Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác than tại mỏ mông dương đến chất lượng nước sông mông dương và đề xuất giải pháp giảm thiểu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thúy NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƢƠNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG MÔNG DƢƠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thúy NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƢƠNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG MÔNG DƢƠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS ĐỒNG KIM LOAN TS PHẠM THỊ THU HÀ Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin dành lời bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo khoa Môi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức bổ ích vơ q báu cho tác giả suốt thời gian theo học trƣờng Luận văn đƣợc hoàn thành ngoại nỗ lực làm việc thân cịn có cơng lớn hai cô giáo PGS.TS Đồng Kim Loan TS Phạm Thị Thu Hà (MCB: 1185), ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, đôn đốc, động viên truyền thụ kiến thức cho tác giả Tác giả xin đƣợc gửi lời biết ơn chân thành sâu sắc đến cô Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới PGS TSKH Nguyễn Xuân Hải, TS Dƣơng Ngọc Bách tất cán nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc Mơ hình hóa Mơi trƣờng – nơi tác giả công tác, tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình suốt thời gian tác giả theo học cao học nhƣ trình thực luận văn Trong suốt trình nghiên cứu, tác giả nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình từ PGĐ Đỗ Mạnh Dũng anh, chị Phịng Mơi trƣờng Cơng ty Cổ phân Tin học, Cơng nghệ, Mơi trƣờng – Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến quý Công ty tạo điều kiện giúp đỡ Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thân tình gia đình, bạn bè trình học tập nghiên cứu trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Tác giả Nguyễn Thị Thúy ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vii BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU Chƣơng – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình khai thác tiêu thụ than giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình khai thác, tiêu thụ than giới 1.1.2 Tình hình khai thác, tiêu thụ than Việt Nam 1.2 Giới thiệu khai thác than Quảng Ninh 1.2.1 Khai thác than Quảng Nınh vấn đề môi trƣờng 1.2.2 Sơ lƣợc mỏ than Mông Dƣơng 23 1.3 Đánh giá chất lƣợng nƣớc số chất lƣợng nƣớc WQI 26 1.3.1 Giới thiệu chung 26 1.3.2 Các phƣơng pháp tính tốn ứng dụng số chất lƣợng nƣớc 27 Chƣơng – ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 33 2.2 Phạm vi nghiên cứu 33 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu, số liệu 34 2.3.2 Phƣơng pháp quan trắc phân tích 34 2.3.3 Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc 39 2.3.4 Phƣơng pháp tổng hợp, xử lý số liệu 45 Chƣơng – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46 3.1 Các nguồn thải vào suối H10 sông Mông Dƣơng 46 3.2 Mạng lƣới thu gom hệ thống xử lý nƣớc thải khu vực Trung tâm mỏ than Mông Dƣơng 47 3.2.1 Nƣớc thải sản xuất 47 iii 3.2.2 Nƣớc rửa trơi ngồi mặt 48 3.2.3 Nƣớc thải sinh hoạt 49 3.2.4 Hệ thống xử lý nƣớc thải 49 3.3 Kết phân tích nƣớc thải khu vực Trung tâm mỏ than Mông