Luận văn được thực hiện với các mục tiêu sau: Đánh giá hiện trạng khai thác và chế biến quặng thiếc; đánh giá mức độ lắng đọng và lan truyền của một số kim loại nặng bao gồm: As, Zn, Pb, Mn,Fe, Hg, Sn, Cu tại khu vực khai thác mỏ thiếc tại xã Châu Hồng, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An; đề xuất các biện pháp giảm thiểu kim loại nặng và phương án xử lý ô nhiễm.
LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS Đồng Kim Loan – Giảng viên Khoa Mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm q báu cho em trong suốt q trình làm luận văn tốt nghiệp. Xin gửi lời tri ân nhất của em đối với những điều q báu cơ dành cho em Để hồn thành luận văn này em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình trong q trình phân tích thực nghiệm của các cán bộ phân tích tại Phòng Phân tích chất lượng mơi trường của Trung tâm Y tế dự phòng Nghệ An Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy cơ Khoa Mơi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên. Những người đã cho em những kiến thức bổ ích, giúp đỡ em hồn thành luận văn này Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã bên cạnh và giúp đỡ em trong suốt q trình làm luận văn này Hà Nơi, tháng 12 năm 2013 Học viên cao học Phạm Trường Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU .1 DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường KLN : Kim loại nặng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BYT : Bộ Y tế WHO : Tổ chức y tế thê giới QĐ : Quyết định HĐTLKS : Hội đồng trữ lượng khống sản MỞ ĐẦU Cơng nghiệp khai khống vẫn được xem là một ngành cơng nghiệp mũi nhọn đóng góp một phần quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của đất nước ta. Tuy nhiên, trong q trình khai thác khống sản nói chung và quặng thiếc nói riêng đã gây ra rất nhiều tác động xấu tới mơi trường cũng như người dân khu vực xung quanh. Những tác động tiêu cực này đầu tiên phải kể đến việc phá rừng để khai thác quặng và làm đường giao thơng, tiếp theo đó là các hoạt động khai thác gây ơ nhiễm khơng khí và ơ nhiễm mơi trường nước trong đó có ơ nhiễm KLN Hiện nay, việc khai thác quặng và hiện trạng ô nhiễm nước ở khu vực khai thác, chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An đang diễn ra hàng ngày với mức độ rất nghiêm trọng. Nhiều đơn vị khai thác quặng thiếc tại các dãy núi cao các xã Châu Hồng, Châu Thành, Châu Quang, Châu Tiến thường lén xả nước thải bùn từ trên núi xuồng tràn vào ruộng lúa, khu dân cư hoặc tràn qua khe suối khiến cho mơi trường bị ơ nhiễm nghiêm trọng. Một số đơn vị khai thác tuy có xây dựng các bể xử lý nhưng thực tế gần như các bể khơng được hoạt động mà nước thải chủ yếu thải trực tiếp ra mơi trường Tại các khe đầu nguồn nước ln bị đục và có màu đen thẫm, trong đó hàm lượng asen khá cao do các đơn vị khai thác đã sử dụng nước trong q trình tuyển thơ (sơ bộ). Thêm vào đó việc « mót » quặng diễn ra ngay giữa dòng khe, người dân đào bới và đãi quặng trực tiếp xuống khe khiến cho nguồn nước quanh năm đục ngầu, dòng chảy bị thay đổi, mơi trường bị ơ nhiễm nghiêm trọng. Bên cạnh việc khai thác khống sản (ở Việt Nam cũng như trên thế giới), con người cũng đã quan tâm đến các biện pháp xử lý nhằm giảm sự phát thải các chất ơ nhiễm ra ngồi mơi trường, mà đặc biệt là kim loại nặng. Tuy nhiên sự quan tâm xử lý và quản lý chưa phải khi nào và ở đâu cũng đúng mực. Thêm nữa, sự quan tâm hầu như cũng mới chỉ dừng lại ở tại các điểm phát thải, mà chưa chú ý nhiều đến sự lan truyền và lắng đọng của các kim loại nặng trong q trình vận chuyển vào các nguồn tiếp nhận (mơi trường đất, nước, khơng khí và sinh vật); cho nên cũng chưa đưa ra được những lời cảnh báo, các biện pháp thật hữu hiệu và khoa