CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHU VỰC MỎ PYRIT GIÁP LAI
3.4. Dòng thải axit mỏ ở khu vực Giáp Lai và vấn đề ô nhiễm kim loạ
Mặc dù mỏ pyrit Giáp Lai đã ngừng khai thác và đóng cửa từ nhiều năm nay, nhưng có thể thấy tại các bãi đất đá thải, bãi thải quặng đi và moong khai thác cũ q trình oxy hóa vẫn đang xảy ra. Một trong các sản phẩm của q trình oxy hóa
pyrit nói riêng và các sulfid nói chung là axit sulfuric (H2SO4), nguyên nhân sinh
dòng thải mỏ axit ở các khu vực khai thác và chế biến khoáng sản.
Kết quả khảo sát thực địa và đo các chỉ tiêu môi trường tại khu vực khai thác cũ, bãi thải đất đá thải và các bãi thải quặng đuôi ở mỏ pyrit Giáp Lai cho thấy, tại các khu vực này vẫn tồn tại dòng thải axit mỏ. Ở 3 moong khai thác cũ nay là 3 hồ nước trong khu vực, kết quả đo pH tại hồ số 2 qua nhiều năm (Bảng 3).
Bảng 3. Kết quả đo pH mẫu nước tại moong khai thác pyrit Giáp Lai TT Số Hiệu Thời điểm lấy mẫu Vị trí lấy mẫu pH 1 OP2 9/1997 Hồ số 2 6.7 2 OP2(a) 5/2002 Hồ số 2 3.1 3 GL12 3/2011 Hồ số 2 5.46 4 GLM1 7/2011 Hồ số 2 5.2 5 GLM3 7/2011 Hồ số 2 5.49 6 GLM 5/2013 Hồ số 2 4.94 QCVN08:2008 (B1) 5.5 - 9 QCVN08:2008 (A2) 6 - 8.5
Ghi chú: 1 -2: theo số liệu của Håkan Tarras-Wahlberg và Lan T. Nguyen (2008) [9].
QCVN.08:2008 - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt. B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có u cầu chất lượng nước tương tự; A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh.
Biểu đồ biến thiên độ pH trong moong khai thác số 2 (hồ 2) trong giai đoạn 1997 đến 2013 được thể hiện trên hình 10.
Hình 10. Biểu đồ biến thiên pH theo thời gian tại hồ số 2 (các điểm 1, 2 theo số liệu của Håkan Tarras-Wahlberg và Lan T. Nguyen (2008) [9]
Từ các số liệu trong bảng có thể thấy, vào thời điểm tháng 9 năm 1997 khi mỏ còn đang hoạt động nước trong moong số 2 (nay là hồ số 2) vẫn cịn có độ pH gần trung tính. Tuy nhiên vào tháng 5 năm 2002 tức là sau 3 năm mỏ đóng cửa, nước trong hồ này đã có độ pH = 3,1. Như vậy, từ thời điểm mỏ đóng cửa đến năm 2002 độ pH trong hồ đã giảm đáng kể và có độ pH rất thấp. Từ thời điểm đó cho đến nay (khoảng 11 năm) độ pH trong hồ có tăng lên, về mùa khơ có độ pH = 5,46 (tháng 3/2011), mùa mưa pH giảm xuống chỉ còn 5,2 (tháng 7/2011) nhưng nhìn chung vẫn là nước axit và so sánh với chỉ tiêu chất lượng nước mặt (theo QCVN 08:2008 chỉ tiêu B1) là khơng đạt.
Một trong những dấu hiệu có thể nhận thấy được tính axit của nước trong các moong khai thác chính là nước thường xuyên trong một cách bất thường và sự thiếu vắng của các sinh vật thủy sinh trong hồ (rong, rêu, các động vật thủy sinh...) (Ảnh 15; 16).
Xung quanh các bãi thải thường xuất hiện các dòng chảy nước rò rỉ từ bãi thải ra. Các dòng nước rò rỉ từ các bãi thải có pH dao động từ 4,14 (mùa mưa) đến 6,6 (mùa khơ). Có thể thấy, về mùa mưa sự hình thành dịng thải axit mỏ ở các bãi thải rõ ràng hơn so với mùa khô.
