Để tìm hiểu rõ hơn về mỏ amiang và những ảnh hưởng gây ra đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng địa phương chúng tôi đã đến khu vực mỏ để khảo sát và tìm đến những công nhân trước đây làm việc tại mỏ cũng như người dân hiện đang sinh sống và làm việc ngay trên mỏ amiang để phỏng vấn, tìm hiểu thông tin.
Mỏ bị bỏ hoang, không có quá trình khôi phục lại do đó để lại khai trường nham nhở với những hố sâu hun hút. Dưới đây là một số hình ảnh đề tài thu thập được sau quá trình điều tra, khảo sát hiện trường.
21
Hình 07: Mỏ amiang- xóm Quýt sau quá trình khai thác
Hình 08: Mỏ amiang sau khi khai thác
Sau khi mỏ dừng khai thác, công nhân bỏ đi đến nơi khác làm việc, một số vẫn sinh sống tại khu vực mỏ cùng với người dân xóm Quýt. Khi đến khu vực mỏ điều tra khảo sát hiện trường cũng như lấy mẫu amiang mang về phòng thí nghiệm. Có thể thấy, các mảnh vụn amiang có mặt ở khắp nơi trong đất, trên bề mặt đất và thậm chí ngay trong sân vườn của các hộ dân cư sinh sống quanh khu vực mỏ amiang.
22
Do kinh tế khó khăn, thiếu hiểu biết về những ảnh hưởng của amiang đối với sức khỏe nên sống ngay trên mỏ và thường xuyên tiếp xúc với amiang nhưng người dân không hề biết cách để phòng tránh những hiểm họa mà amiang có thể gây ra đối với mình. Những công nhân trước đây làm việc tại mỏ đã chết gần hết phần do già yếu phần do mắc bệnh mà chết. Người dân sống tại khu vực mỏ mặc dù không nhiều nhưng cũng có những người mắc các bệnh liên quan đến ung thư. Đa số người dân không biết về những tác hại của amiang gây ra nên họ vẫn thường xuyên đến khu vực mỏ để đào trộm amiang đem đi bán. Phương thức khai thác của họ thường là thủ công và không hề có bảo hộ.
Đối với môi trường, mỏ amiang sau khi dừng khai thác không được hoàn thổ trở lại, do đó những mảnh vụn amiang có ở trong đất và trên bề mặt đất rất nhiều. Khi mưa xuống các mảnh vụn amiang bị cuốn trôi xuống ao, hồ, sông, suối ngay khu vực đó làm cho nguồn nước ở đây bị ô nhiễm nặng. Có những thời điểm nước không thể dùng được cho các mục đích sinh hoạt.
Hình 10. Nước hồ tại xóm Quýt Ba Vì
Tình hình sức khỏe nói chung của người dân xã Yên Bài tỷ lệ mắc các bệnh về đường hô hấp, ung thư và một số bệnh khác cao hơn nhiều so với người dân các khu vực lân cận.
Như vậy, bằng nhiều con đường khác nhau, có thể qua hô hấp, qua tiêu hóa hay qua da amiang đều có thể xâm nhập vào cơ thể con người gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân địa phương khu vực xóm Quýt và đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường đất và môi trường nước khu vực xã Yên Bài.
23
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu
Mỏ amiang sau khi khai thác không được khôi phục lại do đó các mảnh vụn amiang còn sót lại rất nhiều trong đất thậm chí ngay trong sân vườn của các hộ gia đình đang sinh sống trên đất mỏ. Mẫu amiang đem về phòng thí nghiệm được lấy ngay tại sân vườn của nhà dân vào tháng 3 năm 2014.
Mẫu amiang lấy dưới dạng cục được nghiền nhỏ và sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 40o C, sau đó rây qua lỗ rây có đường kính 0,5 mm. Mẫu amiang thu được đựng trong chai nhựa để tiến hành các thí nghiệm.
Hình 11. Quy trình xử lý mẫu
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xác định đặc điểm hình thái và khoáng vật học của mẫu nghiên cứu nghiên cứu
Mẫu được nghiền nhỏ, rây qua rây 250 μm và xác định đặc điểm cấu trúc theo phương pháp nhiễu xạ bột với máy XRD (Siemens D5005). Đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thể thông qua việc sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc chiếu vào mẫu. Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm và ghi lại cường độ chùm tia phản xạ cũng như phổ nhiễu xạ.