học nhằm ngăn chặn, làm giảm nhẹ, … các tác động do ơ nhiễm đối với con người và hệ sinh thái quanh khu vực khai thác mỏ Chính vì những mục đích như vậy mà đề tài luận văn “Nghiên cứu sự lắng đọng và phát tán một số kim loại nặng trong nước thải từ q trình khai thác và làm giàu quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An” đã được thực hiện với những mục tiêu chính sau: Đánh giá hiện trạng khai thác và chế biến quặng thiếc Đánh giá mức độ lắng đọng và lan truyền của một số kim loại nặng bao gồm: As, Zn, Pb, Mn,Fe, Hg, Sn, Cu tại khu vực khai thác mỏ thiếc tại xã Châu Hồng, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Đề xuất các biện pháp giảm thiểu kim loại nặng và phương án xử lý ô nhiễm CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1 Tình hình và hiện trạng ơ nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc 1.1.1 Tình hình khai thác quặng thiếc [9] Trên thế giới Thiếc (Sn) là một trong những kim loại đầu tiên mà lồi người đã phát hiện được. Việc sử dụng Sn làm hợp kim với đồng đã trải qua một thời kì lâu dài và quan trọng trong thời đại đồ đồng. Đồng đen cổ nhất đã được tìm thấy Ơfrat (Messopotania) vào 3500 – 3200 năm trước Cơng Ngun. Vào khoảng 1800 – 1500 năm trước Cơng Ngun, ở Trung Quốc đã sử dụng rộng rãi đồng đen. Trong thế kỷ 18, ở Anh (mỏ Coocmuon), nam Trung Quốc, Bolivin, Liên Xơ đã khai thác thiếc với quy mơ lớn. Sản lượng thiếc khai thác trên thế giới từ năm 1940 đến năm 2006 được thống kê trong bảng 1 Bảng 1. Sản lượng khai thác thiếc trên thế giới theo thời gian (nghìn tấn) Năm 1940 1957 1975 1991 2000 2005 2006 S ả n 240 200 234.6 186.3 289 351.8 340 lượng Năm 1940, thế giới khai thác được 240.000 tấn (trừ Liên Xô). Năm 1957, thế giới sản xuất được 200.000 tấn (không kể Liên Xô và Trung Quốc). Liên Xô phát nhiều vùng quặng thiếc lớn (Zabaical, tiểu Khingan, Xkhote – Albitin và đặc biệt là trên lãnh thổ rộng lớn miền đông bắc) Ở Việt Nam [9] Ở Việt Nam quặng thiếc có nhiều nơi, nhưng trữ lượng lớn nhất là 3 khu vực chính: Cao Bằng, Sơn Dương và Quỳ Hợp. Theo kết quả tìm kiếm – thăm dò đã xác định tài ngun thiếc vào cỡ 80 nghìn tấn, trữ lượng cơng nghiệp 50 nghìn tấn, trong đó trữ lượng ở các vùng quặng như sau: Tĩnh Túc (Cao Bằng): 15 nghìn tấn thiếc Sơn Dương (Tun Quang): 11 nghìn tấn thiếc Quỳ Hợp (Nghệ An): 23 nghìn tấn thiếc Tổng sản lượng khai thác được thể hiện ở bảng 2 Bảng 2. Sản lượng khai thác thiếc qua các thời kỳ như sau (tấn SnO2) Năm Sản lượng 1850 1913 1937 1941 1945 1950 1955 1960 1966 1971 1981 1991 1995 84 127 196 244,5 87 164 170 137 166 185 243 197 250 Từ 1910 đến 1914 thực dân Pháp đã khai thác ở Pia Oac (Cao Bằng) được 3.247 tấn Sn kèm theo 137 kg Au. Từ năm 1950 đến năm 1956 khai thác thủ cơng được 440 tấn SnO2; 1957 – 1980 sản lượng khai thác vùng Pia Oac đạt 9.901 tấn SnO2 với mật độ trung bình 1305 g/m3. Ở Tam Đảo đạt 3.500 tấn SnO2 với mật độ trung bình 1348 g/m3. Trước năm 1988, sản lượng hàng năm chỉ đạt 600 tấn, năm cao nhất 1000 tấn. Ở Sơn Dương khai thác từ 1965 đến 1984 được 4 nghìn tấn, trung bình 210 tấn/năm. Ở Quỳ Hợp khai thác từ 1961 với qui mơ nhỏ. 1.1.2 Hiện trạng ơ nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc Trên thế giới [21,24] Hiện nay, các khu mỏ khai thác và chế biến quặng thiếc trên thế giới đa số đều đang ở trong tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng. Ở những nước có mỏ thiếc và có sản lượng khai thác thiếc lớn như Indonesia, Trung Quốc, Nga … hàm lượng kim loại nặng có mặt trong nước đều vượt q tiêu chuẩn cho phép Một khu vực ơ nhiễm là lưu vực sơng Citarum ở Tây Java của Indonesia, nơi 9 triệu người sinh sống nhưng có tới 2.000 nhà máy. Dòng sơng Citarum, vốn được sử dụng để phục vụ các nhu cầu hàng ngày của người dân ở đây cũng như để cung cấp nước tưới cho đồng ruộng, đã bị ơ nhiêm bởi nhiều loại chất độc, trong đó có nhơm và mangan. Kiểm tra mẫu nước uống ở đây cho thấy hàm lượng chì vượt q 1.000 lần mức tiêu chuẩn của WHO (0,05 mg/L).