ارزیابی ژئوشیمیایی آب‌های زیرزمینی و پساب‌های معدنی در محدوده معدن کرومیت جغتای خراسان رضوی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه علوم، دانشکده علوم، دانشگاه اشفورد، کالیفرنیا، آمریکا.

2 استادیار، گروه چینه شناسی، دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه معدن، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

10.29252/aridbiom.2026.4207

چکیده

کرومیت (FeCr2O4) عمده ترین، کانسنگ معدنی کروم می‌باشد و در سنگ‌های اولترابازیک و افیولیت‌ها تشکیل می‌شود که در این سنگ‌ها، کروم معمولاً با منیزیم، آهن، نیکل و کبالت همراه است. ناحیه معدن کرومیت جغتای در شمال غرب زون افیولیتی سبزوار، واقع شده و دارای اقلیم کوهپایه گرم و خشک است. این ناحیه معدنی، دارای چندین ترانشه اکتشافی-استخراجی است که با تکنیک معدن‌کاری روباز، استخراج می‌شود. آب‌های زیرزمینی این ناحیه به‌صورت چشمه‌های ناشی از گسل خوردگی و قنات‌های حفرشده در دشت‌های آبرفتی، جریان می‌یابند. بررسی هیدروژئوشیمی آب قنات‌ها و پساب معدنی این ناحیه، با کمک آنالیز نمونه‌های آب با روش طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS)، انجام شد. نتایج آنالیز شیمیایی نمونه‌های آب از قنات‌های منطقه جغتای و پساب‌های معدن کرومیت، نشان داد که واحدهای افیولیتی و پساب معدن کرومیت، هر دو دارای غلظت بالایی از کروم و منیزیم می‌باشند که کروم عمدتا در شکل کروم (IV) و یون کرومات (CrO4-2)، در آب وجود دارد. تعداد 25 نمونه (7 نمونه از پساپ معدن و 18 نمونه از قنات‌های آق تپه، درویش، قره قاچ) مورد آنالیز قرار گرفت که غلظت حداکثری کروم در پساب معدن mlg/l 99.23 و غلظت حداکثری کروم در آب قنات‌ها mlg/l 66.11 بدست آمد که هر دو از حد استاندارد جهانی، بالاتر هستند. غلظت نسبتا بالای کروم در آب قنات، متاثر از عوامل طبیعی (عبور آب از بستر سنگ‌های افیولیتی آبخوان) و غلظت بالای کروم در پساب معدنی، ناشی از فعالیت معدن‌کاری است. ترسیم دیاگرام پاپیر برای نمونه‌های آب، بیانگر مقادیر بالای منیزیم است که معرف چشمه‌های بی‌کربنات کلسیک بوده و میزان EC بالای نمونه‌های آب، اثبات کننده انحلال بالای یون‌های حل شده از بستر سنگ‌های افیولیتی در آب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]. Atabaki, M., Lotfi, A. (2018). Investigation of heavy metal concentrations (lead, cadmium, zinc and copper) in soil of Isfahan regions in 2017, Journal of Research in Environmental Health, 4(1), https://doi.org/10.22038/jreh.2018.31176.1211 [in Farsi]
[2]. Amini, B. (1999). Geological map 1:100,000 Meshkan, Geological and Mineral Exploration Organization of Iran.