Ảnh 15. Khảo sát và lấy mẫu tại khu vực hồ Giáp Lai (hồ số 2)
Bằng chứng cho sự có mặt của dịng thải axit từ các bãi thải chính là sự tồn tại của các dòng chảy mặt màu vàng, nâu bẩn rị rỉ từ chính các bãi thải. Màu vàng, nâu bẩn của các dịng chảy này là do có sự kết tủa goethit (FeO(OH)) (xem ảnh 17, 18; 19).
Ảnh 17. Khe suối cạnh bãi tập thải quặng đi
Trong q trình khảo sát thực địa cũng đã tiến hành thí nghiệm kiểm tra khả năng sinh dịng thải axit của các bãi thải bằng phương pháp pH - paste. Cụ thể, tại bãi tập kết quặng ở khu hồ thải quặng đuôi cách cầu Giáp Lai 200 m về phía Thanh Sơn (bãi thải quặng đi số 1), đã tiến hành đào phẫu diện tới độ sâu 1,5m và lấy mẫu để thử theo phương pháp pH - paste. Kết quả thí nghiệm pH - paste được thể hiện trong bảng 4.
Bảng 4. Kết quả thí nghiệm bằng phương pháp pH paste
Ký hiệu mẫu Độ sâu (cm) pH Ký hiệu mẫu Độ sâu (cm) pH
P-1 0 - 10 3.88 P-6 75 - 90 3.79
P-2 10 - 25 3.68 P-7 90 - 105 3.76
P-3 25 - 40 3.68 P-8 105 - 120 3.74
P-4 40 - 60 3.66 P-9 120 -135 3.76
P-5 60 - 75 3.71 P-10 135 -150 3.73
Có thể nhận thấy, ngay ở lớp đất phủ phía trên độ pH đã rất thấp (3,88). Trong khoảng độ sâu từ 10 đến khoảng 60cm là lớp quặng pyrit bị phong hóa mạnh mẽ. Tại lớp này độ pH thấp nhất và ở mức 3,66 - 3,68. Xuống dưới sâu hơn, pyrit bị phong hóa yếu hơn và độ pH cũng cao hơn. Nhìn chung trong khoảng độ sâu thí nghiệm (1,5m), kết quả thử bằng pH - paste đều cho kết quả pH thấp (bảng 4 và hình 11). Điều đó chứng tỏ khả năng sinh axit trong q trình phong hóa pyrit tại bãi thải quặng đuôi là rất cao.
Kết quả trên cho thấy, tại các bãi tập kết quặng cũ, và các bãi thải khai thác quặng còn chứa những hàm lượng pyrit nhất định. Khi bị lộ ra bề mặt, chúng bị oxy hóa và tạo ra độ axit khá rõ.
Hình 11. Biểu đồ biến thiên độ pH theo chiều sâu tại bãi thải 1
Tại khu vực sân trụ sở Ủy ban xã Giáp Lai, là nơi tập kết quặng cũ. Các cây trồng trên sân không phát triển được, chúng tôi cũng đã đào hố lấy mẫu đất tới độ sâu 60 cm và thử pH - paste. Kết quả cho thấy, chỉ có phần gần trên mặt độ pH là 6,0 các độ sâu cịn lại, độ pH thường là trung tính và kiềm yếu, có lẽ là đất ở đây được lấp bằng vật liệu xây dựng vôi vữa cũ. Tuy nhiên, ở dưới sâu vẫn phát hiện ra nhiều mảnh đá có chứa pyrit tươi, chưa bị phong hóa. Theo thời gian chúng sẽ bị phong hóa và tiềm ẩn khả năng tạo dòng axit có thể gây ơ nhiễm môi trường khu vực xung quanh. Theo lãnh đạo xã Giáp Lai, trụ sở ủy ban được xây trên một khu tập kết quặng cũ, mặc dù đã được xử lý móng khá kỹ nhưng tường nhà phần gần móng thường xuyên bị tróc lở. Đã sửa chữa và vá nhiều lần nhưng vữa vẫn tiếp tục bị tróc lở (Ảnh 20). Hiện tượng này là do nước axit sinh ra trong q trình phong hóa pyrit bị lấp ở phía dưới ngấm lên làm hỏng lớp vữa.
