Nghiên Cứu Biện Pháp Sinh Học Để Cải Tạo Phục Hổi Đất Canh Tác Sau Khai Thác Khoáng Sản Tại Thái Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM –ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN - µ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP SINH HỌC ĐỂ CẢI TẠO PHỤC HỔI ĐẤT CANH TÁC SAU KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI THÁI NGUYÊN MÃ SỐ ĐỀ TÀI: Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Đặng Văn Minh Thái Nguyên, 2010 62 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình nghiên cứu giới 2.2 Tình hình nghiên cứu nước PHẦN NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 3.1 Nội dung nghiên cứu 13 3.2 Vật liệu nghiên cứu 13 3.3 Phương pháp nghiên cứu 14 3.3.1 Khảo sát chất lượng đất vùng nghiên cứu .14 3.3.2 Thử nghiệm số loài thực vật có khả hút kim loại nặng (cỏ vetiver, dương xỉ, sậy) đất có địa hình cao khô hạn thuộc vùng khai thác quặng thiệc .14 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả sinh trưởng hấp thụ Arsenic (As) Chì (Pb) Sậy (Phragmites australis) 15 3.3.4 Nghiên cứu khả sinh trưởng, cải tạo đất số phân xanh họ đậu dài ngày đất sau khai khoáng 16 3.4 Các tiêu phương pháp theo dõi 16 3.5 Phương pháp theo dõi 17 3.5.1 Cây trồng .17 3.5.2 Đánh giá đất 18 3.6 Phương pháp xử lý tổng hợp số liệu 19 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 4.1 Đánh giá trạng đất đai sau khai khoáng tỉnh Thái Nguyên 20 4.1.1 Phân bố điểm mỏ, điểm khoáng sản địa bàn tỉnh 20 4.1.2 Hiện trạng quản lý sử dụng đất sau khai thác khoáng sản Thái Nguyên tính đến năm 2009 .24 4.1.3 Đánh giá chất lượng đất khả sử dụng cho sản xuất nông lâm nghiệp khu vực sau khai thác khoáng sản Thái Nguyên 25 63 4.2 Nghiên cứu biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm kim loại khai thác khoáng sản vùng có địa hình cao, khô hạn (các thử nghiệm chính: Cỏ vetiver, sậy, dương sỉ) 37 4.2.1 Sinh trưởng trồng 37 4.2.2 Khả hấp thu KLN .39 4.2.3 Đánh giá đất 41 4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả sinh trưởng, hấp thụ Arsenic (As) Chì (Pb) Sậy (Phragmites australis) trồng đất sau khai khoáng phòng thí nghiệm 46 4.3.1 Xây dựng đường chuẩn pH 46 4.3.2 Đánh giá ảnh hưởng pH khác đến khả sinh trưởng Sậy môi trường đất có chứa KLN 46 4.3.3 Đánh giá khả tích lũy KLN Sậy môi trường pH khác 50 4.3.4 Đánh giá khả xử lý KLN đất Sậy môi trường đất pH khác 50 4.4 Thử nghiệm lựa chọn số phân xanh họ đậu để cải tạo phục hồi đất nghèo kiệt, đất có độ phì thấp đất sau khai khoáng hoàn thổ 51 4.4.1 Sinh trưởng trồng 52 4.4.2 Đánh giá đất 53 4.5 Hướng dẫn sử dụng cải tạo đất cho vùng đất sau khai khoáng .55 4.5.1 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng nhiều 55 4.5.2 Đất bị ô nhiễm bạc màu 56 PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 58 5.1 Kết luận 58 5.2 Đề nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 A Tài liệu tiếng việt .59 B Tài liệu tiếng nước 60 64 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD BTNMT BVTV COD CV ĐC ĐH NL KLN LSD NSLT NSTT QCCP QCVN TCVN TKV TL TNDB TP TSS TT : Nhu cầu oxy sinh hóa : Bộ Tài nguyên Môi trường : Bảo vệ thực vật : Nhu cầu oxy hóa học : Hệ số biến động (Coefficient of variation) : Đối chứng : Đại học Nông Lâm : Kim loại nặng : Giới hạn sai khác nhỏ : Năng suất lý thuyết : Năng suất thực thu : Quy chuẩn cho phép : Quy chuẩn Việt Nam : Tiêu chuẩn Việt Nam : Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam : Trữ lượng : Tài nguyên dự báo : Thành phố : Chất rắn lơ lửng : Thị trấn 65 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm bãi thải .14 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 16 Hình 4.1 Lượng KLN hấp thu thân loại thí nghiệm 40 Hình 4.2 Lượng KLN hấp thu rễ thí nghiệm 40 Hình 4.3: Biến thiên đường chuẩn pH 47 66 DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Danh sách mỏ diện tích hoàn thổ 25 Bảng 4.2 Hiện trạng chất lượng môi trường đất số mỏ .27 Bảng 4.3 So sánh thành phần dinh dưỡng mức độ ô nhiễm khu vực bãi thải khu vực hoạt động khai khoáng……………… ….34 Bảng 4.4 Biểu hoạt động khai thác khoáng sản tới đất trồng…………………………………………………………………….