Nghiên cứu xử lý pb di động trong đất sau khai thác khoáng sản bằng tro bay của nhà máy nhiệt điện cao ngạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------------------------------------

LÊ KIM NGA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Pb DI ĐỘNG TRONG ĐẤT SAU KHAI THÁC
KHOÁNG SẢN BẰNG TRO BAY CỦA NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Khóa học

: Chính quy
: Khoa học môi trƣờng
: Môi trƣờng
: 2012 -2016

THÁI NGUYÊN – 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------------------------------------------

LÊ KIM NGA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Pb DI ĐỘNG TRONG ĐẤT SAU KHAI THÁC

KHOÁNG SẢN BẰNG TRO BAY CỦA NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Lớp
Khoa
Khóa học
Giáo viên hƣớng dẫn

: Chính quy
: Khoa học môi trƣờng
: K 44 – KHMT – N01
: Môi trƣờng
: 2012 -2016
: Th.S Dƣơng Thị Minh Hòa

THÁI NGUYÊN – 2016


i

LỜI CẢM ƠN
Thực hiện phương châm “Học đi đôi với hành”, thực hiện tốt nghiệp là
thời gian để mỗi sinh viên sau giai đoạn học tập, nghiên cứu tại trường có
điều kiện củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tế. Đây là giai đoạn
không thể thiếu được đối với mỗi sinh viên của trường đại học nói chung và
trường Đại học Nông Lâm Thái nguyên nói riêng.
Với lòng kính trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành

cảm ơn đến cô giáo Th.s Dương Thị Minh Hòa đã tận tình hướng dẫn và giúp
đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, Ban Chủ nhiệm
khoa Môi trường, các thầy giáo, cô giáo, cán bộ khoa đã truyền đạt cho em những
kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong qúa trình học tập và rèn luyện tại trường.
Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên khóa luận tốt nghiệp của
em không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày..... tháng.... năm 2016
Sinh viên

Lê Kim Nga


ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Hàm lượng của các kim loại điển hình trong các loại đá ................. 6
Bảng 2.2. Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị ........................ 8
Bảng 2.3. Hàm lượng các KLN trong phân bón nông nghiệp .......................... 9
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 ............................................ 23
Bảng 2.5: Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền ........................... 24
Bảng 4.1 Nguyên, nhiên liệu sản xuất ............................................................ 40
Bảng 4.2. Tình hình phát sinh tro, xỉ trong quá trình sản xuất ....................... 40
Bảng 4.3. Thành phần hoá học trung bình của tro đáy, tro bay ...................... 41
Bảng 4.4. Đặc tính của tro bay Công ty nhiệt điện Cao Ngạn ........................ 42
Bảng 4.5. Diễn biến pH trong đất sau 4 tuần làm thí nghiệm......................... 42
Bảng 4.6. Diễn biến pH trong đất sau 8 tuần làm thí nghiệm......................... 44

Bảng 4.7. Hiệu suất xử lý Pb di động trong đất bằng tro bay sau 4 tuần........ 45
Bảng 4.8. Hiệu suất xử lý Pb di động trong đất bằng tro bay sau 8 tuần........ 46
Bảng 4.9. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 4 tuần ........................ 47
Bảng 4.10. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 8 tuần ...................... 47


iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sự tương phản về kích thước .......................................................... 26
Hình 2.2: Biểu diễn đặc trưng dạng cầu của các hạt trong khoảng kích thước
thường thấy nhiều hơn .................................................................... 26
Hình 2.3: Cấu trúc hạt tro bay sau khi tiếp xúc ngắn với dung dịch HF ........ 27
Hình 4.1. Diễn biến pH trong đất sau 4 tuần làm thí nghiệm ......................... 43
Hình 4.2. Diễn biến pH trong đất sau 8 tuần làm thí nghiệm ......................... 44
Hình 4.3. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 4 tuần ........................ 47
Hình 4.4. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 8 tuần ........................ 48


iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BCN

Bộ Công nghiệp

C

Cacbon tổng số

CEC

Khả năng trao đổi ion trong đất

EC

Ðộ dẫn điện

KLN

Kim loại nặng

KSVN

Khoáng sản Việt Nam

LSD

Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TB

Trung bình

TCCS

Tiêu chuẩn cơ sở

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

THCS

Trung học cơ sở

TTPT

Trung tâm phân tích

UBND

Ủy ban nhân dân


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. iv
MỤC LỤC ......................................................................................................... v
PHẦN 1. MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1

