NGHIÊN CỨU SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ LAN TRUYỀN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ LÀM GIÀU QUẶNG THIẾC (TÓM TẮT)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM TRƯỜNG SƠN

NGHIÊN CỨU SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ LAN TRUYỀN MỘT
SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ
TRÌNH KHAI THÁC VÀ LÀM GIÀU QUẶNG THIẾC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM TRƯỜNG SƠN

NGHIÊN CỨU SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ LAN TRUYỀN MỘT
SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI TỪ QUÁ
TRÌNH KHAI THÁC VÀ LÀM GIÀU QUẶNG THIẾC
Chuyên ngành: Công nghệ môi trường
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS ĐỒNG KIM LOAN

Hà Nội - 2013


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN........................................................................................
1.1.

Tình hình và hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc

3
1.1.1. Tình hình khai thác quặng thiếc............................................................................
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc....................................
1.2. Các kim loại nặng xuất hiện trong quá trình khai thác, chế biến quặng
thiếc và tác động đến môi trường.....................................................................
1.3. Các đặc điểm về điều kiện tự nhiên...............................................................
1.4. Các biện pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm kim loại nặng..........................
1.4.1. Phương pháp kết tủa hóa học...............................................................................
1.4.2. Phương pháp trao đổi ion.....................................................................................
1.4.3. Phương pháp điện hóa.........................................................................................
1.4.4. Phương pháp oxy hóa- khử..................................................................................
1.4.5. Xử lý nước thải có chứa kim loại nặng bằng phương pháp tạo Ferit.................
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........................
2.1. Đối tượng, mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài................................
2.2. Phương pháp nghiên cứu của đề tài..............................................................
2.2.1. Phương pháp thu thập thông tin ...........................................................................
2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa...............................................................
2.2.3. Các phương pháp quan trắc và phân tích KLN..............................................................
2.2.4. Phương pháp lấy và bảo quản mẫu.......................................................................

2.2.5. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.....................................................................

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................
3.1. Kết quả điều tra, khảo sát hoạt động khai khoảng của mỏ thiếc Quỳ
Hợp.

....................................................................................................................

3.1.1. Hiện trạng khai thác quặng Sn tại khu vực mỏ ...................................................
3.1.2. Hiện trạng ô nhiễm và biện pháp xử lý của cơ sở khai khoáng...........................
3.2.

Kết quả quan trắc và phân tích kim loại nặng..............................................

3.2.1. Hàm lượng các kim loại nặng có trong nước......................................................
3.2.2. Hàm lượng các kim loại nặng có trong đất trầm tích...........................................
3.2.3. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sự lan truyền và lắng đọng KLN...........


3.3. Đề xuất các giải pháp quản lý và xử lý KLN.....................................................
3.3.1. Giải pháp quản lý kim loại nặng...........................................................................
3.3.2. Giải pháp xử lý kim loại nặng..............................................................................
3.3.3. Dự toán chi phí cho giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường....................................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU
Hiện nay, việc khai thác quặng và hiện trạng ô nhiễm nước ở khu vực khai
thác, chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An
đang diễn ra hàng ngày với mức độ rất nghiêm trọng. Nhiều đơn vị khai thác

quặng thiếc tại các dãy núi cao ở các xã Châu Hồng, Châu Thành, Châu Quang,
Châu Tiến thường lén xả nước thải bùn từ trên núi xuồng tràn vào ruộng lúa, khu
dân cư hoặc tràn qua khe suối khiến cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Tại các khe đầu nguồn nước luôn bị đục và có màu đen thẫm, trong đó hàm


lượng asen khá cao do các đơn vị khai thác đã sử dụng nước trong quá trình
tuyển thô (sơ bộ). Thêm vào đó việc « mót » quặng diễn ra ngay giữa dòng khe,
người dân đào bới và đãi quặng trực tiếp xuống khe khiến cho nguồn nước quanh
năm đục ngầu, dòng chảy bị thay đổi, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Chính vì những mục đích như vậy mà đề tài luận văn “Nghiên cứu sự
lắng đọng và phát tán một số kim loại nặng trong nước thải từ quá trình khai
thác và làm giàu quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ
An” đã được thực hiện với những mục tiêu chính sau:
- Đánh giá hiện trạng khai thác và chế biến quặng thiếc.
- Đánh giá mức độ lắng đọng và lan truyền của một số kim loại nặng bao gồm:
As, Zn, Pb, Mn,Fe, Hg, Sn, Cu tại khu vực khai thác mỏ thiếc tại xã Châu
Hồng, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An.
- Đề xuất các biện pháp giảm thiểu kim loại nặng và phương án xử lý ô nhiễm.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình và hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc
1.1.1. Tình hình khai thác quặng thiếc [9]
• Trên thế giới
Bảng 1. Sản lượng khai thác thiếc trên thế giới theo thời gian (nghìn tấn)
Năm
1940
Sản lượng 240

1957

200

1975
234.6

1991
186.3

2000
289

2005
351.8

2006
340

Năm 1940, thế giới khai thác được 240.000 tấn (trừ Liên Xô). Năm 1957,
thế giới sản xuất được 200.000 tấn (không kể Liên Xô và Trung Quốc). Liên Xô


