III. Giai đoạn đúng cửa mỏ
3.1.2.1. Nguồn gõy tỏc động liờn quan đến chất thả
3.1.2.1.1. Tỏc động đến mụi trường khụng khớ a. Nguồn phỏt sinh chất ụ nhiễm:
Cỏc tỏc động tới mụi trường chủ yếu là trong giai đoạn khai thỏc và sản xuất: - Khớ độc hại và bụi, đỏ văng phỏt sinh do quỏ trỡnh khoan, nổ mỡn.
- Bụi và khớ thải phỏt sinh do hoạt động san ủi, bốc xỳc đỏ nguyờn khai, đất đỏ thải…
- Bụi do hoạt động vận chuyển nguyờn liệu, sản phẩm rơi vói trờn đường và bụi đường cuốn theo cỏc phương tiện vận tải.
- Bụi phỏt sinh trong quỏ trỡnh đập, nghiền đỏ.
Đặc điểm chung của cỏc nguồn thải này đều là dạng nguồn thấp và liờn tục (trừ nguồn ụ nhiễm do nổ mỡn).
Bảng 3.7. Nguồn gốc và chất ụ nhiễm
TT Nguồn gốc gõy ụ nhiễm Chất ụ nhiễm chỉ thị
1 Búc đất, vận chuyển, đổ đất đỏ
thải. Bụi, ồn, rung, khớ độc hại (SOx, CO, NOx...) 2 Khoan nổ mỡn. Bụi đất đỏ tiếng ồn rung khớ độc hại sinh ra
do nổ mỡn: CO2, N2, NO. 3 Bốc xỳc vận chuyển đỏ nguyờn
khai trờn sõn cụng nghiệp.
Bụi đất đỏ, bụi cuốn theo cỏc phương tiện vận tải, tiếng ồn, khớ thải độc hại (SOx, CO, NOx)
4 Quỏ trỡnh đốt chỏy nhiờn liệu
của động cơ. SOx, CO, NOx, hơi chỡ...
b.Tải lượng, thành phần cỏc chất ụ nhiễm:
- Tải lượng cỏc chất ụ nhiễm được tớnh toỏn dựa trờn cơ sở nhu cầu sử dụng nhiờn liệu, khối lượng nguyờn liệu vận chuyển và hệ số ụ nhiễm.
Về khớ thải: Khớ thải sinh ra từ cỏc nguồn sau:
- Do đốt chỏy nhiờn liệu từ cỏc động cơ chuyờn chở nguyờn vật liệu, đất đỏ… - Do hoạt động của cỏc mỏy múc như mỏy xỳc, mỏy ủi,…
- Do hoạt động nổ mỡn.
* Khớ thải do nổ mỡn tại mỏ đỏ
Khi nổ mỡn (thực chất là chỏy nổ ANFO) lượng khớ thải phỏt sinh chủ yếu là khớ CO2 và N2. Tuy nhiờn, do N2 là khớ trơ nờn chỉ quan tõm đến khớ CO2 (là nguyờn nhõn gõy ra hiệu ứng nhà kớnh). Theo “Quản lý mụi trường ở ngành Cụng nghiệp khai khoỏng và năng lượng tại Úc: Nguyờn lý và thực hành” thỡ lượng CO2
thuốc nổ.
Với nhu cầu sử dụng thuốc nổ đó được xỏc định hàng năm là 156.000 kg/năm tương đương với 156 tấn; tải lượng ụ nhiễm khớ thải do nổ mỡn hàng năm sẽ là 11,7 tấn CO2.
* Khớ phỏt thải trong quỏ trỡnh vận chuyển
Đối với cỏc phương tiện giao thụng vận chuyển nguyờn, vật liệu, đất đỏ thải cú thể tớnh toỏn tải lượng chất ụ nhiễm dựa trờn hệ số ụ nhiễm của loại xe vận chuyển (hệ số ụ nhiễm của một số loại xe được thể hiện tại bảng 3.7).
