Luận án tiến sĩ khoa học môi trường nghiên cứu môi trường đất trong khai thác quặng sắt và đề xuất giải pháp phục hồi đất tại huyện đồng hỷ, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  QUÁCH HOÀNG LONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRONG KHAI THÁC QUẶNG SẮT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT TẠI HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN[.]

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - - QUÁCH HOÀNG LONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRONG KHAI THÁC QUẶNG SẮT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT TẠI HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2021 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - - QCH HỒNG LONG NGHIÊN CỨU MƠI TRƯỜNG ĐẤT TRONG KHAI THÁC QUẶNG SẮT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT TẠI HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 9.44.03.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Thị Lan PGS.TS Đào Châu Thu Thái Nguyên - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa công bố tạp chí khoa học ngồi nước sử dụng luận văn, luận án để bảo vệ nhận học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày 27 tháng 02 năm 2021 Nghiên cứu sinh Quách Hoàng Long ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành cơng trình này, ngồi cố gắng thân, nhận quan tâm, giúp đỡ động viên nhiều tập thể, nhà khoa học, đồng nghiệp bạn bè Nhân dịp này, xin bày tỏ lời cảm ơn đến tập thể thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Khoa Quản lý Tài nguyên, Phòng Đào tạo, Ban giám hiệu, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên; Hội Khoa học đất Việt Nam, tạo thuận lợi tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến PGS TS Đỗ Thị Lan - Trưởng khoa Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên PGS.TS Đào Châu Thu - Hội Khoa học đất Việt Nam, người thầy hướng dẫn khoa học cho đề tài luận án, có định hướng nội dung, phương pháp giải vấn đề suốt q trình thực hồn thành luận án Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến Ban giám đốc Sở Tài nguyên Môi trường, UBND huyện Đồng Hỷ, UBND thị trấn Trại Cau tỉnh Thái Nguyên Ban quản lý mỏ sắt Trại Cau, tạo thuận lợi cho tơi suốt q trình điều tra, thu thập số liệu, tài liệu thực thí nghiệm, thực nghiệm mơ hình đề tài luận án Cuối xin đặc biệt cảm ơn bạn bè người thân ln động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho sống để hoàn thành kết nghiên cứu luận án Thái Nguyên, ngày 27 tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Quách Hoàng Long iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài .3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 4 Đóng góp luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học môi trường đất sau khai thác khoáng sản 1.1.1 Một số khái niệm môi trường đất 1.1.2 Thối hóa đất .7 1.1.3 Ơ nhiễm mơi trường đất 1.2 Khai thác khoáng sản tác động đến mơi trường 10 1.2.1 Khống sản khai thác khoáng sản 10 1.2.2 Tác động gây ô nhiễm môi trường hoạt động khai thác khoáng sản 13 1.3 Kim loại nặng ô nhiễm kim loại nặng đất .17 1.3.1 Kim loại nặng đất 17 1.3.2 Đất ô nhiễm kim loại nặng khai thác khoáng sản 20 1.4 Tình hình nghiên cứu, cải tạo mơi trường đất sau khai thác khoáng sản Thế giới Việt Nam 24 1.4.1 Tình hình nghiên cứu, cải tạo môi trường đất sau khai thác khoáng sản Thế giới .24 1.4.2 Tình hình nghiên cứu, cải tạo mơi trường đất sau khai thác khoáng sản Việt Nam 32 1.5 Nhận xét từ nghiên cứu tổng quan hướng nghiên cứu đề tài 38 iv CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 40 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 40 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 40 2.2 Nội dung nghiên cứu 40 2.2.