cải thiện chất lượng môi trường
- Đề xuất nhóm giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý;
- Đề xuất giải pháp nhằm cải thiện chất lượng môi trường tại có các hoạt động khai thác Caolanh- Fenspat.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1.Thực trạng chất lượng môi trường và hoạt động quản lý tại khu vực khai thác Caolanh - Fenspat
Để hoàn thành các nội dung đánh giá thực trạng chất lượng môi trường và hoạt động quản lý tại khu vực khai thác Caolanh - Fenspat tại xã Giáp Lai và Sơn Hùng, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ đề tài sử dụng các phương pháp sau:
- Thu thập một số tài liệu thứ cấp khác để phục vụ trong quá trình nghiên cứu bao gồm:
+ Điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội tại tỉnh Phú Thọ nói chung và huyện Thanh Sơn nói riêng trong năm 2018: Số liệu do Phòng Tài nguyên Môi trường huyện Thanh Sơn cung cấp;
+ Đặc điểm về tài nguyên khoáng sản đặc biệt là Caolanh - Fenspat trên địa bàn tỉnh Phú Thọ; tình hình quản lý của địa phương, đối với các dự án khai thác Caolanh - Fenspat trên địa bàn tỉnh: số liệu do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cung cấp;
+ Thu thập các tài liệu ĐTM của một số dự án khai thác Caolanh - Fenspat trên địa bàn huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ: số liệu do Chi cục Bảo vệ môi trường Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cung cấp;
+ Thu thập báo cáo về kiểm soát ô nhiễm đối với một số mỏ khai thác Caolanh- fenspat trên địa bàn huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ;
+ Đánh giá hoạt động quản lý khai thác khoáng sản và chất lượng môi trường. Tìm hiểu cơ cấu tổ chức quản lý thông qua các văn bản ban hành.
2.4.2. Đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến chất lượng môi trường chất lượng môi trường
Để đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến chất lượng môi trường không khí, môi trường nước và môi trường xã hội, đề tài sử dụng các phương pháp cụ thể:
2.4.2.1.Ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến môi trường không khí
Để đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat, nghiên cứu lựa chọn các điểm quan trắc chất lượng không khí. Kết quả quan trắc sẽ được so sánh với QCVN 05:2013/BTNMT ngày 22/03- 22/9/2019 về chất lượng không khí. Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám Landsat 8 ngày 30/09/2019 để xây dựng bản đồ phân cấp chất lượng không khí khu vực nghiên cứu. Kết quả sẽ được kiểm tra độ tin cậy và là cơ sở khoa học để quan lý chất lượng không khí trong phạm vi tổng thể. Cụ thể:
- Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích chất lượng không khí được trình bày tại Phụ lục 1 của luận văn. Các chỉ tiêu quan trắc bao gồm: Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, độ rung, tiếng ồn, ánh sáng, CO, SO2, NO2,
TSP.Các điểm quan trắc môi trường không khí trên địa bàn khu vực nghiên cứu được thể hiện tại Bảng 2.1 và Hình 2.1.
Bảng 2.1. Vị trí quan trắc mẫu không khí.
