دانلود مقاله تاثیر استخراج و پردازش عناصر نادر خاکی روی محیط آب و خاک در چاورا، کلام، کرالا

چکیده
     استخراج و پردازش مواد معدنی زمین نادر در امتداد خط ساحلی چاوارا، کلام، کرالا، گامی مهم و مهیج در جهت وابستگی به خود است، چرا که صنعتی بسیار مهم است. اما در عین حال پیامدهای محیطی سنگین به دلیل مدیریت نادرست زباله های ناشی از صنعت تولید رنگدانه دی اکسید تیتانیوم (TiO2)  باعث نگرانی می شود. این منجر به تخریب محیط زیست منطقه اطراف آن شده است که همچنین یک منطقه تابش بالا است. در اين تحقيق تلاش شده است تا تغييرات ژئوشيميايي خاک در اثر آلودگي و ميزان آلودگي آب از منابع مختلف آب در منطقه مورد مطالعه مقايسه شود. تجزیه و تحلیل خاک سطح (0-30 سانتی متر) از زمین های آلوده و زمین های مسکونی (که ظاهرا کمتر آلوده است) اندازه غلظت کل عناصر موجود در خاک را فراهم می کند. نتایج XRF افزایش غلظت فلزات سنگین سمی مانند ( Fe، Cr، V، Ni، Cu، Zn، Pb، Sr و غیره) را نشان می دهد، در حالی که غلظت عناصر ضروری (مانند K، Ca، Si، Ti، (Zr  به دلیل آلودگی کاهش می یابد. عناصر Mg، Ag، Au، Hf، Te، Nd، Yb، Ga موجود در خاک ساحلی در خاک آلوده وجود نداشتند. Co، Sn، W، Se، Br، Sm، Tb، Dy تنها در خاک آلوده شناسایی شد. تجزیه و تحلیل SEM خاک از منطقه مسکونی، مجموعه های معدنی متمایز و خاک های آلوده را نشان می دهد، نشانه هایی از هوازدگی شیمیایی. مشکلات بهداشتی مشاهده شده در ناحیه محلی، نیاز فوری به ارزیابی ریسک سلامت و ترمیم مجدد خاک آلوده را نشان می دهد.