Ảnh 19. Nước màu vàng vẫn thường xuyên rỉ ra từ khu tập kết quặng pyrit cũ
Ảnh 20. Tường nhà trụ sở UBND xã Giáp Lai thường xuyên bị tróc lở do tác động của nước axit ngấm lên từ đất
Kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại trong mẫu đất đá thải và mẫu lấy ở các bãi quặng đuôi (Bảng 5) cho thấy, trong thành phần của chúng vẫn còn chứa một lượng đáng kể các nguyên tố kim loại nặng như Cu, Ni, Pb, Zn. Các bãi đất đá thải và bãi thải quặng đuôi này tồn tại ở khu vực trong điều kiện tự nhiên theo thời gian sẽ là mối nguy hại tiềm ẩn đối với môi trường ở khu vực mỏ Giáp Lai
Bảng 5. Hàm lượng một số kim loại trong đất đá thải và bãi quặng đuôi ở Giáp Lai
Đối tượng Hàm lượng (%) mg/kg Fe Cu Ni Pb Zn Đất đá thải 16,7 76 92 26 88 Bãi thải 1 23,9 97 55 19 22.3 Bãi thải 2 4,9 125 58 22 69
(Theo số liệu của Håkan Tarras-Wahlberg và Lan T. Nguyen, 2008) [9]
Thực tế, kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại nặng của dòng thải axit rò rỉ từ các bãi thải khai thác cũ và moong khai thác cũ (Bảng 6) cho thấy dòng thải axit này có hàm lượng cao của một số nguyên tố kim loại độc hại như Cu, Zn, Cd, As, Pb. Điều này nói lên rằng, chính các kim loại có trong thành phần của các bãi thải đã được dòng axit hòa tan và mang ra. Các dòng thải mỏ axit này được phát tán vào mơi trường, nó có thể hịa vào nước mặt, ngấm xuống đất làm ảnh hưởng đến môi trường nước mặt, nước ngầm và đất, gây ô nhiễm môi trường trong khu vực.
Bảng 6. Kết quả đo pH và hàm lượng một số KLN trong các mẫu nước ở moong khai thác cũ (các hồ) và các bãi thải khai thác
STT Mẫu pH Fe Ni Cu Zn As Cd Pb 1 GLM1 5.2 0.22662 0.01775 0.00365 0.03453 0.00032 0.00032 0.00399 2 GLM2 4.08 10.43018 0.64412 0.11137 0.46417 0.00171 0.00406 0.02774 3 GLM3 5.49 2.02872 0.01036 0.00617 0.0439 0.00603 0.00024 0.03223 4 GLM4 4.14 25.1487 0.4448 0.08976 1.13749 0.00023 0.00571 0.01112 5 GLM6 3.63 477.0453 0.20134 0.3978 0.24413 0.99428 0.00105 0.004 6 GL12 5.46 0.12679 0.02591 0.00524 0.14727 0.00435 0.00052 0.01506 7 GL13 6.06 4.50397 0.06312 0.01834 1.12636 0.00051 0.00076 0.00354 QCVN08:2008 (B1) 1.5 0.1 0.5 1.5 0.05 0.01 0.05 QCVN08:2008 (A2) 1.0 0.1 0.2 1.0 0.02 0.005 0.02
CHƢƠNG 4
HIỆN TRẠNG MƠI TRƢỜNG DO Q TRÌNH OXY HĨA PYRIT Ở KHU VỰC MỎ PYRIT GIÁP LAI
Qúa trình oxy hóa quặng pyrit nói riêng và các khống vật sulfid nói chung có trong thành phần vật chất của các mỏ khống là ngun nhân dẫn đến việc hình thành các dịng thải mỏ axit gây nguy hại đến mơi trường nếu khơng có các biện pháp xử lý phù hợp. Một trong những ảnh hưởng đó là việc hịa tan và phát tán các kim loại nặng vào môi trường
Ở mỏ pyrit Giáp Lai tính cho đến nay đã ngừng khai thác và chế biến được 14 năm. Tuy nhiên, tại khu vực moong khai thác pyrit cũ, bãi đất đá thải, các bãi thải quặng đi, q trình oxy hóa quặng pyrit vẫn khơng ngừng xảy ra. Chính q trình oxy hóa quặng pyrit này đã dẫn đến việc xuất hiện dòng thải axit tại các khu vực trên. Dòng thải axit này được phát tán vào mơi trường thơng qua việc hịa vào nước mặt, ngấm xuống đất, nước ngầm làm cho môi trường trong khu vực bị ảnh hưởng cụ thể như sau:
4.1. Môi trƣờng nƣớc mặt - Chỉ số pH:
Các kết quả đo giá trị pH trong nước mặt của khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng 3,72 đến 7,42, trong đó đặc biệt tại các vị trí lấy mẫu ở gần bãi tập kết quặng cũ và trong khu vực hồ Giáp Lai có giá trị pH thấp tương ứng là 4.14 và 5,2. Tại ruộng lúa ngay gần bãi tập kết quặng cũ, kết quả đo pH rất thấp 3,72, lúa bị chết, không phát triển được (Ảnh 21, 22).