TT Vị trí quan trắc Toạ độ
Vĩ độ Kinh độ
K1 Khu khai thác mỏ Cao lanh -Fenspat Ba Bò tại
moong. 21.21557 105.21706
K2 Khu bãi thải đất đá 21.21623 105.21925
K3 Khu tuyển lọc Caolanh khu 7, xã Giáp Lai 21.21006 105.22244
K4 Chế biến Fenspat tai khu 7, xã Giáp Lai 21.21195 105.21938
K5 Khu kho chứa sản phẩm 21.21195 105.21938
K6 Khu lò sấy Caolanh 21.21206 105.22009
K7 Khu dân cư xung quanh cách khu vực mỏ Ba Bò 50 m 21.21129 105.22012 K8 Dân cư xung quanh khu tuyển lọc Cao lanh của khu 5
xã Giáp Lai 50 m 21.21129 105.22012
K9 Dân cư xung quanh cách khu chế biến Fenspat của
khu 7 xã Giáp Lai 50 m 21.21008 105.22179
K10 Khu dân cư xung quanh cách khu vực kho chứa
100m 21.21075 105.22002
K11 Khu dân cư xung quanh dọc tuyến đường vận chuyển
về xưởng chế biến Fenspat của khu 7, xã Giáp Lai 21.21044 105.21998
K12 Khu đầu khai thác Caolanh - Fenspat mỏ Bưa Mè 21.22093 105.21485
K13 Khu cuối khai thác Caolanh - Fenspat mỏ Bưa Mè 21.22736 105.22039 K14 Khu đầu nghiền sàng Cao lanh - Fenspat mỏ Bưa Mè 21.22322 105.21328 K15 Khu cuối nghiền sàng Cao lanh - Fenspat pat mỏ Bưa Mè 21.22172 105.21363
K16 Khu tập kết quặng nguyên khai 21.22252 105.21660
K17 Khu văn phòng Công ty TNHH xây dựng Cường
Thịnh 21.22211 105.21353
K18 Khu đầu bãi thải đất đá thải 21.21982 105.21583
K19 Khu cuối bãi thải Cao lanh - Fenspat mỏ Bưa Mè 21.22144 105.21509
K20 Khu đường vận chuyển vào mỏ Bưa Mè 21.22429 105.21046
K21 Khu chế biến 100 m về phía đông mỏ Bưa Mè 21.22141 105.21663
K22 Khu chế biến 50 m về phía tây mỏ Bưa Mè 21.22228 105.21127
K23 Khu chế biến 50 m về phía nam mỏ Bưa Mè 21.22035 105.21355
Dưới đây là bản đồ tổng hợp các điểm qua trắc tại khu vực nghiên cứu:
Hình 2.1. Bản đồ vị trí các điểm quan trắc
Để đánh giá chất lượng không khí, nghiên cứu đã tiến hành quan trắc 3 đợt vào tháng 03, tháng 06, tháng 09 năm 2019 để tính toán API thực tế. Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh Landsat 8để ước tính chỉ số ô nhiễm không khí API và thành lập bản đồ chất lượng không khí tại huyện Thanh Sơn trong năm 2019.
Bảng 2.2. Dữ liệu ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu.
TT Mã ảnh Ngày
chụp
Độ phân
giải (m) Path/row
1 LC81270452019273LGN00 30/09/2019 30 128/45
Để xây dựng bản đồ chất lượng không khí thông qua chỉ số ô nhiễm không khí API (Air Pollution Index)tạixã Sơn Hùng và xã Giáp Lai, nghiên cứu đã tính toán các chỉ số thực vật NDVI (Normalised Difference Vegetation Index), VI (Vegetation Index) và TVI (Transformed Vegetation Index). Các bước xây dựng bản đồ chất lượng không khí được thể hiện tại Sơ đồ 01.
Bƣớc 1: Phƣơng pháp tiền xử lý ảnh Landsat
- Phương pháp tiền xử lý ảnh được áp dụng để loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do góc nghiêng ảnh chụp và địa hình gây ra. Việc chuyển đổi cấp độ sáng thành giá trị bức xạ và phản xạ rất cần thiết nhằm loại bỏ sự khác biệt giữa giá trị ghi trong ảnh và giá trị phản xạ phổ bề mặt (Nguyễn Hải Hòa và cộng sự,
2017b). Ngoài ra, nó cũng giúp giảm sự khác biệt giá trị phản xạ phổ của các đối tượng ở các Sensors khác nhau. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Hải Hòa và cộng sự (2016), quá trình tiền xử lý ảnh được thực hiện qua 2 bước:
+ Chuyển các giá trị số (Digital number) trên ảnh về giá trị của bức xạ vật lý tại sensor:
L = MLQcal + AL Trong đó:
- L : Giá trị bức xạ phổ tại sensor; - Qcal: Giá trị số trên ảnh (DN);
- ML: Giá trị Radiance_Mult_Band_x; - AL: Giá trị Radiance_Add_Band_x.