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Đồng Hỷ liên quan đến khai thác quặng sắt 40 2.2.2 Hoạt động khai thác quặng sắt ảnh hưởng đến môi trường đất khu vực mỏ sắt Trại Cau .40 2.2.3 Đánh giá khả cải tạo đất sau khai thác quặng sắt số loài thực vật khu vực mỏ sắt Trại Cau 40 2.2.4 Đề xuất giải pháp cải tạo đất sau khai thác quặng sắt .41 2.3 Phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1 Khung nghiên cứu 41 2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .42 2.3.3 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp .42 2.3.4 Xác định vị trí lấy mẫu phân tích đất, vị trí tiến hành thực nghiệm .43 2.3.5 Phương pháp lấy mẫu phân tích, theo dõi tiêu nghiên cứu 49 2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu .51 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52 3.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Đồng Hỷ liên quan đến khai thác quặng sắt 52 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 52 3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 62 3.1.3 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Đồng Hỷ liên quan đến khai thác quặng sắt 64 3.2 Hoạt động khai thác quặng sắt ảnh hưởng đến môi trường đất khu vực mỏ sắt Trại Cau .65 3.2.1 Khái quát mỏ sắt Trại Cau 65 3.2.2 Ảnh hưởng khai thác quặng sắt đến tượng sụt lún, nước khu vực mỏ .69 3.2.3 Ảnh hưởng hoạt động khai thác quặng sắt đến tính chất đất khu vực mỏ 74 3.3 Đánh giá khả cải tạo đất sau khai thác quặng sắt số loài thực vật khu vực mỏ sắt Trại Cau 90 v 3.3.1 Điều tra diện đặc điểm thực vật học số loại mọc phổ biến đất vùng mỏ sắt Trại Cau 90 3.3.2 Đánh giá khả thu hút kim loại nặng số loại mọc đất khu vực mỏ sắt Trại Cau 100 3.3.3 Tiến hành thí nghiệm khảo sát mơ hình sử dụng loại tự nhiên trồng có khả phục hồi đất sau khai mỏ 103 3.4 Đề xuất giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt 121 3.4.1 Căn đề xuất giải pháp .121 3.4.2 Giải pháp sách 122 3.4.3 Giải pháp kỹ thuật 122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125 Kết luận .125 Kiến nghị .126 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .127 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GDP Tổng sản phẩm quốc nội HTX Hợp tác xã KLN Kim loại nặng MĐ Mẫu đất MĐC MC Mẫu đất Mẫu PTNT Phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam THCS Trung học sở TNHH Trách nhiệm hữu hạn TKV Tập đồn Than khống sản Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu hạn UBND Ủy ban nhân dân vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hiện trạng chất lượng môi trường đất số mỏ Thái Nguyên 15 Bảng 1.2 Các nguồn kim loại nặng từ số hoạt động sản xuất công nghiệp 20 Bảng 1.3 Hàm lượng KLN số loại đất khu mỏ hoang Songcheon .21 Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại nặng đất số mỏ Anh 22 Bảng 