Kết quả đo một số chỉ tiêu môi trường nước mặt ở khu vực Giáp Lai được thể hiện trong bảng 7.
Trong khu vực nghiên cứu, gần bãi thải quặng đi số 2 có suối Đồng Đạo chảy qua, đây là một trong những nguồn nước thủy lợi của khu vực. Suối này dẫn nước ra sông Bứa. Để đánh giá sự ảnh hưởng của dòng thải axit rò rỉ từ bãi thải quặng đuôi số 2 đối với nguồn nước mặt này, đã tiến hành khảo sát đo các chỉ tiêu
của môi trường nước và lấy mẫu dọc theo suối Đồng Đạo từ khu vực bãi thải quặng đuôi số 2 cho tới nơi suối đổ vào sơng Bứa ở khu vực cầu Khánh (Hình 12).
Các giá trị pH đo được cho thấy, tại gần khu vực bãi tập kết quặng cũ có biểu hiện dòng axit, rõ nhất là vào mùa mưa (pH = 4,14), tuy nhiên dịng axit này khơng duy trì được quá xa. Tại khoảng cách khoảng <100 m độ pH trong nước suối Đồng Đạo đã đạt giá trị bằng 6. Càng về phía hạ lưu (Cầu Khánh, nơi đổ vào sông Bứa) độ pH càng gần với giá trị trung tính và ổn định (Hình 13). Điều này có thể là do nước suối Đồng Đạo đã được nước mặt hịa lỗng làm giảm bớt tính axit của dịng axit này.
Về mùa khơ, giá trị pH của nước suối Đồng Đạo tại các điểm đo đều cho giá trị >6, phần lớn nằm trong khoảng 7,24 đến 7,42 (Hình 13)
Bảng 7. Kết quả đo một số chỉ tiêu môi trường nước mặt ở khu vực Giáp Lai STT Số Hiệu pH T Eh 1 GLM1 5.2 32.7 111.4 2 GLM2 4.08 32.2 180 3 GLM3 5.49 32.9 -55 4 GLM4 4.14 33.2 170.1 5 GLM5 5.95 32.4 65.2 6 GLM6 3.63 37.8 216.7 7 GLM7 5.03 37.2 201.8 8 GLM8 6.6 29.5 20 9 GLM9 6.5 29.3 47.2 10 GLM10 6.57 29 41.4 11 GLM11 6.71 29.2 37.2 12 GLM12 6.72 29.1 37 13 GL12 5.46 21.1 93 14 GL13 6.06 21.2 205.4 15 GL14 7.38 21.7 -23 16 GL15 7.42 20.2 -24.8 17 GL16 7.42 20.4 -24.1 18 GL17 7.38 20.4 -22.8 19 GL18 7.24 18.4 -15 20 GL19 7.32 18.6 -17.1 21 GL20 7.32 20.5 -18.4 22 GL21 7.28 19.3 -16 23 GL22 7.29 19.1 -18
Ghi chú: Từ 1 đến 12 là các mẫu lấy vào mùa mưa
Từ 13 đến 23 là các mẫu lấy vào mùa khô
Ảnh 21. Dòng thải axit rò rỉ từ bãi tập kết quặng cũ chảy vào ruộng lúa bên cạnh tạo ra các màng sắt nâu, lúa không thể sinh trưởng được
Ảnh 22. Dòng thải axit rò rỉ từ bãi tập kết quặng cũ chảy vào ruộng lúa bên cạnh tạo ra các màng sắt nâu, lúa không thể sinh trưởng được
- Tình hình ơ nhiễm kim loại nặng trong nƣớc mặt
Kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong nước mặt ở khu vực mỏ pyrit Giáp Lai theo 2 mùa mưa và khô (Bảng 8, 9) cho thấy, mơi trường nước mặt có biểu hiện ô nhiễm một số kim loại nặng như Ni, Zn và Pb (Hình 14, 15, 16) đặc biệt là tại các vị trí gần bãi tập kết quặng cũ, và ở hồ khai thác, trong đó có mẫu có hàm lượng vượt chỉ tiêu cho phép tới vài lần.
