Sử dụng cây Sậy để cải tạo môi trường là rất mới mẻ đặc biệt là ở Việt Nam, một số ứng dụng đã được sử dụng là:
Sử dụng cây Sậy trong việc xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp vốn đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công ở nhiều nước trên thế giới. Các nhà nghiên cứu đến từ Trung tâm Sinh học Thực nghiệm thuộc Viện ứng dụng Công nghệ của Việt Nam mới đây cũng thử nghiệm thành công biện pháp này trong việc làm sạch nguồn nước thải tại một cơ sở tuyển quặng thiếc ở Thái Nguyên.
Sau khi được chặt hết lá và để ở chiều cao 20 – 25cm, Sậy được trồng trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo với mô hình xử lý 5m3/ngày, bao gồm các thành phần kim loại như: As, Pb, Cu, Fe, Zn, Sn. Sậy được trồng theo hàng, mỗi hàng cách nhau 20cm. Trong giai đoạn nuôi cây, chỉ sử dụng duy nhất nước ao để tưới nhưng khi Sậy phát triển thì bắt đầu đưa nước thải vào để xử lý và đánh giá hiệu quả.
Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chí sinh học số 2/2011, Sậy phát triển khá tốt ngay cả khi được bổ sung lượng nước thải chứa kim loại nặng. Và sau khoảng 7 tháng, Sậy phát triển ưu thế hơn hẳn trong toàn bộ hệ thống đất ngập nước. Lượng kim loại nặng được tích tụ chủ yếu trong lớp bùn của hệ thống đất ngập nước, nhiều nhất là ở phần bùn phía tiếp nhận nước vào. Thời gian hoạt động của hệ thống đất ngập nước càng lâu thì khả năng làm sạch nguồn nước thải càng hiệu quả.
Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp rễ cây Sậy tại Bệnh viện Nhân Ái (huyện Thác Mơ, tỉnh Bình Phước) do TS - BS Lê Trường Giang, Phó Giám đốc Sở Y tế TPHCM, làm chủ nhiệm vừa được Sở Khoa Học - Công nghệ TPHCM nghiệm thu ngày 12 - 6. Hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện Nhân Ái sẽ giải quyết được toàn bộ nước thải của trung tâm trước khi thải ra hồ Thác Mơ. Theo TS - BS Lê Trường Giang, đây là
phương pháp tối ưu về kinh tế và phù hợp nhất với điều kiện địa hình, hiện trạng của tỉnh Bình Phước hiện nay.
Hệ thống xử lý nước thải dựa trên nguyên tắc sinh học. Nước thải sinh hoạt và y tế được dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây Sậy. Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ, tại đây, các vi khuẩn sẽ hoạt động làm giảm các chất trong nước thải. Sau đó, nước tiếp tục thấm qua các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới và thải ra tự nhiên. Nước thải sau khi xử lý sẽ bảo đảm các thông số ô nhiễm đều nằm trong mức giới hạn cho phép về lượng pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, coliforms... Về cấu tạo, bể cát có đáy và mặt bên được phủ một lớp nhựa chống thấm dày 1,5 mm để chống nước thải rò rỉ xuống nước ngầm. Bên ngoài bể cát có hàng rào bao quanh để chống sự xâm nhập của người và các loại động vật như heo, nai, bò... gây hư hỏng thiết bị.
Hệ thống xử lý nước đạt chất lượng để có thể xả thẳng ra môi trường, phương pháp này cũng không sản sinh ra bùn, mùi hôi và tiếng ồn, tuổi thọ thiết bị cao, có thể lên đến 75 năm. Phương pháp này đã được áp dụng ở một số nước trên thế giới như Thụy Sĩ, Đức...
Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là cây Sậy có tên khoa học là Phragmites autralis, là một loài cây lớn thuộc họ Hòa thảo (Poaceae) có nguồn gốc ở những vùng đất lầy ở cả khu vực nhiệt đới và ôn đới của thế giới.
- Nghiên cứu sự phân bố, khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ KLN trong đất của cây Sậy.
- KLN nghiên cứu là As, Fe, Pb, Cd và hàm lượng của chúng được phân tích trong khả năng hấp thụ của thân, lá và rễ cây.
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.2.1. Địa điểm
Tại 05 khu vực khai thác quặng khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên:
- Mỏ chì kẽm Cuội Nắc xã Yên Đổ huyện Phú Lương. - Mỏ Titan cây Châm 1 xã Động Đạt huyện Phú Lương. - Mỏ Titan cây Châm 2 xã Động Đạt huyện Phú Lương. - Mỏ sắt Trại Cau huyện Đồng Hỷ.
