پراکندگی و نقش جلبک‌های سبز در زهاب‌های اسیدی معدن مس سرچشمه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت معلم تهران، گروه زمین‌شناسی، تهران، ایران

2 مجتمع مس سرچشمه کرمان، واحدهای معدن و تحقیقات آب و محیط زیست، کرمان، ایران

چکیده

معدن مس سرچشمه یکی از معادن شناخته شده مس پورفیری است که در 55 کیلومتری جنوب شهرستان رفسنجان، جنوب خاوری ایران قرار دارد. معدنکاری ذخایر فلزی با ایجاد شرایط مناسب برای اکسایش کانی‌های سولفیدی و واکنش‌های شیمیایی بین سولفیدهای فلزی و آب در مجاورت هوا ، تولید زهاب اسیدی را میسر می‌سازد. مطالعات انجام شده بر روی تأثیر دامپ‌های باطله در ایجاد زهاب اسیدی معدن مس سرچشمه، افزایش اسیدیته زهاب‌ها در محدوده 3 تا 5/5 و افزایش انحلال بسیاری از فلزات سمی و سنگین  در مقادیر بالاتر از حد مجاز استاندارد (WHO) را نشان می‌دهد. تنها تعدادی از میکروارگانیسم‌ها در چنین محیط‌های آبی با کیفیت پایین و نامناسب قادر به ادامه حیات هستند. در معدن مس سرچشمه نوعی جلبک سبز نواری، مقاوم به شرایط اسیدی و مقادیر بالای عناصر محلول در بعضی از زهاب‌های اسیدی شناسایی شد. جنس این جلبک اولوتریکس ((Ulothrix و گونه اولوتریکس گیگاس (Ulothrix Gigas) شناخته شده و فاقد خاصیت ضد میکروبی و ضد قارچی است. این جلبک در زهاب‌های با مقدار بالای مواد جامد محلول (mg/l 1800TDS≈) مشاهده می‌شود. به نظر می‌رسد میزان اسیدیته و نوع عناصر محلول، همچنین نوع کانی‌های ثانویه تشکیل شده در بستر زهاب از عوامل مهم پراکندگی جلبک اولوتریکس محسوب می‌شوند. بررسی‌ها در این تحقیق نشان‌دهنده اسیدیته مناسب برای رشد این جلبک  در محدوده  3 تا 5/4 است. وجود شرایط کلوییدی و تجمع ذرات معلق آهن و آلومینیوم مانع از رشد و یا تکثیر آن می‌شود. نمونه برداری و تجزیه شیمیایی جلبک‌ها، جذب مقادیر بالایی از فلزات سنگین را نشان می‌دهد. بنابراین حضور جلبک‌ها، عاملی طبیعی در زدودن عناصر سنگین از زهاب اسیدی معدن  و کمک به بهبود کیفیت آب است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Distribution and Role of Green Algae in Acid Mine Drainage at Sarcheshmeh Copper Mine

نویسندگان [English]

  • S. Orandi 1
  • A. Yaghubpur 1
  • M. Nakhaei 1
  • B. Mehrabi 1
  • H. Sahraei 2
  • M. Behrouz 2
1 Department of Geology, Tarbiat Moallem University, Tehran, Iran
2 Mining and Environment & Water Research Departments, Sarcheshmeh Copper Mine, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Sarcheshmeh Copper Mine, one of the well known porphyry copper deposits, is located in 55 km south of Rafsanjan, south-eastern Iran. Metalliferrous deposit mining, prepare proper conditions for oxidation of sulphide minerals and acid mine drainage will be produced easily by chemical reactions between metal sulphides and water, with the presence of air. Investigations on impact of waste dumps on producing acid mine drainage at Sarcheshmeh copper mine shows decreased pH up to 3-5.5  in acid drainages with the presence of some dissolved toxic and heavy metals higher than permitted standard limits (WHO). In such degraded water and improper environment for aquatic life, just some of microorganisms are able to survive. At Sarcheshmeh copper mine in some of acidic drainages which maintain high dissolved elements, an acid tolerant alga recognized. The genus of this filamentous green alga is Ulothrix and species is Ulothrix gigas without antimicrobial and antifungal properties. The alga is observed in the drainages with high dissolved solids (TDS≈1800mg/l). It seems pH values, type of dissolved elements and secondary minerals formed on the substrate, are important factors in distribution of Ulothrix. This research shows the most prolific and densely populated communities occur in effluent with the pH 3- 4.5. The colloidal conditions and presence of suspended Iron and Aluminium prevent growth or reproduction of them. Sampling and chemical analysis of algae show elevated absorption of heavy metals. Therefore the presence of this alga is a factor to remove heavy metals from acid mine drainage naturally and improve the water quality.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acid mine drainage
  • Filamentous green algae
  • Ulothrix gigas
  • Sarcheshmeh copper mine

اورندی، س.، یعقوب پور، ع.، نخعی، م.، مهرابی، ب. و صحرایی پاریزی، ح.، 1384- تأثیر دامپ‌های باطله در تولید زهاب اسیدی معدن مس سرچشمه، بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین.

اورندی،س.، 1385-  تأثیر دامپ‌های باطله در تولید زهاب اسیدی معدن مس سرچشمه، رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت معلم تهران، 187صفحه.

خراسانی پور، م.، آفتابی، ع.، اسماعیل زاده، ع. و نکویی، م.، 1385- اهمیت pH و شرایط نمونه‌برداری در تحلیل‌های زیست محیطی عناصر سنگین در محیط آبی – معدن مس سرچشمه، بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین.

