TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG THỊ MAI ANH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT BẰNG CÂY SẬY PHRAGMITES AUSTRALIS TẠI MỘT SỐ KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TỈNH T
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
HOÀNG THỊ MAI ANH
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT BẰNG CÂY SẬY
(PHRAGMITES AUSTRALIS) TẠI MỘT SỐ
KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN
TỈNH THÁI NGUYÊN
Ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐÀM XUÂN VẬN
THÁI NGUYÊN - 2014
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Người thực hiện
Hoàng Thị Mai Anh
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong
môi trường đất bằng cây Sậy (Phragmites australis) tại một số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên”, được hoàn thành với sự hướng
dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của PGS.TS Đàm Xuân Vận, người thầy đã theo sát, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu
và thực hiện đề tài
Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên, khoa Sau đại học; các thầy, cô trong khoa chuyên môn đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này
Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo UBND thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, UBND xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên cùng các ban ngành, đoàn thể đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung cấp thông tin và đóng góp rất nhiều ý kiến hay cho đề tài nghiên cứu này
Sau cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, người thân và bạn
bè đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn
Do thời gian và lượng kiến thức có hạn nên đề tài của tôi không tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn
Tôi xin chân thành cảm ơn
Người thực hiện
Hoàng Thị Mai Anh
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục tiêu của đề tài 2
2.1 Mục tiêu tổng quát 2
2.2 Mục tiêu cụ thể 2
3 Ý nghĩa của đề tài 2
3.1 Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học 2
3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 3
Chương 1 4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.1.1 Cơ sở lý luận 4
1.1.1.1 Một số khái niệm 4
1.1.1.2 Tính độc của một số loại kim loại nặng 5
1.1.2 Cơ sở thực tiễn 8
1.1.2.1 Những biện pháp cải tạo đất ô nhiễm KLN 8
1.1.2.2 Ứng dụng biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm 9
1.1.3 Cơ sở pháp lý 10
1.2 Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất 11
1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất 11
1.2.1.1 Ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản 11
1.2.1.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất 12
1.2.2 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất 14
1.3 Thực trạng khai thác khoáng sản tại Việt Nam và trên thế giới 16
Trang 51.3.1 Hoạt động khai thác khoáng sản trên thế giới và các vấn đề môi trường
liên quan 16
1.3.2 Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam 20
1.3.2.1 Tình hình hoạt động khai thác khoáng sản 20
1.3.2.2 Các hình thức khai thác, chế biến khoáng sản 21
1.4 Hiện trạng khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 24
1.4.1 Hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái nguyên 24
1.4.2 Thực trạng ô nhiễm môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 29
1.5 Tổng quan về loài thực vật nghiên cứu và tiềm năng ứng dụng của chúng trong bảo vệ môi trường 33
1.5.1 Đặc điểm của loài thực vật nghiên cứu 33
1.5.2 Một số tiềm năng ứng dụng công nghệ thực vật trong cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng trên Thế giới và ở Việt Nam 35
Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 38
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 38
2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 38
2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 38
2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 38
2.2.2 Thời gian nghiên cứu 38
2.3 Nội dung nghiên cứu 38
2.4 Phương pháp nghiên cứu 39
2.4.1 Phương pháp kế thừa 39
2.4.2 Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu 39
2.4.3 Phương pháp điều tra lấy mẫu đất và mẫu thực vật 39
2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 39
2.4.4.1 Bố trí thí nghiệm tại bãi đổ thải Mỏ thiếc Hà Thượng 40
2.4.4.2 Bố trí thí nghiệm tại khu đất bãi thải Mỏ sắt Trại Cau 40
2.4.5 Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 41
2.4.6 Phương pháp so sánh 41
2.5 Các chỉ tiêu theo dõi 41
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42
Trang 63.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất tại các khu vực nghiên cứu trước
khi trồng cây Sậy 42
3.1.1 Độ pH trong đất tại các khu vực nghiên cứu 42
3.1.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất tại các khu vực nghiên cứu 43 3.2 Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của Sậy trên đất sau khai thác khoáng sản tại Mỏ thiếc Hà Thượng và Mỏ sắt Trại Cau 47
3.2.1 Khả năng sinh trưởng và phát triển về chiều cao cây 47
3.2.2 Khả năng sinh trưởng và phát triển về chiều dài lá 51
3.3 Khả năng hấp thụ kim loại nặng trong thân lá và rễ của cây Sậy tại các khu vực nghiên cứu 57
3.3.1 Khả năng tích lũy As trong cây Sậy tại Mỏ thiếc Hà Thượng và Mỏ sắt Trại Cau 60
3.3.2 Khả năng tích lũy Pb trong cây Sậy tại Mỏ thiếc Hà Thượng và Mỏ sắt Trại Cau 61
3.3.3 Khả năng tích lũy Cd trong cây Sậy tại Mỏ thiếc Hà Thượng và Mỏ sắt Trại Cau 62
3.3.4 Khả năng tích lũy Zn trong cây Sậy tại Mỏ thiếc Hà Thượng và Mỏ sắt Trại Cau 64
3.4 Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng KLN trong đất sau khi trồng cây Sậy 65
