Wind erosion, transport and deposition of windblown dust from anthropogenic sources, such as mine tailings impoundments, can have significant effects on the surrounding environment. The lack of vegetation and the vertical protrusion of the mine tailings above the neighboring terrain make the tailings susceptible to wind erosion. Modeling the erosion, transport and deposition of particulate matter from mine tailings is a challenge for many reasons, including heterogeneity of the soil surface, vegetative canopy coverage, dynamic meteorological conditions and topographic influences. In this work, a previously developed Deposition Forecasting Model (DFM) that is specifically designed to model the transport of particulate matter from mine tailings impoundments is verified using dust collection and topsoil measurements. The DFM is initialized using data from an operational Weather Research and Forecasting (WRF) model. The forecast deposition patterns are compared to dust collected by inverted-disc samplers and determined through gravimetric, chemical composition and lead isotopic analysis. The DFM is capable of predicting dust deposition patterns from the tailings impoundment to the surrounding area. The methodology and approach employed in this work can be generalized to other contaminated sites from which dust transport to the local environment can be assessed as a potential route for human exposure

چکیده

فرسایش باد، انتقال و ترسیب غبار وزشی از منابع ناشی از فعالیت‏های انسانی، مانند محوطه‏های بقایای معدن، می‏توانند تاثیر قابل توجهی بر محیط اطراف داشته باشند. نبود نباتات (گیاهان) و بالاآمدن عمودی بقایای معدن از نواحی مجاور، بقایا را در معرض فرسایش بادی قرار می‏دهد. مدل‏سازی فرسایش، انتقال و ترسیب ریزگرد از بقایای معدن به دلایل مختلفی یک چالش است مانند ناهمگنی سطح خاک، پوشش چتری نباتی، شرایط هواشناسی دینامیک و تاثیرات توپوگرافیک. در این مقاله، مدل پیش‏بین ترسیب (DFM) که قبلا توسعه یافت و بخصوص برای مدل کردن جابجایی ریزگرد از محوطه باقیمانده معدن طراحی شده است، با استفاده از جمع‏آوری غبار و اندازگیری‏های خاک سطحی، اعتبار سنجی می‏شود. این DFM با استفاده از داده‏های یک مدل تحقیق و پیش‏بینی آب و هوای (WRF) عملیاتی، مقداردهی اولیه می‏شود. الگوهای ترسیب پیش‏بینی‏شده با غباری که توسط نمونه‏گیرهای دیسک-معکوس جمع‏آوری شده و از طریق تحلیل‏های وزنی، ترکیبات شیمیایی و ایزوتوپ سرب، تعیین شده‏اند، مقایسه شده‏اند. DFM قادر است الگوهای ترسیب غبار از محوطه بقایا تا محیط اطراف را پیشبینی کند. روش و راهکار بکار گرفته شده در این پژوهش را می‏توان به سایر مکان‏های آلوده تعمیم داد که در آنها، انتقال غبار به محیط‏زیست محلی را می‏توان به عنوان مسیری محتمل برای در معرض قرار گرفتن انسان برآورد کرد.

1-مقدمه        

فرسایش بادی، انتقال و ترسیب مواد ریزگرد از مکان‏های آلوده ممکن است تاثیر قابل ملاحظه‏ای بر محیط پیرامون داشته باشند، بالاخص در نواحی خشک و نیمه خشک که بخاطر اقلیم خشک و نبود نباتات بطور ویژه مستعد فرسایش هستند. فرسایش بادی می‏تواند در گستره وسیعی، از طوفان‏های غبار بسیار بزرگ که می‏توانند هزاران کیلومتر را در جو بپیمایند [1] تا منابع محلی کوچک که تاثیر منطقه‏ای دارند. برخی از مسائل بهداشت انسان به افزایش غلظت مواد ریزگرد شامل انتقال قارچ‏ها و باکتری‏ها [2]، استرس تنفسی و بیماری‏های قلبی عروقی [3]، مرتبط است. منابع محلی غبار وزشی مانند کف دریاچه‏های خشک، کشتزارهای شخم خورده و پسماندهای معادن می‏توانند بطور مرتب مواد ریزگرد تولید کنند [4،5]. در نواحی معدنی نیمه خشک مانند جنوب غرب ایالات متحده، محوطه پسماندهای معدنی می‏تواند یک منبع محلی ناشی از فعالیت انسانی قابل توجه برای مواد ریزگرد وزشی باشد...