3.4.2.2. Trong điều kiện giàu ôxy (DO > 6 mg/l)
Điều kiện giàu oxi được đề cập đến ở đây là pha nước sau phong hóa di chuyển trên bề mặt, tiếp xúc trực tiếp với khơng khí và có thể được khuấy trộn khi di chuyển. Trong điều kiện này thì chỉ sau một thời gian ngắn, As(V) chiếm ưu thế hơn so với As(III), Fe2+
nhanh chóng bị oxi hóa thành Fe3+ rồi ngay lập tức thủy phân tạo sắt(III) hydroxit và cộng kết/hấp phụ mạnh với As(V). Do đó asen hầu như bị giữ lại cùng sự lắng đọng của sắt(III) hydroxit ở ngay tại bãi thải quặng hoặc xung quanh bãi thải quặng theo hướng dòng nước rỉ ra từ bãi thải quặng. Điều này cũng đồng nghĩa với khả năng di chuyển, phát tán của asen là rất kém. Cũng trong điều kiện này các gốc sunfat, cacbonnat chiếm ưu thế và dễ dàng kết tủa các ion kim loại. Mặc dù các ion Cu, Cd, Zn tồn tại chủ yếu ở các dạng ion tan trong nước nhưng một phần nhỏ vẫn tồn tại ở các dạng phức khác nhau. Chì là ion bị kết tủa đầu tiên và lắng đọng theo trầm tích. Sự kết tủa sắt hydroxil cũng tạo điều kiện cho sự hấp phụ các kim loại nặng khác và lắng chúng dưới dạng dễ trao đổi (dễ dàng trở lại trong dung dịch). Do vậy nhìn một cách tổng thể trong điều kiện giàu oxi thì asen và các ion kim loại sau phong hóa sẽ lắng đọng tại chỗ nhiều hơn là di chuyển, phát tán đi xa.
Khi giá trị pH giảm xuống dưới 4, trong pha nước, nồng độ Fe(III) bắt đầu tăng lên rõ rệt do Fe3+ bị thủy phân bắt đầu tan ra, nhưng nồng độ các ion khác giảm không đáng kể; As(III) tồn tại chủ yếu dưới dạng các phân tử axit không phân ly cũng như một phần As(V), vậy nên tại điều kiện này asen rất dễ di chuyển và lan truyền đi xa hơn.
Khi pH > 4 Fe(III) bắt đầu bị thủy phân và kết tủa trước sau đó đến các ion kim loại khác. Fe(III) kết tủa đồng nghĩa với việc nồng độ Fe3+ trong dung dịch giảm dẫn đên thế oxi hóa khử của cặp Fe3+
/Fe2+ giảm. pH tăng lên cũng đồng nghĩa với việc thế oxi hóa khử của cặp As(V)/As(III) giảm. Trong điều kiện giàu oxi, cả Fe2+
và As(III) nhanh chóng được oxi hóa thành Fe3+ và As(V). Khả năng cộng kết/hấp phụ của As(V) trên sắt(III) hydroxit tốt hơn nhiều so với As(III). Trong điều kiện này asen chủ yếu bị lắng đọng lại tại bãi thải. Khi pH >7, lúc này có cả sự xuất hiện của MnO2 kết tủa do Mn2+ bắt đầu bị oxi hóa lên Mn(IV) và nhanh chóng chuyển thành MnO2 và tham gia hấp phụ asen.
Hình 3.19. Ảnh hưởng của Eh và pH đến khả năng vận chuyển và tích lũy asen sau phong hóa trong bãi thải asenopyrit [17]
Nhìn lại tồn bộ các q trình trên có thể thấy rằng q trình di chuyển hay tích lũy của asen chủ yếu được khống chế bởi các q trình oxi hóa, hồ tan và kết tủa.