đã phát hiện được nhiều vùng quặng thiếc rất lớn (Zabaical, tiểu Khingan, Xkhote
– Albitin và đặc biệt là trên lãnh thổ rộng lớn miền đông bắc).
• Ở Việt Nam [9]
Bảng 2. Sản lượng khai thác thiếc qua các thời kỳ như sau (tấn SnO2)
Năm

1850

1913

1937

1941

1945

1950

1955

1960

1966

1971

1981

1991

1995

Sản
lượng

84

127

196

244,5

87

164

170

137

166

185

243

197

250

1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc
• Trên thế giới [21,24]
Một khu vực ô nhiễm là lưu vực sông Citarum ở Tây Java của Indonesia, nơi 9
triệu người sinh sống nhưng có tới 2.000 nhà máy. Kiểm tra mẫu nước uống ở
đây cho thấy hàm lượng chì vượt quá 1.000 lần mức tiêu chuẩn của WHO (0,05
mg/L).
Nhiều thập niên khai thác mỏ đa kim chì – thiếc bừa bãi ở thành phố
Kabwe, Zambia đã gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân

Kabwe, nơi hơn 300.000 người được cho là bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm. Năm
2006, lượng chì trong máu trẻ em ở Kabwe được phát hiện cao gấp 5-10 lần mức
được khuyến nghị.
• Ở Việt Nam [3, 14]
Qua phân tích mẫu đất của một số khu vực khai thác mỏ thiếc đã nhận thấy
tất cả đều là những điểm nóng về ô nhiễm kim loại nặng (KLN), điển hình là mỏ
thiếc xã Hà Thượng, Thái Nguyên và mỏ thiếc Quỳ Hợp, Nghệ An.
Tại mỏ thiếc Hà Thượng hàm lượng As trong đất gấp 17 – 308 lần tiêu
chuẩn cho phép. Mỏ thiếc tại Quỳ Hợp ,tình trạng môi trường đất tại các khu vực
Châu Cường, Bản Poòng, Thung Lũng I, Khê Đổ, Châu Tiến,… (Quỳ Hợp- Nghệ
An) cũng đã gây hậu quả làm thu hẹp diện tích đất canh tác và làm giảm chất
lượng đất của nhân dân địa phương.
Ở mỏ thiếc Quỳ Hợp, dòng thải của nhà máy được thải trực tiếp ra một con
suối nhỏ gần đó. Hàm lượng As trong chất thải rắn rất cao (355 mg/kg) so với
hàm lượng được coi là không ô nhiễm trên thế giới (5- 20mg/kg).


1.2. Các kim loại nặng xuất hiện trong quá trình khai thác, chế biến quặng
thiếc và tác động đến môi trường
Như đã nói ở trên, đa phần các mỏ thiếc ở Việt Nam đều là các mỏ đa kim;
do đó, trong quá trình khai thác và chế biến quặng thiếc sẽ xuất hiện rất nhiều kim
loại nặng gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường và con người. Các kim loại
nặng thường xuyên xuất hiện ở mỏ thiếc bao gồm: Hg, Cu, Pb, Zn, Fe, Sn, Mn và
As.
1.3.

Các đặc điểm về điều kiện tự nhiên [1,2]
a) Điều kiện về địa hình, địa mạo khu mỏ
Khu mỏ thiếc gốc Suối Bắc, huyện Quỳ Hợp nằm trong vùng địa hình

đồi núi cao, đỉnh cao nhất >700m, đỉnh thấp nhất 450m, chênh cao 250m. Địa
hình hướng cao dần về phía tây diện tích nghiên cứu và thấp dần về phía đông.
Thân quặng thiếc gốc có đầu lộ vỉa phân bố theo đường đồng mức, độ cao 600m
và cắm vào núi cao với góc dốc 15÷ 20 o. Địa hình dốc, mức độ chia cắt trung
bình nên mỏ có điều kiện thoát nước tốt.
b) Điều kiện về khí tượng
• Nhiệt độ không khí
Tại khu vực nghiên cứu, từ tháng V đến tháng X, khí hậu nóng và ẩm, nhiệt
độ trung bình là 27,5oC. Từ tháng XI đến tháng IV năm sau, khí hậu lạnh với
nhiệt độ trung bình là 20,7oC. Nhiệt độ cao nhất 41,8 oC và nhiệt độ thấp nhất
xuống tới 5oC.
• Độ ẩm không khí
Độ ẩm trung bình của khu vực nghiên cứu từ năm 2006 đến năm 2010 là 82%.
• Nắng và bức xạ
Tổng số giờ nắng trung bình 5 năm từ 2006- 2010 đo được là 1526 giờ/năm.
Chế độ nắng liên quan chặt chẽ tới chế độ bức xạ và tình trạng mây. Từ tháng XII
đến tháng IV bầu trời u ám nhiều mây nên số giờ nắng ít nhất trong năm chỉ 72,6
giờ/tháng. Sang tháng V, trời ấm lên số giờ nắng tăng lên tới 193,3 giờ/tháng.
• Tốc độ gió và hướng gió


