بررسی پتانسیل آلودگی در محدوده معدن مس مزرعه اهر و تعیین منشأ آن‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، ایران

2 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز، ایران

3 گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، مدیرعامل معدن مس مزرعه اهر، اهر، ایران

چکیده

پژوهش حاضر به‌منظور بررسی منشأ احتمالی آلودگی حاصل از عناصر کمیاب و تعیین ویژگی‌های هیدروشیمیایی منابع آب موجود در محدوده معدن مس مزرعه اهر انجام شد. به‌منظور دستیابی به اهداف پژوهش در منطقه موردمطالعه، اقدام به نمونه‌برداری ماهانه از منابع آب منطقه گردید. پارامترهای اندازه‌گیری شده شامل pH، هدایت الکتریکی، عناصر اصلی، فرعی و کمیاب بود. نتایج حاصل از تجزیه شیمیایی عناصر، غلظت بیش‌ازحد مجاز شرب عناصر کادمیم، سرب و کبالت را نشان داد و همچنین نمودارهای پایپر و استیف وجود دو تیپ بیکربناته و سولفاته آب منطقه را نشان داد که مطابق با سازندها و شرایط زمین‌شناسی منطقه بود. یافته‌های حاصل از آنالیزهای آماری چند متغیره تحلیل عاملی نیز 4 گروه عاملی را در کیفیت منابع آب منطقه معدن مس مزرعه اهر مؤثر نشان دادند. عامل دوم و سوم زمین‌زاد و عامل اول و چهارم متأثر از هر دو عامل زمین‌زاد و انسان‌زاد است. به‌طور کل اکثریت عناصر کمیاب موجود در منابع آبی متأثر از سازندها و اندرکنش آب-سنگ است. برای دسته‌بندی داده‌های هیدروشیمیایی از روش خوشه‌بندی مرتبه‌ای استفاده شد. میزان EC⸲ سولفات و کلسیم در خوشه اول بسیار بیشتر از خوشه دوم بود که نشان از انحلال کانی‌های سولفیدی منطقه است.