Khối lượng đất đỏ búc đi và khối lượng đỏ nguyờn khai thỏc hàng năm là tương đối lớn. Lượng đất đỏ búc đi và đất đỏ thải hàng năm là 20.000 m3/năm. Lượng đỏ nguyờn khai thỏc hàng năm là 400.000 m3/năm. Vậy tổng khối lượng vận chuyển hàng năm của mỏ là 420.000 m3/năm. Dựng xe cú trọng tải 15 tấn để chuyờn chở thỡ lượng xe vận chuyển hàng năm của mỏ là 73.600 chuyến/năm. Số ụ tụ cần thiết để vận chuyển đỏ nguyờn và đất đỏ thải trờn mỏ là 245 chuyến/ngày tương đương 30 chuyến/giờ.
Hệ số ụ nhiễm đối với khớ thải của cỏc phương tiện vận tải thể hiện trong bảng 3.8
Bảng 3.8. Hệ số ụ nhiễm đối với cỏc loại xe của một số chất ụ nhiễm chớnh trong giai đoạn khai thỏc
Loại xe CO (kg/1000km ) SO2 (kg/1000km) NOx (kg/1000km ) TSP (tổng bụi- muội khúi) (kg/1000km) Xe ụ tụ con & xe khỏch 7,72 2,05S 1,19 0,07 Xe tải động cơ Diezen > 3,5 tấn 28 20S 55 1,6 Xe tải động cơ Diezen < 3,5 tấn 1 1,16S 0,7 0,2 Mụ tụ & xe mỏy 16,7 0,57S 0,14 0,08
Trong đú: S: hàm lượng lưu huỳnh trong xăng, dầu (hàm lượng lưu huỳnh trong xăng, dầu là 0,5%)
Nguồn: GS. TSKH. Phạm Ngọc Đăng, Mụi trường khụng khớ, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội - 2003.
nhiễm khụng khớ” căn cứ vào tài liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), sổ tay về Cụng nghệ mụi trường, tập 1: “Đỏnh giỏ nguồn ụ nhiễm khụng khớ, nước và đất”, tải lượng cỏc chất ụ nhiễm do cỏc phương tiện giao thụng thải ra trong khu vực dự ỏn được xỏc định như sau:
ECO = 30 x 28 (kg/1000 km.h) = 840 (kg/1000 km.h) = 0,23 (mg/m.s) ESO2 = 30 x 20 x 0,5% (kg/1000 km.h) = 300 (kg/1000 km.h) = 0,083 (mg/m.s) ENOx = 30 x 55 (kg/1000 km.h) = 1.650 (kg/1000 km.h) = 0,46(mg/m.s) Bụi = 30 x 1,6 (kg/1000 km.h) = 52 (kg/1000 km.h) = 0,013 (mg/m.s) Về bụi:
- Bụi phỏt sinh từ cỏc hoạt động khai thỏc, vận chuyển, chế biến đỏ của dự ỏn là nguồn gõy ụ nhiễm mụi trường khụng khớ chớnh.
- Theo phương phỏp đỏnh giỏ nhanh của Tổ chức Y tế thế giới, lượng bụi tạo thành trong quỏ trỡnh khai thỏc và chế biến đỏ là:
0,17 kg bụi/tấn đỏ trong cụng đoạn nổ mỡn khai thỏc, vận chuyển đỏ nguyờn. 0,134 kg bụi/tấn đỏ khi bốc xỳc, vận chuyển đất đỏ thải.
0,4 kg bụi/tấn đỏ trong cụng đoạn nổ mỡn khai thỏc.
Với khối lượng khai thỏc đỏ là 400.000 m3/năm tương đương 600.000 tấn/năm đỏ nguyờn khối và lượng đất đỏ thải hàng năm là 20.000 m3/năm tương đương 24.000 tấn/năm thỡ lượng bụi sinh ra trong khu vực ước tớnh là:
Bảng 3.9. Ước tớnh thải lượng bụi phỏt sinh trong quỏ trỡnh khai thỏc, chế biến đỏ.