1- مقدمه
     دفع بی رویه ضایعات صنعتی منجر به چندین فاجعه جغرافیایی و زیست محیطی در زمین می شود و تاثیرات اجتماعی و اقتصادی زیادی را بر جمعیت ساکن در ناحیه آسیب دیده به ویژه از لحاظ معیشت و سلامتی دارد. این تنها پس از اتفاق افتادن، به یک مورد خبری تبدیل می شود و برای ارزیابی جغرافیایی محیطی مورد تمرکز قرار می گیرد. استخراج و پردازش مواد معدنی سنگین و نادر به ناچار منجر به آشفتگی محیط زمین می شود که میزان و شدت این آشفتگی بستگی به نوع مواد شیمیایی و فرایندهای مورد استفاده، تلاش های انجام شده در مدیریت دفع ضایعات و زودشکنی محیطی محل دارد. این همچنین باعث اختلال شدید در زندگی ساکنان محلی در اثر افزایش بیماری ها، آلودگی آب و تخریب زمین های کشاورزی می شود و از این طریق نقض حقوق جوامع محلی رخ می دهد. بعضی از انواع آلودگی  توسط سازمان های بهداشتی بین المللی و فدرال حتی سرطان زا شناخته می شوند.
استخراج سنگ های معدنی رسوب یافته در کنار ساحل چارا-نینداکارا  از کولام، کرالا از سال 1922 اتفاق می افتد. ایجاد کارخانه تولید رنگدانه دی اکسید تیتانیوم (TiO2)  در سال 1984 این صنعت را به لحاظ استراتژیک مهم ساخت. اما فعالیت های استخراج همراه با پردازش مواد معدنی سنگین و تولید رنگدانه TiO2 منجر به انتشار برخی از آلاینده های خاص شده است. این آلاینده ها با نشت تصادفی هنگام خرد شدن مواد خام  TiO2 از مواد معدنی کرالا و فلزات Ltd (KMML) منجر به تخریب محیط زیست اطراف تا شعاع 16 کیلومتر مربع شده است. اعتراضات شدید مردم محلی و فعالین محیط زیست توجه رسانه ها و عموم را به خود جلب کرده است. افرادی که در این منطقه زندگی می کنند، از 10 سال گذشته، مشکلات آلودگی هوا، زمین و آب را تجربه کرده اند. علائم آلودگی زمین در قالب نابودی کامل پوشش گیاهی مشاهده می شود (شکل 1). چاه ها بی فایده شده اند. به مردم هشدار می دهند که از آب برای نوشیدن، حمام کردن یا حتی توالت استفاده نکنید. علاوه بر آلودگی زمین و آب، نشت مکرر گاز وجود دارد که منجر به بستری شدن ساکنین می شود. سرطان در این منطقه شایع است و یکی از مناطقی است که بالاترین آمار سرطان در هند را دارد و کسانی که در نزدیکی این منطقه صنعتی زندگی می کنند از بیماری هایی مانند برونشیت، آسم، سرطان و بیماری های پوستی رنج می برند (شکل 2). ارزیابی کیفیت هوا و آب این منطقه آلودگی را تایید می-کند. علاوه بر این، این منطقه، یک منطقه تابش بالا است. هدف از این مطالعه ارزیابی کیفیت خاک و به روزرسانی پارامترهای کیفیت آب منابع مختلف آب در این منطقه است.
4- نتیجه گیری
     معادن و فرآیندهای مربوطه می توانند مناطق بزرگ زمین را تغییر داده و در آن ها اختلال ایجاد کنند. بزرگی این اختلالات بستگی به تغییرات در شرایط طبیعی محل مانند زمین شناسی، پوشش گیاهی، توپوگرافی، آب و هوا و نزدیکی و ویژگی های آب های سطحی دارد. در مطالعه حاضر مشاهدات زیر حاصل شد:
* فاضلاب صنعتی منجر به کاهش PH آب و خاک شده است، نتیجه این امر از دست رفتن پوشش گیاهی، آب و کاهش کیفیت خاک است.
* خاک و آب با آهن و کلر به شدت آلوده می شوند.
* میزان فلزات نادر مانند Cu، Ni، Zn، Pb، V، Cr، Sr، Se، Co در خاک افزایش یافته است که این به نوبه خود می-تواند باعث افزایش بار فلزات سنگین در منابع ابی زیرزمینی و سطحی شود.
* این خطر وجود دارد که گرد و غبار به ساکنین آسیب برساند، زیرا عناصر رادیواکتیو می توانند در این گرد و غبار حضور داشته باشند.
* شاخص های آلودگی محاسبه شده و شاخص کیفیت آب نیز آلودگی آب و خاک را در منطقه تایید کرد.
     با این حال به صورت جدی به تهدید بالقوه آسیب های زیست محیطی توجه نشده است. بخشی از این به دلیل سختی مرتبط با تنظیم منابع با اهمیت استراتژیک بالاست. در کشورهای در حال توسعه مانند هند، توجه به اقدامات پیشگیرانه و درمانی در برابر  آلودگی خاک، آب و زمین در سال های آینده باید در اولویت بالاتری قرار گیرد. همین طور در یک کشور مانند کرال، به دلیل تراکم جمعیت بسیار بالا، تمام اشکال فشار زیستی در خاک بالا است و از این رو، نقشه برداری و نظارت بر کیفیت خاک و انجام اقدامات اصلاحی، ضروری و فوری و حیاتی است. آلودگی بر زندگی و معیشت مردم در محدوده KMML تاثیر گذاشته است. برای حل مسائل مربوط به آلودگی، یک رویکرد چند رشته ای شامل مطالعات عمیق در زمین شناسی، هیدرولوژی، شیمی خاک، سم شناسی مورد نیاز است. در اولویت-بندی، خطرات مربوط به بهداشت با منشاء خاک و آب آلوده و راه های مختلف قرار گرفتن در معرض آن ها باید برای ارزیابی اثرات بهداشتی بر روی جمعیت در نظر گرفته شوند.

Abstract

     The mining and processing of rare earth minerals along the coastline of Chavara, Kollam, Kerala has been a significant step in self reliance for the country in terms of being a strategically important industry but at the same time the grave enviromental consequences because of the improper manangenent of the industrial waste from the titanium dioxide (TiO2) pigment producing industry is a cause of concern. This has led to the geo-environmental degradation of surrounding area which is also a high background radiation area. This study attempts to compare the geochemical variation in the soil due to contamination and the extent of water pollution from different water sources in the study area. Analysis of the surface soil (0-30 cm) from contaminated land and inhabited land (supposedly less contaminated) provide a measure of the total concentrations of the elements present in the soil. XRF results indicate the increase in the concentrations of toxic heavy metals (e.g. Fe, Cr, V, Ni, Cu, Zn, Pb, Sr etc.) while concentrations of essential elements (e.g. K, Ca, Si, Ti, Zr) decreased due to contamination. Elements Mg, Ag, Au, Hf, Te, Nd, Yb, Ga present in inhabited area soil were found to be absent in contaminated soil. Co, Sn, W, Se, Br, Sm, Tb, Dy were detected only in contaminated soil. SEM analysis of the soil from residential area showed distinct mineral assemblage and that of contaminated soil, the signs of chemical weathering. The observed health problems in the local area indicate urgent need for health risk assessment and subsequent remediation of contaminated soil.

