بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مشکلات جهانی ،سایت های معدن کاوی شده ای هستند که به صورت احیاء نشده، رها شده اند و با باقی گذاشتن کپه های لخت و عاری از پوشش گیاهی منجر به آلوده سازی جوامع اطراف می شوند.این سایت ها در مناطق خشک و نیمه خشک بیشتر از هر جای دیگری تحت تاثیر فرسایش بادی و آبی قرار دارند.استفاده از گیاهان در عملیات اصلاحی برای تثبیت آلایند های فلزی و معدنی در محدوده ی سایت معدن اشاره به این موضوع دارد که این عمل اصلاحی جایگزین مناسب تری نسبت به سایر اقدامات اصلاحی پر هزینه ی دیگر است. در اینجا مروری می شود بر نتایج به دست آمده از عملیات ایجاد پوشش گیاهی در بقایای معادن،در مناطق خشک و نیمه خشک که موفقیت طرح را در دراز مدت تضمین می نماید.
مقدمه
امروزه حفظ محیط زیست یکی از مسائل قابل توجه برخی کشورهاست. در مناطقی که معادن جدید کشف و استخراج می شوند، اثرات مخرب زیست محیطی وجود خواهند داشت. احیای اراضی و آماده سازی زمین استخراج شده برای استفاده مجدد از زمین معدن کاوی شده، بیشتر در معادن سطحی مطرح است. بازسازی مجدد زمین به عنوان بخش جدا نشدنی از طراحی کل معدن، باید از مراحل اولیه عملیات استخراج از معادن در نظر گرفته شود. به این ترتیب علاوه بر حفاظت از محیط زیست، زمین ها نیز به چرخه تولید باز می گردند
به طور کلی زمین معدن باید اصلاح شود، به طوری که در نهایت، استفاده مجدد از زمین معدنی و ساختار سایت معدن و محیط زیست سایت باید با هم سازگار باشند
بازسازی معادن، هم از نظر کاهش آلایندگی و ایجاد زمین های هموار و منایب برای رشد و پرورش گونه های گیاهی و جانوری و هم از نظر ایجاد چشم انداز و منظره مناسب در منطقه مهم می باشند. جهت بازسازی یک معدن به منظور هر نوع استفاده بعدی از زمین های تحت تاثیر و حفاظت از محیط زیست منطقه، انتخاب و کاشت گونه های گیاهی یکی از مراحل مهم است
در سال های گذشته تحقیقاتی انجام شده است به عنوان مثال: فاکتورهای محدود کننده، رشد گیاهان روی خاک معدن کاوی شده که یکی از جدی ترین محدودیت های خاک است
اکبری و همکاران - 2007 - و سلطان محمدی و همکاران - 2010 - تصمیم گرفتند روش های استفاده ممکن از زمین های استخراج شده معدنی را بررسی کنند که شامل: کشتزار، باغ، چراگاه ها، مرتع، قلمستان، تولید الوار، جنگل و بوته زار و درختچه های بومی، فضای سبز و ساخت و ساز ها شدند . درگذشته نخاله های معدنی را یا به سایت معدن کاوی باز می گرداند و یا به داخل اقیانوس، رودخانه ها و دریاچه ها تخلیه می کردند و یا در محل یک حوض مصنوعی انباشته می نمودند.
امروزه خاک ریزی روی سطح آلوده بقایای معدنی یک روش رایج برخورد با نخاله های معدنی می باشد. در سال 1995 تخمین زده شد که به طور سالانه بیش از 700 میلیون کیلوگرم از عناصر فلزی در بقایای معدن کاوی به طور رها شده روی زمین قرار می گیرند. و یا اینکه با نخاله های بزرگ تر معدنی ترکیب می شوند به صورت - کود دیسپوزل یا ذخیره گودالی و یا پشته وارونه - از محل خارج می شوند. در مناطق خشک و نیمه خشک، روش های پشته سازی خشک در جای که بقایای معادن خشک، وسیع و فشرده هستند بیشترین رواج را دارد.
