Editorial board division editors



Yüklə 164,4 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix13.12.2017
ölçüsü164,4 Kb.
#15191


 


 

EURASIAN JOURNAL OF SOIL SCIENCE 

(Published by Federation of Eurasian Soil Science Societies) 

 

EDITORS-IN-CHIEF 

Dr.Rıdvan KIZILKAYA 

Ondokuz Mayıs University, Turkey 



Dr.Ayten NAMLI 

Ankara University, Turkey 



Dr.Coşkun GÜLSER 

Ondokuz Mayıs University, Turkey 



EDITORIAL BOARD 

DIVISION EDITORS 

Dr.Fariz MIKAILSOY, Turkey 

Dr.Hasan S.ÖZTÜRK, Soil Physics, Turkey 

Dr.Sergei SHOBA, Russia 

Dr.Rıfat DERİCİ, Soil Chemistry, Turkey 

Dr.Evgeny SHEIN, Russia 

Dr.Nur OKUR, Soil Biology & Biochemistry, Turkey 

Dr.Abdulla SAPAROV, Kazakhstan 

Dr.Günay ERPUL, Soil Erosion & Conservation, Turkey 

Dr.Olga EROKHINA, Kazakhstan 

Dr.Selim KAPUR, Soil Mineralogy & Micromorphology, Turkey 

Dr.Konstantin PACHIKIN, Kazakhstan 

Dr.Abdullah BARAN, Soil Mechanic & Technology, Turkey 

Dr.Pavel KRASILNIKOV, Russia 

Dr.Suat ŞENOL, Soil Genesis, Classification & Mapping, Turkey 

Dr.Mikhail MAZIROV, Russia 

Dr.Tayfun AŞKIN, Soil Pollution, Turkey 

Dr.Garib MAMMADOV, Azerbaijan 

Dr.Hikmet GÜNAL, Soil Health & Quality, Turkey 

Dr.Galina STULINA, Uzbekistan 

Dr.Hayriye İBRİKCİ, Soil Fertility, Turkey 

Dr.Iraida SAMOFALOVA, Russia 

Dr.Sait GEZGİN, Plant Nutrition & Fertilization, Turkey 

Dr.Sara MAMMADOVA, Azerbaijan 

Dr.Kadir SALTALI, Soil Salinity & Alkalinity, Turkey 

Dr.Maharram BABAYEV, Azerbaijan 

Dr.Yusuf KURUCU, Remote Sensing, Turkey 

Dr.Velibor SPALEVIC, Montenegro 

Dr.İlhami BAYRAMİN, Geography Information System, Turkey 

Dr.Ilgiz KHABIROV, Russia 

Dr.Taşkın ÖZTAŞ, Geostatistics, Turkey 

Dr.Tatiana MINKINA, Russia 

Dr.Gönül AYDIN, Soil Management & Reclamation, Turkey 

Dr.Svetlana SUSHKOVA, Russia 

Dr.Alhan SARIYEV, Modelling, Turkey 

ADVISORY EDITORIAL BOARD 

SCIENTIFIC EDITORS 

Dr.Nicola SENESI, Italy 

Dr.Orhan DENGİZ, Turkey 

Dr.Donald GABRIELS, Belgium 

Dr.Mustafa BOLCA, Turkey 

Dr.Mehmet AYDIN, Turkey 

Dr.Metin TURAN, Turkey 

Dr.İsmail ÇAKMAK, South Korea 

Dr.Mehmet ÖGÜT, Turkey 

Dr.Ajit VARMA, India 

Dr.Refik UYANÖZ, Turkey 

Dr.Yakov PACHEPSKY, USA 

Dr.Salih AYDEMİR, Turkey 

Dr.Jae YANG, South Korea 

Dr.Yasemin KAVDIR, Turkey 

Dr.David MULLA, USA 

Dr.Tubukhanım GASIMZADE, Azerbaijan 

Dr.Léon-Etienne PARENT, Canada 

Dr.Amin BABAYEV, Azerbaijan 

Dr.Amin ISMAYILOV, Azerbaijan 

Dr.Svatopluk MATULA, Czech Republic 

LINGUISTIC EDITOR

  

Oksana FOTINA, Russia



 

 

 



AIMS AND SCOPE 

Eurasian  Journal  of  Soil  Science  is  a  forum  for  presenting  articles  on  basic  and  applied  research  of  soil 

science,  thus  making  new  findings,  methods  and  techniques  easily  accessible  and  applicable  in  practice.  It 

publishes original papers on research in soil science. Invited reviews on popular topics are published. Articles 

are published in English. 

  ISSN: 2147-4249



 


 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

293 


 

 

 



 

Anthropoghenic  soil contamination connected with active 

mines, smelting and plants in the Republic of Macedonia 

 

 Todor Serafimovski *, Goran Tasev, Violeta Stefanova 

Goce Delcev University, Faculty of Natural and Technical Sciences, Stip, Macedonia

 

 



Abstract 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Article Info 

 

Received : 18.07.2014 

Accepted : 17.10.2014

 

A few anthropogenic pollutants at the territory of the Republic of Macedonia, were studied, three 

Pb-Zn mines with three mills, one copper mine with mill and copper leaching facility, one Pb-Zn 

smelting and several mines and factories for raw minerals such is the Usje in our capital Skopje. 

