منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، مواد غذایی، افراد مبتلا، محصولات کشاورزی

مجاور کوره‌های ذوب نشاندهنده افزایش غلظت عناصر جزئی هستند (Merrington andAlloway, 1994). این امر ناشی از ریزش جوی آلاینده‌های کوره ذوب است. خاکهایی که در معرض این ریزشها قرار می‌گیرند اسیدی شده و به عناصر جزئی آلوده می‌شوند(شکل1-2). آلودگی عنصری و اسیدی شدن خاک، حاصلخیزی آن را پایین آورده، نسبت بین گونه زیستوران خاک و تنوع آنها را تغییر می‌دهد (Donker, 1992; Maxwell, 1991, 1995).

1-5-2- اسیدی شدن
خاک در مناطقی که کانسنگهای فلزی استخراج و فرآوری می‌شوند در معرض اسیدی شدن قرار می‌گیرد. این فرایند توسط ترکیبات اسیدی گسیل شده از دودکشها، و آبهای اسیدی حاصل از معادن و باطله‌ها ایجاد می‌شود. همچنین گسیلهایی 〖SO〗_2ناشی از کوره‌های ذوب در اسیدی شدن خاک نقش دارند. برای مثال نگرانی اصلی مربوط به تولید مس، گسیل 〖SO〗_2 به جو است. این امر ناشی از ماهیت سولفیدی این کانسنگها است. غلظت گوگرد آزاد شده بسته به منشأ کانسنگ تغییر می‌کند. در حوزه معدنکاری و ذوب Cu-Ni سادبری کانادا، خاکها به شدت اسیدی هستند (75/2pH:) که علت آن گسیل〖SO〗_2 از دوکوره ذوب فعال و اصلی Cu-Ni است (Dudka et al., 1995).
فلزهای موجود در خاکهای اسیدی به راحتی متحرک شده و در دسترس گیاهان قرار می‌گیرند؛ از اینرو آبشویی و جذب این فلزها از خاک توسط گیاهان افزایش می‌یابد. در خاکهای آلوده منطقه سادبری وجود مقدار زیادی مس و نیکل تبادل پذیر مشخص شده است ( Adamo et al., 1996; Dudka rt al, 1996). همچنین رابطه خطی خوبی بین مقدار فلز تبادل پذیر خاک و مقدار آن در گیاهان وجود دارد.
اسیدی شدن مداوم خاک، ظرفیت اشباع بازی خاک و مقدار هوموس آن را کاهش داده و ترکیب کانیایی جزء رس خاک را تغییر می‌دهد.
آهنگ این فرایند به مقدار نهشت〖SO〗_2 ، ترکیب کانی شناختی خاک و توزیع اندازه ذرات خاک بستگی دارد (Motowicka-Terelak and Dudka, 1991).

1-5-3- زیست شناسی خاک
زیستوران خاک متنوع بوده و شامل باکتریها، قارچها، انواع جلبکها و دیگر موجودات زیستی خاک می‌شوند. ریزاندامگانهای خاک در یکپارچگی ساختار خاک، و تغذیه گیاه از طریق دخالت در چرخه‌های زیست زمین شیمیایی درگیر در چرخه‌های تغذیه‌ای، شرکت داشته و می‌توانند از راههای مختلف شرایط نامطلوب خاک رابهبود بخشند، ازینرو شرایط را برای رشد گیاهان عالی بهینه می‌سازند (حاصلخیزی خاک). فراوانی و تنوع ریزاندامگانهای خاک معمولاً توسط گسیل کوره‌های ذوب و شرایط اسیدی کاهش می‌یابد (Maxwell, 1995).