Ngoài ra, đề tài còn sử dụng phương pháp xác định đặc điểm hình thái với kính hiển vi điện tử quét JEOL (JSM-5410LV).
Mẫu Amiang xóm Quýt, Ba Vì
Nghiền mẫu Rây qua rây 250 μm
Amiang 250 μm
24
2.2.2. Xác định khả năng hòa tan của khoáng vật tremolit dưới ảnh hưởng của các anion hữu cơ. các anion hữu cơ.
* Thí nghiệm nghiên cứu khả năng hòa tan khoáng vật tremolit dưới ảnh hưởng của các axit hữu cơ.
100 mg amiang được ngâm với 100 ml các dung dịch axit hữu cơ (axit xitric, axit oxalic và axit axetic) có nồng độ khác nhau lần lượt là 0,001; 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,1 N (trong lọ nhựa dung tích 100 ml) ở pH 3, nhiệt độ phòng và nền điện ly
EB 0,1 molc L-1.
- Nền điện ly EB 0,1 molc L-1 được điều chỉnh bằng cách bổ sung thêm lượng vừa đủ các dung dịch điện ly NaCl vào dung dịch axit hữu cơ trước khi cho tương tác với amiang. Lượng NaCl bổ sung vào dung dịch sao cho tổng lượng cation và anion trong dung dịch của tất cả các mẫu đều như nhau trong mọi trường hợp chỉ khác nhau ở nồng độ của các anion hữu cơ (axetat, oxalat, xitrat). Quá trình điều chỉnh EB của dung dịch có thể được mô tả thông qua biểu đồ (Hình 12).
Hình 12: Quá trình điều chỉnh EB 0,1 molc L-1 bằng dung dịch NaCl
Nồng độ Si hòa tan từ các mẫu ngâm amiang với dung dịch axit được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen(*). Cụ thể, hỗn hợp được lắc nhẹ và để ổn định trong 24 h ở nhiệt độ phòng. Sau mỗi 24 h, hút 10 ml dung dịch bằng pipet tự động sử dụng đầu côn nhựa. Thí nghiệm được tiến hành 1 lần trong thời gian 7 ngày. Dung dịch được lọc qua màng lọc xenlulo axetat kích thước lỗ là 0,45 µm.
25
- Hút 2 ml dung dịch lọc cho vào ống nghiệm plastic dung tích (Φ 10 mm, 15 ml). Sau đó thêm lần lượt vào 2 ml amonimolipdat 1 % + 3 ml axit tactaric 3,3 %, lắc đều và để yên 10 phút.
- Tiếp tục thêm 2 ml axit ascobic 0,4 %. Nước cất được thêm vào sao cho tổng thể tích dung dịch trong ống nghiệm là 10 ml, lắc đều và để ổn định 15 phút. Sau đó, hút cẩn thận 3 ml dung dịch ở trên trong ống nghiệm chuyển vào cuvet. Độ hấp thụ ABS của dung dịch được phân tích trên máy quang phổ khả kiến (Labnics, L-Vis -400) ở bước sóng 810 nm. Hệ số hấp thụ (ABS) lớn biểu thị dung dịch có chứa hàm lượng lớn Si hoà tan và ngược lại hệ số hấp thụ nhỏ chứng tỏ nồng độ Si hoà tan trong dung dịch thấp.
- Song song với phân tích nồng độ Si hòa tan trong mẫu, thang chuẩn Si theo phương pháp so màu xanh molipden được tiến hành tương tự với dung dịch Si đã biết trước nồng độ (pha loãng từ dung dịch Si tiêu chuẩn 1 mg/m1 để được các dung dịch có nồng độ xác định: 1; 3; 5; 7; 10; 15; 20 mg L-1).
Nồng độ Si hòa tan được xác định theo công thức sau: Siabs = 2 1 .. V V Cabs (mg L-1)
Trong đó: Cabs là nồng độ dung dịch axit silic trong dung dịch theo đường chuẩn V1 là thể tích dung dịch
V2 là thể tích dung dịch mẫu
Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nền điện ly (EB) tới khả năng hòa
tan khoáng vật tremolit .
Thí nghiệm được tiến hành tương tự trường hợp nghiên cứu ảnh hưởng của
các axit hữu cơ tới khả năng hòa tan của khoáng vật tremolit tại pH 3 và EB 0,1 molc L-1. Tuy nhiên, trong trường hợp này nồng độ của các axit hữu cơ được giữ ổn định ở 0,001N nhưng ở các nền điện ly khác nhau EB 0,01 molc L-1 và EB 0,001 molc L-1. Điều chỉnh nền điện ly EB của dung dịch bằng cách bổ sung lượng vừa đủ các
dung dịch điện ly NaCl tương tự như đối với trường hợp điều chỉnh EB 0,1 molc L-1.