At  the  Usje  factory  were  measured  values  in  ranges  of  1.46÷2.23%  Fe,  440÷940  mg  kg

-1 


Mn, 

93.4÷104.71mg kg

-1

Ni, 58.57÷83.1 mg kg



-1

Zn, 23.1÷34.9 mgkg

-1

 Pb, 42.30÷60.3 mg kg



-1

 Cu and 


0.59÷1.61 mgkg

-1

Cd. The concentrations of heavy metals at Veles former smelting Pb-Zn plant 



were in the range: 20÷1823 mg kg

-1

Pb, 29÷2395 mg kg



-1

Zn, 28÷65 mgkg

-1

Cd, 27÷81 mg kg



-1

 Cu, 


39÷164  mg  kg

-1

Ni,  508÷938  mgkg



-1

Mn  and  1.6÷3.8%  Fe,  all  of  them  above  reference  values. 

Around  the  Feni  smelting  plant  concentrations  of  particular  pollution  elements  were  in  the 

range: 16÷31 mg kg

-1

Pb, 117÷286 mgkg



-1

Zn, 13÷30 mg kg

-1

Co, 43÷119 mg kg



-1 

Cu, 158÷292 mg 

kg

-1

Ni, 519÷903 mgkg



-1

Mn, 119÷236 mg kg

-1

 Cr and 2.24÷3.79% Fe.  At the ToranicaPb-Zn mine 



all the measured values multiplexed above the standard values. Enrichment factors ranged from, 

low 3.75 for nickel up to 362.5 for zinc and extreme 1587.5 for lead. The Zletovo Pb-Zn mine has 

been characterized by all the measured values multiplexed above the standard values with  an 

exception of nickel. Enrichment factors ranged from mediate ones such were those for copper of 

20.8,  cadmium  of  28.7,  arsenic  of  32.5  up  to  high  ones  for  zinc  with  341.7  and  lead  925.  In 

regards to SasaPb-Zn mine all the measured values multiplexed above the standard values with 

an exception of nickel. Enrichment factors ranged from low for manganese of 12.14 and arsenic 

of 15.72, median for copper of 59.15, high for cadmium of 126 and extremely high for zinc with 

892.7 and lead 1201.9. In regards to the Bucim copper mine the median values for Cu in samples 

were 396 mg kg

-1 

and the ranges from 94.8 to 1171 mg kg



-1

, for the Topolnica village the median 

values in samples were 150 mg kg

-1

 with ranges from 52.5 to 1183 mg kg



-1

 and for the Bučim 

village the median values were 145 mg kg

-1 


and the ranges from 85.3 to 317 mg kg

-1



 

 

Keywords: heavy metals, contamination, mines, anthropogenic, R. Macedonia 

© 2014 Federation of Eurasian Soil Science Societies. All rights reserved  



Introduction 

The  aim  of  this  study  was  to  quantify  the  chemistry  of  soil  in  the  important  mining  and  mine  products 

processing areas in order to assess the environmental impacts of current and past mining activities (Figure 

1). As major polluted localities, confirmed even with our latest results, are the areas around the open pit and 

cement plant Usje located in the urban part of the capital Skopje, former Pb-Zn smelting plant located at the 

Veles city limits, active ferro-nickel plant located in the well known wine region of Kavadarci, active lead and 

zinc mines with their respective tailing dams in Eastern Macedonia (Toranica, Sasa and Zletovo) and active 

open pit of the Buchim copper mine with large waste dump and tailing dam.   

Preventative measures are a must where mine and mine related plant are processing and produce significant 

environmental influx, so understanding the environmental impact of these processes is crucial. Metal mining 

                                                           

*

 Corresponding author.  



Goce Delcev University, Faculty of Natural and Technical Sciences, 2000 Stip, Macedonia 

Tel.:  +389325505752                                                                                                                        E-mail address: 

todor.serafimovski@ugd.edu.mk

 

ISSN: 2147-4249 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

294 


 

has traditionally been an important part of the economy of the Republic of Macedonia and recently increased 

in  importance  due  to  governmental  efforts  to  stimulate  mining  through  renewed  exploration  and 

development, though the country relies on its agriculture and must safeguard its soil and water resources. 

Pollution  from  current  and  past  mine  and  mine  related  processing  represents  a  significant  problem  in 

several parts of the Republic of Macedonia. This problem continuously is solved at active mines and mine 

related processing plants while the solution of this particular problem is harder to solve at mines or plants 

with ceased production such is the Veles former Pb-Zn smelting plant. This paper presents the latest findings 

related to soil pollution at all above mentioned localities followed by respective interpretation. 