کلیدواژه‌ها


بی‌نام. (1399). عملکرد مس مزرعه اهر در سال 98 و برنامه‌های جهش تولید. پایگاه خبری تحلیلی آناج. https://felezatkhavarmianeh.ir/000TMp
جعفری، ف. (1397). مطالعات سنگ‌شناسی- کانی‌شناسی و منشأ سیالات کانه ساز در اسکارن مزرعه شمال شهرستان اهر، پایان‌نامه کارشناسی ارشد. گروه زمین‌شناسی، دانشگاه پیام نور واحد قزوین
ملایی، ح.، V.K.S.Dave، یعقوب پور، ع.، درویش زاده، ع. (1377). توزیع سیالات درگیر و نقش آن‌ها در تشکیل کانسار اسکارنی آهن و مس در معدن مزرعه واقع در شمال اهر (آذربایجان شرقی) دومین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران.
ندیری، ع.، مقدم، ا.، صادقی, ف.، آقایی، ح. (1390). بررسی آنومالی آرسنیک موجود در منابع آب سد سهند. محیط‌شناسی, 38(3)، 61-74.
نوراللهی، ش.، اصغری مقدم، ا.، فیجانی، ا.، و برزگر، ر. (1397). بررسی عوامل مؤثر بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان دشت مشگین شهر (استان اردبیل) با تأکید بر منشأ احتمالی برخی فلزات سنگین. فصلنامه علمی علوم زمین، 29(114)، 143-152.
Asgharai Moghaddam, A., Nadiri, A. A., & Sadeghi Aghdam, F. (2020). Investigation of hydrogeochemical characteristics of groundwater of Naqadeh plain aquifer and heavy metal pollution index (HPI). Journal of Geoscience, 29(115), 97-110.
Azli, T., Bouhila, Z., Mansouri, A., Messaoudi, M., Zergoug, Z., Boukhadra, D., & Begaa, S. (2021). Application of instumetal neutron activation analysis method for determination of some trace elements in lichens around three sites in Algiers. Radiochimica Acta109(9), 719-725.
Barzegar, R., Moghaddam, A. A., Soltani, S., Fijani, E., Tziritis, E., & Kazemian, N. (2019). Heavy metal (loid) s in the groundwater of Shabestar area (NW Iran): source identification and health risk assessment. Exposure and Health11(4), 251-265.
Censi, P. A. O. L. O., Spoto, S. E., Saiano, F. I. L. I. P. P. O., Sprovieri, M., Mazzola, S., Nardone, G., ... & Ottonello, D. (2006). Heavy metals in coastal water systems. A case study from the northwestern Gulf of Thailand. Chemosphere64(7), 1167-1176.
Cloutier, V., Lefebvre, R., Therrien, R., & Savard, M. M. (2008). Multivariate statistical analysis of geochemical data as indicative of the hydrogeochemical evolution of groundwater in a sedimentary rock aquifer system. Journal of Hydrology353(3-4), 294-313.
Colson, R. O. (1992). Solubility of neutral nickel in silicate melts and implications for the Earth's siderophile element budget. Nature357(6373), 65-68.
Dalton, M. G., & Upchurch, S. B. (1978). Interpretation of hydrochemical facies by factor analysis. Groundwater, 16(4), 228-233.
Davis, S. N., & DeWiest, R. J. M. (1966). Hydrogeology John Wiley Sons New York NY.
Esmaeili, S., Moghaddam, A. A., Barzegar, R., & Tziritis, E. (2018). Multivariate statistics and hydrogeochemical modeling for source identification of major elements and heavy metals in the groundwater of Qareh-Ziaeddin plain, NW Iran. Arabian Journal of Geosciences11(1), 5.
Fetter, C. W., Boving, T. B., & Kreamer, D. K. (1999). Contaminant hydrogeology (Vol. 500). Upper Saddle River, NJ: Prentice hall.
Freeze, R. A., & Cherry, J. A. (1979). Groundwater Prentice-Hall Inc. Eaglewood Cliffs, NJ.
Fu, F., & Wang, Q. (2011). Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. Journal of environmental management92(3), 407-418.
Guascito, M. R., Malitesta, C., Mazzotta, E., & Turco, A. (2008). Inhibitive determination of metal ions by an amperometric glucose oxidase biosensor: study of the effect of hydrogen peroxide decomposition. Sensors and Actuators B: Chemical131(2), 394-402.
Guo, Z., Yang, M., & Huang, X. J. (2017). Recent developments in electrochemical determination of arsenic. Current Opinion in Electrochemistry3(1), 130-136.
Hossain, M., Karmakar, D., Begum, S. N., Ali, S. Y., & Patra, P. K. (2021). Recent trends in the analysis of trace elements in the field of environmental research: A review. Microchemical Journal, 106086.
Hossain, M., & Patra, P. K. (2020). Water pollution index–A new integrated approach to rank water quality. Ecological Indicators117, 106668.
Huang, Y. C., Yang, C. P., Lee, Y. C., Tang, P. K., Hsu, W. M., & Wu, T. N. (2010, August). Variation of groundwater quality in seawater intrusion area using cluster and multivariate factor analysis. In 2010 Sixth International Conference on Natural Computation (Vol. 6, pp. 3021-3025). IEEE.
Ismail, N. A. S., Rhasid, N. N. A., Razali, N. Z. M., & Kairan, O. (2020). Application of Factor Analysis in Identification of Pollution Sources for Pengkalan Chepa River Basin. Journal of Mathematics & Computing Science6(1), 1-9.
Johnson, R. (1992). WICHERN, DW-1998-Applied multivariate statistical analysis. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 7632, 594.
Kamunda, C., Mathuthu, M., & Madhuku, M. (2016). Health risk assessment of heavy metals in soils from Witwatersrand Gold Mining Basin, South Africa. International Journal of Environmental Research and Public Health13(7), 663.
Klingshirn, C. F., Waag, A., Hoffmann, A., & Geurts, J. (2010). Zinc oxide: from fundamental properties towards novel applications.
Laaksoharju, M., Tullborg, E.-L., Wikberg, P., Wallin, B., & Smellie, J. (1999). Hydrogeochemical conditions and evolution at the Äspö HRL, Sweden. Applied Geochemistry, 14(7), 835-859.
Lescuyer, J., Riuo, R., & Babakhani, A. (1978). Report of Ahar geological map, scale1/250000. Geological Survey of Iran.
Li, L., Wu, J., Lu, J., Min, X., Xu, J., & Yang, L. (2018). Distribution, pollution, bioaccumulation, and ecological risks of trace elements in soils of the northeastern Qinghai-Tibet Plateau. Ecotoxicology and environmental safety166, 345-353.
