Đánh giá sự ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải từ quá trình khai thác và chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An
MỤC LỤC
Các kim loại nặng xuất hiện trong quá trình khai thác, chế biến quặng thiếc và tác động đến môi trường
Nguồn thải chì ra môi trường là: khai thác quặng, tinh luyện chì, sản xuất pin và acquy, sử dụng xăng pha chì, thuốc trừ sâu…Hàm lượng chì thải ra không khí khoảng 330 tấn/năm, chỡ trong khụng khớ cú khớch thước nhỏ (< 22 àm) nờn chỳng có thể phân tán rất xa và gây tích tụ trong cơ thể sinh vật qua đường hô hấp hoặc thức ăn.[6]. Thiếc là kim loại khá ít trong tự nhiên, thông thường trong các mỏ quặng thì thiếc thường tồn tại chung với các kim loại khác tạo thành mỏ đa kim như Fe, Cu, Mn… Nguồn thải chính của thiếc ra môi trường là các khu mỏ, nhà máy luyện kim và chế biến quặng thiếc, các cơ sở xí nghiệp mạ hợp kim thiếc lên các vỏ đồ hộp….
Các đặc điểm về điều kiện tự nhiên [1,2]
Việc tồn tại khoáng vật sulfur trong quặng thiếc sẽ gây giảm pH của môi trường nước xung quanh khu vực khai khoáng do trong quá trình khai khoáng và làm phong hóa các khoáng sunfua dẫn đến hình thành môi trường axit hóa và tăng nồng độ ion kim loại trong nước. Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng khác bằng sự có thêm electron khử hoặc mất electron (oxy hoá) một cặp được tạo bởi một sự cho nhận electron được gọi là hệ thống oxy hoá - khử.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Có rất nhiều phương pháp phân tích kim loại nặng có thể dùng để xác định hàm lượng KLN trong đất và nước, 2 nhóm phương pháp thường được dùng nhất là phương pháp hóa học (PP cổ điển) và phương pháp hóa lý (PP công cụ). Đặc điểm chung của các phương pháp quang là thực hiện nhanh, thuận lợi, độ nhạy, độ chính xác cao có thể phát hiện các nguyên tố vết từ 10-6 mol/L đến 10-12 mol/L; tuy nhiên việc sử dụng các máy móc trong phân tích quang đòi hỏi người thực hiện có chuyên môn cao, hơn nữa giá thành cao cũng là một hạn chế trong việc sử dụng rộng rãi các phương pháp quang. Vì mục tiêu nghiên cứu của luận văn là sự lan truyền của kim loại nặng trong nước và sự lắng đọng trong đất /trầm tích nên các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tập trung chủ yếu vào quá trình tiền xử lý mẫu và quy trình phân tích.
Trong nghiên cứu này lựa chọn phương pháp phân tích AAS để tiến hành phân tích hàm lượng kim loại nặng do phương pháp này có độ chính xác cao, có khả năng phân tích được nhiều kim loại nặng khác nhau và giá cả tương đối phù hợp cho phân tích hàng loạt. Nhằm đạt được độ chính xác cao nhất với vùng nồng độ xác định của KLN nằm trong khoảng ppm – ppb và phù hợp với điều kiện kinh tế của học viên cao học cũng như trang thiết bị hiện có, luận văn đã lựa chọn phương pháp phá mẫu ướt trên thiết bị USEPA 3015 (SMEWW 3030 K) với lò vi sóng UNI 8300 – Analytical và kỹ thuật phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm lượng kim loại nặng. Sau đó trộn thật đều, vun thành đống hình nón dùng thước hình chữ thập làm bằng giấy nhôm để chia thành 4 phần; lấy 2 phần đối diện lại trộn đều và lặp lại quá trình trên cho đến khi thu được lượng cân mong muốn để tiến hành phá mẫu và phân tích.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Kết quả điều tra, khảo sát hoạt động khai khoảng của mỏ thiếc Quỳ Hợp