[21] Nhiều thập niên khai thác mỏ đa kim chì – thiếc bừa bãi thành phố Kabwe, Zambia gây vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân Kabwe, nơi hơn 300.000 người được cho là bị ảnh hưởng bởi ơ nhiễm. Năm 2006, lượng chì trong máu trẻ em ở Kabwe được phát hiện cao gấp 510 lần mức được khuyến nghị.[24] Ở Việt Nam [3, 14] Qua phân tích mẫu đất của một số khu vực khai thác mỏ thiếc đã nhận thấy tất cả đều là những điểm nóng về ơ nhiễm kim loại nặng (KLN), điển hình là mỏ thiếc xã Hà Thượng, Thái Ngun và mỏ thiếc Quỳ Hợp, Nghệ An. Phân tích sơ bộ nhận thấy đất ở xung quanh 2 mỏ thiếc này đều bị nhiễm As nghiêm trọng, trong đó tại mỏ thiếc Hà Thượng hàm lượng As trong đất gấp 17 – 308 lần tiêu chuẩn cho phép. Mỏ thiếc tại Quỳ Hợp ,tình trạng mơi trường đất tại các khu vực Châu Cường, Bản Png, Thung Lũng I, Khê Đổ, Châu Tiến, … (Quỳ Hợp Nghệ An) cũng đã gây hậu quả làm thu hẹp diện tích đất canh tác và làm giảm chất lượng đất của nhân dân địa phương.[3] Ở mỏ thiếc Quỳ Hợp, dòng thải của nhà máy được thải trực tiếp ra một con suối nhỏ gần đó. Hàm lượng As trong chất thải rắn rất cao (355 mg/kg) so với hàm lượng được coi là khơng ơ nhiễm trên thế giới (5 20mg/kg).[3] Tại các mỏ thiếc, quặng đi thường chứa arsenopyrit (12%), chalcopyrit (1%) và pyrit (10 15%). Các khống vật sulfua này bị oxi hố tạo ra dòng thải axit mỏ và giàu kim loại. Sự lan toả của As và sự ơxy hố các kim loại độc hại như Cu, Cd từ các nguồn rỉ dòng thải axit mỏ qua các đống thải cũng khơng hề được Hình 24 : Sự biến thiên hàm lượng Sn trong trầm tích Hình 25 : Sự biến thiên hàm lượng Mn trong trầm tích Nhìn vào bảng thống kê dễ dàng nhận thấy rằng tất cả các KLN (trừ Cu) trong trầm tích tại điểm xả thải đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều. Cụ thể, As cao hơn 6,2 lần, Hg cao hơn 11,7 lần, Pb cao hơn 1,3 l ần, Zn cao h ơn 10,1 lần Do nồng độ KLN trong nước tại điểm T1 rất cao nên việc hàm lượng KLN trong trầm tích cao cũng là một điều dễ hiểu dưới khả năng lắng đọng của KLN. Khi hàm lượng KLN trong trầm tích cao dễ dẫn đến khả năng thẩm thấu KLN xuống nước ngầm, từ đó sẽ gây ơ nhiễm nước ngầm. Sau đó với cơ chế tích lũy sinh học thì KLN có thể tích lũy trong cây trồng xung quanh từ đó ảnh hưởng đến cơ thể sống 48 Theo khoảng cách và dưới hệ số lắng đọng của KLN thì thơng thường hàm lượng KLN trong trầm tích sẽ tăng dần theo thời gian và khoảng cách, tuy nhiên tại điểm T2 nhìn chung thì hàm lượng các KLN trong đất đều giảm xuống. Ngun nhân là do việc lấy mẫu tiến hành tại trầm tích bề mặt trong khi có một số KLN đã có thể di chuyển xuống các tầng đất sâu hơn, ngồi ra do mực nước lúc lấy khá nơng nên các KLN sẽ hấp thụ nhiều vào 2 bên bờ suối tại những thời điểm mực nước dâng cao Tương tự như tại điểm T2 thì tại điểm T3 hàm lượng của KLN cũng giảm xuống, nhưng đặc biệt có 2 KLN là Pb và Hg thì hàm lượng tăng lên. Cụ thể Hg tăng lên 6,13 mg/kg từ 5,67 mg/kg, Pb tăng lên 122,6 mg/kg từ 106,5 mg/kg. Hàm lượng KLN vẫn vượt qua tiêu chuẩn cho phép Ngun nhân của sự tăng hàm lượng Pb và Hg tại điểm T3 có thể do địa hình đáy của suối khơng đồng đều, dẫn tới hàm lượng KLN này cao hơn tại các điểm trũng. Ngồi ra, khối lượng ngun tử lớn hơn dẫn đến khả năng lắng đọng của các 2 KLN này lơn hơn các KLN khác Tại điểm T4 ngồi Cu thì hàm lượng Zn đã nằm trong tiêu chuẩn. Nồng độ Hg và Pb vẫn tăng lên so với điểm T3. Các KLN khác có giảm nhưng vẫn cao hơn tiêu chuẩn rất nhiều. Cụ thể As