1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 4
2.1.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................... 4
2.1.2. Cở sở thực tiễn ........................................................................................ 5
2.1.3. Cở sở khoa học ...................................................................................... 10
2.1.4. Cơ sở pháp lý ........................................................................................ 11
2.2. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam và Thái Nguyên ... 12
2.2.1. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam ........................... 12
2.2.2. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Thái Nguyên ..................... 17
2.3. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản trên thế giới và Việt
Nam ................................................................................................................. 18
2.3.1. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản trên thế giới ........... 18
2.3.2. Các biện pháp xử lý đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam............ 20
2.4. Tổng quan về xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng tro bay ......... 21
2.4.1. Giới thiệu về tro bay.............................................................................. 21


vi

2.4.2. Nghiên cứu sử dụng tro bay xử lý kim loại nặng trong đất khai thác
khoáng sản ....................................................................................................... 30
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 31
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 31
3.2. Địa điểm và thời gian thực hiện ............................................................... 31
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 31

3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu phân tích .................................. 31
3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp .................................................. 31
3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 32
3.4.3. Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp lấy mẫu ........................................... 32
3.4.4. Phương pháp phân tích .......................................................................... 33
3.4.5. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................... 33
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 34
4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại xã Hà Thượng ............................ 34
4.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 34
4.1.2. Khí hậu, thủy văn .................................................................................. 34
4.1.3. Tài nguyên đất đai ................................................................................. 35
4.1.4. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 35
4.2. Tình hình khai thác quặng thiếc và việc quản lý, sử dụng đất sau khai
thác thiếc trên địa bàn xã Hà Thượng ............................................................. 37
4.2.1. Tình hình khai thác quặng thiếc ............................................................ 37
4.2.2. Hiện trạng quản lý và sử dụng đất sau khai thác thiếc.......................... 38
4.3. Hiện trạng phát sinh và đặc tính của tro bay từ Công ty nhiệt điện Cao
Ngạn ................................................................................................................ 39
4.3.1. Giới thiệu về Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn ......................................... 39
4.3.2. Hiện trạng phát sinh và đặc tính của tro bay ......................................... 39


vii

4.4. Nghiên cứu xử lý Pb di động trong đất sau khai thác khoáng sản bằng tro
bay của Công ty nhiệt điện Cao Ngạn............................................................. 42
4.4.1. Diễn biến pH trong đất trong khi nghiên cứu ....................................... 42
4.4.2.Kết quả xử lý Pb di động trong đất bằng tro bay sau 4 tuần thí nghiệm 45
4.4.3. Kết quả xử lý Pb di động trong đất bằng tro bay sau 8 tuần thí nghiệm... 46
4.4.4. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 4 tuần nghiên cứu ........... 47

4.4.5. Mối tương quan giữa pH và Pb di động sau 8 tuần nghiên cứu ........... 47
4.5. Đánh giá tác động của kết quả nghiên cứu .............................................. 48
4.5.1. Hiệu quả môi trường đất ....................................................................... 48
4.5.2. Hiệu quả kinh tế - xã hội ....................................................................... 49
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 50
5.1. Kết luận .................................................................................................... 50
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những thập kỷ gần đây vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đã và đang
được nhiều người quan tâm hơn, nhưng nguồn chính gây ô nhiễm kim loại
nặng như: than, đốt dầu trong các nhà máy điện công nghiệp, công nghệ khai
khoáng, các nhà máy sản xuất phân, xi măng, khí xả động cơ đốt trong…
Nhưng trong tất cả nguồn trên, nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng nhiều nhất
là do khai thác khoáng sản. Đất tại các vùng sau khi khai thác khoáng sản rất
nghèo nàn và suy thoái nghiêm trọng. Việc suy thoái và ô nhiễm môi trường
đất đã làm cho những vùng đất này không có khả năng canh tác nông nghiệp
hoặc nếu trồng được cây nông nghiệp nhưng hiệu quả thấp và sản phẩm nông
nghiệp trồng trên đất này không an toàn cho người sử dụng. Một số nguyên tố
kim loại nặng có tính độc hại cao trong đất sau khai khoáng có thể gây hại tới
động vật và con người.
Bên cạnh đó, xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về điện của người dân
tăng đã gây áp lực lên ngành Điện nước ta, đặc biệt là ngành nhiệt điện. Theo
quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, định hướng đến

