باکتری‌ها و گیاهان می‌توانند به پاکسازی زباله‌های سمی حاصل از معادن طلا کمک کنند

فلزات بسیار سمی از 9 معدن متروکه در کروگرسدورپ (Krugersdorp)، ۳۲ کیلومتری غرب ژوهانسبورگ، آفریقای جنوبی نشت می‌کنند. این فلزات شامل اورانیوم، آرسنیک، کادمیوم، کروم و جیوه هستند.

این پدیده که به عنوان زهکشی اسیدی معدن شناخته می‌شود – زمانی که آب با فلزات سنگین در معادن مخلوط می‌شود و سپس به محیط زیست جریان پیدا می‌کند – خطرات جدی برای سلامت انسان دارد. این آب می‌تواند در مقادیر زیاد از طریق خاک نفوذ کرده و به آب‌های زیرزمینی راه یابد یا وارد رودخانه‌ها شود.

زهکشی اسیدی معدن همچنین روی سطح خشک شده و به عنوان گرد و غبار سمی پخش می‌شود. این پدیده می‌تواند باعث بروز بیماری‌های جدی از جمله سرطان، نارسایی کلیه و آسم شود.

تعدادی از شیمی‌دان‌ها، دهه‌هاست آلودگی معادن را مطالعه کرده و به دنبال راه‌حل‌هایی برای جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی هستند. در سفر به کروگرسدورپ، آنها کودکانی را مشاهده کردند که روی تپه‌های معدنی بازی می‌کنند. همچنین مخازنی در منطقه مشاهده کردند که مردم در آن شنا می‌کنند یا غسل تعمید می‌دهند. آنها تصمیم گرفتند که راهی برای پاکسازی تپه‌های معدنی کروگرسدورپ پیدا کنند.

این شیمی‌دان‌ها تکنولوژی‌های مختلف درمان تخلیه اسید معدنی از سراسر جهان را بررسی کردند تا تعیین کنند کدام تکنولوژی‌ها فلزات سمی و هر گونه پسماند باقی‌مانده پس از برداشت را از بین می‌برند. تحقیقات آنها نشان داد که ترکیبی از راه‌حل‌های موجود برای پاکسازی سایت‌های کروگرسدورپ موثرتر خواهد بود. به طور خاص، استفاده از گیاهان برای جذب سموم یا باکتری‌ها برای خوردن آن‌ها می‌تواند مفید باشد.

این اولین باری است که پژوهشگران برخی از ترکیب‌های درمانی برای پاکسازی تخلیه اسید معدنی را پیشنهاد کرده‌اند. این اقدام به این دلیل قابل توجه است که به معنای رسیدگی به تعداد بیشتری از عناصر سمی و به جای گذاشتن تعداد کمتری از آنها است.

پاکسازی

به همراه یک دانشمند از Mintek، سازمان دولتی تحقیقاتی معدنی آفریقای جنوبی، روش‌ها و فناوری‌های پاکسازی موجود مورد بررسی قرار گرفتند.

آنها دریافتند که برخی از فناوری‌های درمانی موجود تنها به برخی از آلاینده‌ها می‌پردازند و سایر مواد معدنی سمی را به جای می‌گذارند. دیگر فناوری‌ها، هنگامی که برای پاکسازی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند، بسیار گران هستند و مقدار زیادی پسماند ثانویه (پسماندی که از فناوری‌های درمانی ایجاد می‌شود) تولید می‌کنند که پس از آن، به فرآیند دفع خود نیاز پیدا می‌کنند. این مسئله هدف اصلی را بی‌اثر می‌کند.

در نهایت، این شیمی‌دان‌ها به این نتیجه رسیدند که ترکیب چندین فناوری، راه‌حل مناسب برای تخلیه اسید معدنی در کروگرزدورپ است.

یکی از فرآیندهای پاکسازی، فیتورمدیشن (phytoremediation) است – زمانی که گیاهان بر روی آلودگی جامد رشد می‌کنند و سموم را از طریق ریشه‌های خود جذب کرده و از محیط زیست حذف می‌کنند.

فناوری دیگری که توسط Mintek توسعه داده شده است به عنوان “cloSURE” شناخته می‌شود. این فناوری از میکروارگانیسم‌های پروکاریوتیک بی‌هوازی استفاده می‌کند – نوعی باکتری که می‌تواند در صورت نبود اکسیژن، مانند دریاچه‌ها یا کود حیوانی، به مقدار زیادی رشد کند. این میکروارگانیسم‌های کوچک، زمانی که با پساب اسید معدنی مخلوط می‌شوند، همه فلزات و سولفات را از زباله‌ها حذف می‌کنند.

استفاده از هر دو فناوری در کروگرزدورپ به دلایل مختلف مؤثر خواهد بود.

فناوری cloSURE می‌تواند پساب اسید معدنی با محتوای بالای سولفات و فلزات را درمان کند – نوعی از پساب اسیدی که در کروگرزدورپ یافت می‌شود. در همین حال، روش فیتورمدیشن گیاهی برای زباله‌های جامد مانند تپه‌های معدنی بسیار مؤثر است چون می‌توان آن را روی تپه رشد داد و آن را به هم متصل کرد و از فرسایش و پخش شدن زباله‌ها جلوگیری کرد.