دوراندیش، م.، 1381-  بررسی اثرات زیست محیطی زهاب اسیدی در معدن مس سرچشمه، گزارش تحقیقاتی واحد آب و محیط زیست امور تحقیقات و مطالعات مجتمع مس سرچشمه، 227 صفحه.

 ریاحی، ح.، 1377-  جلبک شناسی، انتشارات دانشگاه الزهراء ، 220 صفحه.

کمیزی، ع.، 1379-  بررسی آلودگی آب رودخانه شور مجتمع مس سرچشمه کرمان، رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، 120 صفحه.

 

References

 Anderson, W.C and Youngstrom, M.P., 1976- Coal pile leachate quantity and quality characteristics, Environ Eng, Div ASCE ,V. 102, p1239-1253.

 Bhattacharya, J., Islam, M. and Cheong, Y.W., 2006-  Microbial Growth and Action: Implications for Passive Bioremediation of Acid Mine Drainage, Mine Water and the Environment, v. 25, no 4, p 233-240.

Borden, R. K., 2003- Environmental geochemistry of the Bingham Canyon porphyry copper deposit, Utah. Environmental Geology, v.43, p752-758.

Brake, S.S., Connors, K.A., Romberger, S.B., 2000- A river runs through it: impact of acid mine drainage on the geochemistry of West Little Sugar Creek Pre- and post-reclamation at the Green Valley coal mine, Indiana, USA. Environmental Geology, v. 40, p1471-1481.

Brake, S.S., Dannelly, H.K. and Connors, K.A, 2001a- Controls on the nature and distribution of an alga in coal mine-waste environments and its potential impact on water quality. Environmental Geology, v.40, p 458-469.

Brake, S.S., Dannelly, H.K. and Connors, K.A., Hasiotis, S.T., 2001b- Influence of water chemistry on the distribution of an acidophilic protozoan in an acid mine drainage system at the abandoned Green Valley coal mine, Indiana, U.S.A Appl Geochem v.16,p1641-1652.

Brookins, D.G., 1988- Eh-pH Diagrams for Geochemistry. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 176 p.

Davis, E.C. and Boegly, W.J., 1981- A review of water quality issues associated with coal storage. J Environ Qual, v.10, p127-133.

Driscoll, C.T., Baker, J. P., Bisogni, J. J. & Schofield, C. L., 1980- Effect of aluminium speciation on fish in dilute acidified waters, Nature 284, p161 – 164.

Ehrlich, H.L., 1996- Geomicrobiology. Marcel Dekker: New York.

Kalin, M., Wheeler, W.N. and Meinrath, G.,  2005- The removal of uranium from mining waste water using algal microbial biomass. Journal Environ Radioact, v. 78, no. 2, p151-177.

Kimball, B. A., Broshears, R. E., Bencala, K. E. and Mcknight, D. M., 1994- Coupling of hydrologic transport and chemical reactions in a stream affected by acid mine drainage. Environ. Sci. Technol. v. 28, p 2065–2073.

Lottermoser, B.G., 2003- Mine wastes. Springer-Verlag New York, p 277.

Lottermoser, B.G., Ashley, P.M. and Lawie, D.C., 1999- Environmental geochemistry of the Gulf Creek copper mine area, north-eastern New South Wales, Australia. Environmental Geology v.39, p .

Malkoç, E. and  Nuhoglu, Y., 2003- The removal of chromium (VI) from synthetic wastewater by Ulothrix zonata. Fresenius Environmental Bulletin. v.12, p 376-381.

Mehta, S.K. and Gaur, J.P., 2005- Use of algae for removing heavy metal ions from wastewater: progress and prospects , Crit Rev Biotechnol. v.  25, no. 3, p113-52.

Niyogi, D.K., Lewis, W.M. and McKnight, D.M., 2002- Effects of stress from mine drainage on diversity, biomass, and function of primary producers in mountain streams. Ecosystems v. 5, p 554-567.

Niyogi, D.K., McKnigh, D.M. and Lewis W.M., 1999b- Influences of water and substrate quality for periphyton in a montane stream affected by acid mine drainage. Limnol. Oceanogr., v. 44, no. 3, p 804-809.

Niyogi, D.K., McKnigh, D.M. and Lewis W.M. , Kimball, B.A., 1999a- Experimental diversion of acid mine drainage and the effects on a headwater stream, U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 99-4018A, p 123-130.

Nuhoglu, Y., Malkoc, E., Gurses, A. and Canpolat, N., 2002- The removal of Cu(II) from aqueous  solutions by Ulothrix zonata, Bioresource Technology, v. 85, p 331–333.

Orandi, S., Yaghubpur, A., Sahraei, H. and Behrouz, M., 2007- Influence of acid mine drainage on aquatic life at Sar Cheshmeh copper mine, Goldschmidt 2007 conference.

Sahraei Parizi, Nikouei & Babaei 2005- Acid mine drainage at Sarcheshmeh copper mine and methods of its preventing, 20th World Mining Congress.

Walker, T., Purton, S., Becker, D. and  Collet, C., 2005- Microalgae as bioreactors Microalgae as bioreactors, Journal of  Plant Cell reports, v.24, no.11, p 629-641.

Warner, R.W., 1971- Distribution of biota in a stream polluted by acid mine- drainage, The Ohio journal of science v. 71, no.4, p 202-215.

Witters, H. E., 1998- Chemical Speciation Dynamics and Toxicity Assessment in Aquatic Systems, Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 41, Issue 1, p 90-95.