cao hơn 4,3 lần, Hg cao hơn 12,7 lần… Đặc biệt hàm lượng sắt rất cao đạt đến mức 20,6 g/kg. Tuy hàm lượng Fe và Sn khơng được quy định trong QCVN 43:2012 nhưng vẫn có thể nhận thấy trầm tích ở đây chứa lượng KLN q cao So với điểm T4 thì tại điểm T5 tất cả các KLN đều có dấu hiệu giảm dần hàm lượng đến tiêu chuẩn cho phép, Tại đây thì hàm lượng Cu, Pb, Zn đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 3,2 lần, Hg cao hơn 12,6 lần. 49 Hàm lượng các KLN tại điểm T5 có dấu hiệu giảm mạnh như Pb, Zn và Fe. Ngun nhân là do tại 2 bên bờ suối tại địa điểm này có một lượng lớn các loại cây có khả năng hấp thụ kim loại nặng như cây thơm ổi hay dương xỉ. Tại điểm T6 cách điểm xả thải 3000m so với QCVN 43 :2012 thì hàm lượng As và Hg vẫn cao hơn tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 2,7 lần, Hg cao hơn 11,2 lần. Còn các KLN khác đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Hàm lượng Fe vẫn ở mức cao là 8,7 g/kg Đối với người dân khu vực xung quanh nếu sử dụng nước ngầm phục vụ cho mục đích sinh hoạt thì cần có các biện pháp để giảm hàm lượng KLN đặc biệt là As, Hg và Fe trước khi sử dụng Tại điểm T7, đây điểm cuối cùng trên tuyến thải sở khai khống,khoảng cách điểm xả thải là 5000m nhưng hàm lượng As và Hg trong trầm tích vẫn vượt q tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 2,5 lần, Hg cao hơn 10,4 lần Khả năng lắng đọng của KLN trên tuyến thải khá cao, đặc biệt là As và Hg. Có thể có nguy cơ gây ơ nhiễm nước ngầm trong khu vực tuyến thải Cơ sở khai khống cũng như địa phương cần có những hoạt động quan trắc chất lượng nước ngầm khu vực xung quanh mỏ khai khống và tuyến thải để đánh giá chất lượng nước ngầm Ngoài ra, sở khai khoáng cần khẩn trương áp dụng các biện pháp để giảm thiểu và xử lý ơ nhiễm KLN 3.2.3. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sự lan truyền và lắng đọng KLN Q trình lan truyền và lắng đọng của KLN trên tồn bộ tuyến thải chịu rất nhiều sự ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như địa chất, thủy văn… + Ảnh hưởng của địa hình, địa chất, thủy văn 50 Địa hình chính của khu mỏ cũng như tồn bộ tuyến thải là địa hình đồi núi, có xu hướng dốc, thấp dần về phía hạ lưu sơng, cao dần về phía thượng lưu, chênh nhau 250m. Ngồi ra mức độ chia cắt trung bình nên khả năng thốt nước tương đối tốt, do đó các KLN trong nước sẽ có khả năng lan truyền xa hơn Ngồi ra, do đặc điểm của hệ thống tuyến thải là chiều rộng nhỏ (1 3m), độ dốc khá lớn (30 350), lưu lượng nước cao (30,7 L/s) nên khả năng lan truyền KLN trên tuyến thải cũng khá lớn. Hơn nữa, địa hình lòng suối khơng đồng đều, các KLN có mặt trong tuyến thải dễ dàng lắng đọng tại các điểm gấp, khúc ngoặt hay các điểm trũng của lòng suối Thành phần quặng thơ tại khu mỏ chứa một lượng lớn sunfua của sắt, đồng, chì, kẽm nên trong q trình khai thác thải ra mơt lượng lớn suafua của các kim loại này dẫn đến việc làm giảm pH xung quanh khu vực khai thác cũng như nội mỏ, dẫn tới việc gia tăng khả năng hòa tan các KLN xuống tuyến thải + Ảnh hưởng của khí tượng Lượng mưa là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lan truyền KLN. Trong các tháng từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, lượng mưa gia tăng đột biến trên tồn bộ tuyến thải, dẫn đến việc lưu lượng nước gia tăng, mực nước dâng cao. Các KLN có mặt trong tuyến thải có thể lan truyền đi xa hơn kèm theo đó là khả năng sa lắng, hấp thu KLN vào 2 bên bờ suối tại các thời điểm mực nước dâng cao Ngồi ra thì các điều kiện khí tượng khác như nhiệt độ, độ bốc hơi, gió, độ ẩm đều có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khả năng lan truyền và lắng đọng của KLN trên tuyến thải 3.3. Đề xuất các giải pháp quản lý và xử lý