THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng than sinh học sản xuất từ rơm rạ và tro bay để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản Mã số: B2016 TNA 04 Chủ nhiệm đề tài: GS.TS. Đặng Văn Minh Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên Thời gian thực hiện: Từ tháng 3 năm 2016 đến tháng 3 năm 2018 Gia hạn 6 tháng. 2. Mục tiêu Điều tra, đánh giá được nguồn phát sinh và thành phần, tính chất của nguyên liệu hấp phụ kim loại nặng: than sinh học và tro bay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Đánh giá khả năng hấp phụ kim loại nặng (Pb, Zn, Cd) của các vật liệu nghiên cứu (than sinh học, tro bay) trên đất sau khai khoáng sản mò chì kẽm làng Hích bị ô nhiễm kim loại nặng. Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và tích lũy kim loại nặng (Pb, Zn, Cd) của cây ngô trên đất ô nhiễm do khai khoáng đã được xử lý bằng các vật liệu hấp phụ (than sinh học, tro bay). 3. Tính mới và sáng tạo Đề tài tái sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ) để sản xuất than sinh học và tái sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn làm vật liệu nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản. Trong quá trình nghiên cứu, đề tài đã sử dụng những vật liệu hấp phụ sẵn có và rẻ tiền kết hợp với quặng apatit để cố định các kim loại nặng linh động trong đất sau khai thác khoáng sản ở mỏ Chì Kẽm làng Hích mang lại hiệu quả tốt.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THAN SINH HỌC SẢN XUẤT TỪ RƠM RẠ VÀ TRO BAY ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG DO KHAI THÁC KHOÁNG SẢN Mã số: B2016 - TNA - 04 Chủ nhiệm đề tài: GS.TS Đặng Văn Minh Thái Nguyên, năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THAN SINH HỌC SẢN XUẤT TỪ RƠM RẠ VÀ TRO BAY ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG DO KHAI THÁC KHOÁNG SẢN Mã số: B2016 - TNA - 04 Xác nhận quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài Thái Nguyên, năm 2018 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP I Những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn TT Họ tên Giảng viên khoa Khoa học Môi Mai Thị trƣờng Trái Lan Anh đất, Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Văn Tập Giảng viên khoa Khoa học Môi Hữu trƣờng Trái đất, Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Giảng viên khoa Môi trƣờng, Đại Dƣơng Thị học Nông Lâm Minh Hòa Đại học Thái Nguyên Kỹ thuật viên Phòng Thí nghiệm, khoa Khoa học Mơi trƣờng Trái đất, Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Hoàng Trung Kiên Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc giao - Đánh giá nguồn nguyên liệu, phƣơng thức sản xuất thu gom rơm rạ, sản xuất than sinh học, tro bay - Lên kế hoạch thiết kế thí nghiệm - Thiết kế bố trí thí nghiệm chậu vại Phòng thí nghiệm - Theo dõi quan trắc thí nghiệm hấp phụ giải hấp hỗn hợp phối trộn tro bay bay than sinh học - Viết báo cáo đánh giá khả hấp phụ giải hấp phụ hỗn hợp phối trộn tro bay than sinh học - Theo dõi quan trắc thí nghiệm hấp phụ giải hấp Kim loại nặng than sinh học - Viết báo cáo đánh giá khả hấp phụ than sinh học - Theo dõi quan trắc thí nghiệm hấp phụ giải hấp Kim loại nặng tro bay - Viết báo cáo đánh giá khả hấp phụ tro bay - Phân tích mẫu đất trƣớc sau thí nghiệm - Phân tích hàm lƣợng Kim loại nặng dung dịch hấp phụ dung dịch hấp phụ thí nghiệm - Phân tích hàm lƣợng Kim loại nặng dung dịch giải hấp thí nghiệm Chữ ký II Đơn vị phối hợp Tên đơn vị nƣớc Nội dung phối hợp Họ tên ngƣời đại diện nghiên cứu Triển khai thực Trƣờng Đại học Nơng thí nghiệm sử dụng tro Lâm - Đại học Thái bay để xử lý kim loại nặng PGS.TS Trần Văn Điền Nguyên đất sau khai thác khoáng sản Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Triển khai thực thí nghiệm sử dụng than GS.TS Lê Thị Thanh sinh học để xử lý kim loại Nhàn nặng đất sau khai thác khoáng sản i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU viii INFORMATION OF RESEARCH RESULTS xiii MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT 1.1.1 Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng 1.1.2 Sự tồn chuyển hóa kim loại nặng đất 1.1.3 Tình hình nhiễm KLN hoạt động khai thác khoáng sản 1.1.4 Một số phƣơng pháp truyền thống xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng 13 1.1.5 Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm kim loại nặng 16 1.2 TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC 19 1.2.1 Đặc tính than sinh học 19 1.2.2 Ứng dụng than sinh học 21 1.2.3 Tải lƣợng than sinh học đất tác động bất lợi 29 1.3 TỔNG QUAN VỀ TRO BAY 33 1.3.1 Tổng quan nghiên cứu tính chất Tro bay 33 1.3.2 Đặc điểm Tro bay 37 1.3.3 Sản lƣợng tro bay tình hình sử dụng tro bay giới 39 1.3.4 Khả ứng dụng tro bay nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm 42 Chƣơng 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 44 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 44 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 44 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 44 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 ii 2.3.1 Phƣơng pháp kế thừa 45 2.3.2 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 46 2.3.4 Phƣơng pháp phân tích đất vật liệu hấp phụ 48 2.3.5 Phƣơng pháp xử lý tổng hợp số liệu 50 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 NGUỒN NGUYÊN LIỆU HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG (THAN SINH HỌC, TRO BAY) TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN 51 3.1.1 Đánh giá nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ sau thu hoạch) để tạo than sinh học quy trình sản xuất than sinh học 51 3.1.2 Tình hình phát sinh thành phần tính chất tro bay nhà máy nhiệt điện 54 3.2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÁC VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU TRÊN ĐẤT KHAI KHỐNG BỊ Ơ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG 56 3.2.1 Đặc điểm đất khai khống bị nhiễm KLN 56 3.2.2 Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng than sinh học tro bay đất khai khống bị nhiễm kim loại nặng 57 3.3 THÍ NGHIỆM TRỒNG CÂY NGƠ TRÊN ĐẤT Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG DO KHAI KHOÁNG ĐÃ ĐƢỢC XỬ LÝ BẰNG CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ (THAN SINH HỌC, TRO BAY) ĐỂ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG DI ĐỘNG ĐƢỢC HẤP PHỤ TRONG CÂY 79 3.3.1 Đánh giá khả sinh trƣởng ngô đất ô nhiễm kim loại nặng khai thác khoáng sản đƣợc xử lý tro bay 79 3.3.2 Đánh giá khả sinh trƣởng ngô đất ô nhiễm kim loại nặng khai thác khoáng sản đƣợc xử lý than sinh học 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 Kết luận 93 Kiến nghị 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Khả linh động số nguyên tố KLN đất Bảng 1.2 Hàm lƣợng KLN số loại đất khu mỏ hoang Songcheon Bảng 1.3 Hàm lƣợng kim loại nặng chất thải số mỏ vàng điển hình Úc Bảng 1.4 Kết phân tích mẫu kim loại nặng số điểm mỏ địa bàn tỉnh Thái Nguyên 11 Bảng 1.5 Một số lồi thực vật có khả tích luỹ kim loại nặng cao 15 Bảng 1.6 Mức độ ô nhiễm KLN Anh 16 Bảng 1.7 Đánh giá mức ô nhiễm kim loại đất Hà Lan 16 Bảng 1.8 Hàm lƣợng tối đa cho phép KLN đƣợc xem độc thực vật đất nông nghiệp 17 Bảng 1.9 Đánh giá ô nhiễm đất mặt KLN Ba Lan 17 Bảng 1.10 Giới hạn tối đa cho phép hàm lƣợng tổng số As, Cd, Cu, Pb Zn đất (tầng đất mặt) 18 Bảng 1.11 Thành phần lại sau nhiệt phân dƣới tác động nhiệt độ thời gian lƣu khác 19 Bảng 1.12 Phạm vi tƣơng đối bốn thành phần than sinh học 20 Bảng 1.13 Thành phần nguyên tố có số loại than sinh học 20 Bảng 1.14 Một số tính chất lý hóa than sinh học 30 Bảng 1.15 Thành phần hóa học tro bay theo Quốc gia 34 Bảng 1.16 Thành phần hóa học tro bay Ba Lan từ nguồn nguyên liệu khác 34 Bảng 1.17 Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 35 Bảng 1.18 Phân bố kích thƣớc hạt phân đoạn tro bay Israel [66] 38 Bảng 1.19 Kích thƣớc hạt tro bay thƣơng phẩm 39 Bảng 1.20 Sản lƣợng phần trăm sử dụng tro bay số nƣớc 41 Bảng 1.21 Tro bay từ nhà máy nhiệt điện giai đoạn 2010-2030 42 Bảng 3.1 Lƣợng rơm rạ phát sinh địa bàn tỉnh Thái Nguyên 51 Bảng 3.2 Tiềm sản xuất than sinh học từ rơm rạ tỉnh Thái Nguyên 52 iv Bảng 3.3 Thành phần, tính chất than sinh học sản xuất từ rơm rạ sử dụng nghiên cứu 53 Bảng 3.4 Nguồn tro bay nhà máy nhiệt điện địa bàn tỉnh Thái Nguyên 54 Bảng 3.5 Thành phần, tính chất tro bay từ Công ty nhiệt điện Cao Ngạn 55 Bảng 3.6 Đặc điểm đất bãi thải cũ sau khai thác khống sản mỏ Chì Kẽm làng Hích 56 Bảng 3.7 Giá trị pH EC đất bãi thải cũ mỏ Chì Kẽm làng Hích cơng thức thí nghiệm sau 30 ngày, 