….35 Bảng 4.5 Các loại trồng, hoang dại mọc vùng đất sau khai thác .36 Bảng 4.6 Động thái sinh trưởng trồng sau trồng năm 37 Bảng 4.7 Lượng KLN hấp thu số loài đất bãi thải sau khai thác thiếc 39 Bảng 4.8 Sự thay đổi dung trọng đất sau thời gian 12 tháng trồng thí nghiệm 41 Bảng 4.9 Kết phân tích đất sau khai thác thiếc trồng số loại thử nghiệm 42 Bảng 4.10 Kết phân tích pH, OM N, P tổng số đất sau thí nghiệm 44 Bảng 4.11 Xây dựng đường chuẩn pH 44 Bảng 4.12 Ảnh hưởng nồng độ As đến khả sinh trưởng Sậy môi trường pH khác .48 Bảng 4.13 Ảnh hưởng nồng độ Pb đến khả sinh trưởng Sậy môi trường pH khác .49 Bảng 4.14 Hàm lượng As, Pb tích lũy thân + rễ Sậy sau tháng trồng môi trường pH khác (n=3, Mean ± Sd) 50 Bảng 4.15 Khả xử lý As Pb đất Sậy môi trường có pH khác 51 Bảng 4.16 Động thái sinh trưởng trồng sau trồng năm 52 Bảng 4.17 Sự thay đổi lý tính đất trước sau trồng năm .53 Bảng 4.18 Chỉ tiêu dinh dưỡng đất sau trồng năm 54 Bảng 4.19 Kết theo dõi tỷ lệ sống 55 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việc khai thác khoáng sản với mục đích phục vụ cho kinh tế nhân rộng khắp vùng lãnh thổ Tuy nhiên, phát triển bền vững đòi hỏi phát triển kinh tế phải ổn định xã hội đảm bảo chất lượng môi trường Cũng việc khai khoáng, vấn đề hoàn cải lại môi trường sau khai khoáng, đảm bảo chất lượng môi trường xung quanh trình khai thác hạn chế thực tế việc bảo vệ môi trường chưa cao Sự phát triển ngành khai thác khoáng sản không đồng với biện pháp bảo vệ môi trường để lại hậu suy thoái môi trường nhiều vùng khai thác khoáng sản, như: - Một diện tích lớn đất nông, lâm nghiệp trước bị chiếm dụng cho mục đích khai thác khoáng sản để hoang hóa sau khai thác - Tầng đất mặt bị xáo trộn, gây khó khăn cho việc hoàn thổ phục hồi môi 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 - Chất lượng nước vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng Phần lớn nước vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng độ đục cao lượng bùn mịn nước thải cao Các loại thuốc tuyển khoáng dư lại bùn thải có khả gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận Ở số khu vực đất đá thải có tiềm hình thành dòng axit mỏ, có khả hòa tan kim loại nặng độc hại nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng nước mặt nước ngầm khu vực - 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 - Các cố rủi ro môi trường vùng khai thác trượt lở, sập hầm … Ảnh hưởng suy thoái ô nhiễm đặc biệt môi trường đất nước gây hậu nghiêm trọng, dẫn đến nhiều diện tích đất canh tác nông nghiệp phải bỏ hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên, suất trồng giảm, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm đa dạng sinh học Sự tích tụ cao chất độc hại, kim loại nặng đất làm tăng khả hấp thụ nguyên tố có hại trồng, vật nuôi gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người Thái Nguyên tỉnh Trung du miền núi phía Bắc, tỉnh có chứa số lượng quặng lớn Việt Nam Theo sổ mỏ điểm quặng, địa bàn tỉnh Thái Nguyên phát 177 điểm quặng mỏ khoáng sản rắn mỏ nước khoáng Hiện nay, tổng số mỏ đưa vào khai thác (kể khai thác tận thu khai thác cát sỏi) 45 mỏ Số lượng mỏ khoáng sản sản lượng đưa vào khai thác ngày tăng Số lượng doanh nghiệp, đơn vị tham gia khai thác, chế biến khoáng sản gia tăng nhanh chóng Hoạt động khoáng sản doanh nghiệp đóng góp vào nguồn thu ngân sách tỉnh tăng trưởng liên tục qua năm Song toán vấn đề môi trường đã, đặt cho cấp có thẩm quyền địa phương giải Mới năm gần hoạt động bảo vệ môi