Nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất lý hóa nước suối tân long dưới tác động của nước thải mỏ than khánh hòa tỉnh thái nguyên môi trường và bảo vệ môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dƣơng Văn Hùng NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ – HĨA NƢỚC SUỐI TÂN LONG DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA NƢỚC THẢI MỎ THAN KHÁNH HÒA – TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dƣơng Văn Hùng NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ – HĨA NƢỚC SUỐI TÂN LONG DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA NƢỚC THẢI MỎ THAN KHÁNH HÒA – TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên nghành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội năm 2012 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT APHA BOD BTNMT CEC CHC CLN COD KLN QCVN QTHTMT SMEWW TNHH MTV UBND MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 10 Chƣơng I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .12 1.1 Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu 12 1.1.1 Vị trí địa lý, ranh giới hành 12 1.1.2 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn khu vực mỏ than Khánh Hồ .12 1.1.3 Đặc điểm địa hình địa chất mỏ than Khánh Hoà 14 1.1.4 Hoạt động khai thác đổ thải mỏ than Khánh Hòa .14 1.2 Hoạt động khai thác mỏ than Khánh Hòa vấn đề ô nhiễm môi trường 15 1.2.1 Thành phần chất thải đặc điểm bãi thải mỏ .15 1.2.2 Ảnh hưởng nước thải mỏ đến môi trường nước lưu vực xung quanh 16 1.2.3 Nguy tiềm ẩn bãi đổ thải đặc tính keo sét thành phần thải 17 1.2.3.1 Cơ chế hoạt động keo sét vấn đề ô nhiễm môi trường nước xung quanh bãi thải mỏ 17 1.2.3.2 Cơ chế phân tán khoáng sét 18 1.2.3.3 Ảnh hưởng số tính chất lý - hóa đến đặc tính keo sét 19 Chƣơng II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1.Phương pháp nghiên cứu chất lượng nước 21 Các tiêu hóa lý mẫu nước xác định theo phương pháp liệt kê bảng 2.1 21 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu mẫu trầm tích mẫu đất 23 Chƣơng III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Một số tính chất lý - hóa nước thải mỏ 26 3.1.1 Tính chất lý học nước thải mỏ 26 3.1.1.1 Độ đục 26 3.1.1.2 pH 27 3.1.1 Chất rắn lơ lửng 28 3.1.1.4 Tính chất hóa học đặc trưng nuớc thải mỏ 29 3.2 Một số tính chất lý - hóa nước suối Tân Long tác động nước thải mỏ than Khánh Hòa 31 3.2.1 Nhiệt độ 31 3.2.2 pH 32 3.2.3 Độ đục 33 3.2.4 Chất rắn lơ lửng 34 3.2.5 Chất hữu ( BOD5 COD) 36 3.2.6 Các kim loại nặng nước mặt suối Tân Long .37 3.2.7 Sunphat (SO42-) 38 3.3 Đặc điểm trầm tích suối mối quan hệ đến độ đục nước suối 39 3.3.1 Một số đặc tính trầm tích suối Tân Long 39 3.3.2 Ảnh hưởng yếu tố pH, cation anion lên đặc tính keo khống sét trầm tích suối Tân Long 43 3.3.2.1 Ảnh hưởng cation 43 3.3.2.2 Ảnh hưởng anion sunphat (SO42-) đến khả phân tán khống sét mẫu trầm tích độ đục nước suối 49 3.3.2.3 Ảnh hưởng pH 51 3.4 Đặc tính keo thành phần sét bãi thải mỏ nguy tiềm ẩn chất lượng nước suối Tân Long 53 3.4.1 Thành phần cấp hạt sét mẫu đất thải mỏ .53 3.4.2 Thành phần khoáng sét đất nghiên cứu 53 3.4.