Hình 14. Hàm lượng Ni trong mẫu nước nước mặt khu vực Giáp Lai
Hình 16. Hàm lượng Pb trong mẫu nước mặt khu vực mỏ pyrit Giáp Lai
Các mẫu lấy dọc theo suối Đồng Đạo từ khu vực bãi tập kết quặng cũ ra đến Cầu Khánh hầu hết đều có hàm lượng đạt tiêu chuẩn QCVN 08:2008. Mặc dù vậy vẫn có thể dễ dàng nhận thấy có sự tăng cao hàm lượng của một số kim loại nặng trong nước mặt ở khu vực so với nước sơng Bứa (Hình 17).
a) b)
Hình 17. Biểu đồ so sánh hàm lượng As và kim loại nặng trong nước mặt ở khu mỏ Giáp Lai với nước sông Bứa. a - mùa mưa, b - mùa khô
Bảng 8. Hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt khu vực pyrit Giáp Lai vào mùa mưa (mg/l) TT Mẫu Mn Fe Ni Cu Zn As Se Cd Hg Pb 1 GLM1 1.98005 0.22662 0.01775 0.00365 0.03453 0.00032 0.00238 0.00032 0.00018 0.00399 2 GLM2 26.2657 10.43018 0.64412 0.11137 0.46417 0.00171 0.00287 0.00406 0.0003 0.02774 3 GLM3 0.43428 2.02872 0.01036 0.00617 0.0439 0.00603 0.0005 0.00024 0.00025 0.03223 4 GLM6 1.56146 477.0453 0.20134 0.3978 0.24413 0.99428 0.00172 0.00105 0.00027 0.004 5 GLM7 8.48595 41.20173 0.10239 0.06529 0.15739 0.00687 0.00468 0.00149 0.00146 0.0594 6 GLM4 31.05449 25.1487 0.4448 0.08976 1.13749 0.00023 0.00347 0.00571 0.00029 0.01112 7 GLM5 4.73795 4.29397 0.06408 0.01826 0.18636 0.00053 0.00031 0.00087 0.00025 0.00361 8 GLM9 4.70795 7.65725 0.06408 0.01826 0.18326 0.00048 0.00028 0.00084 0.00026 0.00357 9 GLM10 3.97653 2.02872 0.03842 0.00989 0.16009 0.00064 0.00007 0.00005 0.00016 0.00249 10 GLM11 2.95643 1.47652 0.02687 0.00097 0.13909 0.00071 <blank 0.00004 0.00019 0.00287 11 GLM12 1.78421 0.91983 0.01775 0.00107 0.10576 0.00075 <blank 0.00003 0.00104 0.00301 12 GLM8 0.14475 0.61768 0.0042 0.00553 0.02261 0.00127 0.00042 0.00003 0.00189 0.00176 QCVN 08:2008 (B1) 1.5 0.1 0.5 1.5 0.05 0.01 0.001 0.05 QCVN 08:2008 (A2) 1.0 0.1 0.2 1.0 0.02 0.005 0.001 0.02
Bảng 9. Hàm lượng KLN trong nước mặt khu vực pyrit Giáp Lai vào mùa khô (mg/l) STT Mẫu Mn Fe Ni Cu Zn As Se Cd Hg Pb 1 GL12 0 0.12679 0.0259106 0.00524 0.14727 0.00435 0.0065991 0.00052 0.01439 0.01506 2 GL13 38.05449 4.50397 0.4378 0.01834 1.12636 0.00051 0.00347 0.00076 0.00029 0.00354 3 GL14 0.00616 0.33277 0.0009998 0.01186 0.00937 0.00307 0.0016984 0.00005 0.00198 0.0008