60 ngày 90 ngày ủ 60 Bảng 3.8 Các dạng tồn kim loại nặng đất sau 90 ngày ủ 61 Bảng 3.9 Kết quét vùng bề mặt BC BCA cơng thức thí nghiệm BC ban đầu 75 Bảng 3.10 Khả sinh trƣờng phát triển ngô đất ô nhiễm kim loại nặng khai khoáng đƣợc xử lý tro bay 80 Bảng 3.11 Khả hấp thụ kim loại nặng ngô đất ô nhiễm kim loại nặng khai khoáng đƣợc xử lý tro bay 83 Bảng 3.12 Khả sinh trƣờng phát triển ngô đất nhiễm kim loại nặng khai thác khống sản đƣợc xử lý than sinh học 87 Bảng 3.13 Khả hấp thụ kim loại nặng ngô đất ô nhiễm kim loại nặng khai khoáng đƣợc xử lý than sinh học 89 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc dƣới kính hiển vi than sinh học [73] 21 Hình 1.2 Quy trình sản xuất than sinh học từ rơm rạ 32 Hình 1.3 Sự tƣơng phản kích thƣớc tro bay 37 Hình 1.4 Biểu diễn đặc trƣng dạng cầu hạt khoảng kích thƣớc thƣờng thấy nhiều 37 Hình 1.5 Cấu trúc hạt tro bay sau tiếp xúc ngắn với dung dịch HF 38 Hình 1.6 Biểu đồ sản lƣợng tro bay phần trăm sử dụng tro bay Mỹ từ 1966-2012 39 Hình 1.7 Biểu đồ lƣợng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng phần trăm sử dụng tro bay Trung Quốc từ 2001-2008 40 Hình 3.1 FTIR vật liệu hấp phụ (BC, FA Apatite) nghiên cứu 57 Hình 3.2 Tỉ lệ % Pb với dạng tồn khác cơng thức thí nghiệm sau 90 ngày ủ 63 Hình 3.3 Tỉ lệ % Zn với dạng tồn khác cơng thức thí nghiệm sau 90 ngày ủ 65 Hình 3.4 Tỉ lệ % Cd với dạng tồn khác công thức thí nghiệm sau 90 ngày ủ 67 Hình 3.5a Tƣơng quan pH Pb, Zn Cd linh động đất bãi thải sau khai thác mỏ Chì Kẽm làng Hích sau 90 ngày ủ với than sinh học 69 Hình 3.5b Tƣơng quan pH Pb, Zn Cd trao đổi đất bãi thải sau khai thác mỏ Chì Kẽm làng Hích sau 90 ngày ủ với Tro bay 70 Hình 3.6a Tƣơng quan EC Pb, Zn Cd linh động đất bãi thải sau khai thác mỏ Chì Kẽm làng Hích sau 90 ngày ủ với than sinh học 70 Hình 3.6b Tƣơng quan EC Pb, Zn Cd trao đổi đất bãi thải sau khai thác mỏ Chì Kẽm làng Hích sau 90 ngày ủ với Tro bay 71 vi Hình 3.7a Phân tích ICP-MS nồng độ nguyên tố từ đƣờng quét BC qua cơng thức thí nghiệm Pb, Zn Cd nhƣ biến đáp ứng Hiển thị ô x điểm, biểu đồ Y tƣơng quan Y Y giải thích khác 71 Hình 3.7b Phân tích ICP-MS ngun tố từ đƣờng cong qt cơng thức thí nghiệm kết hợp BC apatit Pb Zn biến đáp ứng Hiển thị ô x điểm, biểu đồ Y tƣơng quan Y Y giải thích khác 72 Hình 3.7c Phân tích ICP-MS nguyên tố từ đƣờng cong đƣờng quét ngồi cơng thức thí nghiệm kết hợp BC apatit Pb, Zn Cd nhƣ biến đáp ứng Hiển thị ô x điểm, biểu đồ Y tƣơng quan Y Y giải thích khác 72 Hình 3.8 a) Ảnh điện tử (SEM) bề mặt BC; b) phân tích EDS bề mặt BC; c) ảnh điện tử thứ hai khu vực có hình thành tinh thể đáng ý với thích khu vực mà tập hợp yếu tố cụ thể đƣợc phát thông qua giản đồ tia X (d) 76 Hình 3.9 Ảnh STEM phân tích PCA giai đoạn khác 78 Hình 3.10.Tƣơng quan hàm lƣợng Pb đất đƣợc xử lý tro bay hàm lƣợng Pb ngô 84 Hình 3.11 Tƣơng quan hàm lƣợng Cd đất đƣợc xử lý tro bay hàm lƣợng Cd ngô 85 Hình 3.12 Tƣơng quan hàm lƣợng Zn đất đƣợc xử lý tro bay hàm lƣợng Zn ngô 86 Hình 3.13 Tƣơng quan hàm lƣợng Pb đất đƣợc xử lý than sinh học hàm lƣợng Pb ngơ 90 Hình 3.14 Tƣơng quan hàm lƣợng Cd đất đƣợc xử lý than sinh học hàm lƣợng Cd ngơ 91 Hình 3.15 Tƣơng quan hàm lƣợng Zn đất đƣợc xử lý than sinh học hàm lƣợng Zn ngô 91 96 11 Lê Văn Khoa, Hoàng Xuân Cơ, Nguyễn Văn Cƣ, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Lƣu Đức Hải, Thân Đức Hiền, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Đình Hòe, Phạm Ngọc Hồ, Trịnh Thị Thanh (2008), Khoa học Môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội 12 Hoàng Anh Lê, Nguyễn Thị Thu Hạnh, Lê Thùy Linh (2013), “Ƣớc tính lƣợng khí phát thải đốt rơm rạ đồng ruộng địa bàn tỉnh Thái Bình”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học trái đất Môi trường, 29 (2), tr 26 - 33 13 Võ Văn Minh (2009), Nghiên cứu khả hấp thụ số kim loại nặng cỏ vetiver đánh giá hiệu cải tạo đất ô nhiễm, Luận án tiến sĩ Khoa học môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 14 Trần Sỹ Nam, Nguyễn Thị Huỳnh Nhƣ, Nguyễn Hữu Chiếm, Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Việt Kjeld Ingvorsen (2014), “Ƣớc tính lƣợng biện pháp xử lý rơm rạ số tỉnh đồng sông Cửu Long”, Tạp chí Khoa học - trường Đại học Cần Thơ, số 32, tr 87 - 93 15 Trần Thị Phả (2014), “Nghiên cứu khả hấp phụ số kim loại