KLN [10] 3.3.1. Giải pháp quản lý kim loại nặng Kim loại nặng là nguồn gây ơ nhiễm chính ở khu vực khai thác. Hiện nay, khu vực dân cư xung quanh nhà máy đã phải chịu ơ nhiễm kim loại nặng khá 51 nghiêm trọng, đặc biệt như là As và Pb, Hg. Như vậy, bên cạnh việc xử lý cũng cần phải tiến hành các biện pháp quản lý và giảm thiểu lượng chất thải chứa kim loại nặng thải ra mơi trường. Để hạn chế kim loại nặng ảnh hưởng đến mơi trường thì các hạng mục cần lưu ý trong q trình sản xuất bao gồm : + Cơng nghệ khai thác cũng như cơng nghệ chế biến cần được nâng cấp, hạn chế tối đa lượng quặng và khống vật phát tán ra bên ngồi + Hạn chế lượng nước mưa chảy tràn, tránh tình trạng rửa trơi kèm theo kim loại nặng xuống nước + Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải. 3.3.1.1 Cố định các tác nhân ơ nhiễm bằng các phương pháp hóa học Thành phần của bùn thải có chứa các kim loại nặng với hàm lượng cao. Hàm lượng Sunphua trong quặng lớn, do tiếp xúc trực tiếp với khơng khí nên q trình ơxi hóa chuyển thành sunphat nhanh dẫn đến sự hòa tan các kim loại trong bùn thải, phương án đưa ra là sử dụng vơi bột để làm tăng pH và kết tủa các kim loại nặng dưới dạng hiđroxit. Ngồi việc giảm thiểu bằng cách cho các ion kim loại kết tủa thì có thể thay đổi hệ thống khai thác cũng như tuyển quặng của nhà máy làm tăng năng suất trong q trình tuyển. Từ đó hạn chế bớt lượng kim loại có mặt trong nước thải 3.3.1.2. Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải Đầu tiên, đối với hồ lắng chứa bùn thải phải tiến hành xây dựng lớp chống thấm bề mặt nhằm hạn chế kim loại nặng thấm xuống nước ngầm. Sau đó sẽ tiến hành xây nâng cao mức độ an tồn cho hồ chứa bằng cách nâng cao và gia cố bờ xung quanh hồ chứa tránh trường hợp rạn nứt, vỡ bờ gây ô nhiễm nghiêm trọng Cố định và chống thấm lớp bùn thải 52 Lớp dưới cùng giáp với vôi bột, sử dụng màng chống thấm Bentonite, viết tắt GCLs (Geosythetic Clay Lines) c ấu tạo dạng thảm, thành phần chính gồm 3 lớp: + Lớp phủ bề mặt bằng vải địa kỹ thuật, sử dụng ở dạng vải khơng dệt có khối lượng trên đơn vị diện tích lớn hơn 190 g/m2 nhằm đảm bảo cho Bentonite khơng bị trơi ra ngồi trong q trình trương nở. + Lớp giữa là Sodium Bentonite ở dạng bột, chất lượng của Sodium Bentonite sẽ quyết định đến lớp màng chống thấm, hệ số trương nở của lớp Sodium Bentonite sẽ lớn hơn hoặc bằng 24 ml/2g (SI≥24mg/2g). + Lớp lót đáy là một lớp vải địa kỹ thuật dạng dệt, có khối lượng trên đơn vị diện tích lớn hơn 110g/m2. Hai lớp áo mang bằng vải địa kỹ thuật có khả năng kháng các tác động hóa lý của mơi trường, được dệt xun kim với nhau nhằm tăng khả năng gia cường ổn định nền móng và tăng khả năng kháng bóc tách để bảo vệ lớp bentonite Giải pháp nâng cao mức độ an tồn cho hồ chứa bùn thải + Hệ thống kè tự nhiên khu bùn thải giáp với hồ chứa nước , khi xảy ra mưa lớn ngồi dự kiến có khả năng làm rạn nứt, vỡ đập gây ơ nhi ễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Do đó cần nâng cấp cũng như gia cố thường xuyên để tránh sự cố rủi ro + M ặt khác, khả năng thấm tự nhiên của đậ p là rất lớn do thành phần cấp hạt của d ạng đất tự nhiên đã đượ c đánh giá phần đầ u, do vậy nếu khơng có biện pháp chống th ấm phù hợp sẽ gây ô nhiễm ngu ồn n ướ c mặt cho khu h ạ l ưu c ủa h ồ ch ứa 3.3.1.3. Hạn chế nước mưa chảy tràn Hạn chế nước mưa chảy tràn nhằm giảm thiểu một phần lượng kim loại nặng bị rửa trơi xuống tuyến thải gây ơ nhiễm 53 Các biện pháp sau có thể sử dụng : Cải tạo hệ thống ránh thốt nước dọc hai bên tuyến đường nội mỏ (22 km) đảm bảo thốt nước tốt cho khu mỏ Trồng cây xung quanh khu khai thác giảm khả năng rửa trơi của đất. Theo tính tốn sơ bộ nếu mỗi cây cách nhau 3m thì cần số lương cây trồng là 1467 Ngồi ra, có thế tiến hành rải đất và làm giảm độ dốc của đất, giảm khả năng rửa trơi trên diện rộng 3.3.1.4. Các giải pháp phòng ngừa rủi ro + Xây dựng kè đá khu bùn thải giáp với hồ chứa, phía trong lớp kè tiếp giáp với hồ chứa có sử dụng lớp màng chống thấm Bentonite và lớp đất sét dày 0,3m có hệ số thấm là 0,01 m/ngày.