Material and Methods 

Sampling was carried out over a prolonged period of time (2005-2014). Soil surface samples (0 cm to 5 cm 

depth) were collected from several localities pointed earlier as potential so-called “hot spots” in regards to 

heavy  metal  pollution  (Figure  1).  Samples  were  located  using  the  Global  Positioning  System  (GPS), 

topographic  maps  at  scale  of  1:25  000  and  Google  Earth  maps  (http://earth.google.com/).  Each  sample 

represented the composite material collected at the central sampling point itself together with at least four 

points collected around a central one with а radius of 1 m towards N, E, S and W directions. 

The  composite  material  of  each  sample 

(about  0.5  kg)  was  placed  into  plastic  self-

closing  bags  and  brought  to  the  Faculty  of 

Natural  and  Technical  Sciences,  University 

“Goce  Delcev”  Stip,  Republic  of  Macedonia, 

where  they  were  prepared  for  atomic 

spectroscopy. All of the collected soil samples 

(at  Toranica  we  were  forced  to  sample 

sediments  due  to  morphology  of  nature) 

were  then  shipped  to  the  Institute  of 

Chemistry at the Faculty of Natural Sciences, 

University  “Sts.Cyril  and  Methodius”  Skopje, 

R. Macedonia. Analyses were conducted using 

emission  spectrometry  with  inductively 

coupled  plasma  (ICP-AES)  after  Aqua  Regia 

Digestion.  All  samples  as  well  as  geological 

standards  were  submitted  to  the  laboratory 

in a random order. This procedure assured an 

unbiased treatment of samples and a random 

distribution of the possible drift of analytical 

conditions  for  all  samples  and  the  precision 

was less than 5%. 

 

Figure 1. Studied locations of anthopoghene pollution 



1. Usje cement plant, Skopje; 2. Former Pb-Zn smelting plant, 

Veles; 3. FENI smelting plant, Kavadarci; 4. Toranica Pb-Zn mine, 

Kriva Palanka; 5. Zletovo Pb-Zn mine, Probistip; 6. Sasa Pb-Zn 

mine, M. Kamenica; 7. Buchim Cu mine, Radovis 



Results and Discussion 

The Usje cement plant: The major inhabited area within the Skopje basin is the capital of the Republic of 

Macedonia, Skopje. The limits of soil pollution in Macedonian capital are still to be determined. As in every 

large populated conglomerate in the World the pollution sources to soil are numerous and diverse. However, 

we  have  limited  our  research  to  an  area  adjacent  to  the  cement  producing  plant  Usje  located  on  the 

southeastern limit of the city. The environmental awareness arise recently since in the close vicinity of the 

plant witnessed progressive residential area building (

Serafimovski et al., 2011a

). In the direction of giving 

an  initial  clue  about  the  contamination  of  soils  around  the  aforementioned  plant  we  have  performed 

sampling  along  two  parallel  profiles  and  one  profile  perpendicular  to  the  parallel  ones.  The  total  of  15 

specimens were sampled and analyzed.   Measured values were in ranges of 1.46÷2.23% Fe, 440÷940 mg kg

-

1



  Mn,  93.4÷104.71mg  kg

-1 


Ni,  58.57÷83.1mg•kg

-1

Zn,  23.1÷34.9  mg•kg



-1

  Pb,  42.30÷60.3  mg•kg

-1

  Cu  and 



0.59÷1.61 mg kg

-1

Cd. Also, the calculated enrichment ratio (measured values over the reference value) spe-



aks itself regarding the level of contamination. Calculated enrichment ratios ranged from relatively low 0.98 

for  Fe,  1.4865  for  Zn,  1.89  for  Mn  and  1.8975  for  Pb,  through  3.016  for  Cu  up  to  higher  5.92  for  Cd  and 

7.5098 for Ni. Obtained results served as a basis for plots construction of particular heavy metals vs. their 

maximally allowed concentrations in soils (Figure 2). All the elements in all analyzed samples have shown 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

295 


 

increased  values  compared  to  the  respective  standard  values.  It  was  noticeable  that  the  concentration  of 

most of the heavy metals was the highest in samples taken from the closest vicinity of the Usje plant.  

 

 



a) 

b) 


 

 

c) 



d) 

 

 



Figure 2. Measured concentrations of some heavy metals vs. standard values around the Usje  cement production plant 

on the city limits of Skopje, Macedonia 

a) Nickel; b) Cadmium; c) Copper and d) Lead 

Bearing  in  mind sound  geochemical  and  geological  logic,  the increased  values  should  be  attributed to  the 

geological composition of the background as well as to the plant’s production process and organic fertilizers 

used in arable areas around the plant.   