nặng (As, Pb, Cd, Zn) đất sậy (phramites australis) ứng dụng xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên”, Luận án tiến sỹ Môi trƣờng đất nƣớc, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 16 Vũ Dƣơng Quỳnh, Lars Stoumann Jensen, Andreas De Neergaard, Trần Đức Toàn (2013), “Ảnh hƣởng biochar, nƣớc thải biogas phân chuồng đến phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa đất xám bạc màu Bắc Giang Việt Nam”, Hội thảo quốc tế Than sinh học: Tiềm sử dụng cho nông nghiệp giảm thiểu biến đổi khí hậu, Hà Nội, 14-15 tháng 11 năm 2013 17 Hoàng Minh Tâm, Trần Tiến Dũng, Nguyễn Thị Thƣơng (2013), “Ảnh hƣởng than trấu đến sinh trƣởng, phát triển suất lạc trồng đât cát”, Hội thảo quốc tế Than sinh học: Tiềm sử dụng cho nơng nghiệp giảm thiểu biến đổi khí hậu, Hà Nội, 14-15 tháng 11 năm 2013 97 18 Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý (2013), “Tình hình phƣơng hƣớng tái chế, sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện Việt Nam”, http://www.nangluongvietnam.vn/news/vn/khoa-hoc-nang-luong/tinhhinh-va-phuong-huong-tai-che-su-dung-tro-xi-cua-cac-nha-may-nhietdien-o-viet-nam.html 19 Lê Thị Thủy, Phạm Quang Hà (2008), “Đánh giá thực trạng Cu, Pb, Zn, Cd đất nông nghiệp Việt Nam giai đoạn 2002 - 2007”, Tạp chí Khoa học đất - Hội Khoa học Đất Việt Nam, Số 29, tr 74 - 78 20 Nguyễn Thị Thúy (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng chế phẩm vi sinh vật đến hàm lượng dễ tiêu kim loại nặng Cu, Zn, Pb đất bị ô nhiễm”, Luận văn Thạc sỹ Nông nghiệp, Chuyên ngành Khoa học đất, trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội 21 Nguyễn Thị Việt Trà (2012), “Đánh giá ảnh hưởng đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường xí nghiệp thiếc Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên”, Luận văn Thạc sỹ Khoa học môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 22 Hồ Thị Lam Trà (2005), “Các dạng liên kết Cu, Cd, Pb Zn đất nông nghiệp chịu ảnh hƣởng làng nghề đúc đồng tái chế kẽm”, Tạp chí Khoa học đất - Hội Khoa học Đất Việt Nam, Số 21, tr 144 - 149 23 Mai Văn Trịnh, Kỹ thuật sản xuất than sinh học, Chƣơng trình hƣớng nghiệp nhà nơng, https://www.youtube.com/watch?v=BAtL8pi5GZc, ngày 25/10/2017 24 UBND tỉnh Thái Nguyên (2004), Đề án tăng cường quản lý nhà nước tài nguyên khoáng sản tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2005 - 2010 25 Lƣơng Thị Thúy Vân (2012), Nghiên cứu sử dụng cở vetiver để cải tạo đất bị ô nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên, Luận án tiến sỹ Nông nghiệp, Chuyên ngành Trồng trọt, Đại học Thái Nguyên 26 Phạm Hùng Việt, Trần Tú Hiếu, Nguyễn Văn Hợi (1999), Hóa học mơi trường sở, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội 98 27 Viện Chiến lƣợc Chính sách Tài ngun Mơi trƣờng (2007), “Điều tra, khảo sát trạng khai thác tài nguyên khoáng sản tài nguyên nƣớc”, http://isponre.gov.vn/home/du-an-de-tai-da-thuc-hien/87-dieu-tra-khaosat-hien-trang-khai-thac-tai-nguyen-khoang-san-va-tai-nguyen-nuoc 28 Phạm Tích Xuân (2010), Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng bãi thải khai thác chế biến khoáng sản kim loại đến môi trường sức khỏe người đề xuất giải pháp giảm thiểu, Báo cáo tổng hợp kết khoa học công nghệ đề tài KHCN cấp Nhà nƣớc KC.08.27/06-10, Viện Địa Chất, Hà Nội II Tiếng Anh 29 Ahmad M., Rajapaksha A U., Lim J E., Zhang M., Bola N., (2014), “Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review”, Chemosphere 99, pp 19 - 33 30 ANZ (1992), Australian and New Zealand Guidelines for the Assessment and Management of Contaminated Sites, Australian and New Zealand Environment and Conservation Council, and National Health Medical Research Council, https://www.nhmrc.gov.au/_files_nhmrc/publications/attachments/eh1 7.pdf 31 Alloway B J (1995), Heavy Metals in Soils, 2nd end, Blackie, Glasgow, The University of Reading U.K 32 Archanjo B S., Mendoza M E., Albu M., Mitchell D R G., Hagemann N., Mayrhofer C., Mai T L A., Weng Z., Kappler A., Behrens S., Munroe P., Achete C.A., Donne S., Araujo J R., Zwieten V L., Horvat J., Enders A., Joseph S (2017), “Nano scale analyses of the surface structure and composition of biochars extracted from field trials or after co-composting using advanced analytical electron