Tại hướng gió chủ đạo là Đông Bắc, Đông và hướng Tây Nam, mùa hè có
hướng gió chủ đạo là Đông Nam. Những yếu tố ảnh hưởng đến hướng gió là áp suất
và đặc điểm địa hình của khu vực. Tốc độ gió trung bình cả năm từ 1,6 m/s - 2,7
m/s.
• Mưa
Mùa mưa thường xảy ra trong thời kỳ từ tháng VII đến tháng X. Lượng mưa
trung bình nhiều năm là 1455mm. Trong một năm, lượng mưa trung bình từ 13,3
mm đến 285,2 mm.
• Bốc hơi

Tổng lượng bốc hơi tháng lớn nhất thường rơi vào tháng V đên VII. Tháng có
tổng lượng bốc hơi nhỏ nhất là tháng I. Tổng lượng bốc hơi cả năm duy trì ở mức
trên dưới 861mm.
c) Điều kiện thủy văn và địa chất thuỷ văn
- Đặc điểm thuỷ văn:
Gần khu mỏ có 2 suối, lòng suối rộng 3÷10 m, đá gốc lộ tốt. Mùa khô các
suối thường ít nước, mùa mưa lũ nước chảy xiết gây trở ngại cho điều tra địa
chất.
- Đặc điểm nước mặt:
Các suối hầu hết có độ dài ngắn (200- 600m), chiều rộng nhỏ (1÷3m), độ
dốc khá lớn (30÷350). Suối Bắc chảy qua phía nam thân quặng theo hướng tây
bắc – đông nam. Qmax=30.7 L/s (11/7/2013); Qmin= 0,005 L/s.


d) Đặc điểm quặng [1]
• Hình thái khoáng vật
Tại khu vực khai khoáng đã phát hiện nhiều mạch quặng gốc với tổ hợp
khoáng vật cassiterit – sulfur trong đó phổ biến là sulfur sắt, đồng, chì, kẽm.
Hàm lượng thiếc trong các mạch thay đổi 0,5 – 5.4%. Việc tồn tại khoáng vật
sulfur trong quặng thiếc sẽ gây giảm pH của môi trường nước xung quanh khu
vực khai khoáng do trong quá trình khai khoáng và làm phong hóa các khoáng
sunfua dẫn đến hình thành môi trường axit hóa và tăng nồng độ ion kim loại
trong nước.
Theo tính toán sơ bộ thì tuổi thọ của mỏ là T = 25 năm
• Công suất khai thác.
+ Tính theo quặng nguyên khai: 20.000 tấn/năm
+ Tinh quặng thiếc (Sn= 32,58%) trung bình 1năm: 120 tấn/năm
+ Công suất nhà máy tuyển: 25.000 tấn quặng/năm (hệ số không điều hòa
K=1,25)

1.4. Các biện pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm kim loại nặng[6]
1.4.1. Phương pháp kết tủa hoá học
Phương pháp này dựa trên phản ứng hoá học giữa chất đưa vào nước thải
với kim loại cần tách, ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được
tách khỏi nước thải bằng phương pháp lắng
1.4.2. Phương pháp trao đổi ion
Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dung ionit là nhựa hữu
cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi
ion. Quá trình trao đổi ion được tiến hành trong cột Cationit và Anionit.
1.4.3. Phương pháp điện hoá


Ứng dụng sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực kéo dài vào bình điện
phân để tạo ra một điện trường định hướng, các ion chuyển động trong điện
trường này. Các cation chuyển dịch về catốt, các anion chuyển dịch về anốt.
1.4.4. Phương pháp oxy hoá - khử
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng
khác bằng sự có thêm electron khử hoặc mất electron (oxy hoá) một cặp được
tạo bởi một sự cho nhận electron được gọi là hệ thống oxy hoá - khử.
1.4.5. Xử lý nước thải có chứa kim loại nặng bằng phương pháp tạo Ferit
Quá trình xử lý nước thải có chứa kim loại nặng bằng phương pháp tạo
ferit là quá trình tinh thể hoá, tạo tinh thể Fe 3O4 từ FeSO4. Trong quá trình hình
thành tinh thể, các ion kim loại nặng có trong dung dịch cũng bị kéo vào, tham
gia vào mạng tinh thể ở vị trí các nút cation. Quá trình này được gọi là nội kết
tủa.

CHƯƠNG 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.1.1. Đôi tượng nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của đề tài là các kim loại nặng có mặt trong

nguồn thải ra môi trường, xem xét mức độ tồn dư trong đất và lan truyền trong

-

nước của kim loại nặng.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Khảo sát hiện trạng khai thác và làm giàu tại các xí nghiệp khai thác và chế biến

-

quặng thiếc xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An.
Xác định nguồn thải, tải lượng và đặc tính của nước thải cũng như mức độ gây ô

-

nhiễm của nguồn thải.
Quan trắc, lấy mẫu phân tích và đánh giá hàm lượng các kim loại nặng dọc theo
tuyến thải, từ đó xác định nguyên nhân và con đường gây lắng đọng, ô nhiễm

-

kim loại nặng.
Đề xuất các giải pháp quản lý và xử lý ô nhiễm kim loại nặng cho khu vực khảo
sát.