đêm. + Cải tạo lại hồ chứa nước thải tại khu vực hạ lưu của đập, phòng tránh sự cố rủi ro do nước thải bị thấm từ hệ thống hồ chứa bùn thải khi xảy ra mưa lũ. Sử dụng vơi và sơđa (Na2CO3) để trung hòa khi có sự cố xảy ra. Thiết kế hệ thống cánh ngăn để dự phòng trong trường xấu nhất thì chặn lại nguồn nước thải trong hồ chứa nước. + Tiến hành quan trắc mơi trường đối với chất lượng nước mặt tại hồ chứa, và nước ngầm tại khu vực hạ lưu 2 lần/năm để kịp thời phát hiện hiện tượng ơ nhiễm do hiện tượng thấm của chất thải trong hồ và có giải pháp xử lý ơ nhiễm ơ trường kịp thời. Các chỉ tiêu ơ nhiễm kim loại nặng cần quan trắc là: As, Pb,Hg, Cu, Zn, Fe, Sn ,Mn 3.3.2. Giải pháp xử lý kim loại nặng Song song với việc quản lý lượng kim loại nặng thải ra mơi trường thì việc xử lý ơ nhiễm do kim loại nặng cũng phải được quan tâm do hiện trạng ơ nhiễm kim loại nặng ở khu vực dân cư xung quanh cũng đang diễn ra khá nghiêm 54 trọng do hàm lượng kim loại nặng trong đất trầm tích và nước cao hơn mức độ cho phép rất nhiều Hiện nay, có khá nhiều phương pháp xử lý ơ nhiễm kim loại nặng, tuy nhiên, do việc khai thác đã tiến hành khá lâu, mức độ ơ nhiễm đã xảy ra trên diện rộng nên rất khó có thể áp dụng các biện pháp tốn kém kinh phí hoặc khơng ứng dụng được trên diện rộng 3.3.2.1. Xử lý kim loại nặng bằng thực vật Hiện tại, ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã áp dụng rất thành cơng phương pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng. Có rất nhiều loại thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng như cỏ Vetiver, cây Dương xỉ, cây Mần trầu…Trong đó thì cỏ Vetiver được sử dụng nhiều nhất và cũng mang lại hiệu quả rất khả quan trong việc xử lý kim loại nặng Bảng dưới đây miêu tả khả năng chịu tải kim loại nặng của cỏ vetiver trong mơi trường đât, do đó có thể áp dụng việc trồng cỏ vetiver để xử lý lượng kim loại nặng tồn dư trong khu mỏ Bảng 13. Ngưỡng chịu đựng KLN của cỏ Vetiver Kim Loại Ngưỡng chịu trong đất (mg/kg) Ngưỡng chịu trong cây cỏ khác (mg/kg) Cỏ Vetiver Cây cỏ khác Cỏ Vetiver Cây cỏ khác As 100200 2.0 2172 110 Cd 2060 1.5 4548 520 Cu 50100 1315 15 Cr 200600 518 0.020.2 Pb >1500 >78 Hg >6 >0.12 55 Ni 100 710 347 1030 Se >74 214 >11 Zn >750 880 Nguồn:[17] Ngồi việc áp dụng cỏ Vetiver thì có thể áp dụng trồng một số loại cây khác cũng có khả năng hấp thu kim loại nặng như : Cây thơm ổi (Lantana camara) Đây là một loại cây dại gần đây các nhà khoa học Việt Nam phát hiện ra nó có khả năng hấp thụ kim loại nặng (đặc biệt là Pb và Cd) rất tốt. Nó có khả năng hấp thụ Pb từ 5005000 lần so với các loại cây khác mà khơng bị ảnh hưởng Cây dương xỉ Đây là một loại cây đã được trồng nhiều trên các khu mỏ, nhất là các khu mỏ nhiễm As do chúng có khả năng hấp thụ As trong đất rất tốt 3.3.2.2. Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp ổn định hóa rắn kết hợp phụ gia HSOB (Hazardous sludge of betong) Phụ gia HSOB là một hợp chất được pha trộn vào hỗn hợp bùn thải chứa kim loại nặng tạo nên phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất độc hại thành chất khơng độc hại hoặc ít độc hại hơn, khơng hòa tan trong nước. Dùng xi măng + cát + bùn thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bê tơng sản xuất gạch lát đường nơng thơn, tường rào… với chất lượng theo u cầu của thiết kế [10] 3.3.3. Dự tốn chi phí cho các giải pháp xử lý ơ nhiễm mơi trường 56 Để