microscopy”, Geoderma 295, pp 70 - 79 33 “ASTM C618 - 08 Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete”, ASTM International, Retrieved 2008-09-18 99 34 Asian coal ash association (2010), “Fly Ash Utilization in China: Market landscape and Policy Analysis”, https://scholar.google.com.vn/scholar?hl=vi&as_sdt=0%2C5&q=%09Fly+ Ash+Utilization+in+China%2C+Market+landscape+and+Policy+Analysi s%2C+2010&btnG= 35 Baoguo M., Meng Q., Jun P., Zongjin L (1999), “The compositions, surface texture, absorption, andbinding properties of fly ash in China”, Environment International, 25(4), pp 423 - 432 36 Beesley L., Marmiroli M (2011), “The immobilisation and retention of soluble arsenic, cadmium and zinc by biochar”, Environmental Pollution 159(2), pp 474 - 480 37 Beesley L., Moreno-Jiménez E., Gomez-Eyles J L (2010), “Effects of biochar and greenwaste compost amendments on mobility, bioavailability and toxicity of inorganic and organic contaminants in a multi-element polluted soil”, Environmental Pollution, 158(6), pp 2282 - 2287 38 Bhattacharyya K G., Gupta S S (2008), “Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite: A review”, Advances in Colloid and Interface Science, 140(2), pp 114 - 131 39 Bian R., Chen D., Liu X., Cui L., Li L., Pan G., Xie D (2013), “Biochar soil amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from China: results from a cross-site field experiment”, Ecological Engineering 58, pp 378 - 383 40 Bian R., Li L., Bao D., Zheng J., Jufeng Z., Zhang X., Liu X., Cheng K & Pan G (2016), “Cd immobilization in a contaminated rice paddy by inorganic stabilizers of calcium hydroxide and silicon slag and by organic stabilizer of biochar”, Journal of Environmental Science and Pollution Research 23, pp 10028 - 10036 41 Biniak S., Pakuła M., Szymański G S., Światkowski A (1999), “Effect of activated carbon surface oxygen-and/or nitrogen-containing groups on adsorption of copper (II) ions from aqueous solution”, Langmuir, 15(18), pp 6117 - 6122 42 Bjerregaard P., Depledge M H and Weeks J M (1991), Heavy metals, Blackwell Scientific Publications 100 43 Blacksmith Institute (2007), The World’s Worst Polluted Places, New York 44 Bodek I., Lyman W J., Reehl W F and Rosenblatt D H (1998), Environmental Inorganic Chemistry: Properties, Processes and Estimation Methods, Pergamon Press, Elmsford, NY 45 Bulter T A., Sikora L J., Steinhiber P M and Douglass L W (2001), “Compost age and sample storage effects on maturity indicators of biosolids compost”, Journal of Environmental Quality 30, pp 2124 - 2148 46 Cao X and Harris W (2010), “Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation”, Bioresource Technology 101, pp 5222 - 5228 47 Ciccu R., Ghiani M., Peretti R., Serci A., Zucca A (2001), Heavy metal immobilization using fly ash in soils contaminated by mine activity International Ash Utilization Symposium 48 Chusid M., Miller S H., Rapoport J (2009), The Building Brick of Sustainability, The Construction Specifier 49 Chang Y T., His H C., Hseu Z Y., Jheng S L (2013), “Chemical stabilization of cadimum in acidic soil using alkaline agronomic and industrial by-products”, Journal of Environmental Science and Health, 48 (Part A), pp 1748 - 1756 50 Chen D., Li R., Bian R., Li L., Joseph S., Crowley D., Pan G (2017), “Contribution of soluble minerals in biochar to Pb2+ adsorption in aqueous solutions”, BioResources, 12(1), pp 1662 - 1679 51 Cheng C H., Lehmann J., Engelhard M H (2008), “Natural oxidation of black carbon in soils: Changes in molecular form and surface charge along a climosequence”, Geochimica et Cosmochimica Acta 72, pp 1598 - 1610 52 Cox S (2000), “Mechanisms and Strategies for Phytoremediation of Cadmium”, http://lamar.colostate.edu/~samcox/CONCLUSIONS.html 53 Demirbas A (2004), “Effects of temperature and particle size on bio-char yield from pyrolysis of agricultural residues”, Soil and Fertilizers 32, pp 103 - 109 101 54 Diels L., Desmet M., Hooyberghs L., Corbisier P (1999), “Heavy metal bioremediation of soil”, Mol Biotechnol, 13(2), pp 171 55 Dong X L., Ma L Q and Li Y C (2011), “Characteristics and mechanisms of haxavalent chromium removal by biochar from sugar beet tailing”, Journal of Hazardous Materials 190, pp 909 - 915 56 Elouear