Nghiên cứu đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nước thải tại khu vực khai thác mỏ núi pháo

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ QUỲNH MAI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TẠI KHU VỰC MỎ KHAI THÁC NÚI PHÁO LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên, 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ QUỲNH MAI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TẠI KHU VỰC MỎ KHAI THÁC NÚI PHÁO Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Thị Thu Hằng Thái Nguyên, 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ QUỲNH MAI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TẠI KHU VỰC MỎ KHAI THÁC NÚI PHÁO Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Thị Thu Hằng Thái Nguyên, 2016 ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực nghiên cứu khoa học, em nhận nhiều giúp đỡ, hướng dẫn cô giáo hường dẫn tổ chức tạo điều kiện cho em để hồn thành đề tài Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn giáo TS Phan Thị Thu Hằng tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường- Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, thầy giáo, cô giáo, cán khoa truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu trình học tập rèn luyện trường Xin gửi lời cảm ơn đến Phịng Mơi trường - Cơng ty TNHH Khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo UBND xã Hà Thượng nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện trình lấy mẫu thu thập số liệu Em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè giúp đỡ động viên em suốt trình thực tập Trong trình thực tập làm đề tài, cố gắng kinh nghiệm thiếu kiến thức hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy giáo bạn bè đóng góp ý kiến để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 Tác giả Trần Thị Quỳnh Mai iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn .2 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thành phần hóa học nước tự nhiên .3 1.2 Giới thiệu kim loại nặng 1.2.1 Các khái niệm liên quan 1.2.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng nước mặt 1.2.3 Dạng tồn kim loại nặng nước .10 1.2.4 Ảnh hưởng kim loại nặng đến người 11 1.2.5 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nước thải giới Việt Nam 14 PHẦN ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 23 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23 2.2 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 23 2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.4 Phương pháp nghiên cứu 23 2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu .23 iv 2.4.2.Vị trí, phương pháp, tần suất lấy mẫu lấy mẫu nước .24 2.4.3 Phương pháp phân tích 26 2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu .26 2.4.5 Phương pháp tham khảo, so sánh kết với tiêu môi trường tiêu chuẩn quy chuẩn Việt Nam 26 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .27 3.1 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội xã Hà Thượng 27 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 27 3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 28 3.2 Tình hình hoạt động sản xuất mỏ khống sản Núi Pháo .31 3.2.1 Thông tin chung 31 3.2.2 Quy mô, công nghệ khai thác, sản xuất 31 3.2.3 Nhu cầu sử dụng nước xả thải công ty 34 3.2.4 Hệ thống thu gom, công nghệ xư lý nước thải 39 3.