The Veles smelting plant:  This plant was the largest capacity for lead and zinc in former Yugoslavia with 

the  capacity  for  producing  65  000  tons  of  zinc  and  45  000  tons  of  lead  per  year  whereas  the  entire 

production  was  exported.  The  anthoprogenic  impact  in  that  particular  part  of  the  Veles  basin  has  been 

studied at two regions around the former Pb-Zn smelting plant near Veles, performed during the 2008. In 

fact the study was concentrated on two separate areas, one of them around the Bashino Selo, a village to the 

north of the smelting plant and area to south of the smelting plant located close to the city limits. Within the 

first area were sampled two parallel profile lines and one profile line normal to them while at the second 

area were sampled only two parallel lines. The samples were taken at distances of 30 meters between each 

other (Figure 3).  

The concentrations of these particular elements were in the range as follows: 20÷1823 mg·kg

-1

Pb, 29÷2395 



mg·kg

-1 


Zn, 28÷65 mg·kg

-1 


Cd, 27÷81 mg·kg

-1

 Cu, 39÷164 mg·kg



-1 

Ni, 508÷938 mg·kg

-1 

Mn and 1.6÷3.8% Fe. 



All of them were significantly above the reference values. Also, the calculated enrichment ratio (measured 

values over the reference value) speaks itself regarding the level of contamination. Namely, the enrichment 

ratios ranged from relatively low 1.67 for Fe, 2.41 for Mn and 3.27 for Cu, through the medium 8.33 for Ni 

and 29.95 for Zn up to high 64.05 for Pb and the highest 237.67 for Cd. 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

296 


 

These results and findings perfectly matched those 

by  other  researchers  that  very  same  year  (

Stafilov 

et  al.,  2008a

).  The  group  that  comprises  of  Cd,  Pb 

and  Zn,  as  chemical  elements  that  have  been 

introduced  into  the  environment  through  the 

anthropogenic activities (

Stafilov et al., 2010

), have 

shown the highest values in sampled and analyzed 

soils around the Veles smelting plant. 

That  was  expected  even  at  the  beginning  of  the 

study,  but  tremendously  high  values  exceeded 

expectations.  These  findings  are  given  very 

illustratively  on  the  plots  at  Figure  4.  Also,  after 

detailed  study  it  was  determined  that  values  from 

respective  sampling  points  were  spatially 

dependent.  Namely,  as  can  be  seen  from  the  plots 

and sampling location map, the lowest values were 

determined  at  topographically  higher  places  than 

those  for  lower  ones.  Ones  again  this  makes  clear 

the  correlation  between  the  pollution  and  smoke 

dust  produced  by  the  activity  of  former  smelting 

plant in Veles. 

 

Figure 3. Spatial distribution of profile lines and sampling 



points along them 

 

 



 

a) 


b) 

 

 



c) 

d) 


Figure 4. Measured concentrations of some heavy metals vs. standard values around the former MHKZletovo’s 

smelting plant near the city of Veles, Macedonia 

a) Lead; b) Zinc; c) Cadmium and d) Nickel (Note: Plots a, band chave logarithmic vertical scale) 



 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

297 


 

Also,  after  detailed  study  it  was  determined  that  values  from  respective  sampling  points  were  spatially 

dependent.  Namely,  as  can  be  seen  from  the  plots  and  sampling  location  map,  the  lowest  values  were 

determined  at  topographically  higher  places  than  those  for  lower  ones.  Ones  again  this  makes  clear  the 

correlation between the pollution and smoke dust produced by the activity of former smelting plant in Veles.       

The FENI smelting plant: The supposed major source of anthropogenic environmental impact within this 

basin is the FENI Industries’s smelting plant. The environmental concern has been intensified by the fact that 

the smelting facility is accommodated in the hearth of the well-known wine producing Tikveš region where 

remains of old civilizations point out to a wine producing even at 4

th

 century BC. The FENI Industries’s nickel 



ore, the one that goes into the smelting process, is a mixture of the lower grade ore from the Rzanovo Mine 

and ores imported from Indonesia, Philipines, Greece, Turkey and Albania. In general the FENI Industries’s 

plant is a two-line, rotary kiln electric furnace facility with the biggest rectangular electric furnaces of their 

kind in the world. The plant has been in operation since 1982 and produced approximately 5 000 t of nickel 

metal annually. Since it has been acquired by Cunico Resources in 2005 it steadily increased the production 

to 16 000 tonnes per year,  while  with planned refurbishments and improvements it will reach  an annual 

production  of  up  to  22  000  tons  eventually.  Bearing  in  mind  these  facts  we  have  proceeded  with  a  soil 

sampling programme around the FENI Industries facility at two separate localities, one on the northwest of 

the smelting plant and the other one on the south-southeast in regards to the position of the smelting plant.  