2.1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là toàn bộ tuyến thải của cơ sở khai thác và
chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An từ khu
khai thác, làm giàu và dòng thải lỏng – rắn đến cửa sông Con.

2.2. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
2.2.1. Phương pháp thu thập thông tin
Đây là một trong những phương pháp cơ bản được thực hiện trong quá
trình nghiên cứu. Các số liệu về ô nhiễm và chất lượng môi trường sau qua trình
khai khoáng và quy trình hoạt động khai khoáng, làm giàu của cơ sở khai khoáng
đều đã được tiến hành khảo sát và nghiên cứu rất nhiều lần trong các năm qua.
Việc thu thập các thông tin này sẽ giảm bớt thời gian cũng như kinh phí thực
hiện đề tài.
2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
Nội dung chính trong phần này bao gồm:
- Khảo sát toàn bộ hoạt động khai khoáng, làm giàu, xử lý nước, khí và
-

chất rắn của cơ sở khai khoáng.
Khảo sát toàn bộ tuyến thải để chọn vị trí thu mẫu hợp lý.
Chụp ảnh tư liệu, phỏng vấn và điều tra nhanh đối với người dân và
cán bộ cơ sở sản xuất cũng như địa phương.

2.2.3. Các phương pháp quan trắc và phân tích KLN [15]
Phương pháp hóa học
• Phương pháp thể tích
Là phương pháp cổ điển phân tích định lượng dựa trên việc đo thể tích
dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với
kim loại nặng có mặt trong mẫu.
• Phương pháp trọng lượng
Là phương pháp phân tích trọng lượng dựa vào việc cân khối lượng sản
phẩm được tách bằng phản ứng kết tủa để từ đó xác định được hàm lượng kim
loại nặng có mặt trong mẫu.

Các phương pháp hóa lý
• Phương pháp quang
Các phương pháp quang được sử dụng để phân tích kim loại nặng thường là trắc
quang, AAS, AES, AES – MS, AAS – MS.
• Phương pháp điện hóa
Các phương pháp điện hóa được sử dụng để phân tích kim loại nặng bao
gồm: phương pháp cực phổ dòng một chiều, phương pháp von – ampe hòa tan,
ngoài ra còn phương pháp von – ampe hòa tan xung vi phân (DP – ASV).

•

Phương pháp tách / sắc ký

Các phương pháp trao đổi, chiết (phức cơ – kim), sắc ký trao đổi ion đều
là những phương pháp thuộc dòng phương pháp tách / sắc ký .
2.2.4. Phương pháp lấy và bảo quản mẫu
Đây là phương pháp bắt buộc phải có và phải thực hiện một cách nghiêm
túc trong quá trình làm đề tài, việc lấy mẫu và phân tích mẫu sẽ cho ra các kết
quả trực quan phản ánh chất lượng môi trường ở khu vực nghiên cứu. Hạn chế
việc xảy ra sai sót trong quá trình này nếu không sẽ ảnh hưởng đến kết quả
nghiên cứu.
Mẫu nước sau khi lấy được tiến hành lọc ngay tại nơi thu mẫu và tiến
hành bảo quản mẫu theo TCVN 6663 – 3 :2008.
2.2.5. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm [20]
Vì mục tiêu nghiên cứu của luận văn là sự lan truyền của kim loại nặng
trong nước và sự lắng đọng trong đất /trầm tích nên các nghiên cứu trong phòng
thí nghiệm tập trung chủ yếu vào quá trình tiền xử lý mẫu và quy trình phân tích.
Để có được mẫu cho quá trình phân tích bằng AAS, các mẫu phải được chuyển
sang trạng thái hòa tan.

-

Đối với kim loại nặng trong mẫu nước: Sau khi bảo quản thì tiến hành

-

phân tích trực tiếp.
Đối với kim loại nặng trong mẫu trầm tích cần phải tiến hành phá mẫu
trước khi phân tích.

Trong nghiên cứu này lựa chọn phương pháp phân tích AAS để tiến hành
phân tích hàm lượng kim loại nặng do phương pháp này có độ chính xác cao, có
khả năng phân tích được nhiều kim loại nặng khác nhau và giá cả tương đối phù
hợp cho phân tích hàng loạt. Đối với quy trình phá mẫu đã sử dụng phương pháp
của USEPA 3015 (SMEWW 3030 K) với lò vi sóng UNI 8300 – Analytical. Đây
là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu,
không bị mất mẫu và phá đươc triệt để. Có thể cùng một lúc xử lý được nhiều
mẫu.
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu
Sau khi tiến hành phân tích và thu kết quả. Xử lý số liệu phân tích bằng
phần mềm Excel và Word. Hiệu chỉnh số liệu một cách hợp lý, trình bày số liệu
dưới dạng bảng biểu để dễ dàng theo dõi.


CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hàm lượng các kim loại nặng có trong nước.
Bảng 11 : Hàm lượng kim loại nặng trong nước
Thông số

QCVN
40:2011/BTNMT

Nồng độ (mg/L)

Đơn vị
T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

QCVN 08:2008/BTNMT

A

B

A1

A2

B1

B2

As

mg/l

0,721

0,665

0,430

0,212

0,132

0,099

0,077

0,05

0,1

0,01

0,02

0,05

0,1

Hg

mg/l

0,006

0,0043

0,0034

0,0017

0,0009

0,0003

0,0003

0,005

0,01

0,001

0,001

0,001

0,002

Cu

mg/l

0,84

0,63

0,44

0,26

0,19

0,15

0,1

2

2

0,1

0,2

0,5

1

Pb

mg/l

0,844

0,732

0,620

0,431

0,278

0,130

0,059

0,1

0,5

0,02

0,02

0,05

0,05

Zn

mg/l

10,52

9,67

8,1

6,03

4,87

3,81

3,22

3

3

0,5

1

1,5

2

Fe

mg/l

156,4

113,42

89,46

63,5

42,15

28,79

16,73

1

5

0,5

1

1,5

2

Sn

mg/l

2,68

2,14

1,83

1,41

0,97

0,65

0,33

0,2

1

-

-

-

-

Mn

mg/l

0,856

0,782

0,531

0,421

0,238

0,179

0,130

0,5

1

-

-

-

-


Từ kết quả phân tích dễ dàng nhận thấy ngay tại điểm xả thải đầu tiên ra môi
trường thì hàm lượng của gần như tất cả các kim loại nặng đều cao hơn rất nhiều so
với QCVN 40 :2011/BNTMT (chỉ trừ Cu, Hg, Mn). Cụ thể As cao hơn 7,2 lần, Pb
cao hơn 1,7 lần, Zn cao hơn 3,5 lần, Fe cao hơn 31,2 lần. Sn cao hơn 2,68 lần. Rõ
ràng chất lượng nước thải không đảm bảo để thải ra môi trường nước xung quanh.
- So sánh với cột B2 của QCVN 08 :2008/BTNMT, nhận thấy chỉ từ Cu nằm
trong giới hạn cho phép thì tất cả các KLN khác đều cao hơn tiêu chuẩn về chất
lượng nước mặt, vì vậy chất lượng nước tại điểm T 1 không thể dùng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi.
- Tại điểm T2, cách điểm xả thải 100m có sự thay đổi về nồng độ kim loại
nặng. Cụ thể là hàm lượng các KLN đều giảm hơn so với điểm T 1 nhưng so sánh
với QCVN 08 :2008/BTNMT thì tất cả các KLN vẫn cao hơn tiêu chuẩn cho phép.
- Nguyên nhân của việc giảm nồng độ KLN chủ yếu là do nước trên thượng
nguồn chảy xuống, quá trình tự làm sạch của nước và một phần do quá trình lắng
đọng của KLN xuống trầm tích.
- Nồng độ KLN tiếp tục giảm xuống nhưng vẫn vượt mức cho phép, đặc biệt
so với cột B2 những KLN như As vượt mức 4,3 lần, Pb vượt mức 12,4 lần, Fe vượt
mức ~50 lần. Đến khoảng cách 500m so với điểm xả thải chỉ có Cu là KLN duy
nhất nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Hiện tại, nước ở khu vực này vẫn chưa thể
dùng cho mục đích sinh hoạt. Cần phải có những biện pháp cụ thể để làm giảm bớt
nồng độ KLN trong nước.
- Tại điểm T4 là khu vực bắt đầu có sự sinh sống của người dân. Hiện tại
điểm T4, nồng độ Hg đã gần đạt đến mức chấp nhận được nhưng các KLN còn lại
vẫn cao hơn tiêu chuẩn cho phép.
- Quá trình lan truyền KLN diễn ra nhưng nồng độ KLN vẫn cao nguyên

nhân chủ yếu là do lượng nước để trung hòa KLN khá ít kèm theo đó là độ dốc của
suối khá lớn (30÷350) cộng với tốc độ chảy của nước khá nhanh (30,7 L/s).


