Εκτίμηση της περιβαλλοντικής ρύπανσης από μεταλλευτική δραστηριότητα και προτάσεις αποκατάστασης του περιβάλλοντος στους νομούς Έβρου και Ροδόπης

Abstract

The epithermal gold deposits discovered last years at Perama and Sappes, and the Kirki (Agios Filippos) base metals and silver mineralization are hosted in the Eocene-Oligocene rock sequences of SE Evros prefecture (Fig. 1.1, p. 4). The base-metal sector of the high-sulfidation epithermal deposit of Kirki is located 16 km NNW from the city of Alexandroupolis and was occasionally mined during the period 1973-1998, for the production of Pb-Zn±Ag concentrates. The deposit is exposed to weathering; yet the degree of supergene alteration of sulfides and sulfosalts is rather limited. Anglesite is the only secondary phase observed at the lower part of the oxidation zone, whereas several secondary sulfates (anglesite, Feosarizawaite, beaverite, jarosite, ktenasite) and carbonates (cerrusite, hydrocerrusite, smithsonite, rosasite, azurite) occur in the middle part, indicating diverse physicochemical conditions. In the upper part, supergene sulfates (anglesite, linarite, beaverite, Fe-osarizawaite) and sulfoarsenates (beudantite), indicative of both acidic and oxidative conditions, dominate (Fig. 6.10, p. 111). During the past eight years a small pit lake is formed by infilling of the openpit by rain and draining waters (Fig. 6.2 and 6.3, p. 102). The waters of the pit lake are highly acidic (pH values ranging between 2.9 and 3.1) and oxidative with high concentrations of dissolved Fe (7.5 – 27.1 mg/L), Pb (0.9 – 2.24 mg/L), Zn (282.5 – 425.5 mg/L), Cu (12.1 – 16.2 mg/L), Cd (2.71 – 3.82 mg/L), Ni (1.30 – 1.76 mg/L) and Mn (112 – 169.7 mg/L). On the other hand, concentrations of dissolved As, Ag, Hg and Sb are below the detection limit of the analyzing technique. A fine-grained mineral precipitate of an average thickness of 20 cm covers the floor of the pit lake. Semiquantitative analyses indicate that minerals of the jarosite group dominate in the precipitate, followed by lower proportions of goethite, beaverite, anglesite, scorodite, bukovskyite, rozenite and melanterite. The mineral precipitate presents high content in Fe (6.21 – 20.78 %), Pb (3219 – 6748 ppm), Zn (3195 – 4789 ppm), As (497 – 1582 ppm) and Cu (473 – 958 ppm). The topography of the mine, combined with the low annual rainfall, prevents overflow of acidic waters and dispersion into the drainage system. The tailings from the Kirki (Agios Filippos) high sulfidation epithermal deposit processing plant are laminated, weakly cemented, with particle size ranging from 1 to 150 μm. They are composed of milling residues of gangue (quartz, dickite/kaolinite, pyrophyllite, illite) with minor proportions of sulfides and secondary minerals (jarosite group species, butlerite, anglesite, beudantite and gypsum). The tailings have low sulfur (1.04 to 2.92 %) and high Pb and Zn content (2597 to 18754 ppm and 771 to 11467 ppm respectively). Their Cu, As, Cd, Ni and Sb content is low (average 248, 163, 59, 27, 20 g/t respectively). Stagnant waters, forming small ponds on the surface of the impoundments, exhibit low pH (ranging between 3.1 and 4.4) and high Fe (0.09 – 130 mg/L), Pb (1.0 – 3.9 mg/L), Zn (190 – 4125 mg/L), Cu (0.97 – 15.0 mg/L), Cd (1.9 – 35.3 mg/L), Ni (0.9 – 15.9 mg/L), Mn (171 – 2852 mg/L) and sulfate (1570 – 17500 mg/L) concentrations. Silver, Hg and Sb are below the detection limit of the analyzing technique. The Geochemical Tests “Acid-Base Accounting”, “Paste pH” and the “TCLP Test” (Toxicity Characteristics Leaching Procedure) were applied for the identification of the environmental behaviour of the tailings material. The Acid Base Accounting and the Paste pH tests revealed that the tailing dumps T2 and T3 show high potential for acid generation, whereas the dumps T1 and T4 present moderate potential for acid generation. Application of the TCLP test revealed that the tailings are characterized as toxic because of the increased solubility of Pb (more than one order of magnitude higher of the TCLP limit) and Cd. On the other hand, As solubility is very low, indicating that As is effectively fixed in the talings. Stream waters downstream of the mine are near-neutral with significantly lower concentrations of dissolved ions compared to waters of the pit lake and the small ponds on the surface of the impoundments of the processing plant (Fig. 9.1, p. 282). Concentrations of Fe, Pb, Cu, Sb and As are lower, whereas concentrations of SO4, Cd, Ni and Mn are higher than the drinking water standards set by the European Union, downstream of the mine and around the processing plant. Downstream of the processing plant the quality of stream waters is significantly improved. The environmental impact from the exploitation of the Agios Filippos deposit is evaluated to be restricted to the acidity and toxicity of the pit lake waters, to the mineral precipitate and to the tailings dumps of the old processing plant...