3.4.1 Hàm lượng As còn lại trong đất sau khi trồng cây Sậy 67
3.4.2 Hàm lượng Pb còn lại trong đất sau khi trồng cây Sậy 69
3.4.3 Hàm lượng Cd còn lại trong đất sau khi trồng cây Sậy 70
3.4.4 Hàm lượng Zn còn lại trong đất sau khi trồng cây Sậy 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75
1 Kết luận 75
2 Kiến nghị 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
I Tiếng Việt 77
II Tài liệu nước ngoài 79
III Tài liệu từ Internet 80
Trang 7DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường DNTN : Doanh nghiệp tư nhân CNH - HĐH : Công nghiệp hóa - hiện đại hóa
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TN&MT : Tài nguyên và Môi trường TBVTV : Thuốc bảo vệ thực vật TNHH : Trách nhiệm hữu hạn UBND : Ủy ban nhân dân
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại
Úc 11
Bảng 1.2 Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất 12
Bảng 1.3 Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị 13
Bảng 1.4 Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp 14
Bảng 1.5 Giới hạn ô nhiễm đất ở Úc và New Zealand 15
Bảng 1.6: Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp ở các nước phát triển 15
Bảng 1.7: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng một số KLN trong đất 16
Bảng 1.8 Khối lượng khai thác bô xít trên thế giới 17
Bảng 1.9 Quy mô khai thác một số mỏ sắt lộ thiên lớn 21
Bảng 1.10 Trữ lượng các mỏ sắt trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 25
Bảng 1.11: Đặc điểm thực vật học của cây Sậy (Phragmites australis) 34
Bảng 3.1 Các yếu tố môi trường đất tại các khu vực nghiên cứu trước khi trồng cây 42
Bảng 3.2 Sự biến động về chiều cao cây Sậy trong thời gian thí nghiệm tại bãi thải Mỏ thiếc Hà Thượng 48
Bảng 3.3 Sự biến động về chiều cao cây Sậy trong thời gian thí nghiệm tại bãi thải Mỏ sắt Trại Cau 49
Bảng 3.4 Sự biến động về chiều dài lá cây Sậy trong thời gian nghiên cứu tại Mỏ thiếc Hà Thượng sau 8 tháng 52
Bảng 3.5 Sự biến động về chiều dài lá cây Sậy trong thời gian nghiên cứu ở bãi thải Mỏ sắt Trại Cau sau 8 tháng 53
Bảng 3.6 Chiều dài rễ cây Sậy sau khi trồng 4 và 8 tháng 55
Bảng 3.7 Hàm lượng KLN tích lũy trong thân + lá và rễ của cây Sậy tại Mỏ thiếc Hà Thượng sau 8 tháng trồng cây 58
Bảng 3.8 Hàm lượng KLN tích lũy trong thân + lá và rễ của cây Sậy tại Mỏ sắt Trại Cau sau 8 tháng trồng cây 59
Bảng 3.9 Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng Sậy tại Mỏ thiếc Hà thượng và Mỏ sắt Trại Cau 66
Trang 9DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động tổng quát của dự án khai thác mỏ 23
Hình 3.1 Nồng độ pH trong đất tại khu vực nghiên cứu 43
Hình 3.2 Hàm lượng As trong đất tại khu vực nghiên cứu 44
Hình 3.3 Hàm lượng Pb trong đất tại khu vực nghiên cứu 45
Hình 3.4 Hàm lượng Cd trong đất tại khu vực nghiên cứu 45
Hình 3.5 Hàm lượng Zn trong đất tại khu vực nghiên cứu 46
Hình 3.6 Sự biến động về chiều cao cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 50
Hình 3.7: Sự biến động về chiều dài lá cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 54
Hình 3.8: Chiều dài rễ cây Sậy sau khi trồng 4 tháng và 8 tháng 56
Hình 3.9: Hàm lượng As tích lũy trong thân, lá cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 60
Hình 3.10: Hàm lượng Pb tích lũy trong thân, lá cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 61
Hình 3.11 Hàm lượng Cd tích lũy trong thân, lá cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 62
Hình 3.12 Hàm lượng Zn tích lũy trong thân, lá cây Sậy sau 8 tháng trồng cây 64
Hình 3.13 Hàm lượng As còn lại trong đất sau khi trồng Sậy 67
Hình 3.14 Hàm lượng Pb còn lại trong đất sau khi trồng Sậy 69
Hình 3.15 Hàm lượng Cd còn lại trong đất sau khi trồng Sậy 70
Hình 3.16 Hàm lượng Zn còn lại trong đất sau khi trồng Sậy 72
Trang 10MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và trong điều kiện mở cửa của kinh tế thị trường, các hoạt động khai thác khoáng sản đang được khai thác với quy mô ngày càng lớn Công nghiệp khai thác Khoáng sản đã có nhiều đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế -
xã hội, góp phần tích cực vào sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Tuy nhiên, cùng với những lợi ích đạt được, ngành khai thác khoáng sản cũng đang đối mặt với những hậu quả nặng nề về sự suy giảm chất lượng môi trường xung quanh Hoạt động khai thác khoáng sản đã làm phá vỡ cân bằng sinh thái được xác lập từ hàng ngàn năm, gây ô nhiễm nặng nề đối với môi trường và ngày càng trở thành vấn đề cấp bách
Có nhiều cách để giải quyết vấn đề ô nhiễm đất do kim loại nặng (KLN) Song có hai hướng chính là ngăn chặn xảy ra ô nhiễm mới và phục hồi đất đã bị ô nhiễm Việc phục hồi đất bị ô nhiễm kim loại nặng hiện nay bằng biện pháp sinh học đang là một kỹ thuật đầy triển vọng Trên thế giới việc sử dụng các loài thực vật có khả năng hấp thụ KLN để xử lý phục hồi đất
bị ô nhiễm đang là một xu hướng phổ biến được ứng dụng ngày càng nhiều và
đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học Theo thống kê có khoảng 400 loài cây thuộc 45 họ thực vật có khả năng siêu tích lũy kim loại nặng Ở Việt Nam, việc nghiên cứu dùng thực vật trong xử lý đất bị ô nhiễm cũng đã được thực hiện và áp dụng trên thực tế đối với một số loài cây như:
Cỏ Vetiver, dương xỉ, cải xoong,…
Qua các nghiên cứu khoa học về thực vật xử lý ô nhiễm môi trường trên thế giới và ở Việt Nam các nhà khoa học phát hiện Sậy là một loại cây có khả năng tồn tại và hấp thụ các kim loại nặng như Zn, Pb, As, Cd, trong nước thải và đã được ứng dụng trong xử lý nước thải ở một số bệnh viện, mỏ
Trang 11khai thác khoáng sản ở nước ta,… Còn ở trong môi trường đất bị ô nhiễm KLN cây Sậy sẽ sinh trưởng và hấp thụ KLN như thế nào?