- Tại điểm T5, nồng độ KLN so với QCVN 40 :2011 thì đa phần KLN đều có
nồng độ nằm trong tiêu chuẩn cho phép chỉ trừ As, Zn và Fe. Tuy nhiên đây chỉ là
tiêu chuẩn nước thải của cơ sở khai thác, nếu so sánh với QCVN 08 :2008 về chất
lượng nước mặt thì chỉ có Hg và Cu là KLN nằm trong tiêu chuẩn cho phép về nước
sinh hoạt. Hiện tại vị trí T5 thì người dân vẫn không nên lấy nước tại khu vực này để
sinh hoạt.
- Hiện trong QCVN 08 :2008 vẫn chưa quy định về nồng độ của Sn và Mn
nên chưa thể so sánh nhưng nếu so sánh với TCVN 5942 – 1995 về chất lượng nước
mặt thì nồng độ của 2 kim loại này đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép ( trong TCVN
5942 – 1995 quy định nồng độ của Sn là 2 mg/L, nồng độ của Mn là 0,8 mg/L).
- Tại điểm T6, cách điểm xả thải 3000m, lượng dân cư 2 bên tuyến thải đông
hơn rất nhiều, nồng độ của các KLN mới chỉ đạt tiêu chuẩn so với cột B2 của
QCVN 08 :2008 (trừ Pb, Zn, Fe) nhưng vẫn cao hơn cột A2. Cụ thể As gấp 5 lần,
Pb gấp 6,1 lần, Zn gấp 3,81 lần, Fe gấp 28,79 lần nhưng người dân xung quanh vẫn
sử dụng nước ở đây trong quá trình sinh hoạt. Đây là nguyên nhân dẫn đến một số
bệnh về da, mắt và hệ hô hấp của người dân khu vực xung quanh.
- Với khoảng cách 3000m nhưng nồng độ của KLN trong nước thải vẫn chưa
đạt tiêu chuẩn để phục vụ cho việc tưới tiêu chứng tỏ khả năng lan truyền của kim
loại nặng rất lớn, cần phải có những biện pháp xử lý để giảm nồng độ KLN tại điểm
xả thải và trong quá trình lan truyền KLN.
- Điểm T7 là điểm cuối cùng của tuyến thải, cách điểm xả 5000m. Tại đây,
nồng độ Cu, Hg, Sn, Mn đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép tại cột A2 của QCVN
08 :2008. Nồng độ Pb và As có cao hơn tiêu chuẩn nhưng độ chênh lệch không
nhiều. Nồng độ Zn cao hơn 3,22 lần, Fe cao hơn 16,73 lần. Hiện tại, nếu như muốn
sử dụng nước tại đây để phục vụ cho sinh hoạt hay tưới tiêu thủy lợi thì cần các
biện pháp xử lý để giảm nồng độ các kim loại nặng như As, Pb, Zn, Fe xuống tiêu

chuẩn cho phép.


3.2. Hàm lượng các kim loại nặng có trong đất trầm tích.
Bảng 12 : Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích
Hàm lượng KLN trong trầm tích

QCVN 43:2012/BTNMT

Thông
số

Đơn vị (theo
khối lượng khô)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

As

mg/kg

105,1

96,5

82,3

73,5

55,3

48,6

Hg

mg/kg

5,85

5,67

6,13

6,38

6,33

Cu

mg/kg

72,3

68,6

58,7

45,9

Pb

mg/kg

119,8

106,5

122,6

Zn

mg/kg

3246,5

2134,6

Fe

mg/kg

29677

Sn

mg/kg

Mn

mg/kg

Trầm tích

Trầm tích nước

nước ngọt

mặn, nước lợ

42,2

17

41,6

5,60

5,19

0,5

0,7

27,8

20,6

12,7

197

108

139,8

56,5

32,7

21,0

91,3

112

1134,6

224,5

86,8

53,5

37,4

315

217

26712

22547

20608

10239

8734

5302

-

-

28,3

27,4

22,7

18,9

16,3

11,3

10,2

-

-

8,24

7,16

5,93

4,12

3,88

3,67

3,08

-

-


- Nhìn vào bảng thống kê dễ dàng nhận thấy rằng tất cả các KLN (trừ Cu)
trong trầm tích tại điểm xả thải đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều. Cụ thể,
As cao hơn 6,2 lần, Hg cao hơn 11,7 lần, Pb cao hơn 1,3 lần, Zn cao hơn 10,1 lần.
- Do nồng độ KLN trong nước tại điểm T1 rất cao nên việc hàm lượng KLN
trong trầm tích cao cũng là một điều dễ hiểu dưới khả năng lắng đọng của KLN.
Khi hàm lượng KLN trong trầm tích cao dễ dẫn đến khả năng thẩm thấu KLN
xuống nước ngầm, từ đó sẽ gây ô nhiễm nước ngầm. Sau đó với cơ chế tích lũy
sinh học thì KLN có thể tích lũy trong cây trồng xung quanh từ đó ảnh hưởng đến
cơ thể sống.
- Tương tự như tại điểm T 2 thì tại điểm T3 hàm lượng của KLN cũng giảm
xuống, nhưng đặc biệt có 2 KLN là Pb và Hg thì hàm lượng tăng lên. Cụ thể Hg
tăng lên 6,13 mg/kg từ 5,67 mg/kg, Pb tăng lên 122,6 mg/kg từ 106,5 mg/kg. Hàm
lượng KLN vẫn vượt qua tiêu chuẩn cho phép.
- Nguyên nhân của sự tăng hàm lượng Pb và Hg tại điểm T 3 có thể do địa
hình đáy của suối không đồng đều, dẫn tới hàm lượng KLN này cao hơn tại các
điểm trũng. Ngoài ra, khối lượng nguyên tử lớn hơn dẫn đến khả năng lắng đọng
của các 2 KLN này lơn hơn các KLN khác.
- Tại điểm T4 ngoài Cu thì hàm lượng Zn đã nằm trong tiêu chuẩn. Nồng độ
Hg và Pb vẫn tăng lên so với điểm T 3. Các KLN khác có giảm nhưng vẫn cao hơn
tiêu chuẩn rất nhiều. Cụ thể As cao hơn 4,3 lần, Hg cao hơn 12,7 lần… Đặc biệt
hàm lượng sắt rất cao đạt đến mức 20,6 g/kg. Tuy hàm lượng Fe và Sn không được
quy định trong QCVN 43:2012 nhưng vẫn có thể nhận thấy trầm tích ở đây chứa
lượng KLN quá cao.