- Mỏ chì kẽm làng Hích xã Tân Long huyện Đồng Hỷ.
2.2.2. Thời gian nghiên cứu
- Thời gian bắt đầu: Tháng 6/2011 - Thời gian kết thúc: Tháng 9/2012
2.3. Phạm vi nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng tài nguyên đất sau khai thác quặng khoáng sản tại các mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
- Tìm hiểu sự phân bố của cây Sậy trên đất sau khai thác quặng khoáng sản tại khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Sậy trên đất sau khai thác quặng khoáng sản tại các mỏ trong khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu khả năng hấp thụ KLN (As, Zn, Pb, Cd) của cây Sậy trên đất sau khai thác quặng khoáng sản trong khu vực nghiên cứu.
- Xác định mối tương quan giữa hàm lượng KLN tích lũy trong cây với hàm lượng KLN trong đất và một số yếu tố môi trường đất.
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Đánh giá thực trạng tài nguyên đất sau khai thác quặng khoáng sản tại một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. tại một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
2.4.2. Điều tra sự phân bố, khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Sậy trên một số mỏ khai thác quặng khoáng sản tại tỉnh Thái Nguyên. Sậy trên một số mỏ khai thác quặng khoáng sản tại tỉnh Thái Nguyên. 2.4.3. Nghiên cứu khả năng hấp thụ KLN của cây Sậy trên đất sau khai thác quặng khoáng sản.
2.4.4. Xây dựng mối tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN hấp thụ trong cây Sậy. lượng KLN hấp thụ trong cây Sậy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.4.5. Xác định mối tương quan của một số tính chất đất với hàm lượng KLN trong đất và khả năng hấp thụ trong cây Sậy. KLN trong đất và khả năng hấp thụ trong cây Sậy.
- PH và KLN - CEC và KLN - CHC và KLN
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi
2.5.1. Phương pháp điều tra thu thập tài liệu
- Thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội của các khu vực khai thác mỏ quặng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
- Tài liệu thu thập được xử lý , đưa lên thành bảng biểu , đồ thị và phân tích, phân loại để từ đó xác định những vấn đề cần đánh giá . Sử dụng các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã có , sử dụng kết quả của các đề tài nghiên cứu trước đây.
Trên mỗi mỏ nghiên cứu tiến hành lấy mẫu đất và mẫu cây Sậy trong cùng một khu vực tại các vị trí : Chân đồi, sườn đồi và đỉnh đồi.
Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thực vật:
Mẫu cây Sậy được lấy như sau: Trên mỗi khu vực mỏ nghiên cứu lấy 3 mẫu thực vật được chia theo 3 cấp chiều cao (tùy theo từng khu vực và dựa vào kết quả điều tra tại khu vực nghiên cứu) điển hình cho toàn bộ khu vực. Mẫu thực vật được lấy đầy đủ các bộ phận thân, rễ, lá rồi cho vào túi nilon bảo quản (có ghi rõ địa điểm lấy mẫu, ngày lấy mẫu và người lấy mẫu). Việc lấy mẫu cây theo tuổi hay theo cấp chiều cao là rất quan trọng vì nó là cơ sở cho chúng ta xác định thời điểm cây tích tụ chất ô nhiễm tốt nhất, từ đó đề ra phương hướng áp dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm đất.
Mẫu cây sau khi đem về phòng thí nghiệm được rửa sạch bằng nước máy và tráng lại bằng nước cất rồi đem sấy đến trạng thái khô ở nhiệt độ 50 – 60o
C.
Các mẫu thực vật sau khi sấy khô được băm nhỏ rồi sàng qua rây 1mm, phần nhỏ hơn 1mm được chia thành các phần nhỏ để lấy mẫu đại diện, mẫu đại diện được đựng trong bình chuyên dụng để bảo quản.
Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu đất:
Mẫu đất được lấy ngay tại địa điểm lấy mẫu cây Sậy. Mẫu đất được lấy đến độ sâu 20cm so với tầng đất mặt. Khối lượng đất lấy tại mỗi điểm lấy mẫu đất khoảng 0.5kg.
Trên cùng một địa điểm nghiên cứu lấy 3 mẫu ở khu vực có cây Sậy rồi trộn đều nhau lẫy mẫu chung đại diện.
Mẫu đất sau khi lấy về được đem phơi khô không khí và loại bỏ đá, sỏi rồi rây qua rây 2mm. Phần hạt nhỏ hơn 2mm được chia thành các phần nhỏ để lấy mẫu đại diện, mẫu đại diện được đựng trong bình chuyên dụng để bảo quản.