Xuất phát từ thực tế trên, cùng với sự thành công nghiên cứu sự tích lũy KLN trong thân, lá và rễ cây dương xỉ tại mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ [13], đồng thời góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất,
tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng
trong môi trường đất bằng cây Sậy (Phragmites australis) tại một số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên” Đề tài được thực hiện dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS Đàm Xuân Vận
2 Mục tiêu của đề tài
2.1 Mục tiêu tổng quát
Cải tạo đất ô nhiễm bởi một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) tại
một số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên bằng cây Sậy
3 Ý nghĩa của đề tài
3.1 Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học
Nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ KLN của cây Sậy Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả cải tạo môi trường đất dưới khả năng hấp thụ KLN của cây Sậy Đồng thời kết quả nghiên cứu đóng góp, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thực vật xử lí ô nhiễm - công nghệ được đánh giá rất cao ở các nước phát triển, nhưng vẫn đang còn mới mẻ tại Việt Nam
Trang 123.2 Ý nghĩa trong thực tiễn
Đề tài xác định tính khả thi của việc ứng dụng cây Sậy để cải tạo đất ô nhiễm tại Thái Nguyên Đây là những cơ sở khoa học cho việc lựa chọn loài thực vật có khả năng ứng dụng trong công cuộc bảo vệ tài nguyên và môi trường, cũng như tăng cường nghiên cứu các ứng dụng các công nghệ thân thiện với môi trường theo tinh thần chủ trương chung của đất nước ta trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước
Trang 13Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Cơ sở khoa học của đề tài
1.1.1 Cơ sở lý luận
1.1.1.1 Một số khái niệm
* Khái niệm về kim loại nặng (KLN)
Có hai quan điểm chính về KLN:
Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: Cho rằng KLN là các kim loại có tỉ trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5, bao gồm: Pb (d=11,34), Cd (d=8,6), As (d=5,72), Zn (d=7,10) Trong số các nguyên tố này có một số nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví dụ: Mn, Zn Các nguyên tố này cây trồng cần với hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng cao sẽ gây độc cho cây trồng [12]
Theo quan điểm độc học: KLN là các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti, Fe, Mn,
As, Se Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là: Pb, As, Cd và Hg, 4 nguyên
tố này hiện nay chưa biết được vai trò sinh thái của chúng, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này thì tác hại rất lớn [12]
* Ô nhiễm môi trường đất do KLN
Có một số hợp chất KLN bị thụ động và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hoà tan dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất
là do độ chua của đất, của nước mưa Điều này tạo điều kiện để các KLN có thể phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm đất
Ô nhiễm đất là do con người sử dụng các loại hoá chất trong nông nghiệp và thải vào môi trường đất các chất thải đa dạng khác Trong các chất thải này, có những chất phóng xạ, đất cũng nhận những kim loại nặng từ khí quyển dưới dạng bụi như: Pb, Hg, Cd, Mo và các chất phóng xạ Nguồn rác
Trang 14thải từ đô thị, việc sử dụng phân bón tươi để bón ruộng, nương rẫy cũng đã góp phần làm ô nhiễm đất [7], [12]
* Hậu quả của ô nhiễm môi trường đất do KLN
Sự tích tụ các chất độc hại, các KLN trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người, làm thay đổi cấu trúc tế bào gây ra nhiều bệnh di truyền, bệnh về máu, bệnh ung thư [10]
1.1.1.2 Tính độc của một số loại kim loại nặng
Tính độc của kim loại nặng đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật Một số các kim loại như Pb; Cd; Hg khi được cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim, gây nên một
số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp Trong tự nhiên kim loại nặng thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do [20]
Độc tính của một số kim loại nặng:
* Tính độc của Arsenic (As):
- Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của một số hợp chất có trong nó Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền không quá lớn, thậm chí ở đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng thường không có chứa lượng As gây nguy hiểm As khác hẳn với một số kim loại nặng bình thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ Lượng As trong các cây có thể ăn được thường rất ít Sự có mặt của As trong đất ảnh hưởng đến sự thay đổi pH, khi độc tố As tăng lên khiến đất trồng trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố khác
Trang 15nhau như Fe, Al Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì
ngừng phát triển Cây đậu và những cây họ Đậu (Fabaceae) rất nhạy cảm đối
với độc tố As
- Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong thực vật, rau cải thì sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ độc Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng quang, thận, gan và phổi As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh Đặc biệt, khi uống nước có nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội chứng đen da và ung thư da
* Tính độc của Kẽm (Zn):
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khi
Zn tích tụ trong đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục Sự tích tụ Zn trong cây quả nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng
Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất
- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên
tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày Trong máu, 2/3 Zn được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức chất với λ -macroglobin Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác
* Tính độc của Chì (Pb):
- Đối với cây trồng: Pb xuất hiện rất tự nhiên trong tất cả các thực vật,
nó không đóng vai trò quan trọng nào trong quá trình trao đổi chất Pb có ảnh
Trang 16hưởng độc trong một số quá trình như quang hợp, sự phân bào, sự hút nước, tuy nhiên dấu hiệu độc trong thực vật là không đặc trưng Pb có ảnh hưởng đến tính co dãn và đàn hồi của màng tế bào, kết quả làm cứng màng tế bào
Sự biến động hàm lượng Pb trong thực vật bị tác động bởi một số nhân tố môi trường như là quá trình địa hóa, ô nhiễm, thay đổi màu và khả năng di truyền Hàm lượng Pb dễ tiêu tăng ở vùng không bị ô nhiễm dao động trong khoảng 0,001 - 0,08 mg/kg (trọng lượng tươi) hoặc 0,05 - 3 mg/kg (trọng lượng khô)
