Chƣơng 1 .T ỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá ảnh hưởng của các hoạt động khai thác khoảng sản đến chất lượng môi trường khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và cải thiện chất lượng môi trường tại khu vực nghiên cứu.
2.2. Đối tƣợng và phạmvi nghiên cửu
2.2.1. Đối tượngnghiên cứu
Trong phạm vi nghiên cứu nội dung và thời giancủa đề tài, nghiên cứu tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản, bao
gồm khai thác Caolanh - Fenspat đến chất lượng mơi trường khơng khí, chất lượng nước mặt, mơi trường xã hộitại khu vực khai thác khoáng sản,huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài thực hiện trong khu vực khai thác khoáng sản tạixã Giáp Lai, xã
Sơn Hùng, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ. Đây là khu vực tập trung mỏ có các hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat diễn ra mạnh mẽ.
Thời gian thực hiện luận văn: Luận văn thực hiện đề tài tháng 03/2019
- 11/2019.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. 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 khu vực khai thác Caolanh - Fenspat tại xã Giáp Lai và Sơn Hùng, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ
- Thực trạng chất lượng mơi trường (khơng khí, nước, đất, mơi trường xã hội) khu vực khai thác Caolanh - Fenspat tại xã Giáp Lai và Sơn Hùng huyện Thanh Sơn;
- Đánh giá hoạt động quản lý chất lượng môi trường trong khai thác khoáng sản tại huyệnThanh Sơn, tỉnh Phú Thọ (vai trò các bên liên quan, thuận lợi, khó khăn…).
2.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến chất lượng môi trường
- Chất lượng môi trường khơng khí: Kết quả quan trắc mơi trường khơng khí; bản đồ phân cấp chất lượng khơng khí;
- Chất lượng mơi trường nước: Chất lượng nước mặt, nước thải; - Môi trường xã hội: sức khỏe người dân gần khu vực nghiên cứu.
2.3.3. 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
- Xác định điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội, thách thức đối với hoạt động quản lý chất lượng môi trường.
2.3.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý hoạt động khai thác và cải thiện chất lượng môi trường cải thiện chất lượng mơi trường
- Đề xuất nhóm giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý;
- Đề xuất giải pháp nhằm cải thiện chất lượng mơi 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 sốt ơ 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 mơi 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 mơi trường khơng khí, mơi 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 mơi trường khơng khí
Để đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat, nghiên cứu lựa chọn các điểm quan trắc chất lượng khơng khí. Kết quả quan trắc sẽ được so sánh với QCVN 05:2013/BTNMT ngày 22/03- 22/9/2019 về
chất lượng khơng khí. Ngồi ra, nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám Landsat 8
ngày 30/09/2019 để xây dựng bản đồ phân cấp chất lượng khơng 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 khơng khí trong phạm vi tổng thể. Cụ thể:
- Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích chất lượng khơng 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, SO , NO ,
TSP.Các điểm quan trắc mơi trường khơng 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 khơng khí.
TT Vị trí quan trắc Toạđộ
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
vềxưởng chế biến Fenspat của khu 7, xã Giáp Lai 21.21044 105.21998 K12 Khu đầu khai thác Caolanh - Fenspat mỏBưa Mè 21.22093 105.21485 K13 Khu cuối khai thác Caolanh - Fenspat mỏBưa Mè 21.22736 105.22039 K14 Khu đầu nghiền sàng Cao lanh - Fenspat mỏBưa Mè 21.22322 105.21328 K15 Khu cuối nghiền sàng Cao lanh - Fenspat pat mỏBưa Mè 21.22172 105.21363
K16 Khu tập kết quặng nguyên khai 21.22252 105.21660
K17 Khu văn phịng Cơng 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 mỏBưa Mè 21.22144 105.21509 K20 Khu đường vận chuyển vào mỏ Bưa Mè 21.22429 105.21046 K21 Khu chế biến 100 m vềphía đơng mỏBưa 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 mỏBưa Mè 21.22035 105.21355 K24 Khu chế biến 50 m về phía bắc mỏ Bưa Mè 21.22484 105.21374
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 khơng khí, nghiên cứu đã tiến hành quan trắc 3
đợt vào tháng 03, tháng 06, tháng 09 năm 2019 để tính tốn API thực tế. Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh Landsat 8để ước tính chỉ số ơ nhiễm khơng khí API và thành lập bản đồ chất lượng khơng khí tại huyện Thanh Sơn trong năm 2019.
Bảng 2.2. Dữliệu ảnh viễn thám sử dụngtrong 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 khơng khí thơng qua chỉ số ơ nhiễm khơng khí API (Air Pollution Index)tạixã Sơn Hùng và xã Giáp Lai, nghiên cứu đã tính tốn 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 khơng 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 vịtrí 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). Ngồi 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, khơng có đơn vị);
- θsz: Góc thiên đỉnh (góc cao) của mặt trời (độ).
- Nắn chỉnh: Mục đích của q 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 độđịa lý hay tọa độ phẳng). Cơng việc này nhằm loại trừ sai số vịtrí điểm
ảnh do góc nghiêng của ảnh gây ra và hạn chế sai sốđiểm 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 đốn 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 bảnđồ chất lƣợng khơng 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 ngồi 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 tốn 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 độcác 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 tốn các chỉ số
NDVI, VI, TVI
Tính tốn 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 bốbình 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 tốn chỉ số ơ nhiễm khơng 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 khơng khí (API) được tính bằng công thức(Mozumder và cộng sự, 2012):
Sau khi tính tốn được chỉ số ơ nhiễm khơng khí theo Mozumder và cộng sự (2012), mức độ ơ nhiễm khơng khí được chia theo Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thang chia mức độ ô nhiễmkhơng khí theo chỉ số API. TT Mức độ chất lƣợng khơng khí Giá trị API Màu hiển thị
1 Khơng khí trong lành (Good) 0 ÷ 50 2 Ơ nhiễm nhẹ (Moderate) 51 ÷ 100 3 Ô nhiễm vừa phải (Unhealthy) 101 ÷ 200 4 Ơ nhiễm nặng (Very unhealthy) 201 ÷ 300 5 Ô nhiễm nghiêm trọng (Hazardous) >300
Hiệu chỉnh sai số của bản đồ chất lƣợng khơng 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 khơng 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 tốn API thực tế
Cơng thức tính API cho từng chất ô nhiễm đơn trong thực tế là (Mozumder và cộng sự, 2012):
Trong đó: là chỉ số ơ nhiễm khơng 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 ơ nhiễm chính là tổng bụi lơ lửng TSP (Total Suspended Particles), do vậy khi tính tốn, so sánh giá trị API trên ảnh vệ tinh và thực tế, thông sốđược sử dụng là tổng bụi lơ lửng (TSP).
Bƣớc 5: Đánh giá sự sai khác giữa giá trị API từảnh 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 sốđiểm 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 khống sản đến mơi
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 vịtrí 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 hiệuKý 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 tiếpnhận nước thải
moong khai thác NM1 21,21516 105,21765
8 Mẫu nước mặt suối Bưa Mè lấy tại điểm