năm 2030, tổng công suất đạt khoảng 36.000MW (năm 2020) và sẽ tiêu thụ
khoảng 67,3 triệu tấn than, khi đó lượng tro xỉ thải ra môi trường khoảng 20 25 triệu tấn. Lượng tro xỉ sẽ tăng lên 45 triệu tấn vào năm 2030 khi công suất
nhiệt điện đốt than đạt 71.000MW. Cùng với sự phát triển đó, vấn đề tro xỉ
trong đó tro bay chiếm 70% đã và đang là bài toán được đặt ra với nhiều cấp,
ngành, nhà quản lý, hoạch định chính sách và các nhà khoa học tìm biện pháp
quản lý cũng như tái sử dụng tro bay hiệu quả.
Ngoài ra, kim loại nặng có thể tồn tại ở hai trạng thái là linh động và
cố định. Để dễ dàng xử lý kim loại nặng trong đất ta phải tiến hành cố định


2

các KLN và ngăn chặn chúng chuyển động sang trạng thái linh động. Do vậy,
cần sử dụng nguồn nguyên liệu như tro bay để hấp thụ và cố định kim loại
nặng trong đất sau khai khoáng, các nguồn nguyên liệu này sẵn có và giá
thành rẻ.
Chính vì vậy, với mong muốn cải tạo đất bạc màu, tăng năng suất cây
trồng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, cùng với tái sử dụng tro bay từ
các nhà máy nhiệt điện, góp phần bảo vệ môi trường. Xuất phát từ vấn đề
thực tế trên, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý Pb di động
trong đất sau khai thác khoáng sản bằng tro bay của nhà máy nhiệt điện
Cao Ngạn”.
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá hiện trạng phát sinh và đặc tính của tro bay từ nhà máy nhiệt
điện Cao Ngạn.
- Nghiên cứu sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điên Cao Ngạn để xử
lý Pb di động trong đất sau khai thác khoáng sản.
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
- Thí nghiệm được bố trí trong Phòng Thí nghiệm, được thực hiện, theo

dõi, ghi chép cụ thể.
- Việc bố trí công thức thí nghiệm phải thực hiện 1 cách ngẫu nhiên.
- Mẫu được lấy ngẫu nhiên.
- Số liệu phải chính xác, khách quan
1.3. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học.
+ Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ
cho công tác nghiên cứu sau này.
+ Vận dụng và phát huy kiến thức đó vào thực tế.


3

+ Là cơ hội để ứng dụng những kiến thức đã học đối với sinh viên vào
thực tiễn qua đó sinh viên có khả năng phát triển sâu hơn rộng hơn đối với các
lĩnh vực trong cuộc sống.
- Ý nghĩa thực tiễn.
+ Xử lý đất khai khoáng bị nhiễm kim loại nặng bằng tro bay của nhà máy
nhiệt điện để giảm nguồn ô nhiễm môi trường.
+ Tái sử dụng đất đã qua xử lý vào việc trồng cây nông nghiệp.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.1. Cơ sở lý luận
- Ô nhiễm đất là gì?
Đất ô nhiễm bị gây ra bởi sự có mặt của hóa chất xenobiotic (sản

