4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1.2.4. Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu:
1.2.4.1. Lựa chọn hướng nghiên cứu của đề tài luận văn
Hướng nghiên cứu chủ yếu của đề tài là trên cơ sở điều kiện cụ thể của khu vực mỏ đá Núi Ông Voi và quy trình, công nghệ khai thác, chế biến vật liệu để xây dựng cơ sở khoa học nhằm đề xuất biện pháp phục hồi môi trường hiệu quả và bền vững. Trong đó tập trung vào các vấn đề chính:
- Nghiên cứu, đánh giá đầy đủ và kỹ lưỡng các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực mỏ trước khi khai thác là yếu tố quan trọng cho việc chuẩn bị đề xuất kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường thành công. Càng hiểu sâu về cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái trước khi khai thác thì cơ hội hoàn thổ phục hồi môi trường thành công càng lớn.
- Nghiên cứu các tính chất của đất mặt và đất phủ có thể xác định được loại nào có thể xem là đất phù hợp cho từng loại cây cối phát triển, và loại nào có chứa các vật liệu có hại cần phải chôn hoặc loại bỏ.
- Tuỳ thuộc vào mục tiêu sử dụng đất sau khi khai thác đã được thoả thuận mà có thể phải xác định vấn đề lựa chọn các loài cây, hệ sinh thái phù hợp, kỹ thuật trồng cây, sự cộng sinh của thực vật và một loạt các vấn đề khác để đảm bảo chắc chắn sự thành công của biện pháp hoàn thổ phục hồi môi trường khu vực khai thác mỏ.
1.2.4.2. Sự xuất hiện các vấn đề của hoạt động khai thác mỏ đá núi Ông Voi và các phương pháp giải quyết đã được áp dụng
Khai thác mỏ chỉ là vấn đề sử dụng đất lâu dài do đó cần phải lồng ghép với các hình thức sử dụng đất khác và cần phải được hoàn thổ phục hồi môi trường trong và sau khi kết thúc khai thác, chuyển lại cho các hình thức sử dụng khác tiếp theo. Nhưng cho đến nay ở nước ta việc cải tạo, phục hồi môi trường chưa có được vai trò quan trọng thực sự trong hoạt động sản xuất của ngành mỏ. Mặc dù hoạt động này là một hoạt động không thể tách rời trong quá trình phát triển và khai thác khoáng sản. Hiện nay phần lớn các vùng đã khai thác khoáng sản ở Việt Nam sau khi kết thúc vẫn chưa được hoàn thổ phục hồi môi trường, nhiều nơi đang bị suy
thoái, hoang hoá và đang phải gánh chịu hậu quả của các tác động do khai thác và chế biến khoáng sản trước đây và hiện nay gây ra.
Các hoạt động khai thác khoáng sản như khai thác than, khai thác quặng... sau khi kết thúc khai thác để lại các bãi thải chứa đất đá thải và một phần đất mặt của khu vực dự án, nước thải của dự án có tính axit và có các kim loại nặng, ngoài phần diện tích khai thác ra còn phải cải tạo phục hồi bãi thải. Đặc thù khai thác mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng thông thường sau khi đã kết thúc khai thác lượng đất mặt được bóc tách từ giai đoạn đầu và có thể tận dụng để san lấp mặt bằng khu vực phụ trợ như mặt bằng sân công nghiệp, đường nội bộ của dự án. Vì thế, mặt bằng kết thúc khai thác là đá lõi cấp II, III không còn đất mặt, việc cải tạo để phủ xanh khu vực dự án phải mua đất màu để san lấp bổ sung.
Phần đáy mỏ của hoạt động khai thác đá vôi phụ thuộc vào kỹ thuật, địa hình khai thác, khi khai thác đến mức âm không có khả năng tiêu thoát nước thì tiến hành xây dựng hồ, như mỏ đá vôi Bãi Voi, Cây Xoài của công ty Công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam nằm trong địa phận xã Bình An, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang khai thác đến cao trình -100 m. Đối với phần đáy mỏ nằm trên cao độ tự nhiên có thể thoát nước được sẽ tiến hành lấp đất để trồng cây, như mỏ đá Khoe Lá của công ty Công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam, mỏ đá vôi Áng Quan của Công ty cổ phần xi măng Hạ Long. Phần sườn tầng khai thác phụ thuộc vào kỹ thuật khai thác lớp bằng hoặc lớp xiên, khi đó góc nghiêng sườn tầng khác nhau thì diện tích mặt tầng và sườn nghiêng của hai phương pháp khai thác khác nhau. Góc nghiêng sườn tầng khoảng 750 đến 800 vì thế việc tiêu thoát nước của khu vực sườn tầng rất tốt nhưng sẽ ảnh hưởng đến việc xói mòn do mưa trong quá trình phục hồi vì thế trong quá trình phục hồi môi trường phải đảm bảo không bị sói mòn đất và giữ được nước trên các sườn tầng.