- Đối với con người: Là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người Pb gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro Người bị nhiễm độc Pb sẽ
bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể
bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng
có thể gây tử vong Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, Pb ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc
Ở trong máu nếu nồng độ Pb cao quá 0,8 mg/kg có thê gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin Nếu nồng độ Pb trong máu nằm ở 0,5 - 0,8 mg/kg gây ra rối loạn chức năng thận và phá hủy não [9], [20]
* Tính độc của Cadimi (Cd):
- Đối với cây trồng: Rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích luỹ Cd khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích luỹ Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt giống nhau Trong các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này
sẽ không phát triển được khi tích luỹ Cd ở rễ cây Tuy nhiên, trong rau diếp,
cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây, Cd được chứa nhiều nhất trong lá Trong cây đậu nành, 2% Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8% ở các chồi Cd trong
mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ
Trang 17chất Cd trong cơ thể con người Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây
ra thông tin sai lệch của quần thể
- Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là sự tích tụ mãn tính của nó ở trong thận Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập trung
ở trong thận lên trên 200mg/kg trọng lượng tươi Thức ăn là con đường chính
mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm kim loại nặng, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ
20 - 35 µg Cd/ngày Cd đã được tìm thấy trong protein mà thường ở trong các khối của cơ thể và những protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa
mì, cải bắp và các loại thực vật khác Cd là một kim loại nặng có hại, vào cơ thể qua thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt ở đó Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này [9]
1.1.2 Cơ sở thực tiễn
1.1.2.1 Những biện pháp cải tạo đất ô nhiễm KLN
Trước hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, nước đang diễn ra ngày càng trầm trọng như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu một số biện pháp xử lý ô nhiễm KLN trong môi trường để bảo vệ nguồn tài nguyên
vô cùng quan trọng của trái đất Hiện nay các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm khá phong phú như các phương pháp kết tủa, xa lắng, hấp phụ, trao đổi ion, chiết Trong thời gian gần đây, vấn đề xử lý KLN trong môi trường đất, nước đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, tuy vậy ở Việt Nam mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu [12], [17]
Trang 18Để xử lý ô nhiễm môi trường, ngoài các kỹ thuật lý hoá nói chung khá nặng nề và tốn kém, một xu hướng mới trên thế giới là sử dụng sinh vật sống
để giải độc trong môi trường đất và nước
Phương pháp thay đổi loại cây trồng có khả năng thích nghi tốt với môi trường có nồng độ KLN cao và tạo ra các sản phẩm ít có khả năng tích luỹ KLN cũng là một trong những chiến lược quản lý và giảm thiểu sự tác động của KLN đến cây trồng [17]
Việc lựa chọn phương pháp xử lý ô nhiễm các kim loại phải căn cứ loại cây trồng, đặc điểm hệ rễ, sinh khối, pH đất, loại KLN Xu hướng hiện nay các nhà thực vật đi theo hướng lựa chọn các loại thực vật dễ trồng, chi phí thấp, có khả năng chịu được nồng độ ô nhiễm cao và nhất là
có khả năng làm sạch môi trường với thời gian ngắn [18]
1.1.2.2 Ứng dụng biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm
Cây có khả năng siêu tích luỹ lưu trữ kim loại trong các cấu trúc hiển vi của tế bào cây, gọi là các không bào Không bào là các cấu trúc được sắp xếp thành màng, có tác dụng bảo vệ phần còn lại của tế bào chống lại tác động độc tính của kim loại
Các nhà khoa học quan tâm đến việc sử dụng thực vật siêu tích luỹ kim loại như là một công cụ làm sạch các vùng bị ô nhiễm Họ tin rằng đất ô nhiễm KLN hoặc chất phóng xạ có thể được làm sạch bằng cách sử dụng các loài cây có khả năng hấp thụ những chất này Quy trình này gọi là cải tạo sinh học, cụ thể hơn nếu dùng thực vật để cải tạo thì gọi là cải tạo bằng thực vật Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm có thể dùng để xử lý các chất như KLN, thuốc trừ sâu, dung môi, thuốc súng, dầu mỏ, các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm, nước rỉ rác, nước thải nông nghiệp, chất thải khai khoáng và các chất ô nhiễm phóng xạ [12]
Công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất có thể sử dụng trên quy mô rộng, trong khi các công nghệ khác không thực hiện được; là công nghệ xanh, thân
Trang 19thiện với môi trường, tạo ra sự thẩm mỹ nên cộng đồng dễ chấp nhận Công nghệ thực vật không đòi hỏi các dụng cụ đắt tiền, các chuyên gia có trình độ cao và tương đối dễ dàng thực hiện Nó có khả năng xử lý thường xuyên ở một vùng rộng lớn với nhiều chất ô nhiễm khác nhau Tuy nhiên ưu điểm lớn nhất của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là chi phí thấp hơn so với các công nghệ thông thường [25]
Việc kết hợp các cơ chế khác nhau để xử lý ô nhiễm môi trường được cho là có tính khả thi nhất
1.1.3 Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ môi trường 2005 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 29/11/2005 và chính thức có hiệu lực ngày 01/07/2005
- Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/-2006 của chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2005;
- Nghị định số 21/2008/NĐ- CP ngày 28 tháng 02 năm 2008 của Chính phủ sửa đổi bổ sung một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ- CP ngày 09 tháng 08 năm 2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2005
- Luật Khoáng sản số: 60/2010/QH12 của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XII, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 17/11/2010
- Chỉ thị số 02/CT-TTg ngày 09/01/2012 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường công tác quản lý nhà nước đối với các hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng và xuất khẩu khoáng sản
- Chỉ thị số 15/CT-UBND ngày 21/5/2012 của UBND tỉnh Thái Nguyên về việc tăng cường công tác quản lý nhà nước đối với các hoạt động khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