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nước thải khu vực mỏ Núi Pháo 45 3.3.1 Tại điểm xả DP1 45 3.3.2 Tại điểm xả DP2 51 3.3.3 Tại điểm xả DP3 58 3.4 Một số giải pháp hạn chế, xử lý giảm thiểu ô nhiễm KLN nước khu vực .64 3.4.1 Một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước phịng ngừa cố nhiễm kim loại nặng môi trường nước khu vực mỏ 64 3.4.2 Kế hoạch giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT As Arsen BVTV Bảo vệ thực vật Cu Đồng EC Độ dẫn điện Fe Sắt Hg Thủy ngân KLN Kim loại nặng IWMI Viện quốc tế quản lý nước TCCP Thiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDS Tổng chất rắn hòa tan TNHH Trách nhiệm hữu hạn QCCP Quy chuẩn cho phép QCVN Quy chuẩn Việt Nam VietGap Vietnamese Good Agricultural Practices vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình số KLN đá đất (ppm) Bảng 1.2 Hàm lượng kim loại nặng nước mưa số nơi Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng số hóa chất nơng nghiệp Bảng 1.4 Thành phần số kim loại nặng có ngành cơng nghiệp Hà Nội 18 Bảng 2.1: Vị trí lấy mẫu mơi trường nước thực 03 vị trí: 25 Bảng 2.2: Một số thông tin phương pháp quan trắc trường 26 Bảng 3.1 Sản lượng sản phẩm Mỏ Núi Pháo .32 Bảng 3.2 Danh sách số ngun liệu thơ/hố chất điển hình .33 Bảng 3.3 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước Mỏ Núi Pháo: 35 Bảng 3.4: Nhu cầu xả nước thải mỏ đa kim Núi Pháo 37 Bảng 3.5 Thông số pH, EC nước vào tháng .45 Bảng 3.6: Kết phân tích kim loại chất lượng nước thải DP1 46 Bảng 3.7: Thông số pH, EC nước DP2 51 Bảng 3.8: Kết phân tích chất lượng nước thải DP2 52 Bảng 3.9: Thông số pH, EC điểm DP3 58 Bảng 3.10: Kết phân tích chất lượng nước thải DP3 59 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị khác Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả Trần Thị Quỳnh Mai MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiện nay, đất nước ta ngày phát triển với xu tồn cầu hóa, q trình đẩy mạnh cơng cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước Để đạt mục tiêu đó, nhà nước ta trọng đến việc phát triển ngành công nghiệp, khu công nghiệp v v Do đó, kinh tế nước ta đẩy mạnh đời sống nhân dân nâng cao Huyện Đại Từ huyện miền núi nằm phía Tây Bắc tỉnh Thái Nguyên, cách thành phố Thái Nguyên 25 km, phía Bắc giáp huyện Định Hóa; phía Nam giáp huyện Phổ Yên Thành phố Thái Nguyên; phía Đơng giáp huyện Phú Lương; phía Tây Đơng Nam giáp tỉnh Tuyên Quang Phú Thọ Với lợi tài nguyên thiên nhiên khu du lịch dịch vụ, huyện Đại Từ ngày phát triển xu chung nước Trong năm qua huyện Đại Từ vùng phụ cận phát triển với nhịp độ cao, sở công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, ngành kinh tế thương mại du lịch phát triển Trong đó, với lợi nguồn khống sản dồi dào, dự án khai thác khoáng sản Núi Pháo nằm địa bàn xã Hà Thượng huyện Đại Từ thực thúc đẩy kinh tế, trị nguồn lao động huyện phát triển với chuyển biến mạnh mẽ Tuy nhiên, song song với trình khai thác chế biến khống sản phát sinh lượng nước thải lớn ngày, đặc trưng nước thải khoáng sản chủ yếu chứa kim loại nặng, đó, khơng xử lý cách triệt để dẫn đến việc kim loại theo nước thải vảo mơi trường nước Chính mà việc đánh giá chất lượng nguồn nước thải trước xả môi trường cần thiết không ảnh hưởng tới nguồn nước mặt địa phương chất vượt ngưỡng gây nguy hiểm tới người, cần nắm bắt xác ngưỡng nồng độ chúng để đưa biện pháp kịp thời để ngăn chặn 60 a, Nguyên tố As, Pb, Cu Hình 3.19: Biểu đồ thể nồng độ kim loại điểm DP3 Qua biểu đồ cho thấy tháng 03/2016 hàm lượng Pb điểm DP3X cao 0,17 ppm điểm DP3S hàm lượng Pb cao giới hạn cho phép As(V) > Asen hữu Các kim loại thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn số tính chất hố lý đặc biệt tính chất thành phần thay đổi làm ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái sức khoẻ người Việc nhận biết nước bị nhiễm vào trạng thái hoá học,vật lý, hoá lý, sinh học nước Ví dụ nước bị nhiễm có mùi khó chịu,vị khơng bình thường, màu khơng suốt ,số lượng cá thuỷ sinh vật khác giảm, thực vật thủy sinh phát triển, nhiều mùn, có váng dầu mỡ mặt nước Số lượng ngày tăng kim loại nặng môi trường nguyên nhân gây nhiễm độc đất, khơng khí nước Việc loại trừ thành phần chứa kim loại độc khỏi nguồn nước, đặc biệt nước thải công nghiệp mục tiêu môi trường quan trọng bậc phải giải 1.2.