Bùn quặng từ thùng khuấy được cấp cho máy tuyển chính tại đây thu được hai sản phẩm là tinh quặng (TQ) và quặng đuôi (QĐ). Nước tràn có tinh quặng thiếc được đưa vào bể lắng để thu hồi quặng thiếc. Nước tràn của bể lắng sau khi đã lắng hết tinh quặng thiếc được đưa ra hồ lắng để bơm tuần hoàn cấp lại cho khâu tuyển. + Công đoạn tách quặng manhetit. Công đoạn tách quặng manhetit được thực hiện bằng máy tuyển từ. Hiện trạng ô nhiễm và biện pháp xử lý của cơ sở khai khoáng [2]. Nguồn phát sinh nước thải a) Nước thải sinh hoạt. Lượng nước cấp cho sinh hoạt của lực lượng lao động này vào khoảng 13,92m3/ngày (trung bình mỗi công nhân được cấp 120 lít/ngày). Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt hàng ngày thải vào môi trường được trình bày như bảng sau:. Bảng 10: Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt. STT Chất ô nhiễm Đơn vị Giá trị trung bình. b) Nước thải vệ sinh công nghiệp. Nước thải vệ sinh công nghiệp phát sinh trong giai đoạn khai thác mỏ chủ yếu là từ nguồn nước thải vệ sinh thiết bị, xe tải phục vụ quá trình khai thác trong khu mỏ. Đặc tính của loại nước này là chứa hàm lượng cao các chất rắn lơ lửng. Theo tính toán thì lượng nước dùng cho 1 lần rửa máy móc phương tiện vào khoảng 0,1m3 nước, với số thiết bị ước tính là khoảng 20 phương tiện, mỗi ngày vệ sinh một lần, tổng lượng nước thải vệ sinh công nghiệp phát sinh là khoảng 2,0m3/ngày. c) Nước thải từ quá trình tuyển quặng. Trong sơ đồ công nghệ nước dùng chủ yếu cho 3 khâu chính: Nghiền, khuấy, tuyển trọng lực (bàn đãi). Quặng thải và nước sẽ tự chảy vào hồ thải, tại đây nước sau lắng đọng tự nhiên sẽ được sử dụng tuần hoàn và một phần thải ra môi trường. d) Nước mưa chảy tràn.
Hiện tại, ở khu vựu dân cư xung quanh khu vực khai thác mỏ thường xuyên xuất hiện bùn thải gây ô nhiễm môi trường, hệ thống suối xung quanh khu vực khai thác thì nước bị đổi màu nâu sẫm, đục ngầu. Mặc dù nhà máy có 2 hồ lắng lọc để lọc nước thải trước khi xả thải ra môi trường, tuy nhiên công suất hoạt động của 2 hồ lắng này không đảm bảo, hơn nữa, theo người dân phản ánh, dù có hồ lắng lọc nhưng đơn vị này vẫn thường lén xả nước thải trực tiếp ra suối khiến cho môi trường bị ô nhiễm. Tuy nhiên, một thành phần gây ô nhiễm không thể không nhắc đến là những người dân tiến hành đào quặng trái phép, việc đào quặng trái phép một cách tràn lan đã phá hủy hệ sinh thái, làm mất khu vực sinh sống của một số loài động vật, hơn nữa, không có cơ quan chức năng quản lý nên nước thải xả tràn làn ra môi trường mà không thể kiểm soát.
Kết quả quan trắc và phân tích kim loại nặng
Từ kết quả phân tích dễ dàng nhận thấy ngay tại điểm xả thải đầu tiên ra môi trường thì hàm lượng của gần như tất cả các kim loại nặng đều cao hơn rất nhiều so với QCVN 40 :2011/BNTMT (chỉ trừ Cu, Hg, Mn). - So sánh với cột B2 của QCVN 08 :2008/BTNMT, nhận thấy chỉ từ Cu nằm trong giới hạn cho phép thì tất cả các KLN khác đều cao hơn tiêu chuẩn về chất lượng nước mặt, vì vậy chất lượng nước tại điểm T1 không thể dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi. - Quá trình lan truyền KLN diễn ra nhưng nồng độ KLN vẫn cao nguyên nhân chủ yếu là do lượng nước để trung hòa KLN khá ít kèm theo đó là độ dốc của suối khá lớn (30÷350) cộng với tốc độ chảy của nước khá nhanh (30,7 L/s).
Hiện tại, nếu như muốn sử dụng nước tại đây để phục vụ cho sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi thì cần các biện pháp xử lý để giảm nồng độ các kim loại nặng như As, Pb, Zn, Fe xuống tiêu chuẩn cho phép. - Theo khoảng cách và dưới hệ số lắng đọng của KLN thì thông 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. - Nguyên 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, ngoài ra do mực nước lúc lấy khá nông nên các KLN sẽ hấp thụ nhiều vào 2 bên bờ suối tại những thời điểm mực nước dâng cao.
Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sự lan truyền và lắng đọng KLN Quá trình lan truyền và lắng đọng của KLN trên toàn bộ tuyến thải chịu rất nhiều sự ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như địa chất, thủy văn…. Thành phần quặng thô tại khu mỏ chứa một lượng lớn sunfua của sắt, đồng, chì, kẽm nên trong quá trình khai thác thải ra môt 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.