- Quyết định số 09/2012/QĐ-UBND ngày 21/5/2012 của UBND tỉnh Thái Nguyên về việc ban hành Đề án “Tăng cường công tác quản lý nhà nước
về khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2011-2015”
Trang 20- Quyết định số 18/2013/QĐ-TTg ngày 29/3/2013 của Thủ tướng Chính phủ về việc cải tạo, phục hồi môi trường và ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trường đối với hoạt động khai thác khoáng sản;
- Quyết định số 04/2008/QĐ - BTNMT về việc ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường của Bộ Tài nguyên và Môi trường
- QCVN 03: 2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của KLN trong đất
1.2 Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất
1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất
1.2.1.1 Ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản
Khoáng sản là một loại tài nguyên không tái tạo, ít khi ở dạng đơn khoáng mà thường hình thành những tập hợp khoáng vật khác nhau
Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước
và góp phần gây ô nhiễm cho đất Môi trường đất tại các mỏ khai thác vàng mới khai trường thường có độ kiềm cao (pH: 8-9), ngược lại các mỏ khai thác vàng cũ, thường có độ axit mạnh (pH: 2,5-3,5); dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng kim loại nặng rất cao Chất thải ở đây thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên bề mặt và dưới đất sâu Ở Úc, chất thải từ các mỏ vàng chứa hàm lượng KLN vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần (thể hiện bảng 1.1) [26]
Bảng 1.1 Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình
tại Úc KLN Hàm lượng KLN tổng số (mg/kg)
Trang 211.2.1.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất
a Quá trình khoáng hoá đá
Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá
mẹ nhưng hàm lượng các KLN trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi… thì đất tự nhiên ít có khả năng có hàm lượng KLN cao [7]
Bảng 1.2 Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất
(Đơn vị: mg/kg)
Nguyên
tố
Đá bazo (Ba selt)
Đá Axit (Granite)
Đá trầm tích
Vỏ phong hóa
Dao động trong đất
Trung bình trong đất
Trang 22b Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước thải đô thị
Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có độc tính ngày càng cao, nhiều loại rất khó bị phân huỷ sinh học, đặc biệt là các KLN Các KLN có thể tích luỹ trong đất trong thời gian dài gây ra nguy cơ tiềm tàng cho môi trường [7]
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất,
Nước thải từ cống rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và
công nghiệp cũng chứa nhiều KLN (Bảng 1.3)
Bảng 1.3 Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị
mg/kg chất khô Nguyên tố Khoảng giao động Trung bình
c Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp
Quá trình sản xuất nông nghiệp đã làm tăng đáng kể các KLN trong đất Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường chứa As, Hg, Cu, trong khi các loại phân bón hoá học lại chứa các nguyên tố Cd, Pd, As
Trang 23Bảng 1.4 Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp
Bùn cống thải
Phân chuồng
Nước tưới
Fe, Cu ) và khối lượng KLN nhiễm vào đất theo đường phân bón là rất lớn
Có nhiều loại thuốc diệt nấm, trừ sâu gây hại cho mùa màng là các mối của KLN Ví dụ như: HgCl2 và các hợp chất thuỷ ngân hữu cơ là thuốc diệt vật gây hại như sên cạn Trong quá trình sử dụng chắc chắn Hg sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hiện tượng phóng đại sinh học Khi đó tác động tới không chỉ động thực vật mà ngay cả sức khoẻ con người chúng ta.[7]
1.2.2 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất
Tùy theo từng mục đích sử dụng đất, từng điều kiện kinh tế xã hội, các quốc gia khác nhau đưa ra các tiêu chuẩn để xác định mức độ ô nhiễm KLN trong đất khác nhau Ở Úc và New Zealand, giới hạn cho phép KLN trong đất được quy định ở bảng 1.5 dưới đây
Trang 24Bảng 1.5 Giới hạn ô nhiễm đất ở Úc và New Zealand
Bảng 1.6: Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp ở các
Trang 25đích sử dụng đất, Tiêu chuẩn cho phép đối với từng kim loại được quy định khác nhau Trong đó, đối với mục đích sử dụng đất nông nghiệp, giới hạn KLN cho phép là thấp nhất
Bảng 1.7: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng một số KLN trong đất
Đơn vị (mg/kg)
Nguyên tố Đất nông
nghiệp
Đất lâm nghiệp
Đất dân sinh
Đất thương mại
Đất công nghiệp
1.3 Thực trạng khai thác khoáng sản tại Việt Nam và trên thế giới
1.3.1 Hoạt động khai thác khoáng sản trên thế giới và các vấn đề môi trường liên quan
Hoạt động khai thác khoáng sản phát triển mạnh từ thập kỷ trước ở nhiều quốc gia giàu tài nguyên như Nga, Mỹ, Australia, Campuchia, Indonesia, Phillipines, Trung Quốc, Ấn Độ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng nguyên liệu khoáng sản khác, mặc dù khai thác khoáng sản là nguồn thu quan trọng, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế của nhiều quốc gia, nhưng ngành này cũng gắn liền với nhiều tác động môi trường và xã hội nghiêm trọng, đặc biệt là hiện tượng mất đất canh tác, xói lở, suy thoái tài nguyên và nguồn nước Do đặc thù nên ngành khai thác khoáng sản dẫn tới suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên nước, là rất lớn
Năm 2010, Australia đứng đầu danh sách các nước khai thác bô xít và chiếm một phần ba lượng khai thác của cả thế giới; theo sau là Trung quốc,
Trang 26Brazil, Guinea, và Jamaica Mặc dù nhu cầu nhôm của thế giới tăng, trữ lượng được biết là đủ để đáp ứng nhu cầu trong một thời gian dài nữa Việc tái sử dụng nhôm với lợi thế là chi phí sản xuất hạ giúp kéo dài thời gian khai thác trữ lượng bô xít
Bảng 1.8 Khối lượng khai thác bô xít trên thế giới
Trang 27Quá trình khai thác mỏ bắt đầu từ giai đoạn phát hiện thân quặng đến khâu chiết tách khoáng sản và cuối cùng là trả lại hiện trạng của mặt đất gần với tự nhiên nhất gồm một số bước nhất định Đầu tiên là phát hiện thân quặng, khâu này được tiến hành thông qua việc thăm dò để tìm kiếm và sau
đó là xác định quy mô, vị trí và giá trị của thân quặng Khâu này cung cấp những số liệu để đánh giá tính trữ lượng tài nguyên để xác định kích thước và phân cấp quặng Việc đánh giá này là để nghiên cứu tiền khả thi và xác định tính kinh tế của quặng Bước tiếp theo là nghiên cứu khả thi để đánh giá khả năng tài chính để đầu tư, kỹ thuật và rủi ro đầu tư của dự án Đây là căn cứu