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng nước mặt 1.2.2.1 Nguồn tự nhiên - Do q trình phong hóa Trong khống vật hình thành nên đất ln chứa hàm lượng định kim loại nặng (Pb, Cd, As, Zn,…), điều kiện bình thường chúng nguyên tố trung lượng vi lượng thiếu cho trồng sinh vật, nhiên số điều kiện đặc biệt chúng vượt giới hạn định trở thành chất nhiễm Trong q trình di chuyển qua khe nước ngầm, khe hở đất chúng ngấm dần vào nguồn nước ngầm gây ô nhiễm kim loại nặng nước 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Dự án khai thác khống sản cơng ty TNHH khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên bắt đầu khai thác từ năm 2010 Với trữ lượng quy mơ lớn nên có nhiều phân khu chức rộng, nhiều hạng mục cơng trình xây dựng kèm theo có nhiều hoạt động tác động đến thay đổi địa hình địa mạo khu vực, đặc biệt xóm 1, 2, 3, Cùng với việc sử dụng loại hóa chất có tác động đến mơi trường đất, nước cách thường xuyên thông qua nổ mìn, khoan gây ảnh hưởng khơng nhỏ tới mơi trường Nhưng bên cạnh đó, để ngăn chặn cố xảy nhà máy xậy dựng hệ thống thu gom, xử lý điểm khai thác chế biến đại đồng Môi trường nước khu vực khai thác mỏ, kết phân tích so sánh với giá trị giới hàn cho phép theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT, cột B1 chất lượng nước mặt Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT chất lượng nước thải, cột B Hầu hết tiêu nằm thời gian nghiên cứu nằm giới hạn cho phép QCVN nước mặt nước thải Trong tháng 10 năm 2015 cao so với năm 2016 Tại điểm xả hàm lượng kim loại nặng điểm DP2 cao nhất, đặc biệt hàm lượng Fe vào tháng 09 10/2015 Sang đến tháng 02 03 năm 2016, hàm lượng KLN giảm đáng kể nằm giới hạn cho phép QCVN 08:2015/BTNMT QCVN 40-2011/ BTNMT Trong khí điểm xả DP3, điểm có nồng độ KLN thấp chủ yếu nước mưa chảy tràn nước thải sinh hoạt Tổng quan cho thấy, tháng điều tra, hàm lượng KLN đảm bảo để thải mơi trường, có số tháng hàm lượng Fe, Cu As vượt giới hạn cho phép để xả môi trường 68 Kiến nghị - Tiếp tục có điều tra, đánh giá thời gian khác để có đánh giá khách quan đảm bảo KLN giới hạn cho phép.Với việc kiểm sốt chặt chẽ quy trình xử lý, thu gom tuần hồn nước mỏ khai thác khoáng sản Núi Pháo hạn chế tối đa việc gây ô nhiễm kim loại nặng vào nguồn nước bên cạnh phải tiếp tục giám sát đề xuất giải pháp để giảm thiểu, ngăn ngừa khắc phục cố xảy tương lai - Tiếp tục theo dõi diễn biến xảy môi trường từ hoạt động khai thác khơng mỏ Núi Pháo mà cịn khu khai thác nhỏ lẻ người dân - Kiểm tra ngăn chặn khu khai thác trái phép khu vực, đặc biệt khai thác quặng khai thác than - Liên kết quyền có liệt kê khu khai thác biện pháp để giải việc gây ô nhiễm môi trường dự án mỏ đóng cửa mỏ Thiếc xã Phục Linh lại gây ảnh hưởng tới xã khác Hà Thượng Tân Linh - Xiết chặt việc tra kiểm tra khu vực có khả nhiễm cao - Cung cấp nguồn nước dùng sinh hoạt cho hộ dân bị gây ô nhiễm - Giải vấn đề giải phóng mặt mặt cách minh bạch, kịp thời tránh gây ảnh hưởng tới sống người dân, gây trật tự xã hội - Ứng dụng cơng nghệ đại q trình phân tích mẫu mơi trường, sử dụng thiết bị phù hợp để đạt tính xác cao hỗ trợ cho trình đánh giá chất lượng khách quan