با این حال این نوع اراضی ناپایدار بوده و تحت تاثیر فرسایش بادی و آبی، مناطق حساس به لحاظ زیست محیطی را در اطراف خود در خطر آلودگی قرار می دهند. برخی کشورها، شرکت های معدن کاوی را متعهد به اجرای عملیات اصلاح و احیاء نموده و یا از انباشت بقایای معادن در یک منطقه ممانعت به عمل می آورند. این درحالی است که در برخی کشورهای دیگر این موارد رعایت نشده و هنوز اجازه می دهند تا بقایای معدنی را در بسترهای آبی ریخته؛ بنابراین به مشکل هزاران معدن رها شده در سراسر دنیا دامن زده می شود.
انباشت بقایای معدنی روی سطح زمین در مناطق خشک و نیمه خشک با روند رو به رشدی، مشکل ساز گردیده است. جلوگیری از فرسایش بادی به واسطه مرطوب سازی سطحی در این مناطق به خصوص در مواقعی که عملیات معدن کاوی تعطیل شده است عملی نمی باشد . بنابراین بقایای معدن، ذرات ریزی با قطر ایرودینامیکی 2/5 میلی متری و اندازه کوچکترین ذره 10 میلی متری منشأ مهمی برای آلودگی هوا محسوب می شوند.
قرار گیری کوتا ه مدت در معرض این نوع ریزگرد ها منجر به ابتلا به بیماری و یا حتی مرگ مبتلایان بیماری های قلبی و تنفسی و کاهش عملکرد شش ها می شود. قرارگیری بلند مدت در معرض این ریزگرد ها نیز می تواند به پیشرفت سرطان ریه سرعت بخشیده و به بیماری های مزمن تنفسی در کودکان منجر شود. در برخی از کشورها در مناطق معدن کاوی شده ای که روی آن عملیات تثبیت و احیاء انجام شده است، اندازه این ذرات پایش شده است؛ اما علی رغم وجود رابطه مستقیم بین ابتلا به بیماری های تنفسی و نزدیکی با اراضی معدن کاوی شده به جوامع انسانی، این پایش برای معادن متروکه انجام نشده است.
روش اصلاحی متعارف
روش متعارف برای اصلاح اراضی معدن کاوی شده روی، پایداری فیزیکی و شیمیائی خاک تاکید دارد. پایداری فیزیکی شامل: پوشاندن نخاله های معدن به وسیله مواد بی ضرر مانند؛ نخاله های سنگی به دست آمده از عملیات معدن کاوی، گراول، خاک سطحی اراضی مجاور و ایجاد پوشش رسی جهت کاهش فرسایش بادی و آبی می باشد . اغلب به دلیل کم دوامی پوشش های ایجاد شده این راه حل ها در طبیعت موقتی می باشند.
برای مثال: پوشش های رسی در مناطق خشک و نیمه خشک در اثر سیکل تر و خشک شدن و یا عدم استحکام بقایای معدنی در اثر شوری زیاد به راحتی ترک خورده و می شکنند . پایداری شیمیایی از فرسایش بادی و آبی به وسیله عوامل شیمیایی مثل: سولونیت لیگنینی و یا چسبنده رزینی ممانعت به عمل می آورد. به این طریق که یک پوسته سخت روی بقایای معدنی ایجاد می نماید که این روش نیز یک روش موقتی است و سرانجام با شکست روبرو خواهد شد. اخیرا از فن آوری پیشرفته بازیافت نخاله های معدنی جهت کاهش غلظت و سمیت عناصر فلزی استفاده می شود که در برخی موارد اقتصادی نیز می باشد.
به هرحال بعد از عملیات بازیافت نیز نخاله های معدن باقی مانده می بایست به طریقی تثبیت شود. به طور معمول، روش های سنتی اصلاح تقریبا بین 50 تا 450 دلار آمریکا در هر متر مکعب برای معادنی که با نخاله های سنگی و یا بلوک های سیمانی کار می شوند هزینه بردار می باشد. فن آوری نوین اصلاحی، به نام تثبیت گیاهی این هزینه را تا 26-40 دلار آمریکا برای هر متر مکعب، از طریق فقط تجدید پوشش گیاهی و یا ایجاد نوارهای اندود شده و پوشش گیاهی کاهش می دهد.
