1.2. Khai thác khoáng sản và những tác động đến môi trường
1.2.2. Tác động gây ô nhiễm môi trường của hoạt động khai thác khoáng sản
Các hoạt động khai khoáng xả vào đất một lượng lớn các phế thải của chúng.
Các lượng phế thải đó, nguy hiểm nhất là các chất thải nguy hại, được thông qua khí thải, nước thải và rác thải hoặc thải trực tiếp xuống đất. Chúng làm ô nhiễm môi trường đất, phá huỷ sự cân bằng của hệ sinh thái đất.
Quá trình khai khoáng gây ô nhiễm và suy thoái môi trường đất ở mức nghiêm trọng nhất. Do khai thác, một lượng lớn phế thải, quặng… từ lòng đất được đưa lên trên bề mặt. Mặt khác thảm thực vật trong khu vực khai khoáng bị hủy diệt, đất có thể bị xói mòn. Tiếp theo là một lượng lớn phế thải, xí quặng theo khói bụi bay vào không khí rồi lại lắng đọng xuống đất và làm nhiễm bẩn đất trong một phạm vi lớn.
Các chất thải này thường xuyên chứa những sản phẩm độc hại ở dạng dung dịch và dạng rắn. Khoảng 50 % chất thải công nghiệp là dạng rắn (than, bụi, chất hữu cơ xí quặng…) và trong đó 15 % có khả năng gây độc nguy hiểm. Độ pH của đất giảm do mưa axít và chất thải công nghiệp. Tương ứng sự giảm đi 50 % độ no bazơ nghĩa là 1/2 cation bazơ đã được thay thê bằng H+ và Al3+ (Anderson, J. C.,
& Gerbing D.W.,1988).
Tác động môi trường của hoạt động khai thác mỏ bao gồm xói mòn, sụt đất, mất đa dạng sinh học, ô nhiễm đất, nước ngầm và nước mặt do hóa chất từ chế biến quặng. Trong một số trường hợp, rừng ở vùng lân cận còn bị chặt phá để lấy chỗ chứa chất thải mỏ. Bên cạnh việc hủy hoại môi trường, ô nhiễm do hóa chất cũng ảnh hưởng đến sức khỏe người dân địa phương, ở những vùng hoang vu, khai khoáng có thể gây hủy hoại hoặc nhiễu loạn hệ sinh thái và sinh cảnh. còn ở nơi canh tác thì hủy hoại hoặc nhiễu loạn đất trồng cấy và đồng cỏ (Wikipedia, 2020).
• Tác động cơ học của hoạt động khai thác khoáng sản
Quá trình đào xới, vận chuyển đất đá và quặng làm địa hình khu khai thác bị hạ thấp, ngược lại, quá trình đổ chất thải rắn làm địa hình bãi thải được nâng cao.
Những thay đổi này sẽ dẫn đến những biến đổi về điều kiện thủy văn, các yếu tố của dòng chảy trong khu mỏ như thay đổi khả năng thu, thoát nước, hướng và vận tốc dòng chảy mặt, chế độ thủy văn của các dòng chảy.
Bên cạnh đó, sự tích tụ chất thải rắn do tuyển rửa quặng trong các lòng hồ, kênh mương tưới tiêu có thể làm thay đổi lưu lượng dòng chảy, khả năng chứa nước, làm thay đổi chất lượng nguồn nước và làm suy giảm chức năng của các công trình thủy lợi, giao thông gần các khu khai thác mỏ (Lưu Thế Anh, 2007).
Mặt khác, khi tiến hành các hoạt động khai thác sẽ hình thành các moong sâu đến hàng trăm mét, là nơi tập trung nước cục bộ. Ngược lại, để đảm bảo hoạt động của mỏ, phải thường xuyên bơm tháo khô nước ở đáy moong, hầm lò, hình thành các phễu hạ thấp mực nước đuôi đất vói độ sâu từ vài chục đến hàng trăm mét và bán kính phễu hàng trăm mét. Điều đó dẫn đến tháo khô các công trình chứa nước trên mặt như hồ ao,... xung quanh khu mỏ.
Quá trình khai thác khoáng sản gồm có ba bước là: mở cửa mỏ, khai thác và đóng cửa mỏ. Cả ba công đoạn khai thác đều tác động đến tài nguyên và môi trường đất. Hơn nữa, công nghệ khai thác hiện nay chưa hợp lý, đặc biệt các mỏ kim loại và các khu mỏ đang khai thác hầu hết nằm ở vùng núi và trung du. Vì vậy, việc khai thác khoáng sản trước hết tác động đến rừng và đất rừng xung quanh vùng mỏ đều dẫn đến hệ động thực vật bị giảm về số lượng hoặc tuyệt chủng.