Nguồn gõy ụ nhiễm Khối lượng (tấn/năm)
Hệ số (kg/tấn)
Tải lượng bụi (kg/năm)
Bốc xỳc, vận chuyển đỏ nguyờn 600.000 0,17 102.000 Bốc xỳc vận chuyển đất đỏ thải 24.000 0,134 3.216
Nổ mỡn 156 0,4 62,4
Tổng lượng bụi 105.278,4
* Bụi phỏt sinh trong quỏ trỡnh nghiền, sàng rung đỏ
Để ước tớnh lượng bụi sinh ra trong quỏ trỡnh nghiền, đập, sàng rung đỏ dựa vào hệ số thải lượng bụi sinh ra, theo WHO cứ nghiền, đập 01 tấn đỏ sinh ra 0,14 kg bụi. Như vậy, với 600.000 tấn đỏ phải nghiền, đập trong 01 năm thỡ lượng bụi
phỏt sinh là 84.000 kg.
Lượng bụi trong quỏ trỡnh khai thỏc chế biến là 105.278,4 + 84.000 = 189.278,4 kg/năm tương đương 78,87 kg/h.(6)
* Bụi phỏt sinh trong quỏ trỡnh vận chuyển
Ngoài ra do quóng đường về khu chế biến là đường đất do vậy cần phải tớnh đến lượng bụi phỏt sinh do xe tải chạy trờn đường đất.
- Lượng bụi phỏt sinh do xe tải chạy trờn đường đất trong quỏ trỡnh vận chuyển đỏ nguyờn về trạm đập.
Theo Air Chief, (Cục Mụi trường Mỹ, 1995), tải lượng bụi do xe tải chạy trờn đường được xỏc định theo cụng thức sau:
E= 1,7k (s/12)(S/48)(W/2,7)0,7(w/4)0,5{(365-p)/365},kg/(xe.km) Trong đú:
E: Lượng phỏt thải bụi, Kg bụi/(xe.km)
K: Hệ số để kể đến kớch thước bụi, k = 0,8 cho bụi cú kớch thước nhỏ hơn 30 micromet.
s: Hệ số để kể đến loại mặt đường (đường đất s= 6,4) S: Tốc độ trung bỡnh của xe tải (S= 30 km/h)
W: Tải trọng của xe, tấn (w= 15 tấn) w: Số lốp của xe ụ tụ (w= 10)
p: Số ngày mưa trung bỡnh trong năm (p= 155)
Thay cỏc giỏ trị trờn vào cụng thức ta tớnh được lượng bụi do xe tải chạy trờn đường đất là 1,35 kg bụi/(xe.km).
Tổng khối lượng vận chuyển hàng năm của mỏ là 420.000 m3/năm. Số ụ tụ cần thiết để vận chuyển đỏ nguyờn và đất đỏ thải trờn mỏ là 245 chuyến/ngày tương đương 30 chuyến/giờ. Quóng đường vận chuyển tối đa của ụ tụ từ khu khai thỏc đến khu chế biến đỏ là 500m. Như vậy lượng bụi phỏt sinh do xe chạy trờn đường đất trong vũng 1 giờ là 1,35 x 30 x 0,5 = 20,25 kg/h (7)
Như vậy tổng lượng bụi phỏt sinh trong giai đoạn khai thỏc là : (6) + (7) = 78,87 + 20,25 = 99,12 kg/h.(8)
c.Phạm vi tỏc động
Khớ thải do vận tải
xem xột, tớnh toỏn mức độ lan truyền của cỏc chất ụ nhiễm ra mụi trường xung quanh. Dựa trờn cỏc nguồn thải, ta cú thể chia nguồn thải thành:
- Nguồn đường: Nguồn di động từ cỏc phương tiện vận chuyển gõy ra.