- So với điểm T4 thì tại điểm T5 tất cả các KLN đều có dấu hiệu giảm dần

hàm lượng đến tiêu chuẩn cho phép, Tại đây thì hàm lượng Cu, Pb, Zn đã nằm trong
tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 3,2 lần, Hg cao hơn 12,6 lần.
- Tại điểm T6 cách điểm xả thải 3000m so với QCVN 43 :2012 thì hàm lượng
As và Hg vẫn cao hơn tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 2,7 lần, Hg cao hơn 11,2
lần. Còn các KLN khác đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Hàm lượng Fe vẫn ở
mức cao là 8,7 g/kg.
- Tại điểm T7, đây là điểm cuối cùng trên tuyến thải của cơ sở khai
khoáng,khoảng cách điểm xả thải là 5000m nhưng hàm lượng As và Hg trong trầm
tích vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép. As cao hơn 2,5 lần, Hg cao hơn 10,4 lần.
3.3.

Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sự lan truyền và lắng đọng KLN
Quá trình lan truyền và lắng đọng của KLN trên toàn bộ tuyến thải chịu

rất nhiều sự ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như địa chất, thủy văn…
+ Ảnh hưởng của địa hình, địa chất, thủy văn.
Địa hình chính của khu mỏ cũng như toàn bộ tuyến thải là địa hình đồi
núi, có xu hướng dốc, thấp dần về phía hạ lưu sông, cao dần về phía thượng lưu,
chênh nhau 250m. Ngoài ra mức độ chia cắt trung bình nên khả năng thoát nước
tương đối tốt, do đó các KLN trong nước sẽ có khả năng lan truyền xa hơn.
Ngoài ra, do đặc điểm của hệ thống tuyến thải là chiều rộng nhỏ (1÷3m),
độ dốc khá lớn (30÷350), lưu lượng nước cao (30,7 L/s) nên khả năng lan truyền
KLN trên tuyến thải cũng khá lớn. Hơn nữa, địa hình lòng suối không đồng đều, các
KLN có mặt trong tuyến thải dễ dàng lắng đọng tại các điểm gấp, khúc ngoặt hay
các điểm trũng của lòng suối.
Thành phần quặng thô tại khu mỏ chứa một lượng lớn sunfua của sắt,
đồng, chì, kẽm nên trong quá trình khai thác thải ra môt lượng lớn suafua của các


kim loại này dẫn đến việc làm giảm pH xung quanh khu vực khai thác cũng như nội

mỏ, dẫn tới việc gia tăng khả năng hòa tan các KLN xuống tuyến thải.

+ Ảnh hưởng của khí tượng
Lượng mưa là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lan truyền KLN.
Trong các tháng từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, lượng mưa gia tăng đột biến
trên toàn bộ tuyến thải, dẫn đến việc lưu lượng nước gia tăng, mực nước dâng cao.
Các KLN có mặt trong tuyến thải có thể lan truyền đi xa hơn kèm theo đó là khả
năng sa lắng, hấp thu KLN vào 2 bên bờ suối tại các thời điểm mực nước dâng cao.
Ngoài ra thì các điều kiện khí tượng khác như nhiệt độ, độ bốc hơi, gió,
độ ẩm đều có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khả năng lan truyền và lắng
đọng của KLN trên tuyến thải.
3.4.

Đề xuất các giải pháp quản lý và xử lý KLN [10]

3.4.1. Giải pháp quản lý kim loại nặng
Để hạn chế kim loại nặng ảnh hưởng đến môi trường thì các hạng mục
cần lưu ý trong quá trình sản xuất bao gồm :
+ Công nghệ khai thác cũng như công nghệ chế biến cần được nâng cấp, hạn
chế tối đa lượng quặng và khoáng vật phát tán ra bên ngoài.
+ Hạn chế lượng nước mưa chảy tràn, tránh tình trạng rửa trôi kèm theo kim
loại nặng xuống nước.
+ Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải.
3.4.1.1. Cố định các tác nhân ô nhiễm bằng các phương pháp hóa học,
Phương án đưa ra là sử dụng vôi bột để làm tăng pH và kết tủa các kim loại
nặng dưới dạng hiđroxit. Ngoài việc giảm thiểu bằng cách cho các ion kim loại kết


tủa thì có thể thay đổi hệ thống khai thác cũng như tuyển quặng của nhà máy làm
tăng năng suất trong quá trình tuyển. Từ đó hạn chế bớt lượng kim loại có mặt trong