1.5 Một số lồi thực vật có khả tích luỹ kim loại nặng cao 30 Bảng 1.6 Các lồi thực vật có khả xử lý kim loại nặng Việt Nam .34 Bảng 2.1 Lấy mẫu đất phân tích nhắc lại lần vị trí có cự ly khác với khu khai thác mỏ 44 Bảng 2.2 Lấy mẫu đất phân tích nhắc lại lần khu đất khác mỏ 45 Bảng 2.3 Lấy mẫu đất phân tích đánh giá khả thu hút kim loại nặng số loại mọc đất khu vực mỏ sắt Trại Cau 47 Bảng 2.4 Mơ hình trồng keo tai tượng đất hoàn thổ sau khai thác 49 Bảng 3.1 Nhiệt độ, ẩm độ khơng khí lượng mưa bình qn theo tháng Đồng Hỷ 54 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp mỏ quặng sắt khai thác địa bàn huyện Đồng Hỷ 57 Bảng 3.3 Các mỏ quặng sắt địa bàn huyện Đồng Hỷ theo doanh nghiệp quản lý 59 Bảng 3.4 Danh sách mỏ sắt kết thúc khai thác trạng sử dụng đất sau kết thúc khai thác .61 Bảng 3.5 Hiện trạng sử dụng đất huyện Đồng Hỷ năm 2018 63 Bảng 3.6 Thống kê hố sụt, rạn nứt nước khu mỏ Trại Cau 71 Bảng 3.7 Thực trạng sụt lún đất, nước, rạn nứt cơng trình khai thác mỏ 72 Bảng 3.8 Một số tính chất lý học đất vị trí so với khu vực khai trường 75 Bảng 3.9 Một số tính chất hóa học đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường .76 Bảng 3.10 Kim loại nặng đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường 78 Bảng 3.11 Một số tính chất lý học đất khu đất khác mỏ 82 Bảng 3.12 Một số tính chất hóa học đất khu đất khác mỏ 83 Bảng 3.13 Kim loại nặng đất khu đất khác mỏ 85 viii Bảng 3.14 Một số loại trồng, mọc tự nhiên vùng đất sau khai thác mỏ sắt .91 Bảng 3.15 Đặc điểm thực vật học Keo tràm 92 Bảng 3.16 Đặc điểm thực vật học Keo tai tượng 93 Bảng 3.17 Đặc điểm thực vật học cỏ Lau 94 Bảng 3.18 Đặc điểm thực vật học Mua .95 Bảng 3.19 Đặc điểm thực vật học Dương xỉ .96 Bảng 3.20 Đặc điểm thực vật học cỏ Mần trầu 97 Bảng 3.21 Đặc điểm thực vật học Ngải dại 98 Bảng 3.22 Đặc điểm thực vật học Đơn buốt .99 Bảng 3.23 Kết phân tích hàm lượng số kim loại nặng đất có mọc đất 100 Bảng 3.24 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng 101 Bảng 3.25 Hệ số tích lũy sinh học số loại hấp thụ kim loại nặng 102 Bảng 3.26 Sinh khối (thân cành lá) trồng đất sau khai khống 104 Bảng 3.27 Một số tính chất lý học đất thí nghiệm trồng sau năm .105 Bảng 3.28 Một số tính chất hóa học đất thí nghiệm trồng sau năm 106 Bảng 3.29 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng sau 02 năm trồng 108 Bảng 3.30 Kim loại nặng đất thí nghiệm trồng sau năm 109 Bảng 3.31 Sinh khối (thân cành lá) keo tai tượng mơ hình trồng 113 Bảng 3.32 Một số tính chất lý học đất mơ hình trồng keo tai tượng 114 Bảng 3.33 Một số tính chất hóa học đất mơ hình trồng keo tai tượng 116 Bảng 3.34 Kim loại nặng đất mơ hình trồng keo tai tượng .118 ix DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Khung nghiên cứu thực trạng môi trường giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt 41 Hình 2.2 Sơ đồ địa điểm tiến hành nghiên cứu đề tài 46 Hình 3.1 Bản đồ huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên 52 Hình 3.2 Bản đồ khống sản quặng sắt địa bàn huyện Đồng Hỷ .58 Hình 3.3 Bản đồ khu vực mỏ sắt Trại Cau .65 Hình 3.4 Sơ đồ quy trình khai thác quặng sắt mỏ sắt Trại Cau 67 Hình 3.5 Sơ đồ cơng nghệ tuyển khống nguồn phát sinh chất thải .69 Hình 3.6 Hố sụt lún đất tổ 12, thị trấn Trại Cau 70 