tránh hiện tượng đất đá bị rửa trơi vào mùa mưa, cơng ty tiến hành làm đê bao quanh khu bãi thải, với tiết diện hình thang (đáy 3m, cao 1m, rộng 1m) và có tổng chiều dài 433m a. Chi phí làm đê bao quanh bãi thải là 31.056.056 đồng + Chi phí đổ đất vào bãi thải với chiều cao 0,5m + Khối lượng đất: 500.000 m3 b. Chi phí để vận chuyển đất ra bãi thải là 26.174.586 đồng + Chi phí trồng cây trên khu vực bãi thải Diện tích trồng cây 1ha c. Chi phí trồng cây là 11.271.892 đồng d. Chi phí cải tạo hồ lắng : 113.457.224 đồng e. Chi phí cải tạo hệ thống rãnh thốt nước : 8.278.134 đồng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong suốt q trình nghiên cứu về sự lắng đọng và lan truyền của một số KLN trong nước thải từ q trình khai khống tại mỏ thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An, có thể rút ra những nhận xét sau đây Mặc dù cơ sở khai khống đã tiến hành xây dựng và áp dụng các hệ thống xử lý nước thải nhưng nồng độ KLN trong nước thải của q trình khai 57 khống rất cao và là ngun nhân chính gây ơ nhiễm KLN đối với mơi trường nước xung quanh khu vực khai khống Do đặc điểm của quặng thiếc trong khu vực khai thác là quặng đa kim nên nước thải chứa rất nhiều các kim loại khác nhau như As, Hg, Cu, Pb, Zn, Fe, Sn, Mn. Đặc biệt với tính chất quặng chứa nhiều sulfua sắt, đồng, chì, kẽm nên nồng độ các kim loại này cao hơn so với các kim loại khác Khả năng lan truyền của KLN tại thời điểm lấy mẫu và phân tích là khá cao. Điển hình là tại điểm cách vị trí xả thải 5000m (chân cầu Nậm Tơn, tiếp giáp sơng Con) thì nồng độ của một số KLN trong nước vẫn vượt q tiêu chuẩn cho phép như As, Pb, Zn, Sn. Tại điểm cuối của tuyến thải cách điểm xả 5000m thì hàm lượng KLN trong trầm tích vẫn vượt tiêu chuẩn cho phép khá nhiều, tuy có sự suy giảm của KLN trong trầm tích dọc theo tuyến thải. Cụ thể As giảm 60% (từ 105,21 mg/kg xuống 42,2 mg/kg), Zn giảm 98,85 %, Pb giảm 82,5 %, Fe giảm 82,14 %… Tại một số địa điểm thì sự lắng đọng của các KLN cũng khác nhau dẫn đến việc một số KLN có sự tăng hàm lượng tại điểm lấy mẫu 58 Kiến nghị Sau q trình nghiên cứu, tác giả xin đưa một số kiến nghị sau: Cơ sở khai khống cần có những biện pháp để quản lý và xử lý nước thải tại khu vực khai khống nhằm hạn chế KLN xả thải ra mơi trường Đối với tình hình ơ nhiễm KLN nặng hiện nay, cơ sở khai khống cần phải phối hợp với các cơ quan có thẩm quyền để tiến hành đền bù cho người dân, đi kèm theo đó là áp dụng một số biện pháp xử lý KLN để giảm thiểu hàm lượng KLN có trong nước và trầm tích dọc theo tuyến thải Đối với người dân xung quang tuyến thải, khơng nên lấy nước sử dụng tại các điểm gần với điểm xả thải do hàm lượng KLN rất cao. Tại các điểm cách điểm xả từ 3000m, nếu lấy nước trên tuyến thải cần có các biện pháp để loại bỏ KLN trước khi sử dụng 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơng ty cổ phần tư vấn tài ngun và mơi trường Nghệ An (2012), Báo cáo đánh giá tác động mơi trường Dự án đầu tư khai thác hầm lò và chế biến phần đơng mỏ thiếc gốc suối bắc xã Châu Hồng và xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Công ty cổ phần tư vấn tài nguyên và môi trường Nghệ An (2012), Dự án cải tạo và phục hồi mơi trường sau khai thác tại mỏ thiếc gốc suối bắc xã Châu Hồng và xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Nguyễn Văn Bình và nnk, Đánh giá sự ơ nhiễm kim loại nặng trong nước sơng suối khu vực mỏ do chế biến và khai thác khống sản – vấn đề giảm thiểu và phòng chống. Tuyển tập các báo cáo Khoa học Hội nghị mơi trường tồn quốc 2005 Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Tồn (2011), Những điểm nóng mơi trường trong hoạt động khai thác mỏ VIệt Nam, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ quốc tế 2010 Hồ Sĩ Giao (2011), Hiện trạng môi trường trong khai thác mỏ lộ thiên – những vấn đề bức xúc, Báo Khoa học và Cơng nghệ mỏ Hồng Nhâm (2001), Hóa học vơ cơ, tập 2 – 3, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam Lưu Đức Hải (2000), Cơ sở khoa học mơi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. Lưu Đức Hải (2002), Các ngun lý khoa học mơi trường, Tập bài giảng, Trường Đại học Khoa học tự nhiên. Lương Văn Trí (2010), Các loại hình khống sản và các phương pháp tìm kiếm và chuẩn đốn khống sản thiếc 60 10 Nguyễn Thị Việt Trà (2012), Đánh giá ảnh hưởng và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường xí nghiệp thiếc Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHKHTNHN 11 Nguyễn Văn Nhân (2001), Các mỏ khoáng, Nhà xuất bản ĐHQGHN 12 Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh (2010), Giáo trình cơ sở mơi trường nước, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam 13 Phạm Ngọc Hồ, Hồng Xn Cơ (2000), Đánh giá tác động mơi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 14 Phạm Tích Xn (2010), Vấn đề ơ nhiễm kim loại nặng do hoạt động khai khống và chế biến khống sản kim loại miền Bắc Việt Nam , Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Hà Nội 15 Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2008), Cơ sở hóa mơi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội 16 Trương Thị Tâm (2012), Nghiên cứu khả năng giải phóng một số kim loại nặng từ các bãi thải quặng đi nghèo Pyrit (FeS 2), Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHKHTNHN 17 Võ Văn Minh (2010), Hiệu quả của cỏ vetiver đối với những mơi trường đất khác nhau, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, Đại học Đã Nẵng, số 3(38) Tài liệu tiếng anh 18 Achour Louhi, Atika hammadi and Mabrouka Achouri (2012), Determination of some Heavy Metal pollutants in sediments of the seybouse River in Annaba, Algeria, Air, Soil and Water Research 2012:5, pp 91–101 61 19 Akagi H. (1998), Studies on Mercury Pollution in Amazon, Brazin, Global Environmental Research, 2(2), pp. 193202 20 Chakkaphan Sutthirat (2001), Geochemical application for environmental monitoring and metal mining managment, Environmental monitoring 21 Cook book (2002), Cookbook of Atomic Absorption Spectrometer, Shimadzu Coporation 22 Jame W. Moore, S. Ramamoorthy (1984), Heavy metal in natural waters, Springer – Verlag Nework Berlin Heidelberg Tokyo 23 J.Glynn Henry and Gary vW.Heinke (1989), Enviroment science and Engineering, Prentice Hall. Engiewood Cllffs.N.J.07632 24 Jerome.O.Nriagu(1996), A historyof global metal pollution, Science, new series, vol 272, no.5295 25 J.R. Taylor (2012), Global Heavy Metal Pollution (AMD / ARD) Impacts, 1st International Acid and Metalliferous Drainage Workshop in China – Beijing 2012 26 WHO, FAO and IAEA (1996), Trace elements in human nutrition and health, WHO, Geneva 27 Williams, L.K and Langley, R.L (2001), Environmental health secrets. Hanley and Belfus, Inc, Philadelphia 62 ... tài luận văn Nghiên cứu sự lắng đọng và phát tán một số kim loại nặng trong nước thải từ q trình khai thác và làm giàu quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An” đã được thực hiện với những mục tiêu chính sau:... Phạm vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tồn bộ tuyến thải của cơ sở khai thác và chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An từ khu khai thác, làm giàu và dòng thải lỏng – rắn đến cửa sơng Con... trong đất và lan truyền trong nước của kim loại nặng. 2.1.2 Nội dung nghiên cứu của đề tài Khảo sát hiện trạng khai thác và làm giàu tại các xí nghiệp khai thác và chế biến quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An