بخش اعظم مشکلات این بخش ناشی از تاثیرات غیرمستقیم عملیات استخراج مواد معدنی بر آب‌های زیرزمینی و سطحی است. به دیگر سخن، آلودگی منابع حیاتی آب و ایجاد پساب‌های معدنی یکی از بزرگ‌ترین دلایل مخالفت روزافزون با فعالیت معدنکاری در گوشه و کنار دنیا است. بخشی از آلودگی‌ها ناشی از فرآیند تغلیظ و فرآوری ماده معدنی است و بخش دیگر بر اثر قرار گرفتن مواد معدنی و باطله‌ها در معرض نزولات جوی ایجاد می‌شود. این شرایط گاهی موجب می‌شود اسیدیته منابع آبی بسیار افزایش پیدا کند و آب اسیدی، محیط‌زیست اطراف معدن را ـ حتی تا صد‌ها کیلومتر دورتر ـ تحت‌تاثیر قرار دهد و آسیب‌های آن در پوشش گیاهی، محصولات کشاورزی، حیات جانوری و منابع آب شرب آشکار شود. گاهی هم فلزات سنگین از همین طریق، به آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌کنند و زمینه‌ساز بروز انواع بیماری‌ها از جمله امراض داخلی، پوستی و سرطان می‌شوند.  هرچند معدنکاری اثرات سوء فراوانی بر طبیعت می‌گذارد، واقعیت این است که در شرایط موجود نمی‌توان از فعالیت معدنکاری چشم‌پوشی کرد و کشور را از فواید اقتصادی و اجتماعی آن محروم ساخت. نکته اینجا است که چگونه می‌توان به فعالیت معدنکاری ادامه داد، اما از ملاحظات زیست‌محیطی، به‌ویژه حفظ منابع آب هم غافل نشد. کارشناسان می‌گویند برای خنثی کردن تاثیرات مخرب معدنکاری، راهکارهای متنوعی ابداع شده و به‌کار می‌رود؛ علاوه بر این با پیشرفت روزافزون بشر در این زمینه‌ها، امید به یافتن دستاوردهای جدید هم پررنگ‌تر شده است. موضوع گفت‌وگوی امروز صمت درباره پساب‌های معدنی و راه‌های مدیریت آن است وکارشناسی که به پرسش‌های ما در این‌باره پاسخ داد، احمد جمشیدی، دانش‌آموخته رشته عمران ـ محیط زیست و استاد دانشکده معدن دانشگاه تربیت مدرس است.

معدنکاری چه تاثیر مستقیم یا غیرمستقیمی بر آب‌های زیرزمینی و سطحی دارد؟

معدنکاری به‌طورکلی از 2 طریق می‌تواند بر آب‌های سطحی و زیرزمینی اثر سوء بگذارد. درباره منابع آب زیرزمینی باید به این نکته اذعان داشت که فعالیت‌های معدنکاری با برداشت آب از منابع زیرزمینی، هم افت تراز آب را به‌دنبال دارد و هم با کاهش میزان و حجم منابع زیرزمینی موجب تغلیظ و افزایش غلظت آنیون‌ها و کاتیون‌ها می‌شود، به‌عبارت دیگر، برداشت آب در اثر معدنکاری علاوه بر اثر سوء بر کمیت، کیفیت منابع آب زیرزمینی را نیز تحت‌تاثیر قرار می‌دهد؛ این امر به‌ویژه در مناطقی از کشور (به‌ویژه در نیمه جنوبی) که با محدودیت‌های جدی آب، از نظر کمیت منابع زیرزمینی مواجه است، خسارت‌بارتر است.

منابع آب زیرزمینی سهم بسیار زیادی در تامین آب شرب و کشاورزی دارد و به این ترتیب فشار مضاعفی به آبخوان‌ها وارد می‌شود، در نهایت خروجی چنین فشار مضاعفی منجر به کاهش کیفیت (به‌عنوان مثال افزایش قابل‌توجه سختی آب در نیمه جنوبی کشور) و کمیت منابع آب زیرزمینی و همچنین بروز پدیده فرونشست خواهد شد. علاوه بر این، معدنکاری نیز مانند بسیاری از فعالیت‌های صنعتی دیگر می‌تواند بر کیفیت آب‌های سطحی نیز اثرگذار باشد. معدنکاری از طریق انتشار زهاب اسیدی یا پساب کارخانجات فرآوری می‌تواند سهم بسزایی در آلودگی منابع آب سطحی داشته باشد و گزارش‌های متعددی درباره آلودگی رودخانه‌ها در استان‌های شمالی و شمال‌غربی وجود دارد.