* Thí nghiệm nghiên cứu khả năng hòa tan tremolit dưới ảnh hưởng của một số loại thực phẩm.
26
50 mg amiang được ngâm với 50 ml dung dịch được chiết rút từ các loại củ quả như ( chanh, cam, quýt, táo, dứa...). Các loại củ, quả này đem về phòng thí nghiệm được xay nhuyễn và vắt lấy nước sau đó đựng trong lọ nhựa dung tích 100 ml. Hỗn hợp amiang và dung dịch chiết rút được ngâm và để ổn định 24 h ở nhiệt độ phòng. Sau 24h hỗn hợp được lắc nhẹ, hút 10 ml dung dịch bằng pipet tự động sử dụng đầu côn nhựa để lọc qua màng lọc xenlulo axetat kích thước lỗ là 0,45 µm. Nồng độ Si hòa tan từ các mẫu được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen(*).
2.2.3. Sự biến đổi đặc điểm điện động học của khoáng vật tremolit dưới ảnh hưởng của các axit hữu cơ hưởng của các axit hữu cơ
Thế ζ được biết đến như là thế điện động đo được trên bề mặt phân giới giữa lớp ion cố định và lớp ion khuếch tán của một phần tử mang điện. Thế điện động này biến đổi và phụ thuộc vào sự tương tác giữa bề mặt mang điện và các ion trái dấu trong môi trường lỏng xung quanh. Khi các ion hấp phụ và trung hòa bề mặt mang điện, thế ζ sẽ giảm và có thể đạt đến giá trị 0. Do vậy, thế ζ có thể được sử dụng như một thông số để xác định sự hấp phụ cation Na+ lên bề mặt mang điện của tremolit. Thế ζ được xác định theo phương trình Smoluchowski–Helmholtz: ζ =
C[v(LA)/(I/f)]. Trong đó, ζ là thế zeta (mV); C là hằng số liên quan đến độ nhớt và
hằng số điện kép của dung dịch keo ở nhiệt độ thí nghiệm và được tính bằng mV/(μm s-1/V cm-1); v là tốc độ điện chuyển trung bình (μm s-1); L là độ dẫn điện của dung dịch keo (mS cm-1); A là diện tích mặt cắt của ống chứa mẫu (cm2); I là cường độ dòng điện trong ống chứa mẫu (ampe, A) và f là thông số hiệu chỉnh dòng. C, A và f thường được cài đặt sẵn bởi nhà cung cấp thiết bị.
Để xác định sự biến đổi thế ζ và độ tan của tremolit dưới ảnh hưởng của axit hữu cơ và nồng độ Na+ được tiến hành song song cùng thí nghiệm tại mục 2.2.2. Tại thời điểm lấy mẫu phân tích nồng độ Si hòa tan, lắc đều mẫu và lấy 10ml dung dịch huyền phù của mỗi mẫu chuyển vào ống Teflon của thiết bị phân tích bề mặt tích hợp với bộ chuẩn độ tự động (PCD 05, Mütek CHLB Đức).
27
Phương pháp này đã được nhắc tới trong nhiều nghiên cứu về hóa học đất và đặc điểm điện động học của nhiều loại mẫu vật khác nhau (Weiss và nnk, 1989; Chen và nnk, 2004; Nguyễn Ngọc Minh và nnk, 2009). Kỹ thuật này dựa trên phương pháp phân tích thế ζcủa dòng chuyển động. Dung dịch huyền phù của mẫu vật được chuyển toàn bộ vào ống Teflon, đồng thời với sự chuyển động tịnh tiến lên – xuống của pít tông, hai điện cực bằng vàng được gắn ở trong ống Teflon sẽ thu nhận các tín hiệu điện liên tục và chuyển đến hệ thống xử lý của máy. Kết quả thế ζ được ghi lại khi các quá trình nhiệt động học trong hệ đạt trạng thái ổn định.