để công ty khai thác mỏ ra quyết định phát triển mỏ hoặc từ bỏ dự án Khâu này bao gồm cả quy hoạch mỏ để đánh giá tỷ lệ quặng có thể thu hồi, khả năng tiêu thụ, và khả năng chi trả để mang lại lợi nhuận, chi phí cho kỹ thuật
sử dụng, nhà máy và cơ sở hạ tầng, các yêu cầu về tài chính và equity và các phân tích về mỏ như đã đề xuất từ khâu khai đào cho đến hoàn thổ Khi việc phân tích xác định một mỏ có giá trị thu hồi, phát triển mỏ mới bắt đầu và tiến hành xây dựng các công trình phụ trợ và nhà máy xử lý Vận hành mỏ để thu hồi quặng bắt đầu và tiếp tục dự án khi mà công ty khai thác mỏ vẫn còn thu được lợi nhuận (khoáng sản vẫn còn) Sau khi tất cả quặng được thu hồi sẽ tiến hành công tác hoàn thổ để làm cho đất của khu mỏ có thể được sử dụng vào mục đích khác trong tương lai
Công nghệ khai thác mỏ chủ yếu gồm 2 nhóm là khai thác mỏ lộ thiên
và khai thác hầm lò Đối tượng khai thác cũng được chia thành 2 nhóm tùy theo loại vật liệu: Sa khoáng bao gồm các khoáng vật có giá trị nằm lẫn trong cuội lòng sông, cát bãi biển và các vật liệu bở rời khác; và quặng mạch hay còn gọi là quặng trong đá gốc, ở đây các khoáng vật có giá trị được tìm thấy trong các mạch, các lớp hoặc các hạt khoáng vật phân bố rải rác trong khối
đá Cả hai loại này đều có thể khai thác theo phương pháp lộ thiên và hầm lò
Trang 28Những ảnh hưởng của khai thác mỏ đến môi trường như xói mòn, tạo các hố sụt lún, suy giảm đa dạng sinh học, và ô nhiễm đất, nước ngầm và nước mặt bởi các hóa chất sử dụng trong các quá trình khai thác mỏ Trong một số trường hợp, khai thác gỗ rừng bổ sung trong khu vực xung quanh mỏ
để tăng khả năng chứa các loại đất và đá thải ra từ quá trình khai thác Sự nhiễm do rò rỉ các chất hóa học cũng tác động đến sức khỏe của cư dân địa phương nếu không có biện pháp kiểm soát chặt chẽ [27], [31]
Các nhà máy xử lý quặng tạo ra một lượng lớn chất thải được gọi là đuôi quặng Các chất thải này có thể có độc tính Các đuôi quặng thường được thải ra ở dạng bùn thải, thường được thải vào các hồ chứa nằm trong các thung lũng tự nhiên Các hồ chứa này thường được xây dựng giống như các đập Các đập bị vỡ gây nhiều tổn hại đến môi trường như trong thảm họa khai thác Marcoper có ít nhất 2 triệu tấn đuôi quặng thải vào sông ở địa phương Thải đuôi quặng ở dưới nước cũng là một lựa chọn Ngành công nghiệp mỏ đã lập luận rằng việc thải đuôi quặng xuống biển sẽ tránh được các tác hại do các hồ chứa chất thải, mặc dù việc làm này là không hợp pháp ở Hoa Kỳ và Canada nhưng các nước đang phát triển vẫn thực hiện nhưng các tác động tiêu cực liên quan đến hệ sinh thái biển là không lường trước được [27], [32], [33]
Tác động môi trường tiêu cực từ khai thác mỏ thường xảy ra ngay trong chính bản thân quá trình khai thác và các hoạt động liên quan như dọn mặt bằng mỏ, vận chuyển và chế biến quặng Suy thoái rừng và ô nhiễm nước do khai thác khoáng sản không chỉ tác động tới hệ sinh thái mà còn tác động tới sinh kế của người dân sống phụ thuộc vào nguồn tài nguyên này
Ở các nước có ngành công nghiệp khai thác mỏ phát triển như Anh, Thụy Điển, Australia, và một số nước khác trong khu vực như Malaysia, Indonesia vấn đề hoàn thổ, phục hồi môi trường đã trở thành một quy chế bắt buộc Trước khi tiến hành các hoạt động khai thác, chủ mỏ bắt buộc phải lập
Trang 29kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường Kế hoạch này như một bộ phận không thể tách rời của kế hoạch khai thác mỏ Trong kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường những vấn đề như: Hướng dẫn sử dụng đất sau khai thác, quy trình công nghệ hoàn thổ, tiến độ thực hiện và kinh phí được đề cập rất chi tiết với những hướng dẫn cụ thể và khoa học
Như vậy, hoạt động khai thác khoáng sản trên thế giới đã góp phần không nhỏ trong phát triển kinh tế của các quốc gia Tuy nhiên, hoạt động này lại gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, làm ô nhiễm, suy thoái môi trường
1.3.2 Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam
1.3.2.1 Tình hình hoạt động khai thác khoáng sản
Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, phong phú với gần 5.000 mỏ và điểm quặng của khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau Những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do tình trạng hoạt động khai thác khoáng sản đang là vấn đề bức xúc diễn ra trên khắp cả nước Một thực tế không thể phủ nhận rằng, không dễ dàng kết hợp hài hoà giữa phát triển kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường, khai thác và sử dụng một cách hiệu quả tài nguyên thiên nhiên, nhất là đối với nước ta, trong giai đoạn đầu của thời kỳ công nghiệp hoá - hiện đại hoá, khi mà nền kinh tế
về cơ bản vẫn phải dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên vốn có hạn [19]
Theo quy hoạch phát triển ngành công nghiệp khai thác quặng sắt nước
ta đã được Chính phủ phê duyệt, để đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế quốc dân giai đoạn đến năm 2025 Ngoài các mỏ sắt lộ thiên hiện đang khai thác như: Trại Cau, Nà Lũng, Ngườm Tráng nhiều mỏ lộ thiên sẽ được đầu tư đưa vào khai thác nhằm đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế quốc dân và xuất khẩu
Trang 30Bảng 1.9 Quy mô khai thác một số mỏ sắt lộ thiên lớn
Thông số Tên mỏ Trữ lượng địa
chất (tấn)
Hàm lượng Fe (%)
Tỷ lệ quặng gốc (%)
a Khai thác, chế biến khoáng sản quy mô công nghiệp
Việc khai thác, chế biến khoáng sản quy mô công nghiệp tập trung ở các tổ chức sau: Tổng công ty Khoáng sản khai thác và chế biến chì, kẽm, đồng, thiếc, ilmenit, chromit Tổng công ty Thép khai thác các mỏ quặng sắt, các mỏ nguyên liệu phụ gia luyện kim, vật liệu chịu lửa Tổng công ty Than khai thác vùng than Quảng Ninh và một số mỏ than rải rác ở các tỉnh khác Tổng công ty Hóa chất khai thác mỏ apatit Lào Cai, các mỏ pyrit, các mỏ nguyên liệu hóa chất Tổng công ty Xi măng khai thác mỏ đá vôi xi măng, sét
xi măng và các mỏ nguyên liệu phụ gia xi măng Tổng công ty Dầu khí khai thác các mỏ dầu, khí đốt thiên nhiên
Các Tổng công ty, Công ty xây dựng của Bộ Xây dựng; Tổng công ty, Công ty Giao thông của Bộ giao thông vận tải; các Công ty Khoáng sản thuộc tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương khai thác các mỏ khoáng sản quy mô vừa và nhỏ trên khắp các địa phương trong cả nước
Khai thác, chế biến khoáng sản quy mô công nghiệp đang từng bước được nâng cao về năng lực công nghệ, thiết bị, quản lý Hoạt động sản xuất,