نشت آلاینده‌های مختلف از طریق سد باطله به منابع آب زیرزمینی نیز از دیگر اثرات سوء ناشی از معدنکاری درباره آلودگی منابع آب سطحی و زیرزمینی است.

پساب آلوده به فلزات سنگین، چه تاثیری بر محیط‌زیست می‌گذارد؟

تعاریف مختلفی درباره فلزات سنگین وجود دارد. به‌طورکلی آن دسته از عناصری که وزن اتمی و میزان سمی بودن آنها بسیار بالا است (مانند آرسنیک، جیوه، کادمیوم، سرب، مس، نیکل، روی و نظایر آن) از دیدگاه محیط‌زیستی به‌عنوان فلزات سنگین شناخته می‌شوند. از ویژگی‌های مهم فلزات سنگین این است که علاوه بر مسمویت‌زایی بالا، تجزیه‌ناپذیر هستند.

 برآیند این 2 ویژگی سبب می‌شود که عناصر و ترکیباتی که سمی‌تر هستند، به‌مدت طولانی‌تری در محیط باقی می‌مانند و این عناصر با فرآیندهای طبیعی تجزیه نمی‌شوند.

به دیگر سخن، حتی مقادیر بسیار کمی از فلزات سنگین، چه در منابع خاک، چه آب، اثرات سمی بسیار بالایی دارند، همچنین به‌دلیل تجزیه‌ناپذیری، به‌راحتی وارد چرخه غذایی انسان و سایر اجزای اکوسیستم می‌شوند، در نهایت وجود مقادیری از آلاینده‌های فلزی در اجزای مختلف اکوسیستم و خروج و انتشار آنها می‌تواند منجر به انواع بیماری‌های مزمن و صعب‌العلاج شود.

پساب آلوده به مواد شیمیایی چگونه منابع آب و خاک را آلوده می‌کند؟

در پاسخ به این سوال باید گفت که مواد شیمیایی شامل طیف وسیعی از ترکیبات است، از این‌‎رو برای پاسخ بهتر به سوال فوق باید این مواد یا ترکیبات (از دیدگاه محیط‌زیستی همان آلاینده‌ها) را به 2 دسته آلاینده‌های آلی و غیرآلی تقسیم‌بندی کرد.

به‌عنوان مثال در حوزه معدنکاری، فلزات سنگین از جمله آلاینده‌های غیرآلی و سیانید و کمپلکس‌های آن یا برخی انواع واکنشگرهای مورداستفاده در فلوتاسیون مانند گزنتات و سورفکتنت‌ها از جمله آلاینده‌های آلی محسوب می‌شوند؛ برخی آلاینده‌های آلی مانند انواع سیانید و کمپلکس‌های پیچیده آن به‌مراتب سمی‌تر از دیگر آلاینده‌های فلزی  هستند.

بنابراین باید گفت پس از انتشار آلاینده‌ها که از راه‌های مختلف به محیط‌زیست و به‌ویژه منابع آب و خاک نشت می‌کنند، مهم‌ترین اتفاقی که در مقیاس بزرگ رخ می‌دهد، این است که منبع خاک یا آبی که تحت‌تاثیر چنین آلاینده‌هایی قرار می‌گیرد، قابلیت استفاده برای کاربری‌های دیگر را از دست می‌دهد، به‌عنوان مثال برخی از این ترکیبات به‌محض ورود به منابع آب سطحی، سبب بر هم خوردن تعادل کیفی آب می‌شوند.

فلزات سنگین و آلاینده‌های آلی یا جذب رسوبات می‌شوند یا همراه با جریان آب به کیلومترها دورتر انتقال پیدا می‌کنند و سبب گسترش آلودگی می‌شوند، همچنین در برخی موارد باتوجه به شرایط محیطی می‌توانند کمپلکس‌های سمی‌تر و خطرناک‌تری تشکیل دهند، به‌طورمعمول آسیب آلودگی منابع آب زودتر از آلودگی منابع خاک برجسته می‌شود و موردتوجه قرار می‌گیرد.