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng lên đặc tính keo khống sét 55 3.4.3.1 Ảnh hưởng pH 56 3.4.3.2 Ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét .57 3.4.3.3 Ảnh hưởng anion đến tụ keo khoáng sét 61 3.4.4 Tác động keo sét đến lưu vực suối Tân Long 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 Kết luận 65 Kiến nghị 65 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thống kê lưu lượng suối 13 Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích nước 22 Bảng 3.1 Kết chất lượng nước thải mỏ than Khánh Hòa 30 Bảng 3.2 Hàm lượng cấp hạt mẫu trầm tích 39 Bảng 3.3 Một số đặc tính hóa lý mẫu trầm tích vùng nghiên cứu 41 Bảng 3.4 Kết ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu trầm tích ( ký hiệu: BĐ - 1) 44 Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu trầm tích ( ký hiệu: BĐ - 2) 46 Bảng 3.6 Kết ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu trầm tích ( ký hiệu: BĐ - 3) 47 Bảng 3.7 Kết ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu trầm tích ( ký hiệu: BĐ – 4) 48 Bảng 3.8 Mức độ ảnh hưởng anion sunphate đến phân tán khoáng sét 49 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH lên đặc tính keo khống sét mẫu trầm tích 51 Bảng 3.10 Hàm lượng cấp hạt mẫu đất nghiên cứu .53 Bảng 3.11 So sánh ảnh hưởng pH lên đặc tính keo khống sét tách từ hai mẫu đất 56 Bảng 3.12 Ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khoáng sét mẫu đất 58 Bảng 3.13 Ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu đất 60 Bảng 3.14 So sánh mức độ ảnh hưởng anion đến khả keo tụ dung dịch khoáng sét 62 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Diễn biến độ đục nước thải theo mùa năm 27 Hình 3.2: Diễn biến pH nước thải theo thời gian 27 Hình 3.3: Biểu đồ diễn biến pH nước thải theo thời gian 28 Hình 3.4: Diễn biến nồng độ SO42- nước thải theo thời gian 30 Hình 3.5: Biến động nhiệt độ nước mặt theo thời gian điểm quan trắc 32 Hình 3.6: Diễn biến pH nước mặt suối Tân Long thay đổi theo không gian thời gian 33 Hình 3.7: Diễn biến Độ đục nước mặt suối Tân Long theo không gian thời 34 Hình 3.8: Diễn biến TSS nước mặt suối Tân Long qua năm điểm điểm 36 Hình 3.10: Diễn biến As Pb nước suối Tân Long theo thời gian 38 Hình 3.11: Diễn biến Fe Zn nước suối Tân Long theo thời gian theo điểm quan trắc 38 Hình 3.12: Diễn biến SO42- nước suối theo thời gian khơng gian .39 Hình 3.13: Nước thải mỏ than theo chất lơ lửng đổ vào suối 40 Hình 3.14: Biểu đồ nhiễu xạ tia X khống sét mẫu trầm tích nghiên cứu 42 Hình 3.15: Ảnh hưởng cation đến tụ keo sét dung dịch mẫu trầm tích 45 Hình 3.16: Ảnh hưởng cation đến tụ keo sét dung dịch mẫu trầm tích 46 Hình 3.17: Ảnh hưởng cation đến tụ keo sét dung dịch mẫu trầm tích 47 Hình 3.18: Ảnh hưởng cation đến tụ keo sét dung dịch mẫu trầm tích 48 Hình 3.20: Ảnh hưởng pH đến trạng thái tụ keo tán keo khoáng sét 52 Hình 3.21 Nhiễu xạ đồ tia X mẫu khoáng sét tách từ mẫu đất 1(bãi thải phía Nam mỏ than) với phương pháp xử lý khác 54 Hình 3.22 Nhiễu xạ đồ tia X mẫu khoáng sét tách từ mẫu đất (bãi thải phía Tây mỏ than) với phương pháp xử lý khác .55 Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH lên đặc tính keo khống sét tách từ hai mẫu đất 57 Hình 3.24 Ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khống sét mẫu đất 58 Hình 3.25 Ảnh hưởng cation lên đặc tính keo khoáng sét mẫu đất 60 Hình 3.26 Ảnh hưởng anion lên đặc tính keo khống sét mẫu đất 62 Hình 3.27: Ảnh hưởng anion đến đặc tính keo khống sét mẫu đất 63 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời kì hội nhập kinh tế tồn cầu, đất nước ta đẩy mạnh cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa, phấn