Hình 13. Sơ đồ cấu tạo và cơ chế hoạt động của máy PCD Mütek 05. Phân bố ion trong dung dịch khi không có dòng chuyển động (a) và có dòng chuyển động (b)
28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm hình thái, cấu trúc, và hóa học bề mặt mẫu amiang xóm Quýt
3.1.1. Hình thái
Ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử quét SEM đối với mẫu amiang mỏ xóm Quýt cho thấy hình thái chủ yếu là lăng trụ và hình kim hình thành các bó sợi, với một loạt các tỷ lệ chiều dài: đường kính. Hình thái sợi của vật liệu này có dạng dài, mỏng và một số lượng lớn các sợi cực mịn được quan sát (Hình 14).
Hình 14. Ảnh SEM của mẫu Tremolit 3.1.2. Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể của mẫu amiang xóm Quýt được xác định theo phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X và được trình bày trong hình 15. Sự có mặt của khoáng vật tremolit có cấu trúc inosilicat (chuỗi) được biểu hiện qua các hiệu ứng d= 0,31 rất đặc trưng cho khoáng vật này (Hình 15). Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cũng cho thấy mẫu khoáng vật có thành phần rất tinh khiết, không có sự hiện diện của các khoáng vật khác đi kèm.
29
VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau Amiang
44-1402 (I) - Tremolite - Ca2Mg5Si8O22(OH)2 - Y: 14.55 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056
File: Than-Moitruong-Amiang.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 60.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 2.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/15/13 14:14:23
L in ( C p s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 2-Theta - Scale 1 10 20 30 40 50 60 d = 8 .9 8 9 d = 8 .3 9 7 d = 5 .0 7 7 d = 4 .7 5 1 d = 4 .5 1 1 d = 4 .2 0 7 d = 3 .3 8 2 d = 3 .2 7 5 d = 3 .1 2 4 d = 2 .9 4 3 4 d=2 .8 0 5 6 d = 2 .7 0 8 5 d = 2 .5 9 3 6 d = 2 .5 3 5 3 d = 2 .4 1 5 4 d = 2 .3 8 2 9 d = 2 .3 3 3 3 d = 2 .3 2 0 7 d = 2 .3 0 3 3 d = 2 .1 6 5 2 d = 2 .0 1 7 4 d = 2 .0 0 0 4 d = 1 .9 6 3 1 d= 1 .8 9 2 7 d = 1 .8 6 5 8 d = 1 .8 1 3 9 d = 1 .6 8 6 5 d = 1 .6 5 0 4 d = 1 .6 3 7 3 d = 1 .6 1 6 7 d = 1 .5 8 6 2 d = 1 .5 6 2 3
Hình 15: Nhiễu xạ đồ XRD của mẫu
Theo các tài liệu công bố trước đây thì thành phần khoáng vật của mỏ xóm Quýt là serpentin (amiang trắng). Tuy nhiên, kết quả phân tích trong nghiên cứu này chỉ ra rằng thành phần khoáng vật mỏ xóm Quýt là tremolit (amiang xanh thuộc nhóm amphibol).
Đây là một thông tin hết sức quan trọng, mặc dù về mặt hóa học tất cả các sợi khoáng amiang đều là silicat nhưng về mặt khoáng vật học và tinh thể học thì nhóm sợi amiang serpentin và nhóm sợi amiang amphibol có sự khác nhau hoàn toàn. Chính vì điều này mà ảnh hưởng của hai loại sợi khoáng này đối với cơ thể con người cũng hoàn toàn khác biệt. Các báo cáo định lượng từ những cuộc nghiên cứu dịch tễ học gần đây về các loại sợi khoáng đã xác định: mức độ gây ung thư và bệnh u trung biểu mô của sợi amiang chrysotil và nhóm amphibol tương ứng với sự khác biệt về cấu trúc dạng sợi của hai nhóm này.
3.1.3. Hóa học bề mặt
Phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) thông qua việc xác định các hiệu ứng giãn và uốn của các liên kết hóa học cho phép xác định được đặc điểm bề mặt của mẫu amiang. Kết quả phân tích FTIR trình bày trong hình 16 cho thấy bề mặt của aminang chủ yếu chứa liên kết giữa các nguyên tử Si, O, H. Các nguyên tử Si có thể tạo với O các mối liên kết cộng hóa trị để hình thành nên các nhóm siloxan (>Si-O-
30
Si<). Bên cạnh đó, Si và H cũng có thể liên kết tạo thành các nhóm silanol (>Si- OH) có hoạt tính cao nhờ khả năng phân ly hoặc nhận H+. Các hiệu ứng ở ~1100 cm-1 và 810 cm-1 biểu thị dao động giãn của các tứ diện SiO4 và dao động uốn của