In  both  cases  the  samples  were  sampled 

along  two  parallel  profiles  and  one 

perpendicular  to  them  (Figure  5).  The 

samples were analyzed to a standard array of 

elements: Pb, Zn, Cu, Ni, Fe, Cr, Co and Mn, in 

general  characterized  as  heavy  metals.  The 

concentrations  of  these  particular  elements 

were  in  the  range  as  follows:  16÷31  mg·kg

-

1



Pb,  117÷286  mg·kg

-1

Zn,  13÷30  mg·kg



-1

Co, 


43÷119  mg·kg

-1

  Cu,  158÷292  mg·kg



-1

Ni, 


519÷903 mg·kg

-1

Mn, 119÷236 mg·kg



-1

 Cr and 


2.24÷3.79% Fe. All of them were significantly 

above  the  reference  values  (Figure  6).  Also, 

the  calculated  enrichment  ratio  (measured 

values over the reference value) speaks itself 

regarding the level of contamination. Namely, 

the enrichment ratios ranged from relatively 

low 1.873 for Fe, 2.188 for Mn and 3.801 for 

Cu,  through  the  medium  16.987  for  Ni  and 

3.225 for Zn up to high 1.471 for Pb and the 

highest 2.823 for Co and 5.0124 for Cr. 

 

Figure 5. Sampling locations around the FENI Industries smelting 



plant, small inset at the right upper corner gives the satellite 

position of the area. 

 

 

a) 



b) 

Figure 6. Measured concentrations of some heavy metals vs. standard values around the Feni-industries’s smelting 

plant near the city of Kavadarci, Macedonia 



 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

298 


 

These concentrations are increased without any doubts, but bearing in mind the findings of 

Stafilov et al., 

(2008b,  2010)

,  they  probably  cannot  be  attributed  solely  to  the  anthropogenic  input.  Namely,  even 

background values of the heavy metals, especially of those for Ni, Cu, Co, Sb, Zn etc. It is probable that the 

FENI  Industry  plant,  oposite  to  the  obvious  environmental impact  has  not  contributed  enormously  to  the 

measured heavy metals, since their background values were already at naturally higher levels (

Stafilov et al., 

2008b, 2010; Serafimovski et al., 2011a

). Our believes are that the situation will not change much since the 

current  operator  and  owner  the  Cunico  Resources  is  committed  to  upholding  environmental  laws,  which 

dedication  have  resulted  in  a  recent  IPCC  (Integrated  Pollution  Prevention  and  Control)  permit  that  was 

granted on among the first in Macedonia. 



The Toranica mine area:  Concerning the environmental impact of this mine, we have started our studies 

with analysis of airborne dust produced during the processes of crushing and grinding of ore (

Walton et al., 

2003a; Serafimovski et al., 2011b

). During this operation was released significant amount of dust, which may 

pose serious threats to the environment. Analyzes have shown that heavy metal concentrations in the dust 

are as those given in Table 1, where can be seen that all the measured values multiplexed above the standard 

values.  Enrichment  factors  ranged  from  relatively  low  3.75  for  nickel  up  to  362.5  for  zinc  and  extreme 

1587.5 for lead. Such high levels of concentration of heavy metals introduced by deposition from airborne 

dust and potential dispersion by wind activity pose very serious threat to the adjacent environment. 

Table 1. Analytical data of major heavy metal pollutants in the airborne dust around the crushing and grinding facility 

at Toranica mine, Macedonia (in mg kg

-1

)  


 

Metal 


Measured 

concetrations 

Standard 

(NOAA) 


Arsenic 

69.5 


5.2 

Cadmium 


118 

Copper 



681 

17 


Nickel 

48.7 


13 

Lead 


25400 

16 


Zinc 

17400 


48 

In the vicinity of the Toranica mine was not possible to take soil samples due to fact that the mine has been 

located in mountanious area (1400-1800 m) with steep canyon of the Toranicka Reka, so we have decided to 

sample stream sediments instead of soils (Table 2). Their analysis reflects the situation with environmental 

pollution as a direct consequence of the mine processing although on part of the metals have been deposited 

by water courses. The contamination from the Toranica mine and its operations is visible not only at the 

downstream  end of  the  tailings  disposal  area,  but  also  several  kilometers downstream.  All  the metals are 

showing  increased  concentrations  in  the  sediment  samples  taken  from  the  vicinity  of  the  Toranica  Mine 

area.  After  inensive  result  analysis  there  were  constucted  a  lot  of  plots,  comparing  actual  metal  values 

certain standard values. 

Table 2. Concentrations of metals in sediment samples from adits and streams in the Toranica mine area 

 



Median 

Range 


Dutch list 

standard optimal 

Dutch list 

standard action 

above 

standard 



below 

standard 

 

min 


max 

 

Fe (%) 



11  3,86 

1,41 


7,9 

1,8 


10 


Zn(mg kg


-1

11  8100 



600 

134700 


140 

720 


11 

Pb (mg kg



-1

11  14100 



310 

44500 


85 

530 


11 

Cu (mg kg



-1

11  802,3 



68,22  7434,6 

36 


190 

11 


Cd (mg kg

-1



11  69,81 



5,98 

1026,8 


0,8 

12 


11 

Co (mg kg



-1

11  19,81 



4,99 

47,76 


240 


Ni (mg kg



-1

11  43,51 



23,06  81,28 

35 


210 



Ag (mg kg

-1



11  11,73 

0,15 


58,14 

0,5 


15 



As (mg kg

-1



11  66,1 

4,13 


214,9 

29 


55 



Cr (mg kg

-1



11  43,98 

22,92  56,47 

100 

380 


11 


Sample of those increased values of Pb and Zn against standard values is given at Figure 7 and 8. Increase of 

measured values is especially intense in the area of taillings dam (TS10, TS11, TS12). Deposition of metals in 

tailling took place during the long period of time and that is why the metal concentrations in sediments are 

very high there. 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

299 


 