+ Chuyển các giá trị bức xạ vật lý tại sensor về giá trị của phản xạ ở tầng trên khí quyển của vật thể:
ρ= L/sin(θsz) Trong đó:
- ρλ: Phản xạ ở tầng trên của khí quyển (Planetary TOA Reflectancre) (thứ nguyên, không có đơn vị);
- θsz: Góc thiên đỉnh (góc cao) của mặt trời (độ).
- Nắn chỉnh: Mục đích của quá trình nắn chỉnh là chuyển đổi các ảnh quét đang ở tọa độ hàng cột của các pixel về tọa độ trắc địa (tọa độ thực, hệ tọa độ địa lý hay tọa độ phẳng). Công việc này nhằm loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do góc nghiêng của ảnh gây ra và hạn chế sai số điểm ảnh do chênh lệch cao địa hình.
- Gom nhóm kênh ảnh: Dữ liệu ảnh thu nhận được bao gồm các kênh phổ riêng lẻ, cần phải tiến hành gom các kênh ảnh để phục vụ việc giải đoán ảnh. Khi ảnh thu thập ảnh viễn thám từ các vệ tinh các ảnh thu được nằm ở dạng các kênh phổ khác nhau và có dạng màu đen trắng. Do vậy, để thuận lợi cho việc giải đoán ảnh và tăng độ chính xác người ta thường tiến hành tổ hợp màu cho ảnh viễnthám. Việc tổ hợp màu, trộn ảnh màu với ảnh đen trắng để tăng độ phân giải của ảnh và chỉnh lý bản đồ hiện trạng.
Sơ đồ 2.1. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ chất lƣợng không khí tại xã Sơn Hùng và xã Giáp Lai, huyện Thanh Sơn.
- Cắt ảnh theo ranh giới: Thông thường trong một cảnh ảnh viễn thám thu được thường có diện tích rất rộng ngoài thực địa (185 km x185 km), trong khi đối tượng nghiên cứu chỉ sử dụng một phần hoặc diện tích nhỏ trong cảnh ảnh đó. Để thuận tiện cho việc xử lý ảnh nhanh, tránh mất thời gian trong việc xử lý và phân loại ảnh tại những khu vực không cần thiết, cần cắt bỏ những phần thừa trong cảnh ảnh. Một lớp dữ liệu ranh giới khu vực nghiên cứu được sử dụng để cắt tách khu vực nghiên cứu của đề tài ra khỏi tờ ảnh.
Bƣớc 2: Tính toán các chỉ số NDVI, VI và TVI
- Chỉ số NDVI (Normalised Difference Vegetation Index)(Boken và cộng sự, 2008; Nguyễn Hải Hòa và cộng sự, 2017a):
Tọa độ các điểm quan trắc
Hiệu chỉnh bức xạ Tổ hợp kênh ảnh
Cắt ảnh khu vực nghiên cứu
Thu thập dữ liệu ảnh Landsat
Ranh giới xã Sơn Hùng và xã Giáp Lai
Xử lý ảnh Landsat
Tính toán các chỉ số NDVI, VI, TVI
Tính toán chỉ số API
Trong đó: NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared); RED là băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ.Đối với Landsat 8, RED là Band 4, NIR là Band 5, SWIR là Band 6 và Band 7.