Hình 3.7 Rạn nứt cơng trình xây dựng thôn Kim Cương, xã Cây Thị 70 Hình 3.8 Mất nước giếng thơn Hịa Bình, xã Cây Thị 70 Hình 3.9 Bản đồ trạng phạm vi tai biến khu vực mỏ sắt Trại Cau 73 Hình 3.10 Hàm lượng mùn N, P2O5, K2O đất tầng - 20 cm vị trí xa dần so với khu vực khai trường .76 Hình 3.11 Hàm lượng kim loại nặng As đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường 78 Hình 3.12 Hàm lượng kim loại nặng Pb đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường 79 Hình 3.13 Hàm lượng kim loại nặng Cd đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường 80 Hình 3.14 Hàm lượng kim loại nặng Zn đất vị trí xa dần so với khu vực khai trường 80 Hình 3.15 Hàm lượng mùn N, P2O5, K2O đất tầng - 20 cm khu đất khác mỏ 84 Hình 3.16 Hàm lượng kim loại nặng As đất khu đất khác mỏ 86 Hình 3.17 Hàm lượng kim loại nặng Pb đất khu đất khác mỏ 86 Hình 3.18 Hàm lượng kim loại nặng Cd đất khu đất khác mỏ 87 Hình 3.19 Hàm lượng kim loại nặng Zn đất khu đất khác mỏ 88 x Hình 3.21 Hàm lượng mùn N, P2O5, K2O đất công thức thí nghiệm khác .107 Hình 3.22 Hàm lượng kim loại nặng As đất công thức thí nghiệm trồng sau năm 110 Hình 3.23 Hàm lượng kim loại nặng Pb đất cơng thức thí nghiệm trồng sau năm 111 Hình 3.24 Hàm lượng kim loại nặng Cd đất cơng thức thí nghiệm trồng sau năm 111 Hình 3.25 Hàm lượng kim loại nặng Zn đất cơng thức thí nghiệm trồng sau năm 112 Hình 3.26 Độ xốp đất mơ hình trồng keo tai tượng 115 Hình 3.27 Hàm lượng mùn N, P2O5, K2O đất mơ hình trồng keo tai tượng 116 Hình 3.28 Hàm lượng As đất mơ hình trồng keo tai tượng 119 Hình 3.29 Hàm lượng Pb đất mơ hình trồng keo tai tượng .120 Hình 3.30 Hàm lượng Cd đất mơ hình trồng keo tai tượng 120 Hình 3.31 Hàm lượng Zn đất mơ hình trồng keo tai tượng 121 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Những năm gần đây, với phát triển chung nước, hoạt động khai thác khống sản góp phần lớn vào công đổi đất nước Ngành công nghiệp khai thác mỏ ngày chiếm vị trí quan trọng kinh tế Việt Nam Trong năm qua, hoạt động khai khoáng sản đóng góp tới 5,6 % GDP Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực đạt được, phải đối mặt với nhiều vấn đề môi trường Q trình khai thác mỏ phục vụ cho lợi ích mình, người làm thay đổi mơi trường xung quanh Đến nay, ngành Địa chất Khoáng sản Việt Nam tìm kiếm, phát 5.000 mỏ điểm quặng khoảng 60 loại khoáng sản khác Một số khoáng sản phát khai thác từ lâu vàng, thiếc, chì, kẽm, than đá loại vật liệu xây dựng; số khác phát khai thác dầu khí, sắt, đồng… Một số nơi, có mỏ nằm tập trung than Quảng Ninh, bôxit Tây Nguyên apatit, đất miền núi phía Bắc Trong tỉnh vùng núi khu vực Đông Bắc Việt Nam, Thái Nguyên trung tâm kinh tế - xã hội lớn khu vực Đông Bắc hay vùng trung du miền núi phía Bắc, có tổng diện tích tự nhiên 3.534 km², tỉnh có trữ lượng khống sản lớn nước, đặc biệt khoáng sản phục vụ cho ngành luyện kim chế biến vật liệu xây dựng như: Sắt, chì, kẽm, barit, wolfram, titan, than, thiếc, đồng, đá, sét, Các khoáng sản phân bố tập trung huyện Võ Nhai, Đại Từ, Đồng Hỷ, Phú Lương Hiện địa bàn tỉnh Thái Nguyên có khoảng 200 điểm mỏ khống sản, gồm 24 loại khống sản rắn thuộc nhóm (Nhiên liệu khống; khống sản kim loại; khống chất cơng nghiệp vật liệu xây dựng) Số lượng doanh nghiệp, đơn vị tham gia khai