[3]. Babaei, H. and Khodami, N. (2018). Investigation of environmental pollution of soils around the Mehdi Abad lead and zinc mine in Yazd, Quarterly Journal of Environmental Science and Technology, online publication. [in Farsi]
[4]. Poursoltani, M., Kazemi, N., Fazelolipour, M. (2019). The effect of sedimentary units on water composition and quality: An example from the Kardeh catchment basin, northeast of Mashhad, Iran, Scientific Research Journal of Sedimentary Facies, 12(1): pp. 35-52. 10.22067/sed.facies.v12i1.67331. [in Farsi]
[5]. Tarshizian, H., Atari, M., Mamdohi, M., Eshaq Elbeigi, S. (2016). Environmental investigation of heavy metal contamination in water and soil resources of Sangbast area, Geochemistry Journal, 5 (3), 243-252. [in Farsi]
[6]. Hassan Zadeh, B., Abbas Nejad, A. (2018). Hydrogeochemical processes affecting the quality of groundwater resources in the middle part of Dasht-e Noq (West Kerman Province), Journal of Hydrogeology, 3(2), 46-58. 10.22034/hydro.2019.6690 [in Farsi]
[7]. Khormanjadian, Sh., Azadeh Ranjbar, A., Asemi Zavareh, S. R., Pandashte, A. (2019). Determination of heavy metal accumulation in soil and plants around mines and their bioavailability (case study of Nakhlak lead mine), Quarterly Journal of Environmental Science Studies, 5(4), 3052-3058. [in Farsi]
[8]. Fazel Valipour, M.A. (2019). Assessment of heavy metal contamination in agricultural soil south of Bardaskan (Khorasan Razavi Province), Quarterly Journal of Environmental Geology, 15(54), 63-80 [in Farsi]
[9]. Mohammad Rezapour Tabari, M., Salehi Dopolani, P. (2019). Analysis of groundwater contamination using a ranking approach similar to the fuzzy ideal solution (Case study: Zanjan Plain), Quarterly Journal of Environmental Science and Technology, 22(6), 101-116. [in Farsi]
[10]. Govil, P., Reddy, G., & Krishna, A. (2001). Contamination of soil due to heavy metals in the Patancheru industrial development area, Andhra Pradesh, India. Environmental geology41(3), 461-469.Govit, P., Reddy, G. and Krishan, A. (2001). Contamination of soil due to heavy metals in the patancheru industrial development area, Anhedra Pradesh, India. Enviromental Geology, 41:461-469.
[11]. Lentini, P., Zanoli, L., Granata, A., Signocelli, S. S., Castelino, P., Dell Aquila, R. (2017). Kidney and heavy metals- The role of environmental exposure. Molecular medicine reports. 15(5). pp: 3413- 3419.
[12]. Matta, G., Gjyli, L. (2016). Mercury, lead and arsenic, impact on environment and human health. Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 9. P 718- 725.
[13]. Mendes, M.P., Salomao, A.L.S., Niemeyer, J.C. and Marques, M. (2017). Ecological Risk Assessment in a Tropical Wetland contaminated with gasoline: Tier Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 23(5): 992-1007.
[14]. Rehman, K., Fatima, F., Waheed, I., Akash, M. S. H. (2018). Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences. Journal of cellular biochemistry. 119(1). P 157- 184.
[15]. Zhong, T., Xue, D., Zhao, L., Zhang, X. (2018). Concentration of heavy metals in vegetables and   potential health risk assessment in China. Environ Geochem Health. 40(1), 313-322.
[16]. Uysal, I.T., Golding, S.D. and Glikson, M. (2000). Petrographic and isotope constraints on the origin of authigenic carbonate minerals and the associated fluid evolution in Late Permian coal measures, Bowen Basin (Queensland). Australia. Sedimentary Geology, 136: 189_206. https://doi.org/10.1016/S0037-0738(00)00097-X.
[17]. Hadia, F., Ambreen, A. (2017). Heavy metal pollution-A mini revew, Journal of Bacteriology and Myclogy, 6(3): 179-189.
[18]. Fotherby, A., Panda, B., Chakraborty, A., Baker, K., Crozier, S., Chakrabarti, R., & Turchyn, A. V. (2026). An exploration of groundwater chromium contamination from a chromite mine, Sukinda, India. Applied Geochemistry, 106865. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106865.
[19]. Sharma, S. K. (2014). Heavy metals in water: presence, remonal and safety. Royal society of Chemistry.
[20]. Luo, M., Zhang, Y., Li, H., Hu, W., Xiao, K., Yu, S., ... & Wang, X. (2022). Pollution assessment and sources of dissolved heavy metals in coastal water of a highly urbanized coastal area: The role of groundwater discharge. Science of the Total Environment807, 151070. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151070.
[21]. Kapsi, M., Tsoutsi, C., Paschalidou, A. and Albanis, T., 2019. Environmental monitoring and risk assessment of pesticide residues in surface waters of the Louros River (NW Greece). Science of the Total Environment, 650, pp.2188-2198.