- Chỉ số biến đổi thực vật (TVI): Do Deering và cộng sự (1975)đề xuất nhằm loại trừ các giá trị âm và chuyển đổi biểu đồ NDVI thành một phân bố bình thường:
- Chỉ số thực vật đơn giản (VI): Chỉ số thực vật đơn giản có thể thu được bằng cách lấy sự khác biệt về giá trị điểm ảnh màu đỏ (RED) và Band cận hồng ngoại (NIR) (Nguyễn Hải Hòa và cộng sự, 2017a):
Bƣớc 3: Tính toán chỉ số ô nhiễm không khí API
Từ các giá trị phản xạ đối với NIR, các kênh SWIR1 và chỉ số thực vật (VI, TVI), chỉ số ô nhiễm không khí (API) được tính bằng công thức(Mozumder và cộng sự, 2012):
Sau khi tính toán được chỉ số ô nhiễm không khí theo Mozumder và cộng sự (2012), mức độ ô nhiễm không khí được chia theo Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thang chia mức độ ô nhiễm không khí theo chỉ số API. TT Mức độ chất lƣợng không khí Giá trị API Màu hiển thị
1 Không khí trong lành (Good) 0 ÷ 50
2 Ô nhiễm nhẹ (Moderate) 51 ÷ 100
3 Ô nhiễm vừa phải (Unhealthy) 101 ÷ 200 4 Ô nhiễm nặng (Very unhealthy) 201 ÷ 300 5 Ô nhiễm nghiêm trọng (Hazardous) >300
Hiệu chỉnh sai số của bản đồ chất lƣợng không khí theo API
Để bản đồ có độ chính xác cao, việc hiệu chỉnh sai số của bản đồ là rất quan trọng do bản đồ chất lượng không khí dựa trên nồng độ bụi (TSP) nên thường bị ảnh hưởng bởi sự bốc thoát hơi nước của ao hồ, sông suối và thảm thực vật. Hơn nữa, đặc thù khu vực nghiên cứu có diện tích rừng lớn nên để hiệu chỉnh sai số của bản đồ là rất cần thiết. Nghiên cứu đã loại bỏ các giá trị API < 0 (ảnh hưởng của nước, hơi nước) và API > 325 (ảnh hưởng của thực vật).
Bƣớc 4. Tính toán API thực tế
Công thức tính API cho từng chất ô nhiễm đơn trong thực tế là (Mozumder và cộng sự, 2012):
Trong đó: là chỉ số ô nhiễm không khí của chất X; là nồng độ thực tế của chất ô nhiễm X; lànồng độ theo tiêu chuẩn của chất ô nhiễm X.Tại khu vực xã Sơn Hùng và xã Giáp Lai, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ, thông số gây ô nhiễm chính là tổng bụi lơ lửng TSP (Total Suspended Particles), do vậy khi tính toán, so sánh giá trị API trên ảnh vệ tinh và thực tế, thông số được sử dụng là tổng bụi lơ lửng (TSP).
Bƣớc 5: Đánh giá sự sai khác giữa giá trị API từ ảnh vệ tính và API quan trắc
Đánh giá sự sai khác giữa giá trị API từ ảnh vệ tinh và API từ quan trắc được thực hiện theo công thức:
APILandsat_n - APIQuan trắc_n
Trong đó: APILandsat_n: giá trị API tại điểm n; APIQuan trắc_n: giá trị quan trắc tại điểm n; n số điểm quan trắc.
2.4.2.2. Ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến môi trường nước
Để đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trường nước, nghiên cứu lựa chọn các điểm quan trắc và thời gian quan trắc
từ ngày 22/03- 22/9/2019 với 3 đợt khảo sát lấy mẫu vào tháng 3, tháng 6, tháng 9/2019. Kết quả quan trắc nước thải sẽ được so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT, QCVN 14:2008/BTNMT, nước mặt nguồn tiếp nhận sẽ được so sánh với QCVN 08:2015/BTNMT. Cụ thể:
- Các chỉ tiêu:
+ Môi trường nước thải: pH, Cr, TSS, NO2, NO3-, F-, BOD5, Fe, Cu, Hg, Cd, As, Pb, Xianua, dầu mỡ, Coliform,.
