identification of swelling clay minerals in soils and sediments. South African Journal of science. 81, 505-509.

Eckert D., Sims J. T., 1995. Recommended soil pH and lime requirement tests: in .T. Sims and A. Wolf, Recommended soil testing procedures for the Northeastern United States: New York. Agricultural Experiment Station. 493, 11-16.

Forstner U., 2004. Sediment dynamics and pollutant mobility in rivers: an interdisciplinary approach: Lakes and reservoir. Research and management. 9(1): 25-40.

Ghasemi A., 2004. Geological studies, facies analysis and geochemistry of Kolahdarvazeh Ghodzendan and Kanehgorghi lead deposits on south of the Irankouh range, southwest of Isfahan. M.Sc.: Tarbiatmodares University, Tehran. (In Persian with English abstract).

Garrels R., Christ C., 1965. Minerals, solutions and equilibria. Harperand Row; p. 450.

Hem J. D., Durum W H., 1973. Solubility and occurrence of lead in surface water. Journal American Water Works Association. 65, 562-568.

Hudson-Edwards A. K., Wright K., 2011. Computer simulation of the interactions of the (0 1 2) and (0 0 1) surfaces of jarosite with Al, Cd, Cu and Zn. Geochimica Et Cosmochimca Acta. 75, 52-62

Kartal S., Aydin Z., Tokalioglu S., 2006. Fractionation of metals in street sediment samples by using the BCR sequential extraction procedure and multivariate statistical elucidation of the data. Journal of Hazardous Materials. 132, 80-89

Kossoff D., Hudson-Edwards A. K., Dubbin W. E., Alfredsson M. A., 2011. Incongruent weathering of Cd and Zn from mine tailing: A column leaching study. Chemical. Geology. 281, 52-71.

Kossoff D., Hudson-Edwards A. K., Dubbin W. E., 2012. Major and trace metal mobility during weathering of mine tailing: Implications for floodplain soils. Applied Geochemistry. 27, 562-576.

Krauskopf, K. B., 1979. Introduction to geochemistry. New York: McGraw-Hill; 617p.

Lindsay, W. L., 1979. Chemical equilibria in soils: John Wiley and Sons; p. 449.

Lueth V., Megaw K. M., Pingitore N. E., Goodell, P. C., 2000. Systematic variation in galena solid solution compositions at Santa Eulalia, Chihuahua, Mexico. Economic Geology. 95, 1673-1687.

Maynard J., 1983. Geochemistry of sedimentary ore deposits. Springer-verlag. p. 305.

McBride M. B., 1994. Environmental chemistry of soils. New York: Oxford University Press; p. 411.

Micό C., Recatalá M., Sánchez J., 2008. Discrimination of lithogenic and anthropogenic metals in calcareous agricultural soils. Soil and Sediment Contamination. 17, 467-485.

Miriam I. N., Peter O., Maria E. N., Jon Petter, G., 2012. Metal speciation in rivers affected by enhanced soil erosion and acidity. Applied Geochemistry. 27, 906-916.

Rose A. W., Hawkes H. E., Webb J. S., 1979. Geochemistry in Mineral Exploration (2nd edition). London: Academic Press.

Safari A., 2009. The accumulation of zinc and nickel in Irankoh indigenous plant species on a contaminated land. Soil and Sediment Contamination. 18, 525- 534.-

Safari A., 2008. The potential of Irankoh indigenous plant species for the phytoremidiation of cadmium and lead contaminated land. Soil and Sediment Contamination. 17, 181- 188.

Schultz L. G.,1964. Quantitative interpretation of mineralogical composition from X-ray and chemical data for the Pierre Shale. U.S. Geological Survey Professional Paper. 391, 1-31.

Street J., Sabey B., Lindsay W., 1978. Influence of pH [hydrogen ion concentration], phosphorus, cadmium, sewage sludge, and incubation time on the solubility and plant uptake of cadmium [Corn, soil pollution]. Journal of Environmental Quality. 7, 286-290.

Storer D. A., 1984. A simple high volume ashing procedure for determining soil organic matter, Soil Sci journal; 7: 759-772.

Teymouri F., Pakzad H., Bagheri H., 2011. Investigation of the source of of the metals and fluids in the Irankouh lead deposit. Stratigraphy and sedimentary researches. 44, 83-102 (In Persian with English abstract).

Yongming H., Peixuan D., Junji C., Posmentier E. S., 2006. Multivariate analysis of heavy metal contamination in urban dusts of Xi'an, Central China. Science of the Total Environment. 355, 176-186.


ارجاعات
  • در حال حاضر ارجاعی نیست.