عملیات تثبیت گیاهی به عنوان یک استراتژی اصلاحی
این عملیات یک پوشش از گیاهان است برای تثبیت و تجدید بلند مدت بقایای معدنی به وجود می آورد . تاج پوشش گیاهی از فرسایش بادی ممانعت به عمل آوده و ریشه های آنها نیز مانع از فرسایش آبی و همچنین حرکت عناصر فلزی - از طریق جذب سطحی یا تجمع اطراف ریشه - می گردد. همچنین ریشه ها ریزوسفری را برای ترسیب و تثبیت عناصر فلزی مهیا می سازد.
برخلاف روش های مبتنی بر استخراج عناصر توسط گیاه و یا روش جابه جایی مبتنی بر تجمع عناصر فلزی در بافت های ریشه ای و جوانه ای، تاکید روش تثبیت گیاهی در بافت های خود گیاه نیست بلکه بر ترسیب عناصر فلزی در محیط ریزوسفر است. به این ترتیب عناصر فلزی کمتر در دسترس دام، حیات وحش و انسان قرار می گیرد.
اگر چه روش تثبیت گیاهی اراضی معدن کاوی شده در مناطق خشک و نیمه خشک توسط شرکت های معدن کاوی تا حدودی انجام شده است؛ اما اسناد آن به جز در برخی مقالات تحقیقاتی انتشار یافته، در جای دیگری آورده نشده است؛ بنابراین این روش کمتر در بین عموم شناخته شده می باشد. از آنجایی که شرایط حاکم بر محیط های خشک و نیمه خشک موفقیت بلند مدت این طرح را تحت تاثیر قرار داده است. ما در این مطالعه مرور منبعی به ارائه دانش عمومی در این خصوص پرداخته ایم.
تثبیت اراضی معدن کاوی شده دراراضی خشک و نیمه خشک به روش ایجاد پوشش گیاهی
این روش مبتنی بر استفاده از گیاهان مقاوم به خشکی، شوری و عناصر فلزی در راستای جلوگیری از امکان جابجایی عناصر سنگین در لایه زیرین بقایای معادن می باشد. به صورت تئوری، دسترسی موجودات زنده به عناصر فلزی و لذا احتمال مسمومیت آنها کاهش خواهد یافت.
چرا که گیاهان باعث می شوند این عناصر در مواقع بارندگی حلالیت کمتری داشته باشند. برای مثال سولفیدهای فلزی و یا کربنات های فلزی، ترکیب عناصر فلزی با محصولات آلی، رسوب سرب روی سطح ریشه و یا تجمع عناصر فلزی در بافت ریشه می باشد. همچنین وجود گیاهان در اراضی معدن کاوی شده باعث افزایش جمعیت میکروبی هتروتروف می شود که خود منجر به بهبود رشد گیاهان و در نتیجه تثبیت عناصر فلزی خواهد شد. هدف نهایی تثبیت بلند مدت اراضی معدن کاوی شده، احیای جوامع گیاهی در راستای بهبود فرایند خاکسازی، تنوع میکروبی و اصلاح عملکرد اکوسیستم خاکی برای رسیدن به حالت خود پایداری می باشد.
گیاهان مناسب برای عملیات تثبیت گیاهی
این روش به جوامعی با پوشش گیاهی متنوع و مقاوم به شوری، خشکی و عناصر فلزی نیازمند می باشد به طوری که قادر باشند بیش از حد عناصر فلزی در بافت جوانه خود ممانعت به عمل آورند. این گیاهان اول باید بومی منطقه بوده تا بتوانند به وسیله مکانیزم های خود در شرایط سخت محیط های خشک و نیمه خشک زنده بمانند. فاکتور دوم؛ اما مهم دیگر این که استفاده از گونه های بومی جلوی ورود گونه های غیر بومی را که ممکن است در اثر کاهش تنوع گونه های محلی، به گونه مهاجم تبدیل شده باشند را خواهد گرفت
امروزه در خیلی از عرصه ها به دلیل عدم توجه به گیاهان مهاجر و شرایط خاک، مزایای تنوع گیاهان بومی حاصل نمی شود. به کارگری ترکیبی از انواع مختلف گراس های چند ساله، بوته ها و درختان برای تجدید پوشش گیاهی در اراضی معدن کاوی شده از طریق عملیات تثبیت گیاهی بسیار با اهمیت می باشد. گندمیان به سرعت پوشش را بر روی زمین ایجاد می کنند