 

 



 

Figure 7. Diagram of lead distribution in the soil 

compared with optimal and action values 

Figure 8. Diagram of zinc distribution in the soil 

compared with optimal and action values 

The Zletovo Pb-Zn Deposit: Study of environmental impact of the Zletovo mine was in the same manner as 

for the previous Toranica mine. We have started with study of airborne dust produced during the processes 

of primary crushing of ore, since during this operation is released significant amount of dust, which pose se-

rious threats to the environment (

Walton et al., 2003b; Serafimovski et al., 2011b; Tasev and Serafimovski, 

2011


). Analyzes displaying heavy metal concentrations in the dust are given in Table 3. 

Table 3. Analytical data of major heavy metal pollutants in the airborne dust around the primary crushing facility at 

Zletovo mine, Macedonia (in mg kg

-1

)  



Metal 

Measured concentrations 

Standard (NOAA) 

Arsenic 


169 

5,2 


Cadmium 

86 


Copper 


354 

17 


Nickel 

10 


13 

Lead 


14800 

16 


Zinc 

16400 


48 

As can be seen from the table above all the measured values multiplexed above the standard values with an 

exception  of  nickel.  Enrichment  factors  ranged  from  mediate  ones  such  were  those  for  copper  of  20.8, 

cadmium  of  28.7,  arsenic  of  32.5  up  to  high  ones  for  zinc  with  341.7  and  lead  925.  Such  high  levels  of 

concentration  of  heavy  metals  introduced  by  deposition  from  airborne  dust  and  potential  dispersion  by 

wind activity, pose very serious threat to the adjacent environment. 

Soil  sampling  around  the  Zletovo  mine  have  been  performed  by  numerous  researchers  but  without  any 

systematics and due to such fact it was very hard to prepare one complete analysis, which would reflect real 

situation regarding soil pollution. In this occasion we have decided to use the results of soil analysis around 

the Pisica village in the heart of Zletovo mine area (

Sijakova-Ivanova and Paneva-Zajkova, 2005

) that reflect 

more  realistic  situation  at  that  part  of  the  area.  The  results  are  given  statistically  in  Table  4,  while  its 

interpretation is illustrated at plots on the Figure 9 and 10). 

Table 4. Values of macroelements and micro elements in the soils of  Pisica. 

  



Median 

Range 


Dutch standard 

optimal 


Dutch standard 

action 


above 

standard 

below 

standard 



 

min 

max 

Fe (%) 


12  4,21 

3,87 


5,11 

1,8 


12 


Ni (mg kg

-1



12  19,5 



16,18 

22,64 


35 

210 


12 


Cr (mg kg

-1



12  26,01 

22,63 


29,08 

100 


380 

12 



Zn (mg kg

-1



12  538,55  134,7 

1649,7 


140 

720 


11 

Cu (mg kg



-1

12  55,03 



31,97 

133,49 


36 

190 


Pb (mg kg



-1

12  431,81  102,26 



1164,8 

85 


530 

12 


Cd (mg kg

-1



12  7,88 



6,44 

14,51 


0,8 

12 


12 

Co (mg kg



-1

12  17,055  14,91 



18,59 

240 



12 

As (mg kg



-1

12  16,545  1,93 



66,1 

29 


55 



Ag mg kg

-1



12  0,947 

0,04 


3,33 

0,5 


15 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

300 


 

 

 



 

Figure 9. Diagram of lead distribution in the soil 

compared with optimal and action values 

Figure 10. Diagram of zinc distribution in the soil 

compared with optimal and action values 

Data correlation analysis found especially high correlation coefficients between certain elemental pairs: Pb-

Zn  0.9869,  Pb-Cd  0.9851,  Pb-Cu  0.9621,  Pb-Ag  0.9357,  Pb-As  0.9224,  Zn-Cd  0.9834,  Zn-Ag  0.9220,  Cu-As 

0.9669, Cu-Cd 0.9466, Cu-Ag 0.9272, Ag-Cd 0.9480 etc.   



The Sasa Pb-Zn Deposit: The last but not least important in the series of study of lead-zinc mines was the 

Sasa  mine.  Study  of  its  environmental  impact  was  in  the  same  manner  as  for  the  previous  Toranica  and 

Zletovo  mines.  First  of  all  we  started  with  the  study  of  airborne  dust  produced  during  the  processes  of 

primary  and  secondary  crushing  of  ore,  since  during  these  operationsare  released  significant  amounts  of 

dust, which can lead to serious threats to the environment (

Walton et al., 2003c; Serafimovski et al., 2011b

). 