1-6-3- فلزات جزئی
اگرچه معدنکاری و ذوب، منابع اصلی ورود عناصر جزئی به خاک نیستند (جدول1-3) و منابع دیگری مانند خاکستر زغالسنگ، کشاورزی و حمل و نقل نیز در این امر سهم دارند، اما آلودگی شدید خاک به فلزات جزئی بیش از همه در نواحی معدنکاری و ذوب گزارش شده است.
کوره‌های ذوب کانسنگ بزرگی که در نزدیکی شهرهای بسیاری از کشورهای جهان احداث شده‌‌اند، باعث ایجاد تغییرات نامطلوبی در کیفیت خاک، آب، رسوب و محصولات کشاورزی مجاور شده‌اند (Yen et al., 2007).
جذب عناصر جزئی از خاک آلوده و نهشت آلاینده ها از جو بر روی سطح گیاهان منشأ غلظت افزوده عناصر جزئی در گیاهانی هستند که در مناطق معدنی و ذوب کانسنگ فلزی رشد می کنند.
کوره های ذوب کانسنگ، به دلیل نشر گاز〖SO〗_2 ، اسیدی کردن خاک و آلوده کردن آن به فلز سنگین باعث وارد آمدن آسیب به گیاهان می شود (Freddman and Hutchinson, 1980).

1-7-بررسی آثار زیست محیطی گاز〖SO〗_2

از آنجا که یکی از گازهای اصلی تولید شده در جریان ذوب کانسنگهای فلزی و به ویژه مس، تولید گاز 〖 SO〗_2است، جای دارد که مطالب بیشتری در مورد اثرات زیست محیطی این گاز بیان شود؛ چرا که بیش از 80 درصد از اکسیدهای گوگرد انسانزاد بوده و در جریان احتراق سوختهای فسیلی از منابع به اصطلاح نقطه‌ای آلاینده تولید می‌شود. از این مقدار سهم نیروگاههای برق در حدود 85 درصد و سهم انواع خودروها تنها 2 درصد است. پالایشگاههای نفت، کارخانه ذوب مس و کارخانه سیمان نیز از جمله منابع غیر احتراقی تولید کننده اکسیدهای گوگرد به شمار می‌روند.
گوگرد دیوکسید گازی بی رنگ و غیر قابل اشتعال، با نقطه ذوب C˚5/75- و نقطه جوش C˚10- است. در غلظتهای نزدیک بهppm 3 بوی زننده و سوزش آوری دارد. معمولاً مقدار کمی 〖SO〗_3 همراه با 〖SO〗_2 تولید می‌شود اما در شرایط معمولی 〖SO〗_3 در جو یافت نمی‌شود چون سریعاً با رطوبت واکنش کرده و سولفوریک اسید تولید می‌کند (دبیری، 1386):
〖SO〗_2+ OH HO〖SO〗_2
HO〖SO〗_2+ O_2 〖 SO〗_3+H_2 O
〖SO〗_3+H_2 O H_2 〖SO〗_4
مولکولهای سولفوریک اسید به سرعت بر روی سطح ریز ذرات هوا تجمع کرده و یا به مولکولهای بخار متصل می‌شوند و قطره‌های بزرگتری را به وجود می‌آورند. مطالعات نشان می‌دهد که قطرکهای سولفاتی بخش عمده‌ای از ریزگردهای هوا را تشکیل می‌دهند. در نهایت آلودگی‌های گوگرد همراه با باران یا ریزگردهای جامد بر سطح زمین فرود می‌آیند. گوگرد‌دیوکسید در مقایسه با سایر آلاینده‌های شاخص انحلال پذیری بیشتری در آب دارد. اکثر مرگ و میرهای ناشی از آلودگی هوا در اثر منفی ریزگردهای داری اکسیدهای گوگرد صورت می‌گیرد (عرفان منش و افیونی، 1387).