[22]. Janisarnavi, T. and Shahrokhi , S., 2022. Assess groundwater quality with help of Hydrochemical parameters (Case study: in Gheydar area, Zanjan Province). Journal of Environmental Science and Technology, 24(3), 289-305. [in Farsi]
[23]. Jaiswal, A., Arpit, V., and Pallavi, J., 2018. Detrimental effects of heavy metals in soil, plants, and aquatic ecosystems and in humans. Journal of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology. 37(3), pp.183-197. DOI:10.1615/JEnvironPatholToxicolOncol.2018025348.
[24]. Huihui, Z., Xin, L., Zisong, X., Yue, W., Zhiyuan, T., Meijun, A., ... & Guangyu, S. (2020). Toxic effects of heavy metals Pb and Cd on mulberry (Morus alba L.) seedling leaves: Photosynthetic function and reactive oxygen species (ROS) metabolism responses. Ecotoxicology and environmental safety195, 110469. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110469.
[25]. Rahman, M., Paul, M., Bhoumik, N., Hassan, M., Alam, M., and Aktar, Z. 2020. Heavy metal pollution assessment in the groundwater of the Meghna Ghat industrial area, Bangladesh, by using water pollution indices approach. Applied Water Science, 10 (8), pp. 1-15.‏
[26]. Rizk, R., Juzsakova, T., Rawash, M., Domokos, E., Hedfi. A., and Rédey, Á. 2022. Comprehensive environmental assessment of heavy metal contamination of surface water, sediments and Nile Tilapia in Lake Nasser, Egypt. Journal of King Saud University-Science, 34(1), pp. 101748. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2021.101748.
[27]. Sargholzaei S, Frashi A, Safari O. 2017. Evaluation of ecosystem health using bio- integration index (B-IBI) (Case study: Kardeh River). 14th National Conference on Watershed Management Science and Engineering of Iran. 22059/ije.2020.308851.1376. [in Farsi]
[28]. Thukral, A., and Rodrigo-Comino, J. 2020. Assessment of heavy-metal pollution in three different Indian water bodies by combination of multivariate analysis and water pollution indices. Human and Ecological Risk Assessment: an International Journal, 26(1),pp. 1-16.‏ https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1497946.
[29]. Zaynab, M., Al-Yahyai, R., Ameen, A., Sharif, Y., Ali, L., Fatima, M. and Li, S. 2022. Health and environmental effects of heavy metals. Journal of King Saud University-Science. 34(1).
[30]. Zhang, J., Guo, L., Deng, Z., Wang, D. and Liu, L., 2021. Assessment of heavy metal pollution and water quality characteristics of the reservoir control reaches in the middle Han River, China. Science of The Total Environment799(6), pp (149472). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149472.
[31]. Zhushan, F. and Shuhua Xi. 2020. The effects of heavy metals on human metabolism. Toxicology Mechanisms and Methods,3, pp. 167-176. https://doi.org/10.1080/15376516.2019.1701594.
[32]. Zoqi, M. J., Ayobi, M., & Khataei, B. 2023. Efficiency of various binders in solidification/stabilization of heavy metals and compressive strength in sludge of Ceramic tile factory Niloufar in Birjand. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 55(4), 741-756.
[33]. Malamis, S., Katsou, E., Takopoulos, K., Demetriou, P., & Loizidou, M. (2012). Assessment of metal removal, biomass activity and RO concentrate treatment in a membrane bioreactor-reverse osmosis system. Journal of Hazardous Materials, 209–210, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.10.085 .
[34]. Yu, H.-Y., Gupta, S., & Zhou, Z. (2024). Removal of metals and assimilable organic carbon by activated carbon and reverse osmosis point-of-use systems. Chemosphere, 365, 143251. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.143251.
[35]. Rahman, M. A., Adarsh, A., Hasnain, S. M. M., Paramasivam, P., & Dabelo, L. H. (2025). Review of solar-powered reverse osmosis desalination systems: Structure, performance, and efficiency. Water Science and Technology, 92(8), 1077–1103. https://doi.org/10.2166/wst.2025.141
[36]. Shalaby, S. M., Elsheikh, A. H., & Essa, F. A. (2022). Reverse osmosis desalination systems powered by solar energy: Preheating techniques and brine disposal challenges. Energy Conversion and Management, 254, 115232. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.115232 
[37]. Kumar, P., Sharma, R., & Singh, A. (2025). Hexavalent chromium at the crossroads of science, environment and public health. RSC Advances. https://doi.org/10.1039/D5RA03104D