hiệu 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu nước Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường, NXB Đại học quốc gia TP HCM Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội tháng đầu năm xã Hà Thượng – huyện Đại Từ- tỉnh Thái Nguyên năm 2016 Báo cáo quan trắc chất lượng nước mặt khu vực khai thác mỏ khoáng sản Núi Pháo tháng đầu năm 2016 Lê Đức (1979), Những phương pháp xác định nguyên tố vi lượng đất, thực vật nước, Nguyên tố vi lượng trồng trọt tập 2, NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội Lê Doãn Hiên, Dinh dưỡng người, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1978 Phạm Văn Hiệp (2008), Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng cadimium (Cd )và chì (Pb lồi Corbicula sp vùng cửa sơng thành phố Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng Nguyễn Văn Khánh, Phạm Văn Hiệp (2009), Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng Cadmium (Cd) Chì (Pb) lồi Hến (Corbicula sp.) vùng cửa sơng thành phố Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, tr.83-89 Thu Hường, 2014, Thái Nguyên: Xử lý ô nhiễm môi trường khu khai thác, ches biến khống sản, http://tapchicongthuong.vn/thai-nguyen-xu-ly-o-nhiemmoi-truong-tai-cac-khu-khai-thac-che-bien-khoang-san20140609102816556p33c403.htm, 10,06/2014 Đặng Đình Kim cộng sự, Nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý số kim loại nặng đất vùng khai thác mỏ, 2011 10 Nguyễn Thúy Lan, 2014, Đập thải quặng – nguồn gây ô nhiễm Mơi trường khai thác chế khống sản Việt Nam, http://cie.net.vn/vn/Tin- 70 tuc/Tin-CIE/Dap-thai-quang-duoiNguon-gay-o-nhiem-Moi-truong-trong-KHva-CB-khoang-san-o-Viet-Nam.aspx, Trung tâm Môi trường CIE 11 Hồng Thái Long, Hóa học mơi trường, NXB Đại học Khoa học Huế 12 Đặng Văn Minh, 2011, Nghiên cứu biện pháp cải tạo, phục hồ sử dụng đất canh tác sau khai thác khoáng sản Thái Nguyên 13 Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Ngọc Minh (2003), “Một số vấn đề môi trường đất vùng đồng sơng Hồng”, Tạp chí Khoa học đất số 18, trang 103 – 106 14 Phạm Ngọc Thụy, Nguyễn Đình Mạnh, Đinh Văn Hùng, Nguyễn Viết Tùng, Ngô Xuân Mạnh cộng tác viên, “Hiện trạng kim loại nặng (Hg, As, Pb, Cd) đất, nước số rau khu vực huyện Đông Anh- Hà Nội”, Đại học Nơng nghiệp I 15 Phan Tuấn Triều, giáo trình “Tài ngun đất mơi trường”, Đại học Bình Dương 16 Phạm Thị Nga, Lê Văn Đức, Nguyễn Duy Duyến, Lê Việt Thành, Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển (2001), Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trầm tích vịnh Đà Nẵng: Kiến nghị giải pháp phịng ngừa, Báo cáo khoa học mơi trường thành phố Đà Nẵng 17 Trịnh Thị Thanh (1993), Quản lý chất thải độc hại, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội 18 Nguyễn Hữu Thành, Hồ Thị Lam Trà, 2003, nghiên cứu hàm lượng Zn đất nông nghiệp huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên 19 Trương Quốc Phú, Vũ Ngọc Út (2012), Giáo trình “Quản lí chất lượng nước ao nuôi cá nước ngọt”, Đại học Cần Thơ, Nhà xuất Nông Nghiệp 20 Dương Công Vinh (2009), Nghiên cứu tích lũy số kim loại nặng loại Hến(Corbicula sp.) Hầu sông (Ostrearivularis Gould) cửa sơng Cu Đê TP Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình số KLN đá đất (ppm) Đá trầm Vỏ phong Dao động Trung Nguyên Đá bazơ Đá Axit tố (Ba selt) (Granite) tích hóa đất As 1,5 1,5 7,7 1,5 0,1 – 40 Bi 0,031 0,065 0,4 0,048 0,1 - 0,4 0,2 Cd 0,13 0,09 0,17 0,11 0,01 – 0,35 Hg 0,012 0,08 0,19 0,05 0,01 - 0,5 0,06 In 0,058 0,04 0,044 0,049 0,2 - 0,5 0,2 Pb 24 19 14 – 300 19 Sb 0,2 0,2 1,2 0,2 0,2 – 10 Se 0,05 0,05 0,42 0,05 0,01 - 1,2 0,4 Te - -