nước thải
3.4.1.2. Cải tạo khu vực hồ lắng chứa bùn thải
Đầu tiên, đối với hồ lắng chứa bùn thải phải tiến hành xây dựng lớp chống
thấm bề mặt nhằm hạn chế kim loại nặng thấm xuống nước ngầm. Sau đó sẽ tiến
hành xây nâng cao mức độ an toàn cho hồ chứa bằng cách nâng cao và gia cố bờ
xung quanh hồ chứa tránh trường hợp rạn nứt, vỡ bờ gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Các giải pháp cải tạo gồm :
+ Cố định và chống thấm lớp bùn thải
+ Giải pháp nâng cao mức độ an toàn cho hồ chứa bùn thải
3.4.1.3. Hạn chế nước mưa chảy tràn
Các biện pháp sau có thể sử dụng :
- Cải tạo hệ thống ránh thoát nước dọc hai bên tuyến đường nội mỏ (22
km) đảm bảo thoát nước tốt cho khu mỏ.
- Trồng cây xung quanh khu khai thác giảm khả năng rửa trôi của đất.
Theo tính toán sơ bộ nếu mỗi cây cách nhau 3m thì cần số lương cây trồng là 1467
cây
- Ngoài ra, có thế tiến hành rải đất và làm giảm độ dốc của đất, giảm khả
năng rửa trôi trên diện rộng.
3.4.1.4. Các giải pháp phòng ngừa rủi ro
+ Xây dựng kè đá khu bùn thải giáp với hồ chứa, phía trong lớp kè tiếp
giáp với hồ chứa có sử dụng lớp màng chống thấm Bentonite và lớp đất sét dày
0,3m có hệ số thấm là 0,01 m/ngày.đêm.
+ Cải tạo lại hồ chứa nước thải tại khu vực hạ lưu của đập, phòng tránh sự
cố rủi ro do nước thải bị thấm từ hệ thống hồ chứa bùn thải khi xảy ra mưa lũ. Sử


dụng vôi và sôđa (Na2CO3) để trung hòa khi có sự cố xảy ra. Thiết kế hệ
thống cánh ngăn để dự phòng trong trường xấu nhất thì chặn lại nguồn nước thải
trong hồ chứa nước.
+ Tiến hành quan trắc môi trường đối với chất lượng nước mặt tại hồ chứa,

và nước ngầm tại khu vực hạ lưu 2 lần/năm để kịp thời phát hiện hiện tượng
ô nhiễm do hiện tượng thấm của chất thải trong hồ và có giải pháp xử lý ô nhiễm ô
trường kịp thời. Các chỉ tiêu ô nhiễm kim loại nặng cần quan trắc là: As, Pb,Hg,
Cu, Zn, Fe, Sn ,Mn.
3.4.2. Giải pháp xử lý kim loại nặng
Song song với việc quản lý lượng kim loại nặng thải ra môi trường thì việc
xử lý ô nhiễm do kim loại nặng cũng phải được quan tâm do hiện trạng ô nhiễm kim
loại nặng ở khu vực dân cư xung quanh cũng đang diễn ra khá nghiêm trọng do hàm
lượng kim loại nặng trong đất trầm tích và nước cao hơn mức độ cho phép rất nhiều.
3.4.2.1. Xử lý kim loại nặng bằng thực vật
Hiện tại, ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã áp dụng rất thành công
phương pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng. Có rất nhiều loại thực vật có
khả năng hấp thụ kim loại nặng như cỏ Vetiver, cây Dương xỉ, cây Mần trầu…
Trong đó thì cỏ Vetiver được sử dụng nhiều nhất và cũng mang lại hiệu quả rất khả
quan trong việc xử lý kim loại nặng.
3.4.2.2. Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp ổn định hóa rắn kết
hợp phụ gia HSOB (Hazardous sludge of betong)
Phụ gia HSOB là một hợp chất được pha trộn vào hỗn hợp bùn thải chứa kim
loại nặng tạo nên phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất độc hại thành chất không
độc hại hoặc ít độc hại hơn, không hòa tan trong nước. Dùng xi măng + cát + bùn
thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bê tông sản xuất gạch lát đường nông thôn,
tường rào… với chất lượng theo yêu cầu của thiết kế [10].
3.4.3. Dự toán chi phí cho các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường.


Để tránh hiện tượng đất đá bị rửa trôi vào mùa mưa, công ty tiến hành làm đê
bao quanh khu bãi thải, với tiết diện hình thang (đáy 3m, cao 1m, rộng 1m) và có
tổng chiều dài 433m
a. Chi phí làm đê bao quanh bãi thải là 31.056.056 đồng
+ Chi phí đổ đất vào bãi thải với chiều cao 0,5m

+ Khối lượng đất: 500.000 m3
b. Chi phí để vận chuyển đất ra bãi thải là 26.174.586 đồng
+ Chi phí trồng cây trên khu vực bãi thải.
Diện tích trồng cây 1ha
c. Chi phí trồng cây là 11.271.892 đồng
d. Chi phí cải tạo hồ lắng : 113.457.224 đồng
e. Chi phí cải tạo hệ thống rãnh thoát nước : 8.278.134 đồng