Z., Bouzid J., Boujelben N., Feki M., Jamoussi F., Montiel A (2008), “Heavy metal removal from aqueous solutions by activated phosphate rock”, Journal of Hazardous Materials 156, pp 412 - 420 57 El-Hendawy, A-N A (2003), “Influence of HNO3 oxidation on the structure and adsorptive properties of corncob-based activated carbon”, Carbon, 41(4), pp 713 - 722 58 EPA (2000), “Solidification/Stabilization Use at Super sites”, EPA 542/R-00/010, Office of Solid Waste and Emergency Response, http://www.clu-in.org/s.focus/c/pub/i/611/ 59 EPA (2000), “Electrokinetic and Phythoremediation In Situ Treatment of Metal-Contaminated Soil: State-of-the-Practice”, Draft for Final Review 60 EPRI (Project Manager K Ladwig) (2010), Comparison of coal combustion products to other common materials - Chemical Characteristics, Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA 61 Fellet G., Marmiroli M., Marchiol L (2014), “Elements uptake by metal accumulator species grown on mine tailings amended with three types of biochar”, Science of the Total Environment 468, pp 598 - 608 62 Gaunt J L., Lehmann J (2008), “Energy balance and emissions associated with biochar sequestration and pyrolysis bioenergy production”, Environmental Science & Technology 42, pp 4152 - 4158 63 Glaser B., Guggenberger G., Zech W (2002), “Genetics of themosensitive genic male sterility in rice”, Euphytica 88, pp - 64 Graber E R., Tsechansky L., Khanukov J (2011), “Sorption, volatilization, and effecacy of the fumigant 1,3-dichloropropene in a biochar-amended soil”, Soil Chemistry 75, pp 1365 - 1373 65 Gomez-Eyles J L., Sizmur T., Collins C D., ans Hodson M E (2011), “Effects of biochar and the earthworm Eisenia fetida on the 102 bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons and potentially toxic elements”, Environmental Pollution 159, pp 616 - 622 66 Henry A., Foner et al (1999), “Characterization of fly ash from Israel with reference to its possible utilization”, Fuel 78, pp 215 - 223 67 http://www.acaa-usa.org/Publications/ProductionUseReports.aspx 68 http://flyash2012.missionenergy.org/intro.html (68) 69 Jiang J., Xu R K., Jiang T Y., Li Z (2012), “Immobilization of Cu (II), Pb (II) and Cd (II) by the addition of rice straw derived biochar to a simulated polluted Ultisol”, Journal of Hazardous Materials 229-230, pp 145 - 150 70 Joseph S., Graber E R., Chia C., Munroe P., Donne S., Thomas T., Nielsen S., Marjo C., Rutlidge H., Pan G X., Xiaorong F., Taylor P., Rawal A., and Hook J (2013), “Shifting paradigms on biochar: micro/nano-structures and soluble components are responsible for its plant-growth promoting ability”, Carbon Management, 4(3), pp 323 - 343 71 Karami N., Clemente R., Jimenez E M., Lepp N W and Beesley L (2011), “Efficiency of green waste compost and biochar soil amendments for reducing lead and copper mobility and uptake to ryegrass”, Journal of Hazardous Materials 191, pp 41 - 48 72 Kumar S., Loganathan V A., Gupta R B and Barnett M O (2011), “An assessment of U(VI) removal from groundwater using biochar produced from hydrothermal carbonuzation”, Journal of Environmental Management 92, pp 2504 - 2512 73 Lehmann J., and Joseph S (2009), Biochar for Environmental Management, Mapset Ltd, Gateshead, UK, pp, - 9, www.biocharinternational.org/images/Biochar_book 74 Lehmann J., Silva J P., Rondon M., Silva C M., Greenwood J., Nehls T., Steiner C., Glaser B (2002), “Slash-and-char - a feasible alternative for soil fertility management in the central Amazon? In: soil Science: Confronting New Realities in the 21st Century”, 7th World Congress of soil Science, Bangkok (in press) 75 Lehmann J (2007), “Bio-energy in the black”, Fronties in Ecology and the Environment 5, pp 381 - 387 103 76 Lehmann J., Gaunt J., Rondon M (2006), “Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems e a review”, Mitigation and adaptation strategies for Global 11, pp 403 - 427 77 Lim H S et al (2004), Heavy metal contamination and risk assessment in the vicinity of the abandoned Songcheon Au-Ag Mine in Kore, Procc.of II Inter.Conf.on Soil Poll.and Rem, pp - 78 Lu H L., Zhang W H., Yang Y X., Huang X F., Wang S Z., Qiu R L (2012), “Relative distribution of Pb2+ sorption mechanisms by sludgederived biochar”, Water