Thời gian cải tạo, kết hợp ngay từ thời gian khai thác để có thời gian trăm sóc cây, giảm khối lượng cải tạo sau khi kết thúc khai thác, giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh, cải thiện vi khí hậu khu vực khai thác.
Lựa chọn cây trồng để cải tạo phục hồi môi trường để đáp ứng được việc trả lại màu xanh, tăng tính đa dạng sinh học khu vực, giảm thiểu ô nhiễm môi trường bụi, cải tạo đất đai để phát triển các hoạt động phát triển kinh tế của địa phương. Thường các loại cây lựa chọn để cải tạo phục hồi là cây bản địa có sức chịu đựng và thích nghi với điều kiện địa phương.
Chương 2
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU VẬN DỤNG TRONG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1 Hệ sinh thái thiết thực
2.1.1.1. Định nghĩa một hệ sinh thái thiết thực
Theo các điều khoản chung, một hệ sinh thái “thiết thực” được coi là một hệ sinh thái:
- Ổn định (không có tỷ lệ xói mòn cao). - Duy trì hiệu quả nước và chất dinh dưỡng. - Tự lực.
Định nghĩa này phải được xem xét cẩn thận, trong một số trường hợp, những khu vực bị cỏ dại tấn công phải đáp ứng những tiêu chuẩn bên trên.
Nói chung, một điểm quan trọng là những mục tiêu đặt ra cho việc khôi phục khu vực khai thác phải nhận định rõ ràng kiểu hệ sinh thái được yêu cầu, và có thể một vài dịch vụ hệ sinh thái cần được cung cấp. Ví dụ, những yêu cầu có thể bao gồm mức độ bảo vệ chống lại xói mòn cao, hoặc cung cấp thức ăn/nơi ẩn náu cho một số loài động vật loài hoặc chim cá biệt. Những yêu cầu này có thể tạo ra đòi hỏi về một hệ sinh thái không giống những hệ sinh thái ở khu vực xung quanh.
2.1.1.2. Dịch vụ hệ sinh thái
Vấn đề chính là các dịch vụ hệ sinh thái yêu cầu phải đạt được và hợp lý. Phải chăm sóc cẩn thận để tránh dựng lên những yêu cầu cho các dịch vụ hệ sinh thái quá tỉ mỉ, vì điều đó có thể dẫn tới quần thể thực vật mục tiêu được nhận định là hoàn toàn không có vai trò. Phải tránh tập trung thái quá vào những loài “có khả năng lôi cuốn”, vì những loài này có thể ít quan trọng đối với quá trình thực hiện chức năng hệ sinh thái so với các loài bí ẩn hơn.
Nếu những mục tiêu cho quá trình khôi phục chỉ rõ một quần thể thực vật riêng biệt, ba tiêu chuẩn trên cung cấp cơ sở cho việc chứng minh liệu quần thể mong muốn có bền vững hay không (chức năng lâu dài). Tuy nhiên, những quần thể
thực vật đặc biệt hay biến đổi về không gian, thời gian và những yêu cầu chức năng để xem xét sự biến đổi này.
2.1.2 Đất và vai trò thảm phủ đối với đất
2.1.2.1. Đất trong hệ sinh thái
Đất được hình thành do sự phong hoá các đá tạo nên đất, hay còn gọi là đá mẹ - một thực thể của vỏ trái đất được thành tạo từ hàng loạt khoáng vật thuộc 2 nhóm: nguyên sinh và thứ sinh. Sự biến đổi trạng thái lý, hoá học của đá mẹ dưới tác động của môi trường hình thành mẫu chất và cùng với sự tích luỹ chất hữu cơ do tác động của sinh vật mà tạo thành đất với đặc trưng quan trọng nhất là độ phì nhiêu đất.
Xác định đặc tính nguồn đất mặt sau khi khai thác của mỏ, hoạt động khai thác mỏ không có nguy cơ tạo dòng thải axit. Khu vực đáy mỏ sau khai thác của dự án là đá vôi cấp II đến cấp III, không còn lớp đất mặt, vì thế phục hồi bằng cách tạo các hố trồng cây rồi cung cấp đất để phủ xanh. Các công trình công nghiệp và dân dụng phục vụ khai thác mỏ không còn nhu cầu sử dụng tháo dỡ trả lại mặt bằng và phủ xanh.