Dƣơng 50 3.3.1 Nƣớc thải sản xuất 50 3.3.2 Nƣớc thải sinh hoạt 55 3.4 Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông, suối 56 3.4.1 Chất lƣợng nƣớc suối H10 sông Mông Dƣơng đoạn qua khu vực mỏ 56 3.4.2 Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Mông Dƣơng số chất lƣợng nƣớc 62 3.5 Đánh giá ảnh hƣởng hoạt động khai thác than Mông Dƣơng chất lƣợng nƣớc sông Mông Dƣơng 71 3.6 Đề xuất số giải pháp giảm thiểu 74 3.6.1 Giải pháp kỹ thuật, công nghệ 74 3.6.2 Giải pháp quản lý 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 83 ivsuối H10 Bảo quản mẫu trƣờng Đo nhanh trƣờng Phân tích Coliform PTN 83 Phụ lục Tổng hợp tình hình nghiên cứu ứng dụng WQI giới Việt Nam [6, 7] TT I Nơi áp dụng xây dựng WQI Trên giới Dạng cơng thức Phƣơng pháp tính Thơng số tính Thang phân loại Phạm vi áp dụng Nguồn tham khảo Ghi Nƣớc mặt U.S Environmental Portection Agency (1978), Phƣơng đƣợc sử dụng rộng rãi nghiên cứu của: Prati et al (1971; Sargaonkar and Deshpande, 2003; Frumin et al (1997, Brown et al (1970, Prati et al (1971, Bhargava (1983, Brown et al (1972 Couillard and Lefebvre (1985, Bardalo et al (2001), Kumar and Alappat (2004) (1) Nƣớc mặt Cude Curtis G (2001), Oregon Department of Environmental Quality (2008) Nƣớc sông Md Pauzi Abdullah, Sadia Waseem, Raman Bai V and Ijaz-ul-Mohsin (2008) Nƣớc uống Hulya Boyacioglu (2007) n w I i i n Mỹ (Quỹ Vệ sinh Mơi trƣờng Hoa Kỳ-NSF)  Ii Trung bình cộng có trọng số trung bình nhân có trọng số wi - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI n Trung bình bình phƣơng điều hịa khơng trọng số n  i 1 I i Mỹ (bang Oregon) - Ii : số phụ thông số thứ i - n: số lƣợng thơng số sử dụng để tính WQI n w I Malaysia i 1 i i Trung bình cộng có trọng số - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI Thay đổi nhiệt độ, độ đục, tổng chất rắn, pH, BOD5, % oxy bão hòa, NNO3-, PO43-, Fecal Coliform % oxy bão hòa, BOD5, N-NH4+, NNO3, nhiệt độ, tổng chất rắn, TP, pH, E Coliform DO, BOD, COD, SS, N – NH pH 0-25: Rất nhiễm 26-50: Ơ nhiễm 51-70: Trung bình 71-90: Tốt – 91- 100: Rất tốt 0-59: Rất ô nhiễm, 60-79: Ơ nhiễm, 8084: Trung bình; 8589: Tốt, 90-100: Rất tốt mức độ ô nhiễm dựa vào n w I i 1 i i số phụ BOD, N – NH3, SS n w I Thổ Nhĩ Kỳ i 1 i i - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thơng số sử dụng để tính WQI Trung bình cộng có trọng số BOD , NNO3-, As, DO, F, TP, Hg, Se, Cd, CN-, Coliform, pH 84 0-24: Rất nhiễm 25-49: Ơ nhiễm 50-74: Trung bình 75-94: Tốt 95-100: Rất tốt Chỉ số đƣợc gọi ”Universal Water Quality Index” đƣợc áp dụng nhiều nƣớc khác Châu Âu  n  WQI i   Fi   i 1  1/ n  100 k Ấn Độ (Bang Bhargava) Nam Phi WQI  Thái Lan i 1 i k - WQIi: Chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mục đích sử dụng nƣớc (nƣớc sinh hoạt, nơng nghiệp, công nghiệp…) - WQI: Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp - Fi: Giá trị "hàm nhạy" Fi thông số i, nhận giá trị khoảng 0,01  Fi thực chất số phụ thông số thứ i - k: số mục đích sử dụng nƣớc - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI  10 n w I  1  100 n w I  i i Đài Loan Các thông số đƣợc lựa chọn tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng nƣớc (từ đến thơng số) 0-10: Rất nhiễm 11-34: Ơ nhiễm 35-64: Trung bình 65-89: Tốt 90-100: Rất tốt Nƣớc mặt Lê Trình nnk (2009) Trung bình cộng dạng Solway DO, N – NH , NO3- N, F coliform, PO 3- 0-3: Rất 3-5: Kém 5-7: Trung bình 7-9: Tốt 9-10: Rất tốt Nƣớc cửa sông South Africa Division of Water, Environment and Forestry Technology (2000) Trung bình cộng dạng Solway kết hợp với số phụ nhỏ Độ đục, DO, pH, N- NO3-, TDS, Fe, độ màu, BOD5, Mn, N – NH , độ cứng, PPO 3- 0-40: Rất nhiễm 40-49: Ơ nhiễm 50-64: Trung bình 65-84: Tốt 85-100: Rất tốt Kết hợp trung bình cộng trung bình nhân theo nhóm thơng số nhiệt độ, pH chất độc hại, DO, BOD5, NNH3, độ đục, TSS Fecal coliform WQI ≥ Imin = Imin WQI ≤ Imin - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thơng số sử dụng để tính WQI - Imin - số phụ nhỏ WQIi : Trung bình nhân khơng trọng số WQI : Trung bình cộng khơng trọng số i i - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thơng số sử dụng để tính WQI = WQI       qi wi     q j w j   i 1   j 1  CtemC pH Ctox       qk     k 1   1/ 85 Nƣớc cấp Chaiwat Prakirake, Pawinnee Chaiprasert and Sudarut Tripetchekul (2009) Nƣớc mặt Liou, S., Lo, S., Wang S (2004) Nếu chất nhiễm có độc tính cao vƣợt mức cho phép theo tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia quốc tế, WQI = Dạng Solway đƣợc sử dụng rộng rãi nghiên cứu nƣớc mặt Wepener et al (2006), Tyson and House (1989; Gray (1996; Bordalo (2006), Moore (1990) (2) - Ctem CpH, Ctox : Chỉ số phụ tƣơng đƣơng ứng với nhiệt độ, pH chất độc hại - qi: Chỉ số phụ nhóm thông số DO, BOD 5, NNH3 - qj : Chỉ số phụ nhóm thơng số độ đục, TSS - qk : Chỉ số phụ nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliform 100 Canada  F2  F2  F2   1,732      - F1 : Tỉ lệ % số thông số không đạt tiêu chuẩn tổng số thông số - F2 : % số mẫu không đạt tiêu chuẩn - F3 : Độ lệch vƣợt chuẩn Bỉ (I1, I2 In) 10 New Zealand - I1, I2 I n : Chỉ số phụ thông số thứ nhất, thứ 2, thứ n II Tổng hợp yếu tố: F1, F2, F3 Không giới hạn thơng số 0-44: Rất nhiễm 45-64: Ơ nhiễm 65-79: Trung bình 80-94: Tốt 95-100: Rất tốt Nƣớc Canadian Council fo Ministers of the Environment (2001) Cho điểm từ đến cho nồng độ thông số tổng hợp điểm số DO, BOD5, NH4+, P-PO43- Nƣớc mặt Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh (2009) Chỉ số phụ nhỏ F coliform E.coli, pH, độ đục, BOD , dạng hòa tan P N Nƣớc mặt cho hoạt động giải trí có tiếp xúc với nƣớc Nagels JW, Davies Colley RJ, Smith DG (2001) Phƣơng pháp đƣợc áp dụng nghiên cứu Smith D G (1990) Kết hợp trung bình cộng trung bình nhân khơng trọng số theo nhóm thơng số có tƣơng quan cao với DO, BOD5, COD, N-NH4+, PPO43-, TSS, độ đục, Tổng Coliform pH Tổng cục Môi trƣờng (2011) Đƣợc xây dựng theo phƣơng pháp kết hợp trung bình cộng trung bình nhân khơng trọng số Đài Loan sở nghiên cứu Pham Thi Minh Hanh (2009), Trung tâm Quan trắc (2010) Tại Việt Nam WQI pH   WQIa  WQIb  WQIc    100  a1 b1  (8 thơng số nhóm chất độc hại) Tổng cục Môi trƣờng 1/ - WQIa : Các số phụ tính tốn 05 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43- WQIb: Các số phụ tính tốn 02 thơng số: TSS, độ đục - WQIc: Chỉ số phụ Tổng Coliform - WQIpH: Chỉ số phụ pH 86 0-25: Ơ nhiễm nặng 26-50: Giao thơng thủy 51-75: Tƣới tiêu 76-90: Cấp nƣớc sinh hoạt nhƣng phải xử lý 91-100: Cấp nƣớc sinh hoạt Nƣớc mặt n n i 1  wi I i  I i  n  WQI