- Nguồn mặt: Là nguồn phỏt sinh tại khu vực khai thỏc đỏ trong khu vực mỏ gõy ra.
Trờn thực tế nghiờn cứu khu vực mỏ, cỏc yếu tố khớ tượng, địa hỡnh trong khu vực đó được đề cập đến. Dựa trờn mụ hỡnh tớnh toỏn khuếch tỏn chất ụ nhiễm trong mụi trường khụng khớ đối với nguồn mặt, nguồn đường để xỏc định mức độ lan truyền chất ụ nhiễm trong mụi trường khụng khớ.
* Sơ đồ tớnh nguồn đường
Phạm vi ảnh hưởng của bụi, khớ độc hại trờn tuyến đường như sau:
Để đơn giản hoỏ, ta xột nguồn đường là nguồn thải liờn tục (nguồn của xe vận tải chuyờn chở đỏ, đất đỏ thải chạy liờn tục trờn đường) và ở độ cao gần mặt đất, giú thổi vuụng gúc với nguồn đường
Giú thổi vuụng gúc với nguồn đường
Hỡnh 3.1. Mụ hỡnh phỏt tỏn nguồn đường
Nồng độ chất ụ nhiễm ở khoảng cỏch x cỏch nguồn đường phớa cuối giú ứng với cỏc điều kiện trờn được xỏc định theo cụng thức tớnh toỏn như sau:
C(x) = 2E/ (2Π) 1/2 σ z. u (1)
Hoặc cú thể xỏc định theo cụng thức mụ hỡnh cải biờn của Sutton như sau: C(x) = 0,8.E e[ ] [e ] u z h z h z σz σz )/σ ( −( + )2/2 2 + −( − )2/2 2 (2) Trong đú: u (m/s) Nguồn đờng E (mg/m.s) x
E: lượng thải tớnh trờn đơn vị dài của nguồn đường trong đơn vị thời gian (mg/m.s), E được tớnh toỏn ở phần trờn:
Bảng 3.10. Tải lượng ụ nhiễm trờn tuyến đường vận chuyển của một số chất ụ nhiễm
TT Khớ thải Tải lượng ụ nhiễm trờn tuyến đường vận chuyển (mg/m.s)
1 CO 0,23
2 SO2 0,083
3 NOx 0,46
4 Bụi 0,013
σ z: hệ số khuếch tỏn theo phương z (m) là hàm số của x theo phương giú thổi. σ z được xỏc định theo cụng thức Slade với cấp độ ổn định khớ quyển loại B (là cấp độ ổn định khớ quyển đặc trưng của khu vực) cú dạng sau đõy:
σ z = 0,53.x0,73
x: khoảng cỏch của điểm tớnh so với nguồn thải, tớnh theo chiều giú thổi.
u: Tốc độ giú trung bỡnh (m/s), tại khu vực cú tốc độ giú trung bỡnh là 1,9 m/s. z: độ cao của điểm tớnh (m), tớnh ở độ cao 0,5 m.
h: độ cao của mặt đường so với mặt đất xung quanh (m), coi mặt đường bằng mặt đất, h = 0 m.