thác, chế biến khoáng sản gia tăng nhanh chóng Hoạt động khống sản doanh nghiệp đóng góp vào nguồn thu ngân sách tỉnh tăng trưởng liên tục qua năm Đây hoạt động có vai trị lớn phát triển kinh tế xã hội địa phương Tuy nhiên, với tiềm lớn khống sản, địa bàn tỉnh có nhiều sở khai thác, chế biến khoáng sản từ quy mô nhỏ đến lớn ngành chiếm dụng diện tích đất nơng nghiệp lớn Cũng việc khai thác, vấn đề cải tạo phục hồi mơi trường sau khai thác khống sản, đảm bảo chất lượng mơi trường xung quanh q trình khai thác hạn chế thực tế việc bảo vệ môi trường chưa cao Sự phát triển ngành khai thác khống sản khơng đồng với biện pháp bảo vệ môi trường để lại hậu suy thối mơi trường nhiều vùng khai thác khống sản, như: Một diện tích lớn đất nơng, lâm nghiệp trước bị chiếm dụng cho mục đích khai thác khống sản để hoang hóa sau khai thác; Tầng đất mặt bị xáo trộn, gây khó khăn cho việc hồn thổ phục hồi mơi trường; Cân nước khu vực bị phá vỡ, gia tăng tượng trượt lở, bồi lấp, tích tụ chất rắn biến đổi chế độ thủy văn dòng chảy mặt dòng chảy ngầm; Hệ sinh thái cảnh quan khu vực bị biến đổi Biểu rõ nét suy thoái thảm thực vật, suy giảm diện tích rừng, cạn kiệt trữ lượng gỗ, suy giảm chủng loại số lượng loài động vật hoang dã Sau thời gian hoạt động mỏ khai thác chế biến khoáng sản, thường phải nhiều năm khắc phục hậu Sau khai thác, tầng đất mặt bị xáo trộn, trơ sỏi đá, tượng trượt lở, bồi lấp tích tụ chất rắn khiến cho chất lượng nước đất vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng Một số khu vực đất đá thải cịn có tiềm hình thành dịng axit mỏ, có khả hịa tan kim loại nặng độc hại nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng nước mặt nước ngầm khu vực Quá trình ô nhiễm đất nước dẫn đến làm giảm suất trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm đa dạng sinh học Đồng thời chúng có tác động ngược lại làm cho q trình xói mịn, rửa trơi thối hóa đất diễn nhanh Nhiều diện tích đất canh tác nơng nghiệp phải bỏ hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên Sự tích tụ cao chất độc hại, kim loại nặng đất làm tăng khả hấp thụ nguyên tố có hại trồng, vật ni gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người (Lưu Thế Anh, 2007) Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng phức tạp thường không triệt để tính chất đất bị thay đổi liên kết với kim loại nặng Nhiều phương pháp hóa học, lý học lựa chọn để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng như: rửa đất, bê tơng hóa, đào đất bị nhiễm chuyển đến nơi chơn lấp thích hợp, kết tủa hóa học, oxy hóa khử, phản hấp phụ nhiệt độ thấp, xử lý nhiệt, trao đổi ion, Vấn đề hạn chế phương pháp chi phí cao so với điều kiện kinh tế nước phát triển, mặt khác môi trường đất sau xử lý tái sử dụng (Lê Văn Khoa cs, 2005) Do vậy, phương pháp xử lý đất nhiễm truyền thống trước phương pháp sử dụng thực vật hướng nghiên cứu có triển vọng, thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Thế giới tính hiệu kinh tế, đơn giản thân thiện với môi trường Phương pháp mẻ Việt Nam thực công nghệ thương mại Thế giới từ năm 1990 kỷ trước Tuy nhiên chưa có biện pháp hữu hiệu đáp ứng vấn đề đặt sản xuất bảo vệ môi trường Tại huyện Đồng Hỷ, có 18 mỏ sắt hoạt động với tổng diện tích chiếm đất 743,92 ha, mỏ sắt Trại Cau chiếm