đấu trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 Nền kinh tế đất nước tăng trưởng đáng kể, đạt nhiều thành tựu Tuy nhiên, việc phát triển kinh tế nảy sinh vấn đề không nhỏ môi trường Để phục vụ cho sản xuất, phát triển cơng nghiệp, lượng tài ngun khống sản than, đá bị khai thác, than khống sản khai thác có lịch sử kéo dài quy mô khai khác diện rộng khắp tỉnh thành nước Tuy nhiên, vấn đề đặt việc khai thác than sử dụng công nghệ lạc hậu thường gây ảnh hưởng tiêu cực đến mơi trường Thái Ngun tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú chủng loại trữ lượng Thêm vào đó, Thái Ngun cịn trung tâm văn hoá - kinh tế - xã hội tỉnh miền núi phía Đơng Bắc, cầu nối giao thơng tỉnh phía Đơng Bắc với Hà Nội, Tây Bắc tỉnh vùng đồng Bắc Bộ, thuận lợi cho việc phát triển ngành cơng nghiệp Được đánh giá tỉnh có trữ lượng than lớn thứ hai nước, với 15 triệu than mỡ khoảng 90 triệu than đá, phân bố mỏ lớn thuộc huyện địa bàn tỉnh mỏ than Khánh Hòa, mỏ than Phấn Mễ, mỏ than Núi Hồng…, ngành khai thác than phục vụ đắc lực cho công nghiệp luyện kim tỉnh, điển hình mỏ than Khánh Hòa với sản lượng khai thác 700.000 tấn/năm, đóng góp lớn cho ngân sách tỉnh năm Nhưng bên cạnh nguồn lợi to lớn mà ngành cơng nghiệp than đem lại vấn đề môi trường liên quan đến hoạt động khai thác than đáng quan tâm Theo số liệu mỏ than Khánh Hòa, để khai thác than khối lượng đất đá 3 cần bóc từ đến 10 m đất phủ, thải đến m nước thải Quá trình khai thác kéo dài nhiều năm dẫn đến bãi thải công trường khai thác ngày mở rộng số lượng quy mơ, có tác động đến hệ sinh thái sức khỏe cộng đồng dân cư sống khu vực xung quanh Tại bãi thải mỏ, thành phần chủ b/ Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mặt suối Tân Long điểm tiếp nhận nƣớc thải mỏ than năm 2009, 2010, 2011( Kí hiệu NM2) QCVN Thơng Đơn vị số pH - O T C O C BOD5 mg/l COD mg/l TSS mg/l As mg/l Pb mg/l Zn mg/l Fe mg/l SO4 2- Độ đục mg/l NTU c/ Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mặt suối Tân Long sau điểm tiếp nhận nƣớc thải mỏ than phía hạ lƣu khoảng 500m; năm 2009, 2010, 2011( Kí hiệu NM3) QCVN Thông Đơn vị số pH - O T C BOD5 mg/l COD mg/l TSS mg/l As mg/l Pb mg/l Zn mg/l Fe mg/l SO4 2- Độ đục mg/l NTU d/ Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mặt suối Tân Long sau điểm tiếp nhận nƣớc thải mỏ than phía hạ lƣu khoảng 2.500m ; năm 2009, 2010, 2011( Kí hiệu NM4) QCVN Thông Đơn số vị pH 08:200 ( - o TC O C BOD5 mg/l COD mg/l TSS mg/l As mg/l mg/l Pb Zn mg/l Fe mg/l SO4 2- Độ đục mg/l NTU e/ Kết chất lƣợng nƣớc thải mỏ than Khánh Hòa năm 2009, 2010, 2011( Kí hiệu NT1) QCVN Chỉ 1(B) tiêu pH 5,5-9 TC o 40 BOD5 50 COD 150 TSS 100 As 0,1 Pb 0,5 Zn Fe 2- SO4 Độ đục NTU 92 ... tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu biến đổi số tính chất lý - hóa nước suối Tân Long tác động nước thải mỏ than Khánh Hòa, tỉnh Thái Nguyên? ?? đặt với mục tiêu nội dung nghiên cứu cụ thể... Dƣơng Văn Hùng NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ – HĨA NƢỚC SUỐI TÂN LONG DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA NƢỚC THẢI MỎ THAN KHÁNH HÒA – TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên nghành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85... 27 3.1.1 Chất rắn lơ lửng 28 3.1.1.4 Tính chất hóa học đặc trưng nuớc thải mỏ 29 3.2 Một số tính chất lý - hóa nước suối Tân Long tác động nước thải mỏ than Khánh Hòa