+ Môi trường nước mặt: pH, DO, BOD5, TSS, TDS, dầu mỡ, PO43-, S2-, NH4+, NO3-, Chất HĐBM, Coliform.
- Phương pháp lấy mẫu phương pháp bảo quản và phân tích chất lượng nước được trình bày tại Phụ lục 2 của luận văn. Dưới đây là bảng vị trí các điểm lấy mẫu nước của tại xã Sơn Hùng và xã Giáp Lai, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.
Bảng 2.4. Vị trí các điểm lấy mẫu nƣớc
TT Tên điểm quan trắc hiệu Ký
Vị trí lấy mẫu Vĩ độ Kinh độ
1
Nước thải sinh hoạt tại khu vực chế biến caolin khu 5, xã Giáp Lai ra hệ thống thoát nước chung của khu vực
NT1 21,48901 105,39371
2
Nước thải sinh hoạt tại khu vực nghiền fenspat của khu 7, xã Giáp Lai ra hệ thống thoát nước chung khu vực
NT2 21,21114 105,22167
3 Nước thải tại moong khai thác khu vực mỏ
Ba Bò NT3 21,21616 105,21885
4 Nước thải sinh hoạt văn phòng mỏ NT4 21,22293 105,21326
5 Hồ chứa nước thải tuyển quặng NT5 21,22232 105,21373
6 Hồ chứa nước thải moong khai thác NT6 21,22423 105,21531
7 Nước Hố Trại tại vị trí tiếp nhận nước thải
moong khai thác NM1 21,21516 105,21765
8 Mẫu nước mặt suối Bưa Mè lấy tại điểm
Hình 2.2. Một số hình ảnh lấy mẫu môi trƣờng
- Lập biểu đồ cột so sánh các chỉ tiêu trong môi trường nước thải và nước mặt từ đó đưa ra đánh giá về tác động của nước thải sinh họat cũng như nước thải sản xuất đến môi trường nước mặt tại suối Bưa Mè và Suối Hố Trại.
2.4.2.3. Ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến môi trường xã hội
Để đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh – Fenspat đến môi trường xã hội nội dung này được thực hiện thông qua điều tra phỏng vấn bản định hướng:
- Đối tượng điều tra: Các hộ dân sống xung quanh các mỏ Caolanh – Fenspat tại xã Giáp Lai và xã Sơn Hùng, huyện Thanh Sơn.
- Số lượng phiếu điều tra: 60 phiếu.
- Mẫu phiếu điều tra được trình bày tại Phụ lục 3 của luận văn. - Hình thức phỏng vấn:
+ Phỏng vấn trực tiếp. + Thông qua phiếu điều tra.
Kết quả phỏng vấn phục vụ cho công tác đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản đến sức khỏe người dân gần khu vực nghiên cứu.
2.4.3. Xác định thuận lợi, khó khăn trong hoạt động quản lý chất lượng môi trường khu vực khai thác Caolanh – Fenspat. môi trường khu vực khai thác Caolanh – Fenspat.
Dựa vào thông tin thu thập để xác định điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức trong hoạt động quản lý khai thác khoáng sản, nghiên cứu sử dụng mô hình SWOT (Strengths, Weakness, Opportunity, Threats). Kết quả phỏng vấn sẽ được phân tích, đánh giá để xác địnhđiểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức theo mô hình SWOT. Kết quả phân tích SWOT là cơ sở đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý khai thác và cải thiện chất lượng môi trường.
2.4.4. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý hoạt động khai thác và cải thiện chất lượng môi trường thiện chất lượng môi trường
Trên cơ sở tổng hợp, phân tích, đánh giá kết hợp với tham vấn một số chuyên gia là giảng viên Trường Đại học, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ, cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thanh Sơn đề tài tiến hành đề xuất một số các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý các hoạt động khai thác và cải thiện môi trường tại những khu vực khai thác khoáng sản trên địa bàn huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.