Analyzes of heavy metal concentrations in the dust are given in Table 5. As can be seen from the table all the 



measured  values  multiplexed  above  the  standard  values  with  an  exception  of  nickel.  Enrichment  factors 

ranged from low ones such were those manganese of 12.14 and arsenic of 15.72, median for copper of 59.15, 

high for cadmium of 126 and extremely high for zinc with 892.7 and lead 1201.9. 

Table 5. Analytical data of major heavy metal pollutants in the airborne dust around the primary crushing facility at 

Sasa mine, Macedonia (in mg kg

-1

)  



 

Metal 


Measur.conc.  

Primary crushing 

Measur.conc. 



Secondary crushing 

Standard 

(NOAA) 

Arsenic 


68.3 

95.2 


5,2 

Cadmium 


160 

596 


Copper 


811 

1200 


17 

Manganese 

3750 

4260 


330 

Lead 


30900 

7560 


16 

Zinc 


18400 

67300 


48 

Increased  concentration  of  heavy  metals  introduced  by  deposition  from  airborne  dust  and  potential 

dispersion by wind activity, without any doubts poses very serious threat to the adjacent environment, being 

compatible with findings of 

Alderton et al. (2005).

 

The Buchim Cu Deposit: The only one active copper mine within the Macedonia joined the lead-zinc mines 

in our study of their environmental impact. We have followed the sampling and analysis programme as for 

lead-zinc  mines.  Considering  airborne  dust  pollution  we  would  like  to  stress  out  that  the  study  on  this 

subject  already  exists  (

Balabanova  et  al.,  2011a,  2011b

),  so  we  used  it  as  representative  one.  Also, 

interesting  copper  and  other  elements  anomalies  in  soils,  in  the  Buchim  mine  vicinity,  were  given  by 

Stojanovska  (2005)

  and 


Serafimovski  et  al.  (2011b).

  The  results  are  displayed  in  Table  6,  while  the 

distribution of major pollutants Cu and As are displayed at Figure 11 and 12.  

From the copper plot can be seen that in all the samples it was above optimal reference values and majority 

of them were above the action reference values, too. The arsenic have several samples with concentration 

above optimal reference values and none above the action reference value.  

 



 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

301 


 

Table 6.  Values of macroelements and micro elements in the soils of  the Buchim mine vicinity. 

 

 



Median 

Range 


Dutch Standard  

optimal 


Dutch standard 

action 


Above 

standard 

Below standard 

min 

max 

 

Al (%) 



16  2,03 

1,51 


2,92 

4,7 


16 



Fe (%) 

16  3,67 

2,43 

5,26 


1,8 

16 



Cu (mg kg

-1



16  165,19  35 



4248 

36 


190 

15 


Ni (mg kg

-1



16  40,67 



15,28 

360,42 


35 

210 


Cr (mg kg



-1

16  57,54 



28,6 

203,25 


100 

380 


14 


Zn (mg kg

-1



16  74,82 

40,64 


261,41 

140 


720 

15 



Pb (mg kg

-1



16  23,46 

8,71 


151,73 

85 


530 

13 



Co (mg kg

-1



16  17,08 

10,24 


41,82 

240 



16 

Cd (mg kg



-1

16  5,01 



3,15 

7,08 


0,8 

12 


16 

V (mg kg



-1

16  56 



38 

88 


42 

250 


15 

As (mg kg



-1

16  10,66 



0,7 

51,92 


29 

55 


12 


Ag (mg kg

-1



16  0,405 

0,16 


1,01 

0,5 


15 

12 



 

 

 



Figure 11. Diagram of copper distribution in the soil            

compared with optimal and action values 

Figure 12. Diagram of arsenic distribution in the soil  

compared with optimal and action values 



Conclusion 

The results of this study have shown that at all the localities are characterize by increased values of pollutant 

heavy metals in soil, which can be attributed to the anthropoghenic influx around the aforementioned mines 

and mine related processing facilities. Pollution halo diameter around them sometimes reaches over 20 km, 

especially in stream sediments along active water flows (ex. Toranica and Sasa). Along common pollutants 

(Pb, Zn, Cd) at lead-zinc and Veles smelting were determined increased concentrations of As, Ag, W, Ni, Co 

etc., while around the FENI smelting along to Fe and Ni were determined increased values of Cr, V, Co, Mn 

etc. 



References 

Alderton,  D.  H.  M.,  Serafimovski,  T.,  Mullen,  B.,  Fairall,  K.,  James,  S.,  2005.  The  Chemistry  of  Waters  Associated  with 

Metal Mining in Macedonia. Mine Water and Environment, IMWA Springer Verlag, Vol. 24: pp. 139-149.  

Balabanova, B., Stafilov, T., Šajn, R., Bačeva, K., 2011a. Monitoring deposition of anthropogenic introduced elements in 

air. case study: copper mine environ. 2

nd

 International Workshop on the UNESCO-IGCP Project: “Anthropogenic 



effects on the human environment in the  Neogene basins in the SE Europe” 6-7

th

 October 2011, Zagreb-Croatia, pp. 