KẾT LUẬN
Từ những kết quả với mục đích nghiên cứu khả năng chuyển hóa, vận chuyển và tích lũy asen từ quặng thải pyrit và asenopyrit, điển hình là nghiên cứu sự chuyển hóa trong bãi thải quặng đuôi pyrit trên quy mơ phịng thí nghiệm chúng tơi đã thu được kết quả như sau:
1. Phong hóa hóa học khống vật sunfua là một trong những con đường giải phóng asen và kim loại nặng vào môi trường tự nhiên. Q trình sunfat hóa là nguồn giải phóng asen chính trong mơi trường. Điều này xảy ra tại các bãi thải quặng đuôi mà trong pha nước chứa nhiều axit, sunfat, sắt và một số kim loại nặng khác.
2. Nghiên cứu q trình giải phóng asen và kim loại nặng trên mơ hình cột quặng thải ở điều kiện thấm nước mưa và ngập nước mưa, kết quả đã phát hiện ra rằng hàm lượng sắt có trong quặng ảnh hưởng rất lớn đến nồng độ của asen tổng cũng như tỷ lệ As(III)/As(V) trong pha nước; song trong mọi trường hợp, ở điều kiện thấm nước As(V) luôn chiếm ưu thế và trong điều kiện ngập nước thì As(III) chiếm ưu thế; nhưng tổng nồng độ asen ở điều kiện thấm nước luôn lớn hơn rất nhiều so với điều kiện ngập nước.
3. Nghiên cứu q trình chuyển hóa của asen trong pha nước sau phong hóa với sự có mặt của các ion song hành ở hai điều kiện đặc trưng DO < 2 mg/l và DO > 6 mg/l, kết quả cho thấy tỷ lệ nồng độ Fe / As và pH là hai yếu tố quyết định đến sự lắng đọng và di chuyển của asen, kết quả này chưa được tìm thấy trong các nghiên cứu trước.
4. Trong mơi trường ít ơxy DO < 2 mg/l khả năng di chuyển, lan truyền của asen là lớn, môi trường DO > 6 mg/l khả năng asen bị lưu giữ ở và gần ở nơi phát sinh là cao hơn.
5. Luận án đã góp phần vào việc giải thích cơ chế chuyển hóa, vận chuyển và tích luỹ asen sau quá trình phong hóa tại bãi thải quặng đuôi pyrit và asenopyrit.
6. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng As(V) vẫn có thể tồn tại ở điều kiện có giá trị Eh âm rất sâu và pH kiềm mà không bị khử về As(III).
7. Luận án cũng đã chứng minh được rằng chủng vi khuẩn khử lưu huỳnh (Desulfovibrio sp.) có đóng góp vào việc chuyển hóa của asen sau phong hóa; chúng có khả năng khử asen về asenit và thậm chí xuống asenua tương tự như quá trình khử sunfat.
KIẾN NGHỊ
Chúng ta đều thấy vấn đề hiện nay đặt ra cho khai thác mỏ cần được tối ưu hóa, bảo đảm yêu cầu tiết kiệm năng lượng và thải ít chất thải ra môi trường xung quanh. Do vậy tiếp tục có các nghiên cứu về các khoáng sunfua khác cũng như hỗn hợp của các khoáng sunfua và tác động của các thành phần khác đến q trình phong hóa, chuyển hóa, vận chuyển asen và các kim loại nặng.
Các doanh nghiệp sau khi khai thác có nghĩa vụ đóng cửa mỏ, bảo đảm mục đích loại bỏ những tác động lâu dài đến môi trường, phục hồi lại đất đai để có thể đáp ứng yêu cầu trồng trọt, canh tác hoặc các mục đích phù hợp khác, bảo đảm việc sử dụng đất được phê duyệt, bảo đảm cảnh quan được trở lại trạng thái ban đầu.
Do đó, để giảm thiểu ơ nhiễm các kim loại nặng từ quặng thải quặng đi thì nên lưu trữ, bảo quản trong các suối hay hồ ngập nước để tránh cho những tác động của bãi thải tới môi trường xung quanh.
Nên xây hồ nhân tạo có khả năng cách ly với bên ngoài bằng cách vật liệu xây dựng là lớp cách ly hay bằng vật liệu hấp phụ kim loại nặng.