هنگام ورود پساب حاوی آلاینده‌های متنوع به منابع خاک نیز در ابتدا بخشی از آلاینده‌ها (به‌ویژه فلزات سنگین) جذب خاک می‌شوند (از طریق جذب سطحی یا تبادل یون) و به‌مرور زمان در صورت وجود پوشش گیاهی می‌توانند وارد زنجیره غذایی شوند. بخشی از آلاینده‌ها نیز در اثر رواناب یا بارندگی می‌توانند به منابع آب زیرزمینی نشت پیدا کنند، به‌عبارتی، از طریق موارد یادشده امکان آلودگی منابع آب و خاک در اثر تخلیه پساب‌های آلوده وجود دارد.

جاذب زیستی چیست و چه کاربردی در تصفیه پساب‌ها دارد؟

جاذب زیستی (بایوسوربنت) در واقع عبارت است از توده زیستی (بایومس) از باکتری‌ها، ویروس‌ها یا قارچ‌ها.

در برخی منابع هم به جاذب‌های ساخته‌شده از پسماندهای گیاهی و کشاورزی نیز واژه جاذب زیستی اطلاق می‌شود. کاربرد جاذب‌های زیستی حذف آلاینده‌ها به‌ویژه آلاینده‌های فلزی از پساب‌ها از طریق فرآیند جذب سطحی است، به‌عبارت دیگر، در اثر استفاده از چنین جاذب‌هایی به‌منظور تصفیه پساب، آلاینده‌های فلزی از طریق مکانیزم‌های جذب سطحی، تبادل یون یا الکترواستاتیک از فاز محلول جدا می‌شوند و مقدار آنها در پساب کمترمی‌شود.

گیاه‌پالایی چیست و چه کاربردی در زمینه تصفیه پساب‌ها دارد؟

گیاه‌پالایی استفاده از گیاهان دارای ویژگی‌های خاص به‌منظور پاکسازی خاک  یا تصفیه پساب است. شایان ذکر است، گیاه‌پالایی عموما برای پاکسازی خاک یا تصفیه پساب آلوده به فلزات سنگین مورداستفاده قرار می‌گیرد. گیاهانی را که ویژگی بیش‌اندوزی داشته باشند و علاوه بر آن بتوانند در مقابل غلظت‌های بالای فلزات سنگین مقاومت کنند، می‌توان برای این فرآیند به‌کار برد. پاکسازی و تصفیه با استفاده از گیاه‌پالایی از طریق مکانیزم‌های متعددی انجام می‌شود که جذب از ریشه گیاه، جذب از ساقه و برگ‌ها یا تجزیه از طریق برخی اندام‌های گیاهان، از آن جمله است.

چه دستاوردهای جدیدی در این زمینه حاصل شده است؟

در سال‌های اخیر، پژوهشگران برای تصفیه انواع پساب‌ها از جمله پساب‌های معدنی، روش‌های متنوعی را به‌کار گرفته‌اند که فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، استفاده از پراکسید هیدورژن (آب‌اکسیژنه)، ازن‌زنی، کلرزنی، استفاده از UV و ترکیباتی نظیر پرسولفات، از جمله این روش‌ها است، همچنین انعقاد الکتریکی و تلفیق آن با برخی روش‌ها نیز نتایج بسیار امیدوارکننده‌ای برای تصفیه پساب‌ها به‌همراه داشته است. از دیگر تحقیقات جدید در این زمینه بررسی امکان تصفیه پساب‌ها با استفاده از روش‌های ذکرشده به‌صورت پیوسته است.

نهاد ناظر بر انجام عملیات تصفیه پساب‌های معدنی در کشور ما کدام است و در انجام این مسئولیت چه چالش‌هایی وجود دارد؟

مهم‌ترین نهاد ناظر بر فعالیت‌های مرتبط با محیط‌زیست، از جمله تصفیه پساب‌های معدنی، سازمان محیط‌زیست است، همچنین بسیاری از معادن به‌ویژه مجموعه‌های بزرگ دولتی، دارای بخش HSE هستند که تاکنون اقدامات قابل‌توجهی نیز در این زمینه انجام داده‌اند، اما متاسفانه در برخی موارد به‌دلیل تعارض منافع، امکان اثرگذاری موثر را ندارند.