67-72  

Balabanova, B.,  Stafilov,  T.,  Šajn,  R., Bačeva,  K.  2011b.  Distribution of chemical elements in attic dust as  reflection of 

lithology  and  anthropogenic  influence  in  the  vicinity  of  copper  mine  and  flotation,  Archives  of  Environmental 

Contamination and Toxicology, 61, 173–184  

Serafimovski, T., Dolenec, T., Tasev, G.,Rogan-Šmuc, N., Dolenec, M., Vrhovnik, P., 2011a. Particular Macedonian Tertiary 

basins:  geological  features  and  anthropogenic  input.  Proceedings  of  the  2

nd

  Workshop  on  the  UNESCO-IGCP 



Project  “Anthropogenic  effects  on  the  human  environment  in  the    Neogene  basins  in  the  SE  Europe”,  Eds. 

Bermanec & Serafimovski, Zagreb, Croatia, pp. 43-60. 

Serafimovski, T., Dolenec, T., Tasev, G., Rogan-Šmuc, N., Dolenec, M., Vrhovnik, P., 2011b. Pollution Related With Active 

Mines In The Eastern Macedonia. Proceedings of the 3

rd 

Workshop on the UNESCO-IGCP Project “Anthropogenic 




 

T. Serafimovski et al. / Eurasian Journal of Soil Science 3 (2014) 293  - 302 

 

302 


 

effects on the human environment in the  Neogene basins in the SE Europe”, Eds. T. Dolenec & T. Serafimovski, 

Ljubljana, Slovenia, pp. 43-60. 

Sijakova-Ivanova, T., Paneva-Zajkova, V., 2005. Trace elements in the soils in the vicinity of the village of  Pisica. (Ed: 

Boev, B. and Serafimovski, T) 3

rd

 International Workshop on the UNESCO-IGCP Project: Anthropogenic effects on 



the human environment in Tertiary basins in the Mediterranean, Stip, 21

st

 October 2005, pp. 77-80. 



Stafilov, T., Šajn, R., Pančevski, Z., Boev, B., Frontasyeva, V. M., Strelkova, P. L., 2008a. Geochemical atlas of Veles and the 

environs.Faculty of Natural Sciences and Mathematics-Skopje, University “Sts.Cyril and Methodius” Skopje. 123p. 

Stafilov, T., Šajn, R., Boev, B., Cvetković, J., Mukaetov, D., Andreevski, M., 2008b.Geochemical atlas of Kavadarci and the 

environs.Faculty  of  Natural  Sciences  and  Mathematics-Skopje,  University  “Sts.  Cyril  and  Methodius”-Skopje 

(ISBN 978-9989-668-74-6), 109 p. 

Stafilov,  T.,  Šajn,  R.,  Boev,  B.,  Cvetković,  J.,  Mukaetov,  D.,  Andreevski,  M.,  Lepitkova,  S.,  2010.  Distribution  of  some 

elements in surface soil over the Kavadarci region, Republic of Macedonia. Environmental Earth Sciences 61 (7): 

1515-1530 

Stojanovska, M., 2005. Distribution of heavy and toxic metals in water, sediment and soil in the vicinity of Buchim mine. 

Bachelor  thesis,  Faculty  of  Mining  and  Geology,  Stip,  University  “Sts.  Cyril  and  Methodius”-Skopje,  159  p.  (in 

Macedonian) 

Tasev,  G.,  Serafimovski,  T.,  2011.  Pollution  Around  The  Zletovo  Mine,  Republic  of  Macedonia.  Proceedings  of  the  2

nd

 

Workshop  on  the  UNESCO-IGCP  Project  “Anthropogenic  effects  on  the  human  environment  in  the    Neogene 



basins in the SE Europe”, Eds. Bermanec & Serafimovski, Zagreb, Croatia, pp. 79-86. 

Walton,  C.,  Philips,  D.,  Serafimovski,  T.,  Siderovski,  K.,  Georgieva,  M.,  Ivanov,  F.,  2003a.  Environmental  Audit  Report, 

Toranica  Mine.  Adam  Smith  Institute  and  Ministry  of  Environment  and  Physical  Planing  of  the  Republic  of 

Macedonia. 40 p. 

Walton,  C.,  Philips,  D.,  Serafimovski,  T.,  Siderovski,  K.,  Georgieva,  M.,  Ivanov,  F.,  2003b.  Environmental  Audit  Report, 

Zletovo  Mine.  Adam  Smith  Institute  and  Ministry  of  Environment  and  Physical  Planing  of  the  Republic  of 

Macedonia. 41 p. 

Walton, C., Philips, D., Serafimovski, T., Siderovski, K., Georgieva, M., Ivanov, F., 2003c. Environmental Audit Report, Sasa 

Mine. Adam Smith Institute and Ministry of Environment and Physical Planing of the Republic of Macedonia. 40p. 

 

 



Yüklə 164,4 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə