Khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên là một trong những nhân tố để thúc đẩy nền kinh tế quốc dân của mỗi quốc gia trên thế giới. Nước ta là một trong những nước có trữ lượng tài nguyên khoáng sản vào loại lớn và đa dạng trên thế giới. Tuy nhiên lượng khoáng sản này lại nằm rải rác trong các khu vực với trữ lượng nhỏ nên không kinh tế trong việc khai thác. Đồng thời, việc khai thác khoáng sản đã và đang để lại những hệ lụy về môi trường, một phần lý do là do quy mô khai thác nhỏ khiến cho việc đầu tư công nghệ không lớn, dẫn đến hiệu suất khai thác thấp mà môi trường bị ảnh hưởng nặng nề. Bên cạnh việc đổ thải ra một lượng chất thải rắn khổng lồ thì vấn đề ô nhiễm bởi các kim loại nặng và các tác nhân hóa học là một vấn đề hết sức nghiêm trọng hiện nay. Trong tự nhiên có khoảng hơn 70 kim loại nặng, đó là các kim loại có tỷ khối lớn hơn 5 gamcm3. Kim loại nặng có hầu hết trong các mỏ khoáng sản với hàm lượng khác nhau, tùy thuộc vào từng loại khoáng sản và từng vùng địa chất khác nhau. Trong các kim loại nặng thì chỉ có một số nguyên tố là cần thiết cho các sinh vật ở một ngưỡng nào đấy, chúng là các nguyên tố vi lượng như: Cu, Zn, Mn, B, Mo,... Đa số các kim loại nặng với đặc tính bền vững trong môi trường, khả năng gây độc ở liều lượng thấp và tích lũy lâu dài trong chuỗi thức ăn, được thế giới xem là một chất thải nguy hại.
Trang 1I MỞ ĐẦU
Khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên là một trong những nhân tố để thúc đẩy nền kinh tế quốc dân của mỗi quốc gia trên thế giới Nước ta là một trong những nước có trữ lượng tài nguyên khoáng sản vào loại lớn và đa dạng trên thế giới Tuynhiên lượng khoáng sản này lại nằm rải rác trong các khu vực với trữ lượng nhỏ nên không kinh tế trong việc khai thác Đồng thời, việc khai thác khoáng sản đã vàđang để lại những hệ lụy về môi trường, một phần lý do là do quy mô khai thác nhỏ khiến cho việc đầu tư công nghệ không lớn, dẫn đến hiệu suất khai thác thấp
mà môi trường bị ảnh hưởng nặng nề Bên cạnh việc đổ thải ra một lượng chất thảirắn khổng lồ thì vấn đề ô nhiễm bởi các kim loại nặng và các tác nhân hóa học là một vấn đề hết sức nghiêm trọng hiện nay
Trong tự nhiên có khoảng hơn 70 kim loại nặng, đó là các kim loại có tỷ khối lớn hơn 5 gam/cm3 Kim loại nặng có hầu hết trong các mỏ khoáng sản với hàm lượngkhác nhau, tùy thuộc vào từng loại khoáng sản và từng vùng địa chất khác nhau Trong các kim loại nặng thì chỉ có một số nguyên tố là cần thiết cho các sinh vật ởmột ngưỡng nào đấy, chúng là các nguyên tố vi lượng như: Cu, Zn, Mn, B, Mo,
Đa số các kim loại nặng với đặc tính bền vững trong môi trường, khả năng gây độc ở liều lượng thấp và tích lũy lâu dài trong chuỗi thức ăn, được thế giới xem là một chất thải nguy hại
Trang 2Tuy nhiên khả năng gây độc của các kim loại nặng hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của chúng Theo nguyên lý bảo toàn vật chất thì vật chất không tự nhiên sinh ra và không tự nhiên mất đi mà chúng chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác Trong hoạt động khai thác khoáng sản con người đã làm biến đổi trạng thái tồn tại của các kim loại nặng, chuyển chúng thành các dạng ion tự do đi vào môi trường nước hoặc các hạt bụi có kích thước nhỏ bé trong không khí đã và đang làm suy giảm chất lượng môi trường
Việc khai thác khoáng sản hầu hết ở các mỏ kim loại, về kỹ thuật chưa được chú
ý, đa số áp dụng hệ thống khai thác lộ thiên với công nghệ ôtô - máy xúc Đây là loại hình công nghệ cổ điển, giá thành cao Các thông số kỹ thuật của hệ thống khai thác và vận tải không đảm bảo Từ khi có chủ trương khai thác mỏ nhỏ, khai thác tận thu, hàng loạt các công trường khai thác thủ công mọc lên như khai thác vàng, đá quý, thiếc, mangan, sắt, In-me-nhít Phương pháp khai thác thủ công hầu như không có cơ sở khoa học về công nghệ Một số xí nghiệp khai thác cơ giới cũng chuyển sang khai thác thủ công như mỏ thiếc Tĩnh Túc, Sơn Dương, Bắc Lũng, Crômit Cổ Định, do cạn kiệt tài nguyên hoặc do quy mô khai thác giảm, không chịu nổi chi phí của khai thác cơ giới Phương pháp khai thác thủ công và bán cơ giới đã tác động xấu đến môi trường sinh thái và gây lãng phí tài nguyên Chính vì những lý do trên chúng tôi xin lựa chọn chủ đề ''ô nhiễm kim loại nặng và các tác nhân hóa học tại các vùng khai thác khoáng sản'' Tiểu luận này chọn khu mỏ than Quảng Ninh để phân tích, chứng minh cho vấn đề đó
Trang 3II TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1 Công nghệ, thiết bị tuyển quặng
Chúng tôi xin nêu ví dụ bằng công nghệ khai thác titan ở miền trung nước ta Do đặc điểm các thân quặng nằm lộ thiên hoặc bị phủ dưới lớp cát mỏng, nên công nghệ khai thác ở hầu hết các khu mỏ là lộ thiên, không nổ mìn, tuyển thô bằng vít đứng
Công nghệ tuyển thô sa khoáng là tuyển trọng lực trên hệ thống tuyển vít xoắn, tuyển côn và bàn đói Tùy thuộc vào qui mô và công nghệ sử dụng, cụm vít xoắn thường có từ 4-12 vít đặt trên bè, trên bờ hoặc xưởng cố định
Thiết bị khai thác chủ yếu là máy xúc, súng thủy lực Thiết bị vận chuyển quặng là
ô tô tự đổ, thải cát bằng hệ thống bơm cát và đường ống hoặc vận chuyển quặng
và thải cát bằng hệ thống bơm cát và đường ống Thiết bị tuyển khoáng là hệ thống vít đứng cố định hoặc di chuyển theo moong khai thác Dây chuyền thiết bị tuyển là dây chuyền bán tự động gồm các thiết bị chính sau: Hệ thống bàn đói nước tuyển trọng lực; Sân phơi và máy sấy quay; Hệ thống băng, gầu tải quặng;
Hệ thống máy tuyển từ; Hệ thống tuyển tĩnh điện; Hệ thống bàn đói khí hoặc gió;
Hệ thống máy đóng gói sản phẩm
Trang 42.2 Ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trường
2.2.1 Tác động đến đất, không khí, nguồn nước
Phương pháp khai thác áp dụng tại các mỏ và khu vực mỏ chủ yếu là lộ thiên, một
số ít mỏ than khai thác bằng phương pháp hầm lò ở Quảng Ninh, Bắc Thái Nhữngnăm gần đây, phương pháp khai thác hầm lò cũng đã được áp dụng để khai thác một số mỏ quặng antimon, chì-kẽm
Bảng 01 Kết quả phân tích mẫu nước thải khu khai thác mỏ titan điển hình [3]
Chỉ tiêu
phân tích
Đơn vịtính
Kết quả phân tích mẫu nước thải
pH - 5,68 -5,77 4,29-5,47 5 - 5,5 6,66Chất rắn lơ lửng mg/l 210 -360 70-120 28 - 70 38 – 74
S sắt mg/l 16,3 - 20,18 0,98-97,3 0,11-0,98 0,22 - 0,36
H2S mg/l 1,02 0,56 0,55 0,17-0,255Tổng độ cứng mg/l 15 - 30 7,5-22,5 7,5-22,5 22,5-295Tổng khoáng hóa mg/l 122 - 440 132-160 51-272 272-1466Hoạt độ phóng xạ mg/l 0,03-0,06 0,02-0,03 0,02-0,03 0,01 - 0,02
Ghi chú: M1 - Nước thải từ xưởng tuyển; M2 - Nước trong các moong khai thác; M4 - Nước ngầm xung quanh mỏ; M5 - Nguồn nước mặt tiếp nhận thải.
Yếu tố chính gây tác động đến môi trường là khai trường của các mỏ, bãi thải, khí độc hại, bụi và nước thải Nhiều mỏ, khu vực khai thác mỏ đã gây ra những vấn đềnghiêm trọng về ô nhiễm nguồn nước do nước thải của mỏ trong quá trình sản
Trang 5xuất không được xử lý Nhiều bãi thải không có các công trình xử lý đã bồi lấp ruộng vườn, sông, suối, làm ô nhiễm nguồn nước, lòng sông bị bồi lắng gây ra lũ lụt.Năm 2006 các mỏ than của Tập đoàn Công nghiệp Than và Khoáng sản Việt Nam đã thải vào môi trường tới 182,6 triệu m3 đất đá và khoảng 70 triệu m3 nước thải từ mỏ Khối lượng chất thải rắn và nước thải mỏ gây ô nhiễm nặng cho vùng đến mức báo động như: Mạo Khê, Uông Bí, Cẩm Phả…
Trong việc khai khoáng công nghiệp thì khó khăn lớn nhất là xử lý chất thải dưới dạng đất đá và bùn Trong chất thải này có thể có các hóa chất độc hại mà người ta
sử dụng để tách quặng khỏi đất đá Trong chất thải ở các mỏ thường có các hợp chất sulfid-kim loại, chúng có thể tạo thành a xít, với khối lượng lớn chúng có thể gây hại đối với đồng ruộng và nguồn nước ở xung quanh Bùn từ các khu mỏ chảy
ra sông suối có thể gây ùn tắc dòng chảy từ đó gây lũ lụt
Bảng 02 Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp do khai thác mỏ
Trang 6Nguồn: Nguyễn Đức Quý, Tạp chí Hoạt động Khoa học, số 4, 1996
Hiện nay trong khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có khoảng 30 mỏ than lớn nhỏ đang hoạt động, bình quân khoảng 2.000ha, có 1 mỏ với tổng diện tích là 175km2, chiếm 28,7% tổng diện tích đất tự nhiên của thành phố Hạ Long và thị xã Cẩm Phả Ở Hòn Gai, Nam đường 18A (Cẩm Phả) trong giai đoạn 1970 - 1997, các hoạt động khai thác than đã làm mất khoảng 2.900ha (trung bình mỗi năm mất 100
- 110ha) đất rừng các loại, trong đó khoảng 2.000ha bị mất do mở vỉa, đổ đất đá thải Độ che phủ rừng tự nhiên từ 33,7% năm 1970 giảm xuống 6,7% (1985) và 4,7% (1997)
Tại khu vực Cẩm Phả, trước năm 1975 việc khai trường được mở rộng chủ yếu về phía tây - nam (khoảng 100ha) và phía tây (25ha) Sau 1975 việc khai trường và bãi thải phát triển về phía bắc khoảng 435ha, phía tây - bắc 265ha và phía đông 75ha
Trang 7Bảng 03.Diện tích khai trường, bãi thải và diện tích đổ thải ra biển vùng Cẩm Phả
Đơn vị: ha;Nguồn: Nguyễn Địch Dĩ, 2003
Do đặc thù của khai thác mỏ là một hoạt động công nghiệp không giống các hoạt động công nghiệp khác về nhiều mặt, như phải di dời một khối lượng lớn đất đá rakhỏi lòng đất tạo nên một khoảng trống rất lớn và rất sâu Một khối lượng lớn chấtthải rắn được hình thành do những vật liệu có ích thường chỉ chiếm một phần nhỏ của khối lượng quặng được khai thác, dẫn đến nhiều khi khối lượng đất đá thải vượt khối lượng quặng nằm trong lòng đất Quá trình bốc xúc, tuyển rửa quặng, làm đất tơi xốp tạo điều kiện thuận lợi cho phong hoá và hoá tách các khoáng vật kim loại chứa trong đó Vì vậy, có ảnh hưởng lớn đến môi trường, không chỉ khi
cơ sở đang hoạt động mà còn tiếp diễn về lâu dài sau khi cơ sở ngừng hoạt động
Quá trình san lấp mặt bằng, xây dựng nhà tạm hoặc thủ công, hoặc cơ giới đều gâytiếng ồn, gây bụi làm ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm nguồn nước cũng như làm đảo lộn môi trường đất tạo nên một vùng "đất mượn" Vùng "đất mượn"
Trang 8khi có mưa lớn thường gây ra các dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác, gây tác hại tới hoa màu, ruộng vườn, nhà cửa, vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ bùn đá, gây thiệt hại tới môi trường kinh tế và môi trường xã hội.
2.2.2 Ảnh hưởng của các nhân tố hóa học tới nguồn nước tại các khu khai mỏ
Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan
nổ sẽ thúc đẩy các quá trình hòa tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quá trình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không được quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên, là những tác động hóa học làm thay đổi tính chất vật lý và thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ
Mức độ ô nhiễm hóa học các nguồn nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm thân quặng, thành phần thạch học và độ bền vững của đất đá chứa quặng, phương pháp
và trình độ công nghệ khai thác, chế biến quặng, biện pháp quản lý và xử lý chất thải
Nước ở các mỏ than thường có hàm lượng cao các ion kim loại nặng, á kim, các hợp chất hữu cơ, các nguyên tố phóng xạ cao hơn so với nước mặt và nước biển khu vực đối chứng và cao hơn tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) từ 1-3 lần Đặc biệt
Trang 9là khu vực từ Quảng Yên đến Cửa Ông Sự biến đổi chất lượng nguồn nước, tải lượng một số chất thải trong nước tháo khô các mỏ than.
Trong các mỏ thiếc sa khoáng, biểu hiện chính của ô nhiễm hoá học là làm đục nước bởi bùn - sét lơ lửng, tăng hàm lượng các ion sắt và một số khoáng vật nặng
Việc khai thác và tuyển quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, CN- ; ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặng cộng sinh như asen, antimoan, các loại quặng sunfua, có thể rửa lũa hòa tan vào nước Vì vậy, ô nhiễm hóa học do khai thác và tuyển quặng vàng là nguy cơ đáng lo ngại đối với nguồn nước sinh hoạt vànước nông nghiệp Tại những khu vực này, nước thường bị nhiễm bẩn bởi bùn sét
và một số kim loại nặng và hợp chất độc như CN-, Hg, As, Pb v.v mà nguyên nhân chính là do nước thải, chất thải rắn không được xử lý đổ bừa bãi ra khai trường và khu vực tuyển
Nguồn nước mặt và nước ngầm xung quanh các khu vực HĐKS sử dụng làm nguồn cấp cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt đang bị suy giảm về trữ lượng và
ô nhiễm, suy thoái về chất lượng do 2 nhóm nguyên nhân sau:
- Nguyên nhân về quản lý: Từ những năm 80 đến nay, hoạt động khai khoáng pháttriển mạnh, nhưng thiếu tổ chức và quản lý chặt chẽ, xuất hiện nhiều tổ chức không chuyên và nạn khai thác tự do, các địa phương chưa có quy hoạch sử dụng khoáng sản phù hợp, lực lượng quản lý tài nguyên và môi trường quả mỏng,
Trang 10phương thức và biện pháp quản lý chưa thích hợp, dân trí thấp, kinh tế chưa phát triển dẫn đến tình trạng khai thác khoáng sản tràn lan, thiếu tổ chức , không quản
lý được quá trình khai thác và đổ thải
- Nguyên nhân về kĩ thuật và công nghệ: Trong khai khoáng hầu hết đều dùng những thiết bị và công nghệ cũ, lạc hậu, chưa chú ý đến sự đồng bộ về thiết bị và công nghệ bảo vệ môi trường Hầu hết các mỏ thiết kế và xây dựng từ những thập niên 60 - 70 với qui mô về sản lượng quặng và khối lượng đất đá thải ít hơn nhiều
so với hiện nay Sau quá trình khai thác 30 - 40 năm, các bãi thải được quy hoạch với quy mô nhỏ, chưa tính đến các biến cố về quá tải đối với các bãi thải Một lượng chất thải rất lớn bao gồm chất thải rắn, nước thải và bùn thải hàng năm, không được quản lý và xử lý, gây ô nhiễm môi trường
2.2.3 Ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động và cộng đồng dân cư
Hoạt động khai thác khoáng sản đã làm cho không khí bị ô nhiễm do khí thải và bụi từ các hoạt động khoan nổ mìn, xúc bốc, vận tải và chế biến gây ra Kết quả kiểm tra hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn một số tỉnh cho thấy, tại tất
cả các khâu sản xuất của dây chuyền công nghệ khai thác và chế biến đều gây ra hàm lượng bụi vượt tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt ở các mỏ than, mỏ đá Kết quả kiểm tra ở một số mỏ cho thấy nồng độ bụi lớn hơn giới hạn cho phép từ 30 đến
100 lần; riêng tỷ lệ hạt bụi < 5 m chiếm từ 41,6 - 83,3 mg/m3 không khí và có hàmlượng SiO2 từ 3% - 12% Môi trường lao động bị ô nhiễm nghiêm trọng nhất tại
Trang 11các vùng nhà sàng than, trạm nghiền đá, trong các lò chợ và các đường lò độc đạo,tại các vùng khoan nổ mìn, xúc bốc, dọc đường vận tải quặng, đất đá
Ảnh hưởng đến sức khỏe: Thường rất đa dạng và gây hại kéo dài như: đau mắt,
gây hại đối với hệ thống hô hấp, tiêu hóa, tim mạch, thận, gan và hệ thần kinh Do
bị ô nhiễm bụi nên tỷ lệ các bệnh ở hệ hô hấp của công nhân mỏ chiếm tỷ lệ khá cao so với toàn quốc Gần một nửa số người mắc bệnh bụi phổi silic trong toàn quốc tập trung tại các vùng khai thác mỏ Ngoài ra, các bệnh khác như viêm phế quản mãn tính chiếm tới 60%, lao 4 - 5% Kết quả đo kiểm tra cho thấy, tiếng ồn ởnhiều mỏ lên cao từ 97 - 106 dBA, vượt tiêu chuẩn cho phép nên đã làm nhiều công nhân mỏ bị bệnh điếc nghề nghiệp Rung cục bộ do điều khiển búa khoan cầm tay cũng đã gây các tổn thương đến xương, khớp và hệ thần kinh của người lao động
Qua kiểm tra hoạt động khai thác tại một số mỏ chì, kẽm đã phát hiện nhiều công nhân bị nhiễm độc chì nặng phải chuyển nghề, một số khác có biếu hiện nhiễm độc chì mãn tính Có những khu vực khai thác, nhà sàng tuyển than, trạm xay nghiền đá phát ra nguồn bụi lớn, nằm gần khu dân cư và khu đô thị nên đã ảnh hưởng đến cuộc sống của cộng đồng dân cư
Các chất độc hại, kim loại nặng theo các nguồn nước từ mỏ gây ô nhiễm nước mặt, nước ngầm khu vực dân cư xung quanh Các mỏ hiện đang khai thác của nước ta thường ở cạnh khu vực dân cư, có khi rất gần thậm chí có sự xen kẽ với
Trang 12khu vực dân cư sinh sống và thường chưa có các biện pháp bảo vệ hữu hiệu, nên các chất độc hại được thải từ khu khai thác, ảnh hưởng trực tiếp không chỉ với công nhân mà cả cư dân sống tiếp giáp với khu vực khai thác và chế biến
Các kết quả nghiên cứu của Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường cho thấy môi trường các khu vực khai thác, chế biến kim loại màu ở phía Bắc nước ta như
mỏ chì-kẽm Lang Hích, mỏ chì-kẽm Bản Thi, mỏ mangan Cao Bằng, mỏ thiếc Sơn Dương thường có hàm lượng kim loại nặng vượt giới hạn cho phép từ 2-10 lần về chì, 1,5-5 lần về asen, 2-15 lần về kẽm Tại mỏ than lộ thiên Khánh Hòa nồng độ bụi than và bụi đá trong môi trường có lúc lên tới 42mg/m3 Hậu quả là cótới 8-10% công nhân trong khu vực này bị nhiễm độc chì, asen, hoặc bị bệnh bụi phổi hàng năm phải đi điều trị
Theo đánh giá của Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường thì việc khoan khô, bắn mìn, nhiệt luyện trong khai thác, chế biến mangan, chì, sắt ở các mỏ khoáng của ta rất dễ gây ô nhiễm mangan cho môi trường Số lượng người tiếp xúc nghề nghiệp với thuỷ ngân ở nước ta ngày càng tăng
Mười năm vừa qua tại khu khai thác, chế biến kim loại mầu đã xảy ra những trường hợp nhiễm độc cấp tính asen gây tử vong Hiện nay, nhằm hạn chế thấp nhất tình trạng ô nhiễm môi trường do chì, a-xít và các chất độc hại khác gây ra cho người lao động, nhiều cơ quan, doanh nghiệp đã thực hiện tốt việc mua sắm trang thiết bị phòng hộ cá nhân Tuy nhiên, đó mới chỉ là giải pháp trước mắt Để