Αποστράγγιση ορυχείων οξέων:Ένα τεράστιο πρόβλημα γύρω από εγκαταλελειμμένα ορυχεία

Το Acid Mine Drinage (AMD) είναι ένα όξινο ορυκτό διάλυμα που ρέει έξω από ένα ορυχείο. Το εν λόγω φαινόμενο είναι αυθόρμητο και περιλαμβάνει θειούχα μετάλλων (τύπου «Μ» Sx) χωρίς οικονομική αξία στην εξόρυξη. Πράγματι, κατά τη διάρκεια εργασιών εξόρυξης (εκσκαφές και άντληση), η χημική ισορροπία αυτών των προεξοχών και των βαθέων κοιτασμάτων διαταράσσεται από ξαφνικές αλλαγές στις συνθήκες οξείδωσης-μείωσης. Αυτή η αντίδραση είναι επαρκούς μεγέθους για να προκαλέσει μεγάλες ροές.

Η οξείδωση του πυρίτη (FeS₂ ) παίζει κεντρικό ρόλο στην παραγωγή όξινης αποστράγγισης ορυχείων. Αυτό το ορυκτό αντιπροσωπεύει τις περισσότερες από τις φάσεις σουλφιδίου. Αυτή η οξείδωση διέπεται από ένα σύνολο αντιδράσεων και λαμβάνει χώρα σε τρεις φάσεις. Το πρώτο βήμα είναι η οξείδωση του πυρίτη με οξυγόνο στην υδατική φάση:το θείο στη συνέχεια οξειδώνεται σε θειικό (SO₄ ), και ο σίδηρος διαλυτοποιείται με τη μορφή ιόντων σιδήρου Fe:

FeS₂ + 7/2 O₂ + H₂ O ⇌ 2 SO₄ + Fe + 2 H

Το βήμα 2 είναι η οξείδωση των ιόντων σιδήρου σε ιόντα σιδήρου (Fe) με διαλυμένο οξυγόνο:

Φε₂ + + ¼ O₂ + H+ ⇌ Fe + ½ H₂ O

Αυτό το βήμα δεν επηρεάζει τον πυρίτη, αλλά αποτελεί προϋπόθεση στο βήμα 3, στο οποίο η οξείδωση δεν απαιτεί πλέον τη δράση του οξυγόνου, καθώς είναι η υδατική οξείδωση του πυρίτη (σε θειικό άλας) από ιόντα σιδήρου (Fe):

FeS₂ + 14 Fe + 8 H₂ O ⇌ 2 SO₄ + 15 Fe + 16 H

Όπως έγραψα ήδη σε προηγούμενο άρθρο μου, η AMD από τα απόβλητα ορυχείων και οι μολύνσεις εδαφών και νερού με μέταλλα θεωρούνται ως μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα σε περιοχές εξόρυξης. Κατά συνέπεια, η οξίνιση θα αύξανε τη διάλυση των τοξικών μετάλλων από τα απορρίμματα, τους σωρούς από άχρηστα πετρώματα και τα ανοιχτά κοιλώματα. Ως εκ τούτου, τα οικοσυστήματα του εδάφους και του νερού θα μολυνθούν. Σίγουρα, καθώς το νερό της βροχής διεισδύει στο υπόγειο έδαφος/βράχο, μπορεί να προκαλέσει ροή πόρου-νερού στον χώρο πόρων του εδάφους/βράχου. Η προκύπτουσα ροή πόρου-νερού μπορεί να αντιδράσει χημικά με τα απόβλητα του ορυχείου, διαλύοντας μέταλλα στη θέση του ορυχείου. Δεδομένου ότι τα διαλυμένα μέταλλα μπορούν να μεταφερθούν στο έδαφος/βράχο μέσω αντιδράσεων πόρων-νερού, μπορούν να μολύνουν τόσο το έδαφος όσο και τα υπόγεια ύδατα στην τοποθεσία του ορυχείου.

Σε μια μελέτη που διεξήχθη με συναδέλφους από το Πανεπιστήμιο του Μαρακές (Μαρόκο), αναλύσαμε τον αντίκτυπο της εξορυκτικής δραστηριότητας στα γύρω εδάφη γύρω από το εγκαταλελειμμένο ορυχείο Kettara (Μαρόκο).