• Tác động hóa học của hoạt động khai thác mỏ Thể hiện qua 4 dạng sau:
Thoát axid từ mỏ khai thác: Thoát axid từ mỏ khai thác là một quá trình tự nhiên, trong đó axit sulfuric được hình thành khí sulfua trong đá tiếp xúc với không khí và nước. Khi số lượng lớn đá chứa các khoáng vật sunfua được đào lên từ một mỏ lộ thiên hoặc lấy lên từ dưới lòng đất, nó phản ứng với nước và oxy để tạo ra axit sulfuric. Axid được nước mưa hay nước theo dòng chảy thoát ra khu vực mỏ và đổ vào các sông, suối hoặc nước ngầm xung quanh gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước.
Ô nhiễm kim loại nặng: Các kim loại như asen, coban, đồng, cadimi, bạc, chì, kẽm chứa trong đất đá khai thác hoặc mỏ ngầm lộ thiên tiếp xúc với nước. Kim loại bị rửa trôi ra ngoài gây ô nhiễm nguồn nước dưới hạ lưu (Bảng 1.1).
Ô nhiễm do sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý quặng: Ô nhiễm hóa học xảy ra khi các hóa chất như axit sulfuric hoặc xyanua được sử dụng trong các quá
trình xử lý, tuyển quặng đã gây ra rò rỉ, hoặc ngấm vào nguồn nước mặt và nước ngầm gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đời sống con người và động vật.
Xói mòn và bồi tích: Trong quá trình khai thác không có các biện pháp phòng chống phù hợp và chiến lược kiểm soát đúng đắn, khu vực khai thác mỏ sẽ bị xói mòn nghiêm trọng. Bùn cát được chuyển tải tới sông suối, hồ ao gây bồi tích ở hạ lưu. Bồi tích quá mức có thể làm tắc nghẽn dòng chảy, vùi lấp thảm thực vật, động vật hoang dã và ảnh hưởng lớn đến đời sống của động vật trên cạn (Đặng Văn Minh và cs., 2011).
Bảng 1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường đất tại một số mỏ ở Thái Nguyên TT Tên
chỉ tiêu
Đơn vị
Mỏ than Phấn Mễ Mỏ thiếc Đại Từ QCVN 03/2008 MĐPM1 MĐPM2 MĐPM3 MĐĐT1 MĐĐT2 MĐĐT3
1 pH - 5 5 5,5 3,5 5 4,5 -
2 Fe mg/kg 9138 8001 24244,5 23144,5 6496 4059 -
3 Mn mg/kg 645 372 199,5 62 222,5 156 -
4 Zn mg/kg 540 47 62,5 46,5 <9 87,5 200
5 Cd mg/kg 9,6 2,25 1,3 2,1 1,8 0,4 2
6 Pb mg/kg 31,8 43,2 28,3 148,25 8,75 37,8 100
7 As mg/kg <0,5 <0,5 8,7 162,5 19,4 22,75 12
8 Cu mg/kg 13,2 33,8 55,6 1040,15 117,5 39,25 70
9 Mùn (OM) % 0,22 0,43 1,02 0,348 0,366 2,89 -
10 N % 0,04 0,05 0,07 0,03 0,038 0,116 -
11 P2O5 % 0,02 0,03 0,06 0,06 0,28 0,34 -
12 K2O % 0,09 0,14 0,19 0,19 0,231 0,365 -
Ghi chú:
MĐPM1: Khu vực bãi thải của mỏ than Phấn Mễ
MĐPM2: Cách bãi thải mỏ than Phấn Mễ 100m (đất ruộng) MĐPM3: Cách chân bãi thải 150m mỏ than Phấn Mễ (đất ruộng) MĐĐT1: Đất được lấy tại khu vực bãi thải mỏ thiếc Đại Từ MĐĐT2: Đất màu giáp với hồ chứa nước thải mỏ thiếc Đại Từ MĐĐT3: Đất màu ven suối tiếp nhận nước thải mỏ thiếc Đại Từ
(Nguồn: Đặng Văn Minh và cs., 2011)
1.2.2.2. Một số phương pháp nghiên cứu môi trường đất sau khai thác mỏ a, Các phương pháp nghiên cứu cảnh quan sinh thái vùng khai thác mỏ
Đánh giá cảnh quan sinh thái là một khâu quan trọng trong nghiên cứu địa lý ứng dụng nhằm mục đích phục vụ sử dụng hợp lý lãnh thổ, giúp các nhà quản lý hoạch định, tổ chức sản xuất phù hợp với chức năng của từng cảnh quan và đảm bảo phát triển bền vững lãnh thổ (Vũ Tự Lập, 1976).