هنگامی که هر دو فناوری در یک منطقه استفاده می‌شوند، اطمینان حاصل می‌شود که هم زباله‌های مایع و هم زباله‌های جامد معدنی تصفیه می‌شوند.

در نهایت، این فناوری‌ها نیز مقرون به صرفه هستند.

دولت باید بودجه‌ای را برای این منظور اختصاص دهد تا ساکنان از اثرات نامطلوب تپه‌های معدنی که دهه‌ها وجود داشته‌اند، محافظت شوند.

چه چیزی کروگرزدورپ را آلوده می‌کند؟

استخراج طلا در کروگرزدورپ در سال 1887 آغاز شد، بیش از 100 سال قبل از این که قانون مدیریت محیط زیست ملی آفریقای جنوبی شرکت‌های معدنی را مجبور به مدیریت زباله‌های تولیدی خود کند. هدف از زهکشی اسید معدن تولید آب تصفیه شده‌ای است که می‌تواند دوباره در معدن، آبیاری، شرب استفاده شده یا به سادگی به عنوان آب تمیز به محیط زیست بازگردانده شود.

پیش از تصویب این قانون در سال 1998، فاضلاب معدنی بدون هیچ گونه تصفیه یا مدیریتی به محیط زیست رها می‌شد.

جوامع کروگرزدورپ، از جمله کشاورزانی که در پایین دست از آب آلوده استفاده می‌کنند، تحت تأثیر زهکشی اسید معدن از معادن طلای متروکه در این منطقه قرار گرفته‌اند.

این دانشمندان از تحقیقات قبلی خود از غلظت‌های بالای اورانیوم، آرسنیک، کادمیوم، کروم و جیوه (بین 0.3 میلی‌گرم و 12 میلی‌گرم در لیتر) در خاک تپه‌های معدنی کروگرزدورپ مطلع بودند. این سطوح به مراتب بالاتر از حد مجاز سازمان بهداشت جهانی برای این مواد معدنی در فاضلاب و خاک‌ها است.

تپه‌های معدنی کروگرزدورپ در فضای باز قرار دارند و در فصل باد در ماه‌های جولای و آگوست هر سال، ساکنان مناطق دورتر هوای آلوده را تنفس می‌کنند. ذرات سفید از تپه‌های معدنی (که معمولاً عناصر سمی را حمل می‌کنند) ابر گرد و غباری را تشکیل می‌دهند که در روزهای بادخیز کیلومترها دورتر دیده می‌شود.

تحقیقات این دانشمندان همچنین نشان داد که سنگ‌های کربنات کلسیم «گهواره نوع بشر (Cradle of Humankind)» در معرض خطر زهکشی اسید معدن تصفیه نشده هستند. این به این دلیل است که جریان Tweelopiespruit از مناطق معدنی کروگرزدورپ تخلیه می‌شود و به گهواره نوع بشر، یک سایت میراث جهانی، می‌رسد.

لازم است فناوری‌های پاکسازی به این خطر بزرگ زیست محیطی و بهداشتی رسیدگی کنند.

پس از آن، چه باید کرد؟

ضایعات معدن طلای کروگرسدورپ نیاز به پاکسازی فوری توسط دولت دارند. فناوری‌هایی که پیشنهاد کرده‌ایم مناسب هستند و می‌توانند سریع عمل کنند. اگر این مشکل اکنون مورد رسیدگی قرار نگیرد، تأثیر آب و گرد و غبار آلوده بر سلامت مردم منطقه بسیار شدیدتر خواهد شد. دولت باید بودجه‌های کلانی برای پاکسازی تپه‌های معدن و تخلیه اسیدی معدن اختصاص دهد.

تحقیقات دانشمندان یکی از روش‌های نوآورانه برای مقابله با پساب اسیدی را نشان می‌دهد. اما نیاز است اقدامات بیشتری برای مقابله کلی با این مسئله انجام شود.

لازم است که دانشمندان جاذب‌های ارزان و کارآمد – جامداتی که می‌توانند آلاینده‌ها را از یک منطقه جذب کنند، مانند کربن فعال – ارائه دهند.

دولت‌های محلی باید کارخانه‌های کوچک تصفیه پساب اسیدی معدن بسازند. این کارخانه‌ها باید راه‌حل‌های پاکسازی را به صورت آزمایشی اجرا کنند تا ببیند کدام یک قابل اجرا هستند.

ما همچنین توصیه می‌کنیم که یک اپلیکیشن جهانی راه‌اندازی شود که بتواند بهترین ترکیب‌های فناوری‌ها را برای حل مسئله پساب اسیدی معدن انتخاب کند. همه فناوری‌های اصلاحی که با موفقیت در سراسر جهان استفاده شده‌اند، باید به این اپلیکیشن اضافه شوند.

پژوهشگران همچنین باید مطالعات بیشتری درباره وسعت آلودگی پساب اسیدی معدن در جوامع نزدیک به معادن انجام دهند. این داده‌ها می‌توانند برای ترغیب دولت به اقدام سریع برای درمان پساب اسیدی معدن و جلوگیری از فاجعه‌های آینده استفاده شوند.

در نهایت، فناوری‌های پاکسازی دیگری نیز وجود دارند که برای بازیابی عناصر نادر زمین با ارزش، مانند مس یا نقره، از آب مفید هستند. اگر این فلزات بازیابی شده و دوباره استفاده شوند، فشار وارده بر محیط زیست ناشی از استخراج معادن کاهش خواهد یافت.