2.1.2.2. Tác dụng của thực vật đối với xói mòn
Thiết lập hệ thực vật trên khu vực sườn dốc nhằm giảm xói mòn do giảm quá trình chảy và quá trình tách cặn. Tuy nhiên, khu vực mà tại đó thực vật thỏa mãn sự mong đợi là nhờ chức năng của nhiều nhân tố, trong đó có khí hậu, loại thực vật và thuộc tính đất.
Thực vật có thể giúp tăng đáng kể quá trình thấm qua nhờ bảo vệ bề mặt khỏi tác động của mưa (gây ra bởi sự hình thành bịt kín bề mặt), nhờ giảm hàm lượng nước trong đất, cải thiện cấu trúc đất và sự ổn định cấu trúc, và nhờ tạo ra lỗ vĩ mô ổn định trong đất (Loch và Orange, 1997; Loch, 2000a, 2000b). Việc bảo vệ bề mặt được kết hợp rộng rãi với tầng phủ tiếp xúc (tầng phủ khi tiếp xúc với bề mặt đất) với tầng phủ vòm (bên trên bề mặt đất) trở nên ít hiệu quả hơn khi tăng chiều cao vòm. Những thay đổi cấu trúc đất và việc tạo ra lỗ vĩ mô ổn định bị tác động bởi tỷ lệ vật chất hữu cơ trở lại với hoạt động của đất và rễ.
Một số quần thể thực vật - đặc biệt là những quần thể có một phần đáng kể là cỏ - tạo ra tỷ lệ tầng phủ tiếp xúc cao. So với những quần thể đó, những quần thể thực vật có các loài cây và bụi phát triển vượt trội có thể có xu hướng có mức độ tầng phủ tiếp xúc thấp hơn nhiều và đặc biệt dễ bị tác động bởi xói mòn trong quá trình thiết lập ban đầu.
2.1.2.3. Lựa chọn cây trồng và phát triển quần thể động, thực vật
Do đặc thù sau khi khai thác của các mỏ đá sườn tầng thường ở trên cao và dốc đứng, đáy mỏ thì bằng phẳng nhưng toàn bộ khu vực này là đá cấp II, cấp III vì thế cây trồng không thể phát triển được, trong quá trình cải tạo phải lựa chọn cây trồng có tính cải tạo đất đá ăn sâu vào trong các khe đá phá hủy dần bề mặt đá để tạo chất dinh dưỡng cho cây. Qua quá trình khảo sát, thực địa các khu vực núi đá vôi tỉnh Hà Nam một số cây phát triển tốt tại môi trường khu vực này như: cây Cỏ lau, cây Sanh, cây Si, cây Keo lá tràm, cây Sắn dây rừng.
Ở những nơi có mục tiêu khôi phục là triển khai một hệ sinh thái tự nhiên bền vững, những yêu cầu về môi trường sống phải được đưa vào bản kê khai. Việc chiếm lại các loài động vật cho những khu vực được khôi phục cần phải được khuyến khích bằng cách cung cấp một hệ sinh thái phù hợp. Triển khai các quần thể thực vật tương tự như các loài tồn tại trước khi khai thác mỏ phải đảm bảo rằng phần lớn các loài sẽ chiếm lại đúng lúc. Việc chiếm lại động vật tự nhiên hầu như luôn phù hợp hơn việc đưa các loài thú trở lại theo quy luật tự nhiên vì không mất chi phí và động vật sẽ quay trở lại khi môi trường sống đáp ứng yêu cầu của chúng.
Để có thể thu hút và là nơi cư trú cho các loại chim, động vật (những loài có thể đưa hạt giống tới, hoặc đi khu vực khác), vì thế tạo hồ lắng vừa để lắng cặn nước mưa trước khi thoát ra môi trường trồng các loại cây có đặc tính thu hút các loại động vật đến kiếm ăn và mang các hạt giống đi phát tán mọi nơi.
2.1.3. Phương pháp tính dự toán chi phí cải tạo, phục hồi môi trường.
Tổng dự toán cải tạo, phục hồi môi trường được tính toán bằng tổng các chi phí thực hiện các hạng mục dưới đây:
- Chi phí lưu giữ đất mặt, bao gồm chi phí xây đựng khu lưu giữ riêng bên cạnh hoặc trong bãi thải của mỏ. Nếu mỏ chỉ có đất mặt mà không có đất đá thải thì không cần khoản chi phí này.