Research 46, pp 854 - 862 79 Manorama Gupta and Singh S P (2013), “Fly ash production and its utilization in different countries”, Ultra Chemistry, 9(1), pp 156-160 80 Martin S M., Kookana R S., Van Zwieten L and Krull E (2012), “Marked changes in herbicide sorption-desorption upon ageing of bichars in soil”, Journal of Hazardous Materials 231-232, pp 70 - 78 81 Mbagwu J S C., Piccolo A (1997), Effects of humic substances from oxidized coal on soil chemical properties and maize yeild In: Drozd J., Gonet S S., Senesi N., Weber J (eds), The role of humic substances in the ecosytems and in environmental protection, IHSS, Polish Sciety of Humic Substances, Wroclaw, Poland, pp 921 - 925 82 McLean E.O (1982), “Soil pH and lime requirement, In Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Methods”, Agronomy Monograph 9, Agronomy Society of America and Soil Science Society of America: Madison, Wisconsin, pp 199 - 224 83 Mendez A., Gomez A., Ferreio J P and Gasco G (2012), “Effects of sewage sludge biochar on plant metal availability after application to a Mediterranean soil”, Chemosphere 89, pp 1354 - 1359 84 Mohamed H., Ali Khairia H., Al-Qahtani M (2012), “Assessment of some heavy metals in vegetables, cereals and fruits in Saudi Arabian markets”, Egyptian Journal of Aquatic Research 38, pp 31- 37 85 Nag S K., Kookana R., Smith L., Krull E., Macdonald L M and Gill G (2011), “Poor efficacy of herbicides in biochar-amended soils affected by their chemistry and mode of action”, Chemosphere 84, pp 1572 - 1577 104 86 Nguyen M N., Dultz S., Kasbohm J (2009), “Simulation of retention and transport of copper, lead and zinc in a paddy soil of the Red River Delta, Vietnam Agriculture”, Ecosystems and Environment 129, pp -16 87 Nguyen T C., Loganathan P., Nguyen T V., Vigneswaran S., Kandasamy J., Naidu R (2012), “Simultaneous adsorption of Cd, Cr, Cu, Pb and Zn by an iron-coated Australian zeolite in batch and fixedbed column studies”, Chemical Engineering Journal 270, pp 393 - 404 88 Oleszezuk P., Hale S E., Lehmann J and Cornelissen G (2012), “Activated carbon and biochar amendments decrease pore-water concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sewage sludge”, Bioresource Technology 111, pp 84 - 91 89 Park J H., Lamb D., Paneerselvam P., Choppala G., Bolan N., Chung J W (2011), “Roleoforganic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal (loid) contaminated soils”, Journal of Hazardous Materials, 185(2), pp 549 - 574 90 Pekrun C., Kaul H P., Claupein W (2003), Soil tillage for sustainable nutrient management”, In El Titi A (Ed.), Soil tillage in agroecosystems, CRC Press 91 Pehlivan E., Müjdat Özkan A., Dinc S., Parlayici S (2009), “Adsorption of Cu2+and Pb2+ ion on dolomite powder”, Journal of Hazardous Materials 167, pp 1044 - 1049 92 Regmi P., Moscoso J L G, Kumar S., Cao X., Mao J and Schafran G (2012), “Removal of copper and cadmium from aqueous solution using switchgrass biochar produced via hydrothermal carbonization process”, Journal of environmental management 109, pp 61 - 69 93 Rhoades J D (1982), Cation exchange capacity; In Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Methods, Agronomy Monograph 9; Agronomy Society of America and Soil Science Society of America: Madison, WI, pp 149 - 157 94 Rondon M A., Lehmann J., Ramirez J and Hurtado M (2007), “Biological nitrogen fixation by common beans (Phaseolus vulgaris L.) increases with biochar addition”, Biology and Fertility of Soil, 43(6), pp 699 - 708 105 95 Salbu B., Krekling T., Oughton D H (1998), “Characterization of radioactive particles in the environment”, Analyst 123, pp 483 - 489 96 Sitarz-Palczak, Elżbieta, and Jan Kalembkiewicz (2013), “Study of remediation of soil contamined with heavy metals by coal fly ash”, Journal of Environmental Protection, 3(10), pp 1373 97 Skodras G., Grammelis P., Kakaras E., Karangelos D., Anagnostakis M., Hinis E (2007), “Quality characteristics of Greek fly ashes and potential uses”, Potential uses Fuel Processing Technology 88, pp 77 - 85 98 Snellings R., Mertens G., Elsen J (2012), “Supplementary cementitious materials”, Mineralogy and Geochemistry, 74 (1), pp 211 - 278 99 Sohi S P., Krull E., Lopez-Capel E., Bol R (2010), “A review of biochar