1-7-1- تأثیر〖SO〗_2 بر گیاهان
تأثیر 〖SO〗_2 بر حیات گیاهی به غلظت و مدت قرار گرفتن گیاه در معرض این گاز بستگی دارد. این آثار شامل کاهش فعالیت آنزیمی و عمل فتوسنتز و دیگر فعالیتهای سوخت‌وسازی، بی رنگ شدن، کاهش محصولات غلات و در نهایت مرگ گیاه می‌شود (Purohit and Ranjin, 2003).
گوگرد‌دیوکسید به طور عمده از راه روزنه‌ها و به مقدار کمتر از راه کوتیکول وارد گیاه می‌شود. جذب 〖SO〗_2 بسته به مقدار نسبی رطوبت جو متفاوت است. علاوه بر این تعداد روزنه‌ها و اندازه آنها، شدت نور، سرعت باد و دما از عوامل تأثیرگذار بر جذب 〖SO〗_2 توسط گیاه هستند.
غلظتهای کم 〖SO〗_2 باعث وارد آمدن آسیب به سلولهای محافظ و لایه سطحی پوست می‌شود و ازینرو به جذب بیشتر 〖SO〗_2 توسط گیاه منجر می‌شود. گیاهانی مانند یونجه، پنبه و جو به ویژه به گوگرد دیوکسید حساس هستند. بارش اسیدی ناشی از گوگرد دیوکسید، مواد غذایی ضروری برای رشد گیاه را از خاک می‌شوید. بارش اسیدی باعث آسیب به برگ، متحرک شدن فلزات سمّی در خاک که به شدت بر ریشه‌ها تأثیر می‌گذارد، تحریک گیاه برای جذب نیترات اضافی که این امر نیز به نوبه خود باعث وخیم‌تر شدن کمبود دیگر مواد غذایی می‌شود، می‌گردد. این عوامل ممکن است همراه با دیگر، آسیب پذیری جنگل در مقابل حشرات و عوامل بیماری‌زای قارچی را افزایش دهند (راست منش، 1388).
چنانچه گیاه مدت طولانی در معرض غلظتهای کم 〖SO〗_2 قرار گیرد، آسیب هایی نظیر زرد شدن تدریجی برگ در آن بوجود می‌آید. در صورت قرارگرفتن در معرض غلظتهای زیاد 〖SO〗_2 در زمان کم، آسیب شدید به برگ و در نتیجه در نواحی مرده برگهایی که خشک شده یا به رنگ سبز روشن در می‌آیند مشخص می‌شود (عرفان منش و افیونی، 1387).

1-7-2- تأثیر 〖SO〗_2 برانسان
گوگرد‌دیوکسید به سرعت در حلق و بینی انسان جذب می‌شود. قرار گرفتن در معرض این گاز باعث تغییر نوع تنفس می‌شود به گونه‌ای که تنفس تند و کوتاه می‌شود. همچنین آهنگ جریان بازدم و تنفس را پایین می‌آورد. مهمترین نگرانیها در مورد 〖SO〗_2 شامل بیماری تنفسی، تأثیر بر نظم تنفس، کاهش سازوکار دفاعی ششها، وخیم‌تر شدن بیماریهای قلبی و عروقی است. افراد مبتلا به آسم، بیماریهای قلبی- عروقی و بیماریهای مزمن ریوی بیش از افراد دیگر به عوارض ناشی از گاز 〖SO〗_2 حساس هستند. همچنین بچه‌ها و افراد سالخورده بیش از سایر افراد در معرض خطر ناشی از استنشاق گوگرد دیوکسید هستند (USEPA, 1998).
در غلظت کمتر از ppm 25 تأثیر شدید و آزار دهنده 〖SO〗_2 عمدتاً به سطح فوقانی تنفسی و چشم محدود می‌شود. این تأثیرات ناشی از انحلال پذیر بودن 〖SO〗_2 در آب است.
مشخص شده تأثیر گوگرد دیوکسید استنشاق شده از راه دهان بسیار بیشتر از استنشاق آن از راه بینی است. دلیل این امر توانایی حفره بینی در جذب مقدار زیادی 〖SO〗_2 است. زمانی که گوگرد دیوکسید وارد بدن می‌شود، حل شده، در ششها نفوذ کرده و باعث تحریک سطوح پایین تنفسی می‌شود. قدرت تحریک کنندگی ذرات سولفاته سه تا چهار برابر 〖SO〗_2 است. این ذرات در ششها نفوذ کرده و در آنجا جایگزین می‌گردند. غلطتهای بسیار کم سولفات (10 (µg)⁄m^3 ) تأثیرات مضری بر روی افراد مبتلا به تنگی نفس، و دیگر افراد مستعد با مشکلات تنفسی دارد (دبیری، 1386). جدول 1-2 اثرات〖SO〗_2 بر روی انسان را نشان می‌دهد.

جدول1-3-اثرات 〖SO〗_2 بر روی انسان (دبیری، 1386).
اثر
غلظت(ppm)
در غلظت پایین باعث اختلالاتی در انسان می‌شود
2/0
حد آستانه برای تشخیص مزه
3/0
حد آستانه برای تشخیص بو
5/0
حد آستانه برای انقباض نایژه‌ها که در نهایت باعث آسیب به آنها می‌شود
6/1
تحریکات فوری گلو
12-8
تحریک چشم
10
سرفه‌های شدید و فوری
20

1-8- بارش اسیدی

همانگونه که اشاره شد یکی از آثار زیست محیطی ذوب کانسنگهای فلزی، تولید گاز 〖SO〗_2 است و این گاز از عوامل اصلی بارش اسیدی محسوب می‌شود. بارش اسیدی اصطلاحی است که نسبت به باران اسیدی درک جامع تری از فرایند اسیدی شدن را ارائه می‌کند؛ چرا که اسیدینگی ممکن است در باران، برف، مه، ابر و یا به صورت جذب شده بر روی ذرات رخ دهد. از اینرو واژه بارش اسیدی جایگزین واژه باران اسیدی شده است؛ اگرچه در حال حاضر این دو واژه به صورت مترادف به کار می‌روند. باران، برف، ابرها و تگرگ ریز معمولا تا حدی اسیدی هستند که دلیل آن حضور 〖CO〗_2 در جو است که به تولید کربنیک اسید با 5 ≈ pH منجر می‌شود. اکسیدهای گوگرد حدود 65 درصد در تولید بارشهای اسیدی نقش دارند در حالیکه اکسیدهای نیتروژن سهم 35 درصدی دارند .(Goldish, 1997) pH آب باران ناآلوده 7/5 است که این pH طی واکنش زیر حاصل می‌شود:
CO_2+H_(2 )O H+HCO_3^-
ازاینرو هر نوع بارشی با pH کمتر از 7/5، بارش اسیدی نامیده می‌شود (Purohit and Ranjan, 2003

جدول1-4-اثر 〖SO〗_2 بر محیط زیست (راست منش، 1388)
تأثیر بر انسان
تأثیر بر گیاهان
تأثیر بر مواد
افزایش بیماریهای مزمن تنفسی، کوتاه شدن تنفس، تنگ شدن مجاری عبور هوا در افراد سالم
بی‌رنگ شدن برگها، تخریب و مرگ بافتهای گیاهی، برگهای جوان حساس‌تر از برگهای پیر هستند. برخی از غلات و درختهای حساس عبارتند از: یونجه، جو، پنبه، اسفناج و کاج سفید. در صورتی که به سولفوریک اسید تبدیل شود، آسیبهای همراه با بارش اسیدی را بوجود می‌آورد.
اگر به سولفوریک اسید اکسیده شود به ساختمانها و مکانهای تاریخی آسیب می‌رساند؛ کاغذ را شکننده می‌کند؛ چرم را پوسانده و به غبار قرمز – قهوه‌ای تبدیل می‌کند. به رنگ آسیب می‌رساند.

1-9- مواد ریزگردی(Particulate matter)

همانگونه که پیش از این گفته شد یکی از ویژگیهای تولید و ذوب مس به روش پیرومتالورژیکی تولید ریزگرد است که اغلب حاوی فلزات سنگین مانند مس، سرب و روی و شبه فلز آرسنیک هستند. این ذرات علاوه بر آلوده کردن منابع آب و خاک، در صورت تنفس می‌توانند خطراتی را برای انسان در پی داشته باشند. در اینجا پیرامون ویژگیهای کلی ریزگردهای معلق توضیحاتی ارائه می‌شود.
ریز گردهای معلق شامل ذرات هوابرد به شکل جامد یا مایع هستند که از نظر اندازه گستره‌ای از خاکستر دودکش با قطر بیش از 100میکرومتر تا ذرات دارای قطر 005/0میکرومتر دارند (جدول1-4).
جدول1-5-منابع و ویژگیهای ذرات ریز و درشت (Moore, 2002)
اندازه ریزگرد
منابع ریزگرد
ترکیب شیمیایی
ریز ذرات درشت
اندازه این ذرات از 1 تا 100 میکرون است و جزء درشت(μ10-5/2) نیز در این گروه قرار می‌گیرد.

فرایندهای صنعتی و مکانیکی مانند قطعه قطعه کردن مواد و اتمی شدن مایعات، فعالیتهای کشاورزی و جنگلداری، غبار حاصل از راههای آسفالت نشده، خاکستر چوب و هاگها.

سیلیس، آلومینیوم، آهن و پتاسیم و کلسیم سازاهای رایج هستند. این