- Chi phí san gạt mặt bằng sau khi kết thúc khai thác ở những địa điểm cần tái tạo mặt bằng như: sân công nghiệp, đáy mỏ khai thác, bãi thải và các công trình khác của mỏ.
- Chi phí củng cố bờ mỏ sau khi kết thúc khai thác, bao gồm chi phí tạo độ dốc bờ mỏ theo quy phạm khai thác lộ thiên, chi phí trồng các loại cây giữ ổn định bờ mỏ tại các vùng đất yếu.
- Chi phí tháo dỡ những công trình hiện có trên mặt bằng không còn nhu cầu sử dụng nữa khi đóng cửa mỏ.
- Chi phí đưa đất mặt tới những địa điểm phục hồi môi trường bằng cách phủ xanh, kể cả san gạt tạo mặt bằng khu trồng cây.
- Chi phí trồng, chăm sóc cây bao gồm chi phí mua cây giống, đào hố trồng cây, bón lót chăm sóc trong thời kỳ 2 - 5 năm đầu, trồng dặm cây chết.
2.2. CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT TRONG ĐỀ TÀI 2.2.1. Công thức tính toán các tác động môi trường
2.2.1.1. Tính nồng độ ô nhiễm do hoạt động vận chuyển
Để tính nồng độ chất ô nhiễm trung bình ở khoảng cách x bất kỳ cuối hướng gió trong không khí do nguồn đường phát thải liên tục có thể dùng biểu thức:[3]
C(x) = 2E/(2II)1/2.úzU (2.1a)
Hoặc theo công thức mô hình cải biên của Sutton:
C(x) = 0,8E{exp[-(z+h)2/2úz2]+ exp[-(z-h)2/2úz2]}/(úzU) (2.1b) Trong đó :
C(x)- Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí ở khoảng cách x, mg/m3 ; E- Nguồn thải, mg/(m/s); z- Độ cao của điểm tính, m;
úz- Hệ số khuếch tán theo phương Z, là hàm số của khoảng cách x theo phương gió thổi: úz = cxd + f. Trong trường hợp nguồn đường giao thông với độ ổn định khí quyển loại B, úz có thể được xác định theo công thức đơn giản của Sade
(1968): úz = 0,53 x0,73; U- Tốc độ gió trung bình, m/s; h- Độ cao của mặt đường so với mặt đất xung quanh, m.
Để đo nồng độ bụi trong quá trình lập dự án, có thể tiến hành trực tiếp tại hiện trường bằng các thiết bị đo chuyên dụng, hoặc bằng phương pháp đánh giá nhanh theo các mô hình sau đây:
Để xác định lượng bụi do xe tải chạy trên đường phát sinh ta sử dụng công thức tính Theo Air Chief, cục Môi trường Mỹ – 1995:
365 365 * 4 * 7 , 2 * 48 * 12 * * 7 , 1 5 , 0 7 , 0 p w W S s k E − = (2.2)
Trong đó: E- Lượng phát thải bụi (kg/xe.km),
s- Hệ số để kể đến loại mặt đường (theo bảng 2.1), k- Hệ số để kể đến kích thước bụi (theo bảng 2.2),
S-Tốc độ trung bình của xe tải, W- Tải trọng của xe (tấn),
w- Số lốp xe của ôtô,
p- Số ngày mưa trung bình trong năm. Hệ số kể đến loại măt đường “s”
Bảng 2.1: Hệ số loại mặt đường
Loại đường Trong khoảng Trung bình
Đường dân dụng (đất bẩn) 1,6 ÷ 68 12
Đường đô thị 0,4 ÷ 13 5,7
Nguồn:Theo Air Chief, chương 13, Fugitive Dust Sources Hệ số để kể đến kích thước bụi “k”
Bảng 2.2: Hệ số theo kích thước bụi
Kích thước bụi, micron <30 30÷15 15÷10 10÷5 5÷2,5
Hệ số k 0,8 0,5 0,36 0,2 0,095
Nguồn:Theo Air Chief, chương 13, Fugitive Dust Sources Thải lượng bụi do gió cuốn từ mặt đường phụ thuộc vào độ bẩn của mặt
đường, tốc độ luồng xe chạy, mật độ dòng xe, điều kiện thời tiết khí hậu,…Theo kết quả thực nghiệm của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ, lượng bụi phát sinh từ mặt đường tuân theo quy luật sau (kg/km.ngày):
K = 0,81.C.(V/50).[(365-n)/365].L (2.3) Trong đó :