Bảng 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu cây và mẫu đất trong khu vực nghiên cứu
Tên
mẫu Toạ độ tuyệt đối Độ cao Vị trí
I Mỏ Chì kẽm Cuội Nắc xã Yên Đổ huyện Phú Lƣơng
1 Đ1 x = 576509 64 m Khu vực gần cống thải. y = 2411939
2 Đ2 x = 576430 75m Tại vị trí sườn đồi cách cống thải 150m. y = 2411831
3 Đ3 x = 576328 119 m Tại khu vực đỉnh đồi cách xưởng sản xuất 200 m.
y = 2411902
II Mỏ Ti tan cây Châm 1 xã Động Đạt huyện Phú Lƣơng
4 Đ4 x = 570819
72 m Tại khu vực sườn đồi. y = 2404192
5 Đ5 x = 570699
98 m Tại khu vực đỉnh đồi. y = 2404067
6 Đ6 x = 570763 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
67 m Tại khu vực thung lũng. y = 2404139
7 Đ7 x = 571839
20 m Tại khu vực bãi thải. y = 2404138
III Mỏ sắt Trại Cau huyện Phú Lƣơng
8 Đ8 x = 598506
26m Tại khu vực chân bãi thải. y = 2388346
9 Đ9 x = 598509
31m Tại khu vực sườn đồi. y = 2388350
10 Đ10 x = 598513
38m Tại khu vực đỉnh đồi. y = 2388353
IV Mỏ Ti tan cây Châm 2 xã Động Đạt huyện Phú Lƣơng
11 Đ11 x = 0416614 54 m Tại khu vực thung lũng (giáp suối). y = 2405168
12 Đ12 x = 0416639 57 m Tại khu vực đường vào khu chế biến. y = 2405224
13 Đ13 x = 0416696 63 m Tại khu vực giáp xưởng chế biến. y = 2405263
IV Mở chì kẽm Làng Hích xã Tân Long huyện Đồng Hỷ
14 Đ14 x = 0433254
80m Thung lũng (ven suối). y = 2404223
15 Đ15 x = 0433285
86m Tại khu vực giáp bể thải phân xưởng. y = 2404198
16 Đ16 x = 0433409
93m Tại khu vực cửa moong khai thác. y = 2404363
2.5.3. Phương pháp khảo sát thực địa và lập ô tiêu chuẩn (OTC)
- Khảo sát các hiện tượng, tai biến, ô nhiễm liên quan đến môi trường đất tai khu vực sau khai thác khoáng sản. Tình trạng phục hồi đất sau khai thác: hoàn thổ, chưa hoàn thổ.
- Khảo sát thực bì trên đất tại khu vực sau khai khoáng sản.
- Phương pháp lập ô tiêu chuẩn (OTC): Lập ô tiêu chuẩn để nghiên cứu sự phân bố của cây Sậy trong khu vực khai thác mỏ. OTC phải bố trí tại các vị trí có tính đại diện cao ở các khu vực, địa hình phải tương đối đồng nhất.
+ PP lập OTC sử dụng: Địa bàn, thước dây, sơn, dao…
+ Cách lập OTC: Lập ô tiêu chuẩn với chiều dài cùng hướng với đường đồng mức, chiều rộng vuông góc với đường đồng mức, diện tích mỗi OTC là 1000 m2
với chiều dài ô là 50m, chiều rộng ô là 20 m. Các OTC đại diện cho các địa hình vùng đất trũng, đất bằng, sườn rốc, đỉnh núi trong khu vực khai thác.
+ Đếm tần số xuất hiện của cây Sậy trong các OTC và tính trung bình cho khu vực.
+ Tìn hiểu một số yếu tố ảnh hưởng (có thể có) đối với sự phân bố của cây Sậy như: loại đất, loại cây đi kèm, hướng phơi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.5.4. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Phương pháp xác định sinh khối thực vật.
Việc xác định sinh khối có ý nghĩa vô cùng quan trọng và cần thiết cho việc xác định tổng lượng kim loại nặng được tích luỹ trong mỗi loài cây/ha. Các loài thực vật lựa chọn nghiên cứu sau khi lấy về phòng thí nghiệm được rửa và lau bằng khăn sạch rồi đem cân trên cân điện tử tại phòng thí nghiệm. Mẫu đại diện cho 3 mức chiều cao. Sau khi cân xong đem sấy ở 1050
C trong 7 giờ rồi đem cân. Tiếp tục sấy đến khi khối lượng không đổi. Cân lại và lấy giá trị cuối cùng.