در واحدهای HSE متخصصان شایسته‌ای در بخش‌های سلامت (H) و ایمنی (S) وجود دارند، اما در بخش محیط‌زیست (E) نیروی متخصص مناسب کمتر وجود دارد که از جمله چالش‌های مهم مرتبط با این موضوع به‌شمار می‌رود. بی‌توجهی به هزینه‌کرد موثر (اگرچه در برخی موارد اقداماتی انجام شده، اما کافی و عموما کارآمد نیست) درباره مسائل مرتبط با محیط‌زیست از سوی معادن و همچنین فقدان ارتباط کارآمد با جوامع دانشگاهی از دیگر چالش‌های مرتبط با این مسئله است.

از سوی دیگر، سازمان محیط‌زیست هم از فقدان نیروی مناسب رنج می‌برد. بر این اساس به‌نظر می‌رسد تاسیس نظام مهندسی محیط‌زیست از جمله راهکارهایی است که شاید بتواند بخشی از مشکلات محیط‌زیستی مربوط به حوزه معدنی را تا حدودی کاهش دهد. این نهاد می‌تواند با گرد آوردن متخصصان حوزه مهندسی محیط‌زیست، به‌صورت مستقل و به‌دور از تعارض منافع، علاوه بر پرورش نیروی متخصص این حوزه (با همراهی دانشگاه‌ها) نظارت علمی و موثری بر مسائل مرتبط با محیط‌زیست در بخش معدن داشته باشد.

سخن پایانی

یکی از دستاوردهایی که  به‌تازگی در این زمینه معرفی شده، بکارگیری محصولات جانبی حاصل از فرآیند تولید روغن‌های گیاهی برای تصفیه فلزات سنگین از آب است

به‌گزارش ایروپکس، دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور، با همکاری با موسسه Eth Zurich سوئیس، کشف کرده‌اند که می‌توان محصولات جانبی حاصل از فرآیند تولید روغن‌های گیاهی را به غشایی تبدیل کرد که توانایی تصفیه فلزات سنگین از آب را داشته باشند.

محققان دریافته‌اند که پروتئین‌های موجود در محصولات جانبی تولیدی در فرآیند تولید روغن بادام‌زمینی و آفتابگردان که کنجاله‌های دانه‌های روغنی نامیده می‌شوند، در جذب یون‌های فلزی سنگین مفید هستند، از همین‌رو با طراحی آزمایشی با استفاده از این کنجاله‌ها به بررسی اثرات آن بر جذب آلودگی آب پرداختند.

آنها پروتئین‌های کنجاله‌های دانه‌های روغنی را تبدیل به فیبرهای پروتئین آمیلوئید در مقیاس نانو کردند که توانایی بسیاری در جذب یون‌های فلزی سنگین دارند، در ادامه پژوهشگران با ترکیب این فیبرهای پروتئینی با کربن فعال، فیلترها را روی 3 نوع فلز پلاتین، کروم و سرب آزمایش کردند.

به‌گفته علی میسرز، استاد دانشگاه فناوری نانیانگ، از این فیلتر می‌توان برای تصفیه انواع فلزات سنگین و همچنین آلاینده‌های آلی مانند پلی‌فلوئوروکسیل و پرفلوئوروکسیل (مواد شیمیایی پرمصرف در طیف گسترده‌ای از محصولات مصرفی و صنعتی) استفاده کرد. فیبرهای پروتئین آمیلوئید حاوی پیوندهای اسید آمینه هستند که یون‌های فلزی سنگین را بین خود به‌دام می‌اندازند و ذرات آب را از خود عبور می‌دهند.

 استفاده از غشای ساخته‌شده از این پروتئین‌ها، گزینه‌ای کم‌هزینه است که به انرژی کمی نیاز دارد، بنابراین پژوهشگران بر این باورند که این نوآوری می‌تواند در سراسر جهان برای تصفیه آب به‌کار

رود.