Οι στόχοι αυτής της μελέτης ήταν (i) ο χαρακτηρισμός των εδαφών και των απορριμμάτων. (ii) προσδιορίζει το γεωχημικό υπόβαθρο των χημικών στοιχείων στα εδάφη της περιοχής· και (iii) προτείνει γεωχημικούς χάρτες σχετικά με τα επιλεγμένα στοιχεία. Πράγματι, ένα από τα πιο σοβαρά περιβαλλοντικά ζητήματα που σχετίζονται με τη βιομηχανία εξόρυξης στο Μαρόκο και σε όλο τον κόσμο είναι η ρύπανση από εγκαταλελειμμένες τοποθεσίες ορυχείων. Τα απόβλητα ορυχείων αποτελούν προφανή πηγή μόλυνσης του εδάφους. Οι κλιματικές επιπτώσεις, όπως οι έντονες βροχοπτώσεις, προκαλούν διασπορά μετάλλων σε ημίξηρες περιοχές, καθώς τα εδάφη είναι συνήθως ελάχιστα βλάστηση. Σε αυτή τη μελέτη, αξιολογήσαμε την επέκταση και το μέγεθος των μολύνσεων του εδάφους με τοξικά στοιχεία από το εγκαταλελειμμένο ορυχείο Kettara στο Μαρόκο, χρησιμοποιώντας γεωχημική ανάλυση και γεωστατιστική για χαρτογράφηση. Τα εδάφη και τα απόβλητα ορυχείων λήφθηκαν δειγματοληπτικά και αναλύθηκαν για 41 χημικά στοιχεία. Με βάση τον παράγοντα εμπλουτισμού, μόνο τέσσερα μέταλλα και ένα μεταλλοειδές ενδιαφέροντος (Cu, Pb, Zn, As και Fe) επιλέχθηκαν σε αυτήν την έρευνα. Προσδιορίστηκε ένα γεωχημικό υπόβαθρο χρησιμοποιώντας διερευνητική ανάλυση δεδομένων και οι γεωχημικοί χάρτες εκπονήθηκαν με χρήση γεωστατιστικής σε περιβάλλον Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών.

Τα ληφθέντα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα εδάφη Kettara είναι μολυσμένα με μέταλλα και μεταλλοειδή που υπερβαίνουν τις καθορισμένες τιμές γεωχημικού υποβάθρου (Cu≈43,8 mg/kg, Pb≈21,8 mg/kg, Zn≈102,6 mg/kg, As≈13,9 mg/kg και Fe ≈56.978 mg/kg). Οι γεωχημικοί χάρτες έδειξαν ότι τα εναποτιθέμενα απόβλητα του ορυχείου είναι υπεύθυνα για τη μόλυνση του εδάφους, με απελευθερωμένα μέταλλα και μεταλλοειδή που έχουν διασκορπιστεί κατάντη από τα απόβλητα του ορυχείου, κυρίως μέσω του νερού μετά τις βροχοπτώσεις. Η σύγκριση αυτών των ευρημάτων με το γεωχημικό υπόβαθρο αποκαλύπτει τον βαθμό ρύπανσης των περιβαλλόντων εδαφών του ορυχείου Κεττάρα και εγείρει το ερώτημα πιθανών κινδύνων για την υγεία.

Για την αειφόρο ανάπτυξη και τον περιβαλλοντικό σχεδιασμό, η παρούσα μελέτη θα χρησιμεύσει ως αναφορά για πολιτικούς, διευθυντές και υπεύθυνους λήψης αποφάσεων για την αξιολόγηση της μόλυνσης του εδάφους σε εγκαταλελειμμένες τοποθεσίες ορυχείων στο Μαρόκο.

Αναφορές:

1. Khalil, A., Hanich, L., Bannari, A., Zouhri, L., Pourret, O., Hakkou, R., 2013. Εκτίμηση της μόλυνσης του εδάφους γύρω από ένα εγκαταλελειμμένο ορυχείο σε ένα ημίξηρο περιβάλλον χρησιμοποιώντας γεωχημεία και γεωστατιστική:Προεργασία μοντελοποίησης γεωχημικών διεργασιών με αριθμητικά μοντέλα. Journal of Geochemical Exploration, 125:117-129.
2. Moyé, J., Picard-Lesteven, T., Zouhri, L., El Amari, K., Hibti, M., Benkaddour, A., 2017. Αξιολόγηση υπόγειων υδάτων και περιβαλλοντικές επιπτώσεις στο εγκαταλελειμμένο ορυχείο Kettara ( Μαρόκο). Environmental Pollution, 231 (Μέρος 1):899-907.