Στις ηωκαινικές – ολιγοκαινικές ακολουθίες πετρωμάτων της μολασσικής λεκάνης της Ανατ. Θράκης φιλοξενούνται τα επιθερμικά κοιτάσματα Au του Περάματος και των Σαπών και το επιθερμικό κοίτασμα Υψηλής Θείωσης Βασικών Μετάλλων του Αγίου Φιλίππου Κίρκης. Το τμήμα των Βασικών Μετάλλων του κοιτάσματος της Κίρκης εντοπίζεται 16 km περίπου ΒΒΔ της πόλης της Αλεξανδρούπολης και υπέστη σποραδική εκμετάλλευση την περίοδο 1973 – 1998 για την παραγωγή συμπυκνωμάτων Pb- Zn±Ag. Το κοίτασμα βρίσκεται εκτεθειμένο στη δράση των ατμοσφαιρικών παραγόντων, όμως ο βαθμός υπεργενετικής αλλοίωσης των θειούχων ορυκτών και θειοαλάτων είναι περιορισμένος. Ο αγκλεσίτης είναι η μοναδική δευτερογενής φάση που παρατηρείται στο κατώτερο τμήμα της ζώνης οξείδωσης, ενώ δευτερογενείς θειικές (αγκλεσίτης, οσαριζαβαϊτης, μπιβερίτης, γιαροσίτης, κτενασίτης) και ανθρακικές (κερρουσίτης, υδροκερρουσίτης, σμιθσονίτης, ροζαζίτης, αζουρίτης) εντοπίζονται στο ενδιάμεσο τμήμα, ενδεικτικές ποικίλων φυσικοχημικών συνθηκών. Στο ανώτερο τμήμα, υπεργενετικά θειικά (αγκλεσίτης, λιναρίτης, μπιβερίτης, Fe- οσαριζαβαϊτης) και θειοαρσενικικά ορυκτά (μπεουδαντίτης) επικρατούν έναντι των δευτερογενών ανθρακικών φάσεων, ενδεικτικά όξινων και οξειδωτικών συνθηκών. Τα τελευταία οκτώ χρόνια μικρό τέλμα έχει δημιουργηθεί στη βάση της ανοικτής εκσκαφής του μεταλλείου από την είσοδο των επιφανειακών και των μετεωρικών νερών . Τα νερά του τέλματος είναι πολύ όξινα (τιμές pH μεταξύ 2.9 και 3.1) και οξειδωτικά με υψηλές συγκγεντρώσεις Fe (7.5 – 27.1 mg/L), Pb (0.9 – 2.24 mg/L), Zn (282.5 – 425.5 mg/L), Cu (12.1 – 16.2 mg/L), Cd (2.71 – 3.82 mg/L), Ni (1.30 – 1.76 mg/L) και Mn (112 – 169.7 mg/L). Από την άλλη πλευρά, οι συγκεντρώσεις As, Ag, Hg και Sb είναι μικρότερες του ορίου ανιχνευσιμότητας της αναλυτικής μεθόδου. Ένα ερυθροκίτρινο – καστανό, λεπτόκοκκο ίζημα πάχους περίπου 20 cm καλύπτει τον πυθμένα του τέλματος. Ημιποσοτικές αναλύσεις δείχνουν ότι στο κλάσμα των δευτερογενών ορυκτών επικρατούν ορυκτά της ομάδας του γιαροσίτη, ενώ μικρότερη είναι η συμμετοχή των ορυκτών γκαιτίτης, μπιβερίτης, αγκλεσίτης, σκοροδίτης, μπουκοφσκυίτης, ροζενίτης και μελαντερίτης. Το ίζημα παρουσιάζει υψηλό φορτίο σε Fe (6.21 – 20.78 %), Pb (3219 – 6748 ppm), Zn (3195 – 4789 