trường nói chung khu khai khoáng nói riêng cấp quyền quan tâm giải Chính nhận thức rõ quan điểm chủ trương Đảng Nhà nước công tác bảo vệ môi trường thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa, năm 2006, Hội đồng nhân dân tỉnh Thái Nguyên thông qua Đề án “Bảo vệ môi trường thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa giai đoạn 2007-2010 năm địa bàn tỉnh Thái Nguyên” Mục tiêu là: Phòng ngừa, hạn chế, khắc phục có hiệu ô nhiễm, suy thoái môi trường; xây dựng Thái Nguyên thành tỉnh có phát triển hài hòa tăng trưởng kinh tế với thực tiến xã hội bảo vệ môi trường Việc phục hồi cải tạo đất sau khai khoáng vấn đề cần thiết Tuy nhiên chưa có biện pháp hữu hiệu đáp ứng vấn đề đặt sản xuất bảo vệ môi trường Nhằm nâng cao hiệu sử dụng đất đai sau khai thác khoáng sản, đề tài: “Nghiên cứu biện pháp sinh học để cải tạo phục hồi đất canh tác sau khai thác khoáng sản Thái Nguyên” thực mục tiêu đề án 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài Nghiên cứu biện pháp sinh học để cải tạo phục hồi đất bị thoái hóa suy kiệt tác động hoạt động khai khoáng nhằm tăng diện tích đất sử dụng cho sản xuất nông lâm nghiệp có chất lượng tốt PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình nghiên cứu giới Ở nước có ngành công nghiệp khai thác mỏ phát triển Anh, Thụy Điển, Australia, … số nước khác khu vực Malaysia, Indonesia vấn đề hoàn thổ phục hồi môi trường trở thành quy chế bắt buộc Trước tiến hành hoạt động khai thác, chủ mỏ bắt buộc phải lập kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường hay ký quỹ môi trường Kế hoạch phận tách rời kế hoạch khai thác mỏ Trong kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường vấn đề như: hướng sử dụng đất sau khai thác, quy trình công nghệ hoàn thổ, tiến độ thực kinh phí đề cập chi tiết với hướng dẫn cụ thể khoa học Việc lưu giữ mẫu đất đá giống nguyên thủy thực cẩn thận để phục vụ cho việc hoàn thổ phục hồi môi trường nhiều năm sau (Channey R et al (1997) [22] Hoạt động khai thác khoáng sản phát triển mạnh từ thập kỷ trước nhiều quốc gia giàu tài nguyên Nga, Mỹ, Australia, Campuchia, Indonesia, Phillipines, Trung Quốc, Ấn Độ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng nguyên liệu khoáng giới quặng sắt, chì, kẽm, thiếc, than đá, đồng loại khoáng sản khác, Ngành khai thác khoáng sản ngành sử dụng diện tích đất lớn, mặt khác đa số mỏ nằm cánh rừng thủy vực có chức tạo sinh kế cho người dân Hoạt động khai thác khoáng sản dẫn đến suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên nước, lớn (Hiếu Anh, 2010), [1].Tổ chức Bảo vệ môi trường Green Cross Thụy Sĩ Viện Blacksmith Mỹ công bố kết nghiên cứu đưa 10 nguyên nhân ô nhiễm môi trường gây tác hại nghiêm trọng giới, có nguyên nhân gây ô nhiễm thoái hóa môi trường đất có liên quan đến khai khoáng - Khai thác vàng thủ công: Với phương tiện đơn giản quặng vàng trộn lẫn với thủy ngân, hỗn hợp nung chảy, thủy ngân bốc hơi, chất lại vàng Hậu quả, người khai thác hít khí độc, chất thải 47 y = 0.0567x + 6.8362 R2 = 0.9133 8.2 7.8 pH 7.6 7.4 7.2 6.8 6.6 10 15 20 25 Ca(OH)2 pH Linear (pH) Hình 4.3 Biến thiên đường chuẩn pH Từ hình 4.3dựa vào đường chuẫn xây dượng môi tương quan y=ax + b y: mật độ pH đo x: hàm lượng Ca2 + mẫu Qua đồ thị ta thấy hệ số tương quan r đo mức quan hệ x y quan hệ tuyến tính r = R = 0.9133 = 0.956 Với giá trị 0,8[...]