Trang 31kinh doanh nhìn chung đảm bảo theo nội dung phương án, đề án, thiết kế, báo cáo đánh giá tác động môi trường đã được phê duyệt; từng bước gắn kết chặt chẽ giữa mục tiêu lợi nhuận, kinh tế với trách nhiệm BVMT, an toàn lao động, bảo vệ tài nguyên khoáng sản Do khả năng đầu tư còn hạn chế nên các
mỏ khai thác quy mô công nghiệp ở nước ta hiện chưa đồng đều về hiệu quả kinh tế, về việc chấp hành các quy định của pháp luật về khoáng sản, pháp luật về BVMT [5]
b Khai thác, chế biến khoáng sản quy mô nhỏ, tận thu
Hình thức này đang diễn ra phổ biến ở hầu hết các địa phương trong cả nước và tập trung chủ yếu vào các loại khoáng sản làm vật liệu xây dựng, ngoài ra nhiều tỉnh phía Bắc khai thác quặng sắt, antimon, thiếc, chì, kẽm, bauxit, quặng ilmenit dọc theo bờ biển để xuất khẩu
Mặc dù được cơ quan có thẩm quyền cấp giấy phép khai thác khoáng sản theo quy định, có đề án khai thác, chế biến, có bản đăng ký đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường được phê duyệt, nhưng do vốn đầu tư ít, khai thác bằng phương pháp thủ công hoặc bán cơ giới là chính nên trong quá trình khai thác, chế biến đã ảnh hưởng đến môi trường, cảnh quan
c Khai thác trái phép tài nguyên khoáng sản
Hoạt động khai thác trái phép tài nguyên khoáng sản đang là một vấn
đề thời sự, đòi hỏi các cơ quan quản lý, các cấp chính quyền phải quan tâm,
xử lý Việc khai thác trái phép tài nguyên khoáng sản kéo theo các hậu quả nghiêm trọng như tàn phá môi trường, làm thất thoát, lãng phí tài nguyên, gây mất an toàn lao động, làm mất trật tự, an ninh, an toàn xã hội, v.v phải được ngăn chặn, truy quét và giải tỏa triệt để Việc khai thác trái phép tài nguyên khoáng sản gây hậu quả lớn đến môi trường chủ yếu là nạn khai thác vàng sử dụng cyanur - hóa chất độc hại thu hồi vàng; khai thác quặng ilmenit dọc bờ biển đã tàn phá các rừng cây chắn sóng, chắn cát, chắn gió ven biển; khai thác cát, sỏi lòng sông gây xói lở bờ, đê, kè ảnh hưởng các công trình giao thông, gây ô nhiễm nguồn nước [4]
Trang 32Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động tổng quát của dự án khai thác mỏ
Xây dựng
mỏ
Chuẩn bị mặt bằng dự án
VS thu dọn dự án
khô
Xây dựng công nghiệp
dựng
Lắp đặt thiết bị
Mở vỉa khoáng sàng
Tháo khô và thoát nước mỏ
Đóng cửa
mỏ
Bóc đất đá phủ
Xúc bốc Thu hồi
Khoáng sản
Khoan nổ
Gia công chế biến tại mỏ
Chất kho Thành phẩm
Vận tải
Thải đá
Loại bỏ tạp chất
Thủ công kết hợp cơ giới
Khai thác
mỏ
Trang 331.4 Hiện trạng khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
1.4.1 Hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái nguyên
Thái Nguyên là một trong những tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản
đa dạng về chủng loại, trong đó có loại khoáng sản có ý nghĩa đối với cả nước như khoáng sản vonfram đa kim, sắt, than… Hiện nay, trên địa bàn tỉnh có
170 giấy phép khai thác khoáng sản, gồm 22 giấy phép do Bộ, ngành trung ương cấp, 148 giấy phép do UBND tỉnh Thái Nguyên cấp [37]
Hoạt động khai thác khoáng sản đã đóng góp một phần tích cực vào ngân sách của tỉnh, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích về kinh tế, hoạt động khai thác và vận chuyển khoáng sản trên địa bàn còn tồn tại tác động xấu ảnh hưởng đến môi trường [37]
Đến nay Thái Nguyên đã phát hiện, điều tra, đánh giá, thăm do và khai thác tại 42 mỏ, điểm khoáng sản sắt, với tổng trữ lượng khoảng 47,46 triệu tấn Trong đó có hai mỏ quặng sắt có tầm quan trọng nhất là mỏ sắt Trại Cau (trữ lượng 9,88 triệu tấn) và mỏ Tiến Bộ (trữ lượng khoảng 24,175 triệu tấn), hai mỏ này được giao cho Công ty Gang thép Thái Nguyên quản lý và tổ chức khai thác Ngoài ra, việc khai thác và chế biến quặng sắt trên địa bàn nói chung là nhỏ bé, thủ công, lạc hậu Công tác quản lý còn nhiều bất cập, làm thất thoát tài nguyên, ảnh hưởng xấu đến môi trường [22]
Trang 34Bảng 1.10 Trữ lượng các mỏ sắt trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
khai thác
Trữ lượng (tấn)
Công suất (tấn)
1521/ĐC ngày 08/10/1969 13.852.587 300.000 101,39
2 Mỏ sắt Tiến Bộ, xã Linh Sơn,
huyện Đồng Hỷ
Công ty CP Gang thép Thái Nguyên
676/GP-BTNMT ngày 31/3/2008 19.218.300 64.010 68,5
3 Mỏ quặng sắt Đại Khai Công ty cổ phần gang
thép Gia Sàng
Số 2332/GP-UBND ngày 01/10/2008 1024400 100000 17,0
4 Mỏ quặng sắt Hoá Trung Công ty CP Tập đoàn
Đông Á
Số 663/GP-UBND ngày 02/4/2009 714930 50000 12,34
5 Mỏ sắt Chỏm Vung Tây, xã
Cây Thị, huyện Đồng Hỷ
Công ty cổ phần luyện kim đen Thái Nguyên
Số 2024/GP-UBND ngày 21/8//2009 359000 40978 9,7795
6 Mỏ sắt Gần Đường, xã Nam
Hoà, huyện Đồng Hỷ
Công ty cổ phần luyện kim đen Thái Nguyên
Số 3365/GP-UBND ngày 17/12//2009 73300 14660 2,7033
Trang 357 Mỏ sắt Phố Giá, xã Phấn Mễ,
huyện Phú Lương
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
2040/QĐ-UBND ngày 28/9/2007 432277 40000 28,748
8 Mỏ sắt Ký Phú, xã Ký Phú,
huyện Đại Từ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
2940/GP-UBND ngày 06/9/2010 315000 40000 10,69
9 Mỏ sắt Đuổm, xã Động Đạt,
huyện Phú Lương
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
475/QĐ-UBND ngày 12/3/2008 197710 36000 19,6
10 Mỏ sắt Tương Lai HTX Công nghiệp và
Vận tải Chiến Công
Số 1233/GP-UBND ngày 03/6/2009 1232170 60000 25,0
11 Mỏ sắt Ngàn Me, xã Tân Lợi,
huyện Đồng Hỷ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
1232/GP-UBND ngày 03/6/2009 1010000 50000 45,0
12
Mỏ sắt Nhâu, xã Liên Minh,
huyện Võ Nhai và xã Văn
Hán, huyện Đồng Hỷ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
1233/GP-UBND ngày 03/6/2009 150000 20000 84,4
Trang 3615 Mỏ sắt - mangan Đầm Bàng,
xã Bản Ngoại, huyện Đại Từ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
1121/GP-UBND ngày 17/5/2010 164327 15000 81,87
16 Mỏ mangan - sắt Phú Tiến, xã
Phú Tiến, huyện Định Hóa
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
1122/GP-UBND ngày 17/5/2010 142192 12000 49,41
17 Mỏ sắt Cù Vân, xã Cù Vân,
huyện Đại Từ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
2939/GP-UBND ngày 06/9/2010 51200 5000 20,69
18 Mỏ sắt Đá Liền, xã Hà
Thượng, huyện Đại Từ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
2937/GP-UBND ngày 06/9/2010 128877 10000 13,85
19
Mỏ sắt Văn Hảo, xã Hoá
Trung và Hoá Thương, huyện
Đồng Hỷ
HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công
2936/GP-UBND ngày 06/9/2010 12600 2000 36,13
20 Mỏ sắt Linh Nham, xã Khe Mo,
xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ
Công ty TNHH Đông Việt Thái Nguyên
1219/GP-UBND ngày 17/5/2011 840000 40000 22,86
Trang 3721 Mỏ sắt San Chi Cóc, xã Cây