1. Introduction

     Indiscrete disposal of industrial waste leads to several geo-environmental disasters on land and it has huge socio-economic effects on the population residing in the impacted area especially in terms of livelihood and health. Once this happens, it becomes a news item and comes into focus for geoenvironmental evaluation. Mining and processing of heavy and rare earth minerals inevitably involves distress of the land environment, the magnitude and intensity of which depends on the type of chemicals and processes used, the efforts taken in the management of waste as well as on environmental fragility of location. It also involves extreme disturbance to local residents by increased diseases, water pollution and destruction of farmland thereby violating the rights of local communities1 . Some of the contaminants are even classified as human carcinogens by international and federal health agencies .

     The occurrence of heavy mineral rich placer deposits along Chavara-Neendakara coastline of Kollam, Kerala are being mined since 1922. The introduction of titanium dioxide (TiO2) pigment producing plant in 1984 made the industry strategically important. But the mining activities along with processing of heavy minerals and production of TiO2 pigment resulted in the release of a number of contaminants specific to the industry. These contaminants combined with the accidental leakage of tickle, raw material for TiO2 from Kerala Minerals and Metals Ltd. (KMML) has led to the geo-environmental degradation of surrounding area of industry within a radius of 16 km square. Severe resentments by the local population & environmentalists have drawn attention of media and public in general3, 4 .The people living in the area had been experiencing air, land and water pollution problems since last 10 years. The signs of land contamination are visible in the form of complete destruction of vegetation (Figure 1). The wells have become useless. The people are warned not to use the water for drinking, bathing or even for toilets5 . In addition to the land and water pollution, there are frequent gas leaks that results in residents being hospitalized6 . Incidence of cancer is prevalent in the area and it is among the highest in India and those residing near the industrial area are suffering from diseases such as bronchitis, asthma, cancer and skin ailments5 (Figure 2). The air and water quality assessments of this area had revealed the pollution7, 8 . In addition, the area falls into a high background radiation area9 . This study aims to assess the soil quality and update the water quality parameters of various water sources in the area.

4. Conclusion

     Mining and related processes can disturb and alter large areas of land. The magnitude of such disturbance depends on variability in natural site conditions like geology, vegetation, topography, climate and proximity to and characteristics of surface waters. In the present study, the following observations are made: 

The discharge from the industry has resulted in the lowering of pH of water and soil, leading to loss of vegetation, water and soil quality deterioration. 

The soil and water are heavily polluted with iron and chlorine. 

The trace metals like Cu, Ni, Zn, Pb, V, Cr, Sr, Se, Co have found to be increased in soil which in turn may mobilise, increasing the heavy metal loading in surrounding subsoil and surface water sources. 

The fugitive dust poses risk to the nearby residents as radioactive elements can concentrate in these dusts. 

The calculated pollution indices and water quality index also confirmed the water and soil pollution in the area.

     However no serious attention has been given to the potential threats of environmental deterioration. This is partly due to the difficulty associated with regulating resources of high strategic importance. In developing countries like India, preventive and curative measures against pollution and contamination of soil, water and land must receive high priority in coming years. As in a state like Kerala, because of the very high population density, all forms of biotic pressure on soil are high and hence it is an immediate and critical necessity to map and monitor soil quality and promptly take remedial measures. The pollution has affected the life and livelihood of the people in the surroundings of KMML. To solve the issues of contamination, a multidisciplinary approach involving in depth studies in geology, hydrology, soil chemistry, toxicology are required. On a priority basis, health risk assessments due to the contaminated soil and water from various exposure pathways should be taken to evaluate the health impacts on the population.

(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1 منطقه مورد مطالعه
2-2 زمین شناسی و آب و هوا
2-3 مجموعه نمونه خاک
2-4 جمع آوری نمونه آب
2-5 روش مورد استفاده
2-6 تحلیل داده ها
6-2-1 ارزیابی آلودگی خاک با استفاده از شاخص های آلودگی واحد
2-6-2 ارزیابی آلودگی خاک با استفاده از شاخص های آلودگی یکپارچه
2-6-3 ارزیابی کیفیت آب با استفاده از شاخص کیفیت آب
3- نتایج و بجث
3-1 خواص فیزیکی خاک
3-2 آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی
3-3 آنالیز XRF
3-4 شاخص های آلودگی
3-5 تحلیل آب
4- نتیجه گیری
منابع

Abstract
1. Introduction
2. Material and methods
2.1. Study area
2.2. Geology & climate
2.3. Soil sample collection
2.4. Water sample collection
2.5. Methodology used
2.6. Data analysis
2.6.1. Soil contamination assessment using single pollution indices
2.6.2. Soil contamination assessment using integrated pollution indices
2.6.3 water quality assessment using water quality index
3. Results and discussion
3.1. Physical properties of soil
3.2. Sem analysis
3.3. Xrf analysis
3.4. Pollution indices
3.5. Water analysis
4. Conclusion
References