ppm), As (497 – 1582 ppm) και Cu (473 – 958 ppm). Η τοπογραφία του μεταλλείου, σε συνδυασμό με τα κλιματολογικά χαρακτηριστικά τη περιοχής, εμποδίζει τη διασπορά των όξινων νερών προς το υδρογραφικό δίκτυο. Το υλικό των απορριμμάτων της επεξεργασίας του μεταλλεύματος από το εργοστάσιο εμπλουτισμού της Κίρκης είναι λεπτόκοκκο, μη συνεκτικό και παρουσιάζει οριζόντια στρωμάτωση με εναλλαγές ερυθροκίτρινων – καστανών και φαιών – λευκών διαστρώσεων. Επικρατούν τα σύνδρομα ορυκτά της μεταλλοφορίας (χαλαζίας, δικίτης/καολινίτης, πυροφυλλίτης, ιλλίτης) με μικρά ποσοστά θειούχων ορυκτών. Στους ερυθροκίτρινους – καστανούς φλοιούς επικρατούν ορυκτά της ομάδας του γιαροσίτη, ενώ μικρότερη είναι η συμμετοχή μπουτλερίτη, αγκλεσίτη, μπεουδαντίτη και γύψου. Τα απορρίμματα παρουσιάζουν χαμηλό φορτίο S (1.04 έως 2.92 %) και υψηλό φορτίο Pb και Zn (2597 έως 18754 ppm και 771 έως 11467 ppm αντίστοιχα). Το περιεχόμενό τους σε Cu, As, Cd, Ni και Sb είναι χαμηλό (μέσες τιμές 248, 163, 59, 27, 20 g/t αντίστοιχα). Μικρά τέλματα έχουν σχηματιστεί στην επιφάνεια των χώρων διάθεσης των τελμάτων Τ1 και Τ2. Τα νερά των τελμάτων είναι όξινα (τιμές pH μεταξύ 3.1 και 4.4) και υψηλές συγκεντρώσεις Fe (0.09 – 130 mg/L), Pb (1.0 – 3.9 mg/L), Zn (190 – 4125 mg/L), Cu (0.97 – 15.0 mg/L), Cd (1.9 – 35.3 mg/L), Ni (0.9 – 15.9 mg/L), Mn (171 – 2852 mg/L) και θειικών (1570 – 17500 mg/L). Από την άλλη πλευρά, οι συγκεντρώσεις Ag, Hg και Sb είναι χαμηλότερες του ορίου ανιχνευσιμότητας της μεθόδου που εφαρμόστηκε. Οι Πρότυπες Δοκιμές «Υπολογιστική Μέθοδος Οξέων -Βάσεων» (Acid-Base Accounting), «pH Πολφού» (Paste pH) και η «Δοκιμή Τοξικότητας TCLP» (Toxicity Characteristics Leaching Procedure) εφαρμόστηκαν για τον προσδιορισμό της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς των απορριμμάτων. Ο συνδυασμός των αποτελεσμάτων των δύο πρώτων στατικών δοκιμών έδειξε ότι τα τέλματα Τ2 και Τ3 χαρακτηρίζονται από «υψηλή πιθανότητα παραγωγής οξύτητας», ενώ τα τέλματα Τ1 και Τ4 από «ενδιάμεση πιθανότητα παραγωγής οξύτητας». Όσον αφορά τα αποτελέσμα της δοκιμής τοξικότητας TCLP, τα απορρίμματα χαρακτηρίζονται από υψηλές συκγεντρώσεις εκχυλίσιμου Pb (πάνω από μιά τάξη μεγέθους σε σχέση με το όριο τοξικότητας του στοιχείου για τη δοκιμή) και Cd...