Cần tăng cường các công tác quản lý, giám sát và xử lí các hoạt động gây ảnh hưởng khu vực khai thác mỏ. Cần phải tìm hiều điều kiện địa lý của khu vực bãi thải quặng đuôi và bản chất của chất thải để cân nhắc việc thải trên mặt đất hay thải ra các thủy vực, hồ chứa.
Đồng thời áp dụng công nghệ, kỹ thuật để xử lý quặng đuôi trước khi đổ ra môi trường.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Lê Thu Thủy, Trần Hồng Cơn (2016), "Nghiên cứu q trình giải phóng asen và một số kim loại từ quặng thải pyrite trên mơ hình phịng thí nghiệm", Tạp chí Khoa học Tài ngun mơi trường 11, tr.60-63.
2. Lê Thu Thủy, Trần Hồng Côn (2017), "Nghiên cứu q trình giải phóng asen và một số kim loại nặng từ quặng thải asenopyite", Tạp chí tài ngun
và Mơi trường 22(252), tr.29-31.
3. Lê Thu Thủy, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Cẩm Hà (2017), “Nghiên cứu tốc độ giải phóng kim loại và sự chuyển hóa arsen từ quặng thải asenopyrite”, Tạp chí địa chất, loạt A 364-365, tr.71-80.
4. Lê Thu Thủy, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Cẩm Hà, Nguyễn Thị Thục Anh (2018), "Nghiên cứu khả năng giải phóng kim loại nặng và sự chuyển hóa asen từ quặng thải pyrite", Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học
23(2), tr.61-70.
5. Le Thu Thuy, Tran Hong Con, Nguyen Thi Cam Ha, Nguyen Thi Thuc Anh (2018) “Arsenic behavior in water at the arsenopyrite mine tailing”, Pubishing
House For Science and Technology, Geology of Southeast ASIA Congress (GEOSEA) approved by the Geological Associations and Organizations of the ASEAN nations, The fifth Regional Congress on Geology, Minerals and Energy of Southeast Asia (GEOSEA XV), pp.212-213.
6. Lê Thu Thủy, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Cẩm Hà, Nguyễn Thị Thục Anh (2019), "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chuyển hóa As(III) và As(V) từ quặng thải pyrite sau phong hóa", Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học 24(1), tr.78-84.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Dương Hồng Anh Đ. T. K. T., Nguyễn Mạnh Huy, Nguyễn Duy Chiến, (2015), "Nghiên cứu sơ bộ về đặc điểm thành phần nước mưa lấy tại các trạm quan trắc khu vực miền bắc Việt Nam", Tạp chí khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 31(4), tr.1-8.
2. Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2010), "Một số đặc điểm phân bố asen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm asen trong môi trường ở Việt Nam", Hội thảo Quốc tế về ô nhiễm asen, tr.1-34.
3. Lê Huy Bá, Thái Văn Nam (2015), Độc học Môi trường, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, tr.310-314.
4. Đặng Văn Can, Đào Ngọc Phong (2000), "Đánh giá tác động của arsen tới môi sinh và sức khoẻ con người ở các vùng mỏ nhiệt dịch có hàm lượng arsen cao", Tạp chí Địa chất và Khoáng sản 7, tr.199-204.
5. Trần Hồng Côn (2015), Nghiên cứu công nghệ phù hợp để xử lý asen trong một số nguồn nước cấp ở Hà Nội", Đề tài ĐHQG Hà Nội.
6. Nguyễn Thị Kim Dung (2011), Nghiên cứu quá trình nhiễm Asen và magan trong nước dưới tác động của điều kiện oxy hóa – khử và ứng dụng xử lý chúng tại nguồn, Luận án tiến sĩ hóa học, Đại học Quốc gia
Hà Nội, tr.12-34.
7. Bùi Xuân Dũng (2016), "Đặc điểm thấm nước của đất dưới một số loại hình sử dụng đất tại núi Luốt, Xuân Mai, Hà Nội", Tạp chí Khoa học và
Cơng nghệ Lâm nghiệp 4(4), tr.48-58.
8. Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Toản (2010), "Những điểm nóng trong khai thác mỏ tại Việt nam", Hội nghị khoa học và công nghệ mỏ Quốc tế, tr.3-6. 9. Lê Tứ Hải (2016), Nghiên cứu phương pháp tách và xác định dạng
asen(III) và asen(V) vô cơ trong các mẫu nước tự nhiên, Luận án tiến sĩ
hóa học, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.85-100.
10. Nguyễn Khắc Giảng, Nguyễn Văn Bình (2016), "Giáo trình tinh thể khống vật", Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, tr.284-325.
11. Lê Tứ Hải, Trần Hồng Côn, Phạm Hồng Chuyên (2014), "Khảo sát khả năng lưu giữ và tách As(III) ra khỏi As(V) trong cùng dung dịch nước bằng nhựa trao đổi anion", Tạp chí khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 30(5S), tr.190-195.
12. Lê Đăng Hoan, Nguyễn Anh, Lê Minh Châu, Vũ Thúy Loan (1998), "Dòng thải axit trong khai thác quặng sunfua", Tạp chí Cơng nghiệp mỏ 5, tr.9-18.
13. Lê Thị Hoa, Vũ Văn Tùng, Nguyễn Thị Ngọc Mai, Lê Văn Khoẻ, Vũ Thị Hà Mai (2016), "Nghiên cứu khả năng giải phóng Fe, Cu, Pb và As từ phần thải cí chứa quặng đồng sunphua", Tạp chí khoa học, Đại học Hồng Đức 29, tr.92-97.
14. Nguyễn Thị Mai Hương, Đặng Thị Kim Vinh, Nguyễn Thị Quỳnh, Nguyễn Bích Ngọc (2011), "Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của asen đến sức khoẻ người dân tại xã Hà Thượng - Đại Từ - Thái Nguyên",
Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ 99(11), tr.133-138.
15. Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn (2010), "Cơ chế gây độc arsen và khả năng giải độc arsen của vi sinh vật", Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, tr.82-93.
16. Nguyễn Văn Nhân, Hồng Minh Thảo (2003), "Đặc điểm khống vật quặng vùng mỏ đa kim thiếc - bạc Ngân Sơn", Tạp chí Địa chất, Loạt A 274, tr.17-22.
17. Nguyễn Văn Phổ (2013), "Phong hoá nhiệt đới ẩm Việt Nam", NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, tr.181-272.
18. Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Quỳnh Anh (2000), "Đánh giá sơ bộ về độ chứa và dự báo khoanh vùng dị thường asen liên quan đến các thành tạo địa chất ở Việt Nam", Hội thảo Quốc tế Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động sức khoẻ con người và các giải pháp phòng ngừa, tr.25-33.
19. Nguyễn Đức Quý (2015), "Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tài nguyên khoáng sản", NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, tr.257- 275.
20. Phạm Hương Sơn, Đặng Xuyến Như, Nguyễn Thị Thanh Mai (2003), "Nghiên cứu tác dụng của vi khuẩn khử sunfat trong q trình xử lý nước thải ơ nhiễm Cu và As", Tạp chí sinh học 32(2), tr.369-372.
21. Trần Cao Sơn, Phạm Xuân Đà, Lê Thị Hồng Hảo, Nguyễn Thành Trung (2010), Thẩm định phương pháp trong phân tích hóa học và vi
sinh vật. Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia, Nhà
xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, tr.32-48.
22. Trần Văn Trị, Vũ Khúc (2010), "Địa chất và tài nguyên Việt Nam",
NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, tr.300-325.
23. Nguyễn Thị Yên, Đặng Thị Yến, Vương Thị Nga, Nguyễn Thanh Bình, Kiều Thị Quỳnh Hoa (2016), "Nâng cao khả năng tạo sunfide của hôn hợp chủng vi khuẩn khử sunfate thu được từ nước thải ô nhiễm chì",
Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ 54(1), tr.27-36.
24. Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng "Chất lượng nước - Xác định asen - Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (kỹ thuật hydrua)",
TCVN 6626 : 2000 (ISO 11969 : 1996).
25. Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng "Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6177:1996 (ISO 6332: 1988 (E)) về chất lượng nước - Xác định sắt bằng phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1.10-phenantrolin ",
TCVN 6182:1996.
Tiếng Anh
26. A. Burnol, F. Garrido, L. Charlet (2008), "Release of As(III) in the groundwater: An energy driven model tested synthetic ferrihydrite and on Bengan delta sediments", Arsenic in the environment, 2nd International Congress, pp.19.
27. A. Kopriva J. Z., O. Sracek, (2005), "Hight arsenic concentations in minning waters at Kank, Czech Repubic", Natural arsenic in ground water (chaper 6), Taylor & France Group, pp.45-55.
28. Alan H. Welch, Kenneth G. Stollenwerk (2018), "Arsenic in ground water geochemistry and ocurrence", Kluwer Academic Pulishers.
29. Anawar H. M., Akai J., Sakugawa H. (2004), "Mobilization of arsenic from subsurface sediments by effect of bicarbonate ions in groundwater", Geochemistry, Chemosphere 54, pp.735-762.
30. André Burnol, Francis Garrido, Philippe Baranger, Catherine Joulian, Marie-Christine Dictor, Franỗoise Bodộnan, Guillaume Morin and Laurent Charlet (2007), "Decoupling of arsenic and iron release from ferrihydrite suspension under reducing conditions: a biogeochemical model", Geochemical Transactions 8, pp.12-20.
31. Andreas Fritzsche, Kai Uwe Totsche (2008), "Changes in assenic mobility as a result of satability changes betwween iron colloids after filtraion from soils", Arsenic in environment, 2nd International Congress, pp. 27.
32. Antonio Molinari Matricola (2013), "Effects of arsenic partitioning and dynamics on the assessment of groundwater background levels ",
Doctoral Dissertation in environmental and infrastructure engineering, Milano, Italia, pp.43-77.
33. AOAC international (2007), "How to meet ISO 17025 requirement for method verification, USA".
34. Aurova Silva, Adelaide Ferreira, Paula Freire Asvila, Cristina Delertue- Matos, António Fiúra (2008), "Arsenic leadchingin the tailing material of Vale das Gatas abandond mine (North Portugal) - A case study",
Arsenic in environment, 2nd International Congress, pp. 45.
35. Babar Ali Shah (2008), "Arsenic contaminated groundwwater from parts of Middle Ganga Plain, India: Influence of fuvial geomorphology and Quaternary stratigraphy", Arsenic in the environment, 2nd International Congress, pp.9.
36. Babara Sherwood Lollar (2004), Environmental Geochemistry, Treatise Geochemistry 9, pp.26-45.
37. Bobos I, Durães N, Noronha F (2006), "Mineralogy and geohemistry of mill tailing impoundments from Algares (Aljustrel), Poutugal: Implication for acid sulfacte mine water formation", Journal of Goechemical Exploration, pp.88-94.
38. Bowell RJ, Alpers CN, Jamieson HE, Nordstrom DK, Majzlan J (2015), "Arsenic: Environmental Geochemistry, Mineralogy, and Microbiology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry",
39. Bowell. R. J (1993), "Mineralogy and geochemistry of tropical rain forest soils, Ashanti, Ghana", Chemical Geology 106, pp.345-358.
40. Dang Van Can (2001), "Preliminary assessment of the distribution, removal and accumulation of arsenic in hydrothermal depond bearing high arsenic content, Ha Noi", Scientific Technical Communication on Geology. Department of Geology and Minerals of Vietnam, pp.53-57.
41. Dieke Postma, Flemming Larsen, Nguyen Thi Minh Hue, Mai Thanh Duc, Pham Hung Viet, Pham Quy Nhan, Soren Jessen (2007), "Arsenic