Thị, huyện Đồng Hỷ
Công ty cổ phần sản xuất gang Hoa Trung
1256/GP-UBND ngày 20/5/2011 211836 20000 13,0
22 Mỏ sắt Trại Cài 2, xã Minh
Số 1618/GP-UBND ngày 28/6//2011 93582 6000 35,56
26 Mỏ sắt Hàm Chim, thị trấn
Trại Cau, huyện Đồng Hỷ
Công ty cổ phần luyện kim đen Thái Nguyên
Số 2068/GP-UBND ngày 07/9/2010 257700 85900 8,634
(Nguồn: [16])
Trang 38Về quặng Titan, toàn tỉnh Thái Nguyên có 17 mỏ và điểm quặng với tổng trữ lượng khoảng 19,83 triệu tấn, chiếm 30% trữ lượng cả nước Đặc biệt, Thái Nguyên là tỉnh duy nhất trong cả nước có mỏ quặng gốc titan mỏ Cây Châm Cho đến nay, đây cũng là mỏ Titan duy nhất được thăm dò, cho trữ lượng khoảng 4,830 triệu tấn Tình hình khai thác khái phép quặng Titan trên địa bàn thời gian qua cũng gây nhiều bức xúc trong xã hội [15]
Hiện nay, các biện pháp xử lý môi trường chủ yếu được áp dụng ở các
mỏ là: xử lý nước thải bằng phương pháp lắng cơ học và sử dụng tuần hoàn, nhưng việc xử lý chưa được triệt để; xử lý bụi, khí thải bằng cách phun nước trực tiếp, tuy nhiên hệ thống xử lý không được duy trì thường xuyên; đất đá thải cơ bản được đổ thải tại các bãi thải gần mỏ, nhưng do khối lượng đổ thải lớn và thiếu diện tích mặt bằng đổ thải nên các bãi thải thường có chiều cao
đổ thải lớn, dễ gây mất an toàn Vì vậy, hoạt động khai thác khoáng sản đã và đang gây tác động ảnh hưởng xấu đến môi trường [37]
1.4.2 Thực trạng ô nhiễm môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
Hiện trên địa bàn tỉnh có 170 mỏ đã được cấp phép khai thác, nhưng chủ yếu khai thác theo phương pháp lộ thiên, chỉ có một số ít mỏ áp dụng phương thức khai thác hầm lò, với công nghệ khai thác cơ giới, bán cơ giới và thủ công, đã và đang tác động xấu đến môi trường ở nhiều khu vực dân cư, gây bức xúc trong xã hội Cụ thể:
Nguy cơ giảm độ che phủ của rừng: Hoạt động khai thác khoáng sản là
một trong những nguyên nhân làm giảm độ che phủ của rừng, cây bị hạ chặt, lớp phủ thực vật bị suy giảm Hoạt động khai thác khoáng sản cũng làm cho động vật thực vật bị suy giảm về số lượng hoặc tuyệt chủng do những điều kiện sinh sống ở rừng cây, rừng cỏ và sông nước xấu đi Một số loài động vật
bị giảm về số lượng hoặc di cư sang nơi khác
Nguy cơ thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, giảm đa dạng sinh học: Với
số lượng các mỏ được cấp phép ngày càng nhiều, số lượng các mỏ mới bắt
Trang 39đầu khai thác ngày càng tằng thì diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp Điều này cũng cho thấy sự thu hẹp của diện tích đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp kèm theo là suy giảm về đa dạng sinh học, biến đổi địa hình
Nguy cơ hạ thấp mực nước ngầm: Việc để lại moong, để làm hồ nước
ngập vĩnh viễn phục vụ cho nông nghiệp tại địa phương; tuy nhiên việc để lại moong khai thác cũng sẽ mang lại những hậu quả lớn đến mực nước ngầm ở khu vực có moong khai thác
Nguy cơ về sạt lở, trượt lở: Các moong khai thác để lại với diện tích
lớn là những khu vực có các điểm khai thác quặng sắt điển hình trên địa bàn tỉnh Qua thực tế khảo sát các moong cho thấy, hầu hết moong để lại phục
vụ cho sản xuất nông nghiệp chưa đảm bảo thiết kế an toàn, phân cắt tầng, gia cố bờ đập, giảm diện tích lòng moong đúng thiết kế do đó vẫn xảy ra hiện tượng trượt lở, sạt lở moong gây hiện tượng nứt đất, nứt nhà của các hộ dân xung quanh moong khai thác, gây khó khăn trong đời sống cũng như sản xuất của người dân, , đặc biệt tại các mỏ sắt Trại Cau, mỏ than Khánh Hoà,
An Khánh, Bá Sơn, Núi Hồng, Phấn Mễ… còn gây ra sự cố sụt lún, mất nước, sạt lở bãi thải [37]
Gây tổn thất tài nguyên khoáng sản: Do khai thác, chế biến chưa
tuân thủ đúng trình tự hoặc không tuân thủ quy hoạch chi tiết được phê duyệt, không có kết quả điều tra thăm dò chi tiết, sử dụng tài nguyên không đúng mục đích hoặc do khai thác trái phép, như mỏ Làng Cẩm (tổn thất tài nguyên có thể lên đến 50%); mỏ đôlômít Làng Lai; tình trạng khai thác trái phép tại khu vực quản lý của mỏ sắt Trại Cau Mặt khác, với diện tích mở moong khai thác, đổ thải đất đá đã làm mất đi hàng ngàn ha đất rừng, đất nông nghiệp [36]
Tạo nên sự biến đổi đáng kể bề mặt địa hình và dòng mặt: Do khai thác
lộ thiên, nhiều mỏ đã tạo ra các moong khai thác sâu tới hơn 100m so với mực nước biển và đổ thải cao hơn 100m so với mặt địa hình khu vực, như mỏ than Khánh Hòa, Phấn Mễ, Núi Hồng, mỏ sắt Trại Cau đã làm biến dạng địa
Trang 40hình và tác động xấu tới môi trường và hệ sinh thái khu vực Một số dòng chảy mặt bị bồi lấp, thậm chí bị phủ lấp hoàn toàn, hoặc bị sạt lở vào mùa mưa lũ [36]
Gây mất nước, sụt lún mặt đất: Ở một số nơi như khu vực mỏ sắt Trại
Cau, mỏ than An Khánh-Cù Vân, Bá Sơn, mỏ than khu vực Giang Tiên
Ô nhiễm nguồn nước: Hoạt động khai thác quặng sắt với công nghệ
khai thác lạc hậu như hiện nay chủ yếu là khai thác quặng sắt và rửa nước để loại bỏ bùn, cát do đó hoạt động khai thác quặng sắt hiện nay là hoạt động phát sinh lượng nước thải lớn nhất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên trong khai thác mỏ, phần lớn nước thải tại các mỏ chỉ được xử lý sơ bộ qua các hố lắng rồi xả ra nguồn nước mặt, thành phần ô nhiễm trong nước thải là chất rắn lơ lửng, độ màu, một số kim loại nặng, [36] 80% mẫu nước thải từ các mỏ đặc biệt là các mỏ kim loại và than có chỉ tiêu vượt quy chuẩn [37]
Trên cơ sở kết quả khảo sát, lấy mẫu phân tích môi trường tại các mỏ than và mỏ kim loại cho thấy hầu hết môi trường nước mặt xung quanh các
mỏ đã có dấu hiệu ô nhiễm, điển hình là suối Thác Lạc bị ô nhiễm chất rắn lơ lửng, suối Nghinh Tường - Sảng Mộc bị ô nhiễm chất rắn lơ lửng và ô nhiễm các yếu tố kim loại, suối Cốc ô nhiễm chất rắn lơ lửng và dầu mỡ [37]; ô nhiễm phenol, sunfat, độ pH thấp tại các nguồn nước xung quanh các mỏ khai thác than; hầu hết nước mặt xung quanh các mỏ đều đã có dấu hiệu ô nhiễm; 72,3% số mẫu lấy có chỉ tiêu SS, As, Cd, Pb, Zn, Fe vượt từ 1,05 đến 35,8 lần quy chuẩn về chất lượng nước mặt; mẫu nước ngầm có 30% số mẫu có chỉ tiêu pH, Cd, Mn vượt quy chuẩn chất lượng nước ngầm từ 1,2 đến 1,96 lần;
có tới 83,3% số mẫu nước thải có chỉ tiêu pH, TSS, Zn, Mn, Fe vượt quy chuẩn môi trường về nước thải từ 1,05 đến 435,5 lần [36]
Ô nhiễm môi trường không khí: Các hoạt động khoan nổ mìn, vận
chuyển, đổ thải trong hoạt động khai thác là những nguồn phát sinh khí bụi chủ yếu, vấn đề ô nhiễm bụi tại các khu vực khai thác nói riêng và khai thác khoáng sản nói chung là vấn đề khá lớn Theo báo cáo hiện trạng môi trường