and its use and function in soil”, Advances in Agronomy 105, pp 47 - 82 100 Swiatkowski A., Pakula M., Biniak S., Walczyk M (2004), “Influence of the surface chemistry of modified activated carbon on its electrochemical behaviour in the presence of lead(II) ions”, Carbon, 42(15), pp 3057 - 3069 101 Tao X, Liu X (2008), “Peanut Shell Activated Carbon: Characterization, surface modification and adsorption of Pb2+ from aqueous solution”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16(3), pp 401 - 406 102 Tang J., Zhu W., Kookana R., Katayama A (2013), “Characteristics of biochar and its application in remediation of contaminated soil”, Journal of Bioscience and Bioengineering, 116(6), pp 653 - 659 103 Tessier A., Campbell P G C , Bisson M (1979), “Sequential extraction procedures for the speciation of particulate trace metals”, Analytical Chemistry 51, pp 844 - 851 104 Tryon E H (1948), “Effect of charcoal on certain physical, chemical, and biological properties of forest soils”, Ecological Monographs 18, pp 81 - 115 105 Tsai T., Aarne Vesilind P (1999), “Zinc adsorption by limetreated montmorillonite clay”, Journal of Environmental Science and Health, 34(1), 103 - 124 106 106 Verheijen F G A., Jeffery S., Bastos A C., Velde M., Van der, Diafas I (2010), Biochar application to soils - A critical scientific review of effects on soil properties, processes and functions, European Communities, Luxembourg 107 Wang H L., Lin K., Hou Z N., Richardson B and Gan J (2010), “Sorption of the herbicide terbuthylazine in two New Zealand forest soils amended with biosolids and biochars”, Journal of Soils and Sediments 10, pp 283 - 289 108 Wang Y., Michel F M., Choi Y., Eng P J., Levard C., Siebner H., Gu B., John R., Bargar J R., Brown G.E (2016), “Pb, Cu, and Zn distributions at humic acid-coated metal-oxide surfaces”, Geochimica et Cosmochimica Acta, 188(1), pp 407 - 423 109 Weng Z., Van Zwieten L., Singh B P., Tavakkoli E., Joseph S., Macdonald L M., Rose M T., Rose T J., Kimber S W L., Morris S., Cozzolino D., Araujo J R., Archanjo B S., Cowie A (2017), “Biochar builds soil carbon over a decade by stabilising rhizodeposits”, Nature Climate Change 7, pp 371 - 376 110 Xu X., Cao X., Zhao L., Wang H., Yu H., Gao B (2013) “Removal of Cu, Zn, and Cd from aqueous solutions by the dairy manure-derived biochar”, Environmental Science and Pollution Research, 20(1), pp 358 - 368 111 Yao Y., Gao B., Chen H., Jiang L., Inyang M., Zimmerman A R., Cao X., Yang L., Xue Y and Li H (2012), “Adsorption of sulfamethoxazalo on bichar and impact on reclaimed water irrigation”, Journal of Hazardous Materials 209, pp 408 - 413 112 Yao Y., Gao B., Inyang M., Zimmerman A R., Cao X., Pullammanappallil P and Yang L Y (2011), “Biochar derived grom anaerobically digested sugar beet tailings: characterization anf phosphate removal potential”, Bioresource Technology 102, pp 6273 - 6278 113 Sarbak Z., Stanczyk A and Kramer-Wachowiak M (2004) “Characterisation of surface properties of various fly ashes”, Powder Technology, 145 (2), pp 82 - 87 107 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Lấy mẫu tro bay Công ty cổ phần Nhiệt điện Cao Ngạn Sản xuất than sinh học từ rơm rạ 108 Hình ảnh bãi thải mỏ chì - kẽm làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên 109 Thí nghiệm Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu nghiên cứu đất khai khống bị nhiễm kim loại nặng 110 Thí nghiệm Thí nghiệm trồng ngơ đất ô nhiễm kim loại nặng khai khoáng đƣợc xử lý vật liệu hấp phụ Quá trình chiết rút, thu dịch lọc đo mẫu máy quang phổ hấp phụ nguyên tử ... VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THAN SINH HỌC SẢN XUẤT TỪ RƠM RẠ VÀ TRO BAY ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG DO KHAI THÁC... tài: Nghiên cứu sử dụng than sinh học sản xuất từ rơm rạ tro bay để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng khai thác khoáng sản MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài đƣợc thực với mục tiêu sau đây: Nghiên cứu. .. tái sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ) để sản xuất than sinh học tái sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn làm vật liệu nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng khai thác khống sản