Bản chất của công tác đánh giá cảnh quan là xác định mức độ thuận lợi của cảnh quan cho các mục đích sử dụng khác nhau. Mỗi loại hình sử dụng có một yêu cầu nhất định đối với cảnh quan, đánh giá cảnh quan được thực hiện trên cơ sở đối chiếu, so sánh mức độ thuận lợi của cảnh quan đối với từng loại hình sử dụng. Thực chất là đánh giá tổng hợp các thể tổng hợp tự nhiên cho mục đích cụ thể nào đó như: nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản, du lịch, công nghiệp hoặc xây dựng...(Nguyễn Cao Huần, 2005).
Khai thác mỏ cũng đồng nghĩa với việc phải đánh đổi phá hủy nhiều cảnh quan môi trường trên đất như thảm thực vật rừng gắn vói phong cảnh thiên nhiên, đa dạng sinh học; cảnh quan vùng ven biển... Nghiên cứu cảnh quan sinh thái xung quanh khu vực khai thác và tại khu vực khai thác để nhận xét, đánh giá mức độ ảnh hưởng của việc khai thác mỏ tới môi trường sống, môi trường phát triển của các loại thực vật trên đất cũng như hệ sinh thái tại khu vực khai thác mỏ.
b, Các phương pháp nghiên cứu đánh giá tác động của khai thác khoáng sản đến tai biến môi trường đất (sụt lún đất, mất nước và rạn nứt công trình xây dựng…)
Để đánh giá tác động của khai thác khoáng sản đến tai biến môi trường đất như sụt lún đất, mất nước và rạn nứt công trình xây dựng…, hiện nay thường sử dụng các phương pháp sau (Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, 2018):
- Khảo sát, điều tra hiện trạng tai biến địa chất nứt, sụt lún mặt đất, mất nước, rạn nứt công trình xây dựng tại khu vực nghiên cứu.
- Khảo sát điều tra cấu trúc địa chất, địa chất karst, địa chất thủy văn, địa chất công trình và mối liên hệ của chúng với các hiện trạng nứt, hố sụt, mất nước, rạn nứt công trình xây dựng. Xác định các nguyên nhân và dự báo nguy cơ tiềm ẩn tai biến địa chất trong khu vực nghiên cứu.
- Đo địa vật lý trên một số mặt cắt tại các diện tích trọng điểm bằng phương pháp đo sâu điện.
- Thi công dọn vết lộ, hố đào địa chất, thiết kế, thi công các lỗ khoan địa chất thủy văn và địa chất công trình.
- Lấy và phân tích mẫu các loại.
- Quan trắc mực nước trong quá trình bơm hút nước tại moong khai thác.
- Đo và đánh giá rung động nền đất do hoạt động nổ mìn trong quá trình khai thác lộ thiên.
- Thành lập bản đồ thạch học cấu trúc, bản đồ địa chất thủy văn, bản đồ địa chất công trình và bản đồ hiện trạng nứt, sụt lún mặt đất, mất nước, rạn nứt công trình xây dựng, bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tai biến địa chất khu vực nghiên cứu.
- Thành lập bản đồ ranh giới ảnh hưởng và trách nhiệm của từng đơn vị khai thác khoáng sản gây ra sự cố: nứt, sụt lún mặt đất, mất nước, rạn nứt công trình xây dựng tại vùng nghiên cứu.
c, Các phương pháp nghiên cứu tính chất lý, hóa của đất liên quan đến độ phì đất và ô nhiễm môi trường đất
Xác định các tính chất lý, hóa, sinh học của đất là cơ sở để nhận xét, đánh giá sự thay đổi tính chất đất sau khai thác mỏ, đặc biệt là sự ô nhiễm đất do khai thác mỏ gây nên, từ đó đưa ra các biện pháp cải thiện môi trường đất.
Để xác định các tính chất lý, hóa, sinh học của đất, hiện nay người ta sử dụng phổ biến phương pháp lấy mẫu đất và phân tích trong phòng. Trên cơ sở số liệu phân tích cần so sánh và xem xét với thực trạng môi trường trên vùng đất để đưa ra những nhận định và đánh giá chính xác môi trường đất (Nguyễn Thế Đặng, 2015).