i   Fi   i 1  wi 1/ n  100 k Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội WQI  WQIi i 1 k - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI - WQIi: Chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mục đích sử dụng nƣớc (nƣớc sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) - WQI: Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp - Fi: Giá trị "hàm nhạy" Fi thông số i, nhận giá trị khoảng 0,01  Fi thực chất số phụ thông số thứ i k: số mục đích sử dụng nƣớc Trung bình cộng có trọng số trung bình nhân có trọng số DO, BOD5, tổng N, tổng P, SS, độ đục, tổng Coliform, pH, dầu mỡ Phân loại theo cách tính WQI Quỹ Vệ sinh Môi trƣờng Hoa Kỳ Ấn Độ (Bang Bhargava) Nƣớc sơng, kênh rạch Lê Trình nnk (2008) pH, TSS, độ đục, DO, TN, TP, BOD5 coliform 0-25: Rất 26-50: Kém 51-70: Trung bình 71-90: Tốt 91-100:Rất tốt Nƣớc sông Phạm Gia Hiền (2009) pH, SS, DO, COD, BOD5 coliform 0-30: Ô nhiễm nặng, 30-50: Ô nhiễm vừa, 50 -70: Ô nhiễm nhẹ, 70-90: Ô nhiễm nhẹ 90-100: hông ô nhiễm Nƣớc sông Tôn Thất Lãng nnk 2009, Tôn Thất Lãng nnk (2010), n w I Sơng Sài Gịn i 1 i i - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI Trung bình cộng có trọng số n Sông Đồng Nai, sông Hậu w I i 1 i i - Ii : số phụ thông số thứ i - wi: trọng số thông số thứ i - n: số lƣợng thông số sử dụng để tính WQI Trung bình cộng có trọng số 87 Cách tính WQI dựa vào phƣơng pháp tính Quỹ Vệ sinh Môi trƣờng Hoa Kỳ Ấn Độ (Bang Bhargava) Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng cộng TWQI áp dụng cho thành phần môi trƣờng nƣớc nói chung (nƣớc mặt, nƣớc ngầm, nƣớc biển ven bờ ) k  Wi Cij   TWQI=100   ni=1  Cij Wi    C j1 i=1         - Cij : giá trị quan trắc thông số i điểm quan trắc j - Cj1 : giá trị giới hạn cho phép thông số i (i=1) đƣợc lựa chọn làm thơng số chuẩn hóa j - Wi : trọng số thông số i - k: số thông số không phù hợp TCMT - n: tổng số thông số đƣợc lựa chọn để quan trắc Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng cộng có trọng số tính theo nhóm thơng số khơng phù hợp TCMT (tử số) tổng lƣợng ô nhiễm chung (mẫu số) Khơng giới hạn thơng số tính tốn n (n ≥ 2) 88 Xác định dựa số lƣợng n thơng số đƣợc lựa chọn để tính TWQI chia thành cấp : Rất tốt, tốt, trung bình, xấu xấu phụ thuộc số thơng số n khảo sát Các thành phần môi trƣờng nƣớc Pham Ngoc Ho (2012) Available online at www.tshe.org/EA EnvironmetalAsia (2) (2012) 63-69 Áp dụng để tính tốn CLN cho thành phần nƣớc mặt, nƣớc ngầm, nƣớc biển ven bờ, đề tài/dự án cấp tỉnh thành (Thanh Hóa, Hịa Bình, Hà Nam, Hải Dƣơng, Quảng Ninh Hà Nội); khóa luận tốt nghiệp luận văn sau đại học Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN ... NHIÊN - Nguyễn Thị Thúy NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƢƠNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG MÔNG DƢƠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Chuyên ngành: Khoa học Môi... vực mỏ 56 3.4.2 Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Mông Dƣơng số chất lƣợng nƣớc 62 3.5 Đánh giá ảnh hƣởng hoạt động khai thác than Mông Dƣơng chất lƣợng nƣớc sông Mông. .. 1.2 Giới thiệu khai thác than Quảng Ninh 1.2.1 Khai thác than Quảng Nınh vấn đề môi trƣờng 1.2.2 Sơ lƣợc mỏ than Mông Dƣơng 23 1.3 Đánh giá chất lƣợng nƣớc số chất lƣợng nƣớc