tới 291,04 Mỏ sắt Trại Cau mỏ khai thác sớm nhất, từ năm 1969, 17 mỏ sắt khác bắt đầu khai thác từ năm 2009 Quá trình khai thác lâu dài, với diện tích chiếm đất lớn, ngày xuất vấn đề môi trường mỏ sắt Trại Cau cần phải quan tâm Xuất phát yêu cầu nêu nhằm đóng góp sở liệu cho thiết lập giải pháp nâng cao hiệu sử dụng đất đai sau khai thác khống sản, chúng tơi tiến hành thực đề tài với trường hợp nghiên cứu khai thác quặng sắt Thái Nguyên “Nghiên cứu môi trường đất khai thác quặng sắt đề xuất giải pháp phục hồi đất huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đánh giá thực trạng môi trường đất khai thác quặng sắt - Đánh giá hiệu giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt - Đề xuất giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt số loại thực vật Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Kết nghiên cứu đề tài sở liệu môi trường đất khu vực mỏ sắt tỉnh Thái Nguyên Giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt thực vật góp phần bổ sung vào danh mục giải pháp cải tạo đất khu vực khai thác quặng sắt địa phương 4 - Kết nghiên cứu đề tài sở liệu tham khảo tốt cho nghiên cứu đào tạo lĩnh vực tài nguyên đất Việt Nam 3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết đánh giá thực trạng tác động khai thác quặng sắt đến số tai biến nứt, sập sụt lún mặt đất, nước làm suy giảm độ phì gây nhiễm đất sau khai thác quặng sắt sở cho xác định giải pháp phục hồi cho đất sau khai khoáng sản Thái Nguyên - Sử dụng loại thực vật theo tiêu chí dễ thích nghi với đất có độ phì thấp, đất bị nhiễm đồng thời phải sinh trưởng phát triển nhanh đem lại sinh khối lớn trả lại cho đất giải pháp tối ưu cho phục hồi đất sau khai thác quặng sắt Thái Nguyên nơi có điều kiện tương tự Đóng góp luận án - Kết đánh giá thực trạng ảnh hưởng khai thác quặng sắt làm suy giảm độ phì gây nhiễm đất sở liệu góp phần xác định giải pháp phục hồi cho đất sau khai thác khống sản - Giải pháp nhanh chóng phục hồi độ phì đất sau khai thác quặng sắt trồng loại theo tiêu chí dễ thích nghi với đất có độ phì thấp, đất bị nhiễm đồng thời phải sinh trưởng phát triển nhanh đem lại sinh khối lớn trả lại cho đất Kết đánh giá chọn loại ngắn ngày (đơn buốt, ngải dại, mần trầu dương xỉ) lâu năm keo tai tượng cho phục hồi độ phì đất xử lý đất bị nhiễm kim loại nặng As, Pb Cd vùng khai thác quặng sắt Thái Nguyên 5 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học môi trường đất sau khai thác khoáng sản 1.1.1 Một số khái niệm môi trường đất 1.1.1.1 Khái niệm đất Đất phần vỏ trái đất, lớp phủ lục địa mà bên đá khống sinh nó, bên thảm thực bì khí Theo nguồn gốc phát sinh, Đokutraiep định nghĩa: Đất vật thể tự nhiên hình thành tác động tổng hợp năm yếu tố là: khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật thời gian (tuổi đất) Sau nhà khoa học đất bổ sung thêm hình thành đất gồm yếu tố tự nhiên yếu tố hoạt động người đất có tác động người (Nguyễn Mười cs., 2000) Đất xem thể sống, ln ln vận động, biến đổi phát triển Đối với sản xuất nông lâm nghiệp, đất tư liệu sản xuất vô quý giá, khơng thay 1.1.1.2 Khái niệm mơi trường đất Môi trường đất môi trường bao gồm có đất (trong đất có vật chất vơ cơ, hữu xếp thành cấu trúc định), thực vật, động vật vi sinh vật sống đất mặt đất người (Nguyễn Thế Đặng