Phương pháp phân tích đất và thực vật.
Mẫu đất và mẫu cây được xử lý và phân tích tại Viện Khoa học sự sống - Đại học Thái Nguyên.
- PH (KCl): Được chiết bằng dung dịch KCl 1N, đo bằng máy pH meter, tỷ lệ đất nước là 1/2,5 (W/V).
- Chất hữu cơ xác định bằng phương pháp Dumas trên thiết bị phân tích đa nguyên tố CNS TruSpec LECO USA.
- Xác định hàm lượng KLN trong đất và trong các loài thực vật bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, công phá mẫu bằng H2SO4
và HCLO4.
2.5.5. Phương pháp xử lý số liệu
Xử dụng phần mềm xử lý số liệu SAS: Phương pháp phân tích tương quan hồi quy để xác định mối tương quan giữa hàm lượng KLN hấp thụ trong cây với hàm lượng KLN có trong đất, mối tương quan giữa khả năng hấp thụ KLN của cây với một số yếu tố môi trường đất.
Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thực trạng tài nguyên đất sau khai thác quặng khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên bàn tỉnh Thái Nguyên
3.1.1. Thực trạng khai thác quặng khoáng sản tại tỉnh Thái Nguyên
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 66 đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp hoạt động khai thác khoáng sản, với tổng số mỏ được cấp phép khai thác là 85 (trong đó 4 giấy phép khai thác cát sỏi lòng sông), trong đó có 10 điểm khai thác than, 14 điểm khai thác quặng sắt, 09 điểm khai thác quặng chì kẽm, 01 điểm khai thác quặng thiếc, 03 điểm khai thác quặng titan, 01 điểm khai thác Vonfram đa kim, 04 điểm khai thác vàng, 02 điểm khai thác đôlômit, 02 điểm khai thác barit, 02 điểm khai thác Phôtphorit,… Tổng diện tích đất trong hoạt động khai thác khoáng sản là 3191,52 ha, chiếm gần 1% diện tích đất tự nhiên của tỉnh (Nguyễn Thế Đặng, 2010)[4].
Trong quá trình khai thác đã thải ra một khối lượng lớn chất thải rắn (đất đá thải), làm suy giảm diện tích đất, mất đất canh tác. Với khai thác dựa trên công nghệ khai thác lộ thiên (với hệ số bóc từ 7,5 - 13 m3/tấn quặng) thường thải ra lượng đất đá rất lớn tạo thành những bãi thải khổng lồ, như các bãi thải của mỏ sắt Trại Cau (gần 2 triệu m3
đất đá thải/năm), mỏ than Khánh Hòa (gần 3 triệu m3
đất đá thải/năm), mỏ than Phấn Mễ (hơn 1 triệu m3 đất đá thải/năm),… với độ cao bãi thải từ 100 đến 250 m [4].
- Thực trạng khai thác quặng chì kẽm:
+ Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái Nguyên khai thác mỏ quặng chì kẽm khu vực Làng Hích (huyện Đồng Hỷ) gồm các điểm mỏ: Metis, Sa Lung, mỏ Ba và Bắc Lâu, vùng này Pháp đã tiến hành khai thác từ trước những năm 1944; đến năm 1986 xí nghiệp chì kẽm Làng Hích tổ chức khai thác với quy mô công nghiệp. Tổng diện tích mặt bằng sản xuất là 320,7 ha.
+ Chi nhánh Công ty CP khoáng sản Bắc Kạn tại Thái Nguyênn được cấp giấy phép năm 2005 khai thác quặng chì kẽm tại mỏ Phú Đô (xã Yên Lạc, Huyện Phú Lương) có trữ lượng khoảng 50.000 tấn quặng, chủ yếu dùng công nghệ khai thác hầm lò. Sản lượng khai thác năm 2005-2006 là 1.100 tấn quặng nguyên khai; năm 2007 là 1.966 tấn quặng nguyên khai;
Bảng 3.1. Sản lượng khai thác chì kẽm tại một số mỏ ĐVT: Tấn STT Tên đơn vị Sản lƣợng Cộng Đến 2004 2005+2006 2007 1 Mỏ Làng Hích 189.349 50.000 22.886 262.235 2 Mỏ Bản Tèn 2.000 3.497 9.321 14.818 3 Mỏ Phú Đô 1.100 1.966 3.066
- Thực trạng hoạt động khai thác quặng sắt