Li, P., Tian, R., & Liu, R. (2019). Solute geochemistry and multivariate analysis of water quality in the Guohua phosphorite mine, Guizhou Province, China. Exposure and Health11(2), 81-94.
Liu, Z. G., & Huang, X. J. (2014). Voltammetric determination of inorganic arsenic. TrAC Trends in Analytical Chemistry60, 25-35.
Lu, J., Lu, H., Lei, K., Wang, W., & Guan, Y. (2019). Trace metal element pollution of soil and water resources caused by small-scale metallic ore mining activities: a case study from a sphalerite mine in North China. Environmental science and pollution research26(24), 24630-24644.
Madlala, T., Kanyerere, T., Oberholster, P., & Butler, M. (2021). Assessing the groundwater dependence of valley bottom wetlands in coal-mining environment using multiple environmental tracers, Mpumalanga, South Africa. Sustainable Water Resources Management7(4), 1-23.
Mama, A. C., Bodo, W. K. A., Ghepdeu, G. F. Y., Ajonina, G. N., & Ndam, J. R. N. (2021). Understanding Seasonal and Spatial Variation of Water Quality Parameters in Mangrove Estuary of the Nyong River Using Multivariate Analysis (Cameroon Southern Atlantic Coast). Open Journal of Marine Science11(3), 103-128.
Matalas, N. C., & Reiher, B. J. (1967). Some comments on the use of factor analyses. Water resources research, 3(1), 213-223.
 Mirakovski, D., Hadzi-Nikolova, M., Doneva, N., Despodov, Z., & Mijalkovski, S. (2011). Air pollutants emission estimation from mining industry in Macedonia.
Montalván-Olivares, D., Santana, C., Velasco, F., Luzardo, F., Andrade, S., Ticianelli, R., Armelin, M., & Genezini, F. (2021). Multi-element contamination in soils from major mining areas in Northeastern of Brazil. Environmental Geochemistry and Health, 1-24.
Nadiri, A. A., Moghaddam, A. A., Tsai, F. T., & Fijani, E. (2013). Hydrogeochemical analysis for Tasuj plain aquifer, Iran. Journal of earth system science122(4), 1091-1105.
Nair, I. S., Rajaveni, S. P., Schneider, M., & Elango, L. (2015). Geochemical and isotopic signatures for the identification of seawater intrusion in an alluvial aquifer. Journal of Earth System Science124(6), 1281-1291.
Ogunkunle, C. O., & Fatoba, P. O. (2014). Contamination and spatial distribution of heavy metals in topsoil surrounding a mega cement factory. Atmospheric pollution research5(2), 270-282.
Pang, Y. X., Foo, D. C., Yan, Y., Sharmin, N., Lester, E., Wu, T., & Pang, C. H. (2021). Analysis of environmental impacts and energy derivation potential of biomass pyrolysis via Piper diagram. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis154, 104995.
Piper, A. M. (1944). A graphic procedure in the geochemical interpretation of water‐analyses. Eos, Transactions American Geophysical Union, 25(6), 914-928.
Rubalingeswari, N., Thulasimala, D., Giridharan, L., Gopal, V., Magesh, N., & Jayaprakash, M. (2021). Bioaccumulation of heavy metals in water, sediment, and tissues of major fisheries from Adyar estuary, southeast coast of India: An ecotoxicological impact of a metropolitan city. Marine Pollution Bulletin, 163, 111964.
Seifi, A., & Riahi, H. (2020). Zoning and uncertainty analysis of heavy metal pollution risk in surface water resources of copper mine by Bayesian analysis and sequential Gaussian simulation. Environmental Sciences18(1), 165-186.
Siegel, F. R. (2002). Environmental geochemistry of potentially toxic metals (Vol. 32). Berlin: springer.
Sundaram, B., Feitz, A., Caritat, P. D., Plazinska, A., Brodie, R., Coram, J., & Ransley, T. (2009). Groundwater sampling and analysis—a field guide. Geosci Aust Rec27(95), 104.
Stiff, H. A. (1951). The interpretation of chemical water analysis by means of patterns. Journal of petroleum technology3(10), 15-3.
Tepanosyan, G., Sahakyan, L., Belyaeva, O., Asmaryan, S., & Saghatelyan, A. (2018). Continuous impact of mining activities on soil heavy metals levels and human health. Science of the Total Environment639, 900-909.
Vallee, B. L., & Ulmer, D. D. (1972). Biochemical effects of mercury, cadmium, and lead. Annual review of biochemistry41(1), 91-128.
Vishwakarma, A., Shukla, S. K., Tripathi, V. K., Dwivedi, C. S., Jha, S. K., & Tripathi, A. (2021). Effects of Acid Mine Drainage on Hydrochemical Properties of Groundwater and Possible Remediation. Groundwater Geochemistry: Pollution and Remediation Methods, 232-264.
 Voudouris, K., Panagopoulos, A., & Koumantakis, J. (2000). Multivariate statistical analysis in the assessment of hydrochemistry of the Northern Korinthia prefecture alluvial aquifer system (Peloponnese, Greece). Natural Resources Research, 9(2), 135-146.
WHO. (2017). Guidelines for drinking-water quality: first addendum to the fourth edition.
Wiley, J., & Jackson, J. E. (1991). User's Guide to Principal Components (Wiley series in probability and mathematical statistics. Applied probability and statistics). John Wiley & Sons Incorporated.
Wu, J., Li, P., Qian, H., Duan, Z., & Zhang, X. (2014). Using correlation and multivariate statistical analysis to identify hydrogeochemical processes affecting the major ion chemistry of waters: a case study in Laoheba phosphorite mine in Sichuan, China. Arabian Journal of Geosciences7(10), 3973-3982.
Yetis, A. D., & Akyuz, F. (2021). Water quality evaluation by using multivariate statistical techniques and pressure-impact analysis in wetlands: Ahlat Marshes, Turkey. Environment, Development and Sustainability23(1), 969-988.
Zharan, K. (2016). Renewable energy (re) for the mining industry: case studies, trends and developments, and business models. In 14 Symposium Energieinnovation (Vol. 31, No. 1, pp. 193-237).