cs., 2020) Các thành phần có liên quan mật thiết chặt chẽ với Môi trường đất xem môi trường thành phần hệ mơi trường bao quanh gồm nước, khơng khí, khí hậu Sự hình thành phát triển mơi trường đất phụ thuộc nhiều yếu tố môi trường Vì loại đất vị trí khác có biến đổi khác Trong đất tự nhiên, không chịu tác động người, thường tạo môi trường đất phát triển thuận lợi theo quy luật tự nhiên vốn có nên khơng bị nhiễm Ngược lại, mơi trường đất bị tác động thiếu bảo vệ người bị nhiễm Vai trị mơi trường đất: Đất môi trường cho mọc đó, cung cấp chất dinh dưỡng nước cho sinh trưởng phát triển Như khả sản xuất sản phẩm trồng (độ phì đất) thuộc tính khơng thể thiếu đất Mơi trường đất phận quan trọng hệ sinh thái Đất coi “hệ đệm”, “phễu lọc” luôn làm môi trường với tất chất thải hoạt động sống sinh vật nói chung người nói riêng trái đất (Nguyễn Thế Đặng cs., 2016) Tuy nhiên, môi trường đất bị ô nhiễm mối đe dọa nghiêm trọng sống sinh vật nói chung người sống Từ lâu môi trường đất coi hệ thống động bao gồm nhiều thành phần hóa học phức tạp có nhiều q trình hóa học xảy Theo Coleman cộng (1998) đất hệ thống động dung dịch đất mơi trường q trình vật lý, hố học sinh học đất Dung dịch đất tồn trạng thái cân động với chất vô cơ, chất hữu cơ, vi sinh vật khơng khí đất Vì đóng vai trị quan trọng chuyển hoá vận chuyển phân tử ion cần thiết phân tử ion có hại hệ sinh thái Các trình chuyển hố đất gắn liền với sinh trưởng thực vật, động vật môi trường phát triển người Các trình xảy mơi trường đất tảng cho tiến hố địa quyển, sinh môi trường sống người Vì mơi trường đất đóng vai trị quan trọng phát triển tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường bền vững hệ sinh thái Việc nắm vững chất phản ứng q trình chuyển hố đất mức độ nguyên tử, phân tử vi mô cần thiết chiến lược quản lý nguồn tài nguyên phát triển để hiểu điều chỉnh hoạt động hệ sinh thái mặt đất phạm vi vùng tồn cầu (Nguyễn Thế Đặng cs., 2016) Mơi trường đất nơng nghiệp mơi trường bao gồm có đất canh tác, loại trồng vật nuôi sống hoạt động canh tác người tác động khí hậu (Nguyễn Thế Đặng cs., 2020) 1.1.1.3 Khái niệm thị môi trường đất Theo khoản điều Luật Bảo vệ Môi trường 2014: Tiêu chuẩn môi trường giới hạn cho phép thông số chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng chất gây ô nhiễm chất thải quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm để quản lý bảo vệ môi trường 7 Khái niệm thị môi trường: Chỉ thị (indicator) tham số (parameter) hay số đo (metric) hay giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, mô tả tình trạng tượng/mơi trường/khu vực, thơng tin khoa học tình trạng chiều hướng thông số liên quan môi trường Các thị truyền đạt thông tin phức tạp dạng ngắn gọn, dễ hiểu có ý nghĩa vượt giá trị đo liên kết với chúng Các thị biến số hệ thống đòi hỏi thu thập liệu số, tốt chuỗi thứ tự thời gian nhằm đưa chiều hướng, thị kết xuất từ biến số, liệu Theo Thông tư 08/2010/TT-BTNMT: Chỉ thị môi trường thông số phản ánh yếu tố đặc trưng môi trường phục vụ mục đích đánh giá, theo dõi diễn biến chất lượng mơi trường, lập báo cáo trạng môi trường Sinh vật thị môi trường hay thị sinh học môi trường vào sinh vật sống để đánh giá mơi trường mà sống (Nguyễn Thế Đặng, 2014) 1.1.2 Thối hóa đất Thối hố khái niệm để suy giảm theo chiều hướng xấu so với ban đầu Thoái hoá đất hiểu trình suy giảm độ phì nhiêu đất từ làm cho sức sản xuất đất bị suy giảm theo Thối hố đất q trình thay đổi tính chất hố lý sinh học đất dẫn đến giảm khả đất việc thực chức đất như: Cung cấp chất dinh dưỡng tạo không gian sống cho trồng, vật ni hệ sinh thái, điều hồ bảo vệ lưu vực thông qua thấm hút phân bố lại nước, mưa, dự trữ độ ẩm, hạn chế biến động nhiệt độ, hạn chế ô nhiễm nước ngầm nước mặt sản phẩm rửa trơi Ở Việt Nam nhóm đất đồi núi mà đa số đất dốc bị thối hóa nghiêm trọng cả, kế theo đất cát ven biển địa phương Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ Trong vùng đất đồi núi, đất khu vực bán sơn địa nằm vùng tiếp giáp vùng núi đồng bị thối hóa mạnh mẽ cường độ canh tác lớn dốc Mặt khác nhiều vùng khai thác khoáng sản, làm thay đổi đảo lộn đất làm cho đất sau khai thác bị thối hóa nghiêm trọng (Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên, 1999) 8 Đặc biệt, vùng đất sau khai thác khống sản trở nên thối hóa nghiêm trọng trình khai thác làm đảo lộn tầng đất, đến hồn thổ khơng theo gốc tự nhiên trước khai thác Vì vậy, từ suy giảm hàm lượng chất hữu cơ, giảm độ xốp, kết cấu làm giảm khả thấm nước sức chứa ẩm (Mai Văn Trịnh cs, 2015) 1.1.3 Ơ nhiễm mơi trường đất 1.1.3.1 Khái niệm ô nhiễm môi trường đất (1) Đất bị ô nhiễm hiểu hàm lượng số nguyên tố hóa học có đất vượt ngưỡng thường có loại đất đó, đất chứa chất gây độc trực tiếp (2) Ô nhiễm môi trường đưa vào môi trường chất thải nguy hại lượng đến mức ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe người làm suy thối chất lượng mơi trường Đất xem ô nhiễm nồng độ chất độc tăng lên mức an toàn, vượt lên khả tự làm mơi trường đất (3) Ơ nhiễm môi trường đất hậu hoạt động người làm thay đổi nhân tố sinh thái vượt qua giới hạn sinh thái quần xã sống đất Đất bị ô nhiễm nghiêm trọng hay nhiễm thời gian dài dẫn đến tình trạng suy thối đất, khiến đất dần khả sản xuất vốn có đất (Nguyễn Thế Đặng cs., 2016) (4) Ô nhiễm đất làm giảm khả sản xuất đất mà làm ảnh hưởng đến trồng, gia súc người (5) Ơ nhiễm đất cịn làm hại đến môi trường khác nước ngầm, nước mặt khơng khí, từ ảnh hưởng đến người 1.1.3.2 Nguồn gốc nhiễm đất Ơ nhiễm mơi trường đất xem tất tượng làm hàm lượng chất tự nhiên đất tăng lên, thêm độc chất lạ (đến mức vượt tiêu chuẩn cho phép), gây độc hại cho môi trường, sinh vật làm xấu cảnh quan Như ta biết, đất tài nguyên thiên nhiên quan trọng sản xuất nơng lâm nghiệp Ngồi đất dùng làm nơi ở, đường giao thông, kho tàng, mặt sản xuất công nghiệp… ... thác quặng sắt đề xuất giải pháp phục hồi đất huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên? ?? Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đánh giá thực trạng môi trường đất khai thác quặng sắt - Đánh giá hiệu giải pháp phục hồi. ..ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - - QUÁCH HOÀNG LONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRONG KHAI THÁC QUẶNG SẮT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT TẠI HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN... hồi đất sau khai thác quặng sắt - Đề xuất giải pháp phục hồi đất sau khai thác quặng sắt số loại thực vật Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Kết nghiên cứu đề tài sở liệu môi