... dụng đất của các điểm mỏ sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên năm 2009 + Đánh giá chất lượng đất và khả năng sử dụng cho sản xuất nông, lâm nghiệp tại các khu vực sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên - Nghiên cứu biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm kim loại năng do khai thác khoáng sản tại những vùng có địa hình cao và khô hạn (các cây thử nghiệm chính: Cỏ vetiver, cây sậy, dương sỉ) - Nghiên. .. lượng đất và khả năng sử dụng cho sản xuất nông lâm nghiệp tại các khu vực sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên 4.1.3.1 Các nguyên nhân tác động tới môi trường đất trong hoạt động khai thác khoáng sản Hoạt động khai thác khoáng sản đã chiếm dụng một lượng lớn diện tích đất nông nghiệp, lâm nghiệp, tổng diện tích đất trong hoạt động khai thác khoáng sản là 3191,52 ha, chiếm gần 1% diện tích đất tự... tỉnh Thái Nguyên" Mục tiêu là: Phòng ngừa, hạn chế, khắc phục có hiệu quả ô nhiễm, suy thoái môi trường; xây dựng Thái Nguyên thành tỉnh có sự phát triển hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế với thực hiện tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đất đai sau khi khai thác khoáng sản, đề tài: "Nghiên cứu biện pháp cải tạo, phục hồi và sử dụng đất canh tác sau khai thác khoáng sản. .. và sử dụng đất sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên tính đến năm 2009 Hiện nay, trên địa bàn tỉnh gần như chưa có điểm mỏ, điểm khoáng sản nào đã khai thác hết và tiến hành hoàn thổ môi trường Có một số điểm mỏ, điểm khoáng sản đã cải tạo phục hồi môi trường từng phần (chủ yếu là khu vực bãi thải đất đá), một số mỏ tạm dừng khai thác (chưa tiến hành phục hồi môi trường) khi chưa khai thác hết trữ... DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng đất đai sau khai khoáng, bao gồm: Diện tích, phân bố, mức độ thoái hoá và ô nhiễm tại tỉnh Thái Nguyên + Đặc điểm phân bố và hiện trạng khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Xây dựng bản đồ phân bố các điểm mỏ trên địa bàn tỉnh + Điều tra xác định diện tích, hiện trạng cải tạo phục hồi môi trường, hiện... trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương Thái Nguyên có nguồn khoáng sản rất phong phú, hiện có khoảng 34 loại hình khoáng sản phân bố tập trung ở các vùng giáp thành phố Thái Nguyên, Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ Nhai)… Khoáng sản ở Thái Nguyên có thể chia làm 4 loại, bao gồm: than mỡ 11 (trên 15 triệu tấn), than đá (trên 90 triệu tấn); nhóm khoáng sản kim... luỹ trong đất, qua đó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nông sản và gián tiếp ảnh hưởng đến sức khoẻ con người 4.1.3.2 Hiện trạng chất lượng môi trường đất tại các khu vực khai thác khoáng sản Để đánh giá chi tiết chất lượng môi trường đất tại các khu vực khai thác khoáng sản, chúng tôi đã tiến hành khảo sát chi tiết và tiến hành lấy các mẫu đất tại 03 khu vực cho 03 lại hình mỏ khai thác đặc trưng... Cụ thể, các điểm mỏ, điểm khoáng sản trong từng loại hình như sau [5]: a Nhiên liệu khoáng Than là khoáng sản có tiềm năng của tỉnh Thái Nguyên Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện 13 mỏ và điểm khoáng sản, trong đó thăm dò, khai thác 6 mỏ Tổng trữ lượng đã đánh giá cấp A + B + C1 đạt trên 90 triệu tấn Có 2 loại than: antraxit và than mỡ b Khoáng sản kim loại Các khoáng sản kim loại trên địa bàn... cây sậy, dương sỉ) - Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng và hấp thụ Arsenic (As) và Chì (Pb) của cây Sậy (Arundo donax L) - Xác định cây cải tạo đất họ đậu phù hợp để cải tạo và nâng cao độ phì đât bị thoái hoá nghèo kiệt do ảnh hưởng của khai thác khoáng sản 3.2 Vật liệu nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Cây hút kim loại nặng, cây chống xói mòn, sạt lở đất bản địa và nhập nội: cỏ... tỉnh Thái Nguyên 14 + Khu vực khai khoáng tại mỏ thiếc xã Hà Thượng – huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên 3.3 Phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Khảo sát chất lượng đất vùng nghiên cứu - Địa điểm điều tra: Điều tra tại một số tổ dân phố có mỏ khai thác khoáng sản, phỏng vấn các hộ dân - Phỏng vấn người dân, cán bộ quản lý bằng phiếu câu hỏi điều tra: + Số hộ phỏng vấn: 30 hộ (tại các điểm mỏ khác nhau) + Chọn