Bỏ qua sự ảnh hưởng của cỏc nguồn ụ nhiễm khỏc trong khu vực, cỏc yếu tố ảnh hưởng của địa hỡnh,...Dựa trờn tải lượng ụ nhiễm tớnh toỏn, thay cỏc giỏ trị vào cụng thức tớnh toỏn, nồng độ cỏc chất ụ nhiễm ở cỏc khoảng cỏch khỏc nhau so với nguồn thải được thể hiện ở bảng 3.11
Bảng 3.11. Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm do giao thụng trong giai đoạn sản xuất của dự ỏn
STT Khoảng cỏch x (m) σ z (m) CO (à g/m3) NOx (à g/m3) SO2 (à g/m3 ) Bụi (à g/m3 ) 1 5 1,72 56,17 112,34 20,27 3,17 2 10 2,85 33,90 67,80 12,23 1,92 3 15 3,83 25,22 50,45 9,10 1,43 4 20 4,72 20,47 40,94 7,39 1,16
5 30 6,35 15,21 30,43 5,49 0,866 50 9,22 10,48 20,96 3,78 0,59 6 50 9,22 10,48 20,96 3,78 0,59 QCVN 05:2009 Trung bỡnh 1h 30.000 200 350 300 Trung bỡnh 24h 5.000 100 125 200
So sỏnh với QCVN 05:2009, nhận thấy rằng nồng độ cỏc chất ụ nhiễm như CO, SO2, bụi thấp hơn rất nhiều so với tiờu chuẩn cho phộp, chỉ cú nồng độ NOx
vượt so với tiờu chuẩn cho phộp ở trung bỡnh 24h tại khoảng cỏch 5m là 1,12 lần. Nhận xột: Từ cỏc kết quả tớnh toỏn trờn cho thấy phạm vi và mức độ ảnh hưởng của cỏc nguồn gõy ụ nhiễm trờn tuyến đường vận chuyển là khụng đỏng kể.
* Sơ đồ tớnh nguồn mặt
Đối với nguồn phỏt tỏn đều trờn diện rộng, cú thể coi là nguồn mặt. Tại khu vực khai thỏc trờn toàn bộ diện tớch đều phỏt sinh bụi: Bụi và khớ độc hại phỏt sinh từ cỏc hoạt động bốc xỳc, vận chuyển đất đỏ thải, đỏ nguyờn khối…
Phạm vi phỏt tỏn bụi và cỏc loại khớ độc hại trờn nguồn mặt (khụng bao gồm lượng bụi và khớ độc hại phỏt sinh khi nổ mỡn) được xỏc định như sau:
Để đơn giản hoỏ ta xột nồng độ chất ụ nhiễm trờn một diện tớch bằng cỏch sử dụng hỡnh hộp khớ điển hỡnh, thừa nhận khối khụng khớ ở trờn vựng ụ nhiễm bất kỳ được hỡnh dung là hỡnh hộp cú một cạnh đỏy song song với hướng giú ta cú sơ đồ sau:
Hỡnh 3.2. Mụ hỡnh phỏt tỏn khụng khớ nguồn mặt
Để tớnh toỏn với một quần thể ụ nhiễm trong hộp, số lượng chất ụ nhiễm trong hộp là tớch số của lưu lượng khụng khớ nhõn với nồng độ chất ụ nhiễm (LWHC). Mức độ tăng trưởng chất ụ nhiễm trong hộp là hiệu số của lượng ụ nhiễm đi ra khỏi hộp và
Nguồn mặt Es Tốc độ giú C vào W L C
đi vào hộp theo định luật cõn bằng vật chất:
Mức độ thay đổi ụ nhiễm trong hộp = Tổng mức độ ụ nhiễm trong hộp - Mức độ ụ nhiễm ra khỏi hộp.
Ta thừa nhận luồng giú thổi vào hộp là khụng ụ nhiễm và nồng độ ụ nhiễm khụng khớ trong hộp (khu vực xỏc định) ở thời điểm ban đầu là C(0)= 0, thỡ ta cú thể xỏc định nồng độ chất ụ nhiễm nguồn mặt dạng đơn giản như sau:
C = 103EsL/uH Trong đú:
C- nồng độ chất ụ nhiễm trong hộp khụng khớ (àg/m3)
Es- lượng phỏt thải ụ nhiễm tớnh trờn đơn vị diện tớch (mg/m2.s)
H – chiều cao xỏo trộn (m), phụ thuộc vào điều kiện ổn định của khớ quyển (thay đổi theo thời gian trong ngày).
Bảng 3.12. Chiều cao xỏo trộn
STT Thời điểm Hiện tượng xấu Chiều cao xỏo trộn
1 Buổi sỏng đến trưa Nghịch nhiệt 50-500
2 Buổi chiều (13h-18h) Bỡnh thường 600-2000
L: chiều dài hộp khớ (cựng chiều với hướng giú) (m), tớnh trờn toàn bộ diện tớch khu vực dự ỏn với diện tớch 22,305 ha, chiều dài L = 1000 m.
u: tốc độ giú trung bỡnh thổi vuụng gúc với hộp (m/s), u = 1,9 m/s.
- Tải lượng khớ thải do đốt chỏy nhiờn liệu (từ cỏc phương tiện vận chuyển, san gạt, bốc xỳc...) cú thể tớnh toỏn dựa trờn cơ sở lượng nhiờn liệu sử dụng, dựng phương phỏp đỏnh giỏ nhanh dựa trờn hệ số ụ nhiễm khi đốt chỏy cỏc loại nhiờn liệu. Tải lượng ụ nhiễm được xỏc định dựa theo cụng thức:
Q = B x K Trong đú:
Q: Tải lượng ụ nhiễm (kg/năm)
B: Lượng nhiờn liệu sử dụng (tấn/năm) K: Hệ số ụ nhiễm
Theo WHO, hệ số ụ nhiễm (K) khi đốt chỏy một tấn dầu từ cỏc phương tiện vận tải lớn sẽ đưa vào mụi trường 4,3 kg bụi than, 20S kg SO2 (S là % lưu huỳnh trong dầu, với dầu diezel S= 0.5%), 50 kg NOx, 20 kg CO.
lượng ụ nhiễm khớ thải do đốt chỏy nhiờn liệu được thể hiện ở bảng 3.12:
Bảng 3.13. Ước tớnh tải lượng khớ thải sinh ra do đốt chỏy nhiờn liệu
TT Khớ thải Hệ số ụ nhiễm do đốt chỏy nhiờn liệu (kg/tấn)
Tải lượng ụ nhiễm do đốt chỏy nhiờn liệu (kg/năm)
1 SO2 20 2.400
2 NOx 50 6.000
3 CO 20 2.400
4 Bụi 4,3 516
Bảng 3.14. Lượng phỏt thải tớnh trờn đơn vị diện tớch và thời gian
TT Khớ thải Lượng thải
1 SO2 1,3 x 10-3
2 NOx 3,3 x 10-3
3 CO 1,3 x 10-3
4 Bụi 2,8 x 10-4
Thay cỏc giỏ trị vào cụng thức trờn, nồng độ chất ụ nhiễm trung bỡnh trờn toàn bộ khu vực dự ỏn được thể hiện tải bảng sau:
Bảng 3.15. Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trung bỡnh trờn toàn bộ khu vực dự ỏn
STT xỏo trộn (m)Chiều cao Nồng độ SO2 (àg/m3) Nồng độ NOx(àg/m3) Nồng độ CO(àg/m3) bụi (àg/mNồng độ 3)
1 50 13,68 34,74 13,68 2,95 2 80 8,55 21,71 8,55 1,84 3 100 6,84 17,37 6,84 1,47 4 200 3,42 8,68 3,42 0,74 QCVN 05:2009 TB 1h 350 200 30.000 300 TB 24h 125 100 5.000 200
Nhận xột: Với kết quả tớnh toỏn định lượng như trờn, so sỏnh với QCVN 05:2009 trung bỡnh 01 giờ trong khu vực dự ỏn, mức độ ụ nhiễm của cỏc chất ụ nhiễm đều nhỏ hơn so với tiờu chuẩn cho phộp. Do trong khu vực dõn cư thưa thớt nờn mức độ ảnh hưởng do ụ nhiễm mụi trường khụng khớ chủ yếu tỏc động đến cụng nhõn làm việc tại mỏ.
Tỏc động do bụi và cỏc loại khớ độc hại đến mụi trường khụng khớ