phẩm của con người) hoặc do các sự thay đổi trong môi trường đất tự
nhiên. Nó được đặc trưng gây nên bởi các hoạt động công nghiệp, các hóa
chất nông nghiệp, hoặc do vứt rác thải không đúng nơi quy định. Các hóa
chất phổ biến bao gồm hydrocacbon dầu, hydrocacbon thơm nhiều vòng
(như là naphthalene and benzo(a)pyrene), dung môi, thuốc trừ sâu, chì, và
các kim loại nặng. Mức độ ô nhiễm có mối tương quan với mức độ công
nghiệp hóa và cường độ sử dụng hóa chất.
- Khái niệm kim loại nặng là gì?
Kim loại nặng là thuật ngữ dùng để chỉ những kim loại có tỷ trọng lớn
hơn 4 hoặc 5. Chúng bao gồm: Pb (d=11,34), Cd (d=8,60), Ag (d=10,50), Bi
(d=9,80), Co (d=8,90), Cu (d=8.96), Cr (d=7,10), Fe (d=7.87), Hg (d=13.52),
Mn (d=7,44),...[2]. Ngoài ra các á kim như As, Se cũng được xem như là các
kim loại nặng (Bjerrgard M.H., Depledge J. M.,1991).
- Khái niệm về ô nhiễm kim loại nặng trong đất.
Ô nhiễm kim loại nặng trong đất: Có một số hợp chất kim loại nặng bị
thụ động và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hòa tan dưới
tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất là do độ chua trong đất, của nước
mưa. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thể phát tán rộng vào
nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm đất [10].


5

- Hậu quả của ô nhiễm môi trường đất do kim loại nặng.
Trong những năm gần đây, ô nhiễm KLN đã thu hút sự quan tâm của
các nhà khoa học vì tính chất bền vững của chúng. Ðộc tính của KLN đối với
sinh vật liên quan đến cơ chế oxy hóa và độc tính gen.
Đất ô nhiễm gây tác động đến sức khỏe con người tiếp xúc trực tiếp
(qua da) hoặc qua đường ăn uống (chất độc chuyển vào tế bào rau quả, khi ăn
uống không rửa tay hoặc rau quả sạch sẽ...). Sự tích tụ các chất độc hại, các

kim loại nặng trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại
cho cây trồng, vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con
người hay làm thay đổi cấu trúc tế bào gây ra nhiều bệnh di truyền, bệnh về
máu, bệnh ung thư...(Nguyễn Ngọc Nông, 2007) [10].
2.1.2. Cở sở thực tiễn
2.1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất
Có 2 nguồn ô nhiễm KLN là tự nhiên và nhân tạo:
a. Nguồn tự nhiên.
* Quá trình phong hóa đá.
Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ, hàm lượng tạo ra không lớn. Đá
mẹ là nguồn cung cấp đầu tiên các nguyên tố khoáng và có vai trò quan trọng
trong việc tích lũy các KLN trong đất. Trong các điều kiện xác định, phụ
thuộc vào các loại đá mẹ khác nhau mà các đất được hình thành có chứa hàm
lượng các KLN khác nhau. (bảng 2.1).


6

Bảng 2.1. Hàm lượng của các kim loại điển hình trong các loại đá
Đơn vị: (µg/g)
Đá macma

Nguyên

Đá trầm tích

tố

Siêu bazơ

Bazơ

Granít

Đá vôi

Sa thạch

Phiến sét

Cr

2000-2980

200

4

10-11

35

90-100

Mn

1040-1300

1500-2200

400-500

620-1100

4-60

850

Co

110-150

35-50

1

0,1-4

0,3

19-20

Ni

2000

150

0,5

7-12

2-9

68-70

Cu

10-42

90-100

10-13

5,5-15

30

39-50

Zn

50-58

100

40-52

20-25

16-30

100-120

Cd

0,12

0,13-0,2

0,09-0,2

0,028-0,1

0,05

0,2

Sn

0,5

1-1,5

3-3,5

0,5-4

0,5

4-6

Hg

0,004

0,01-0,08

0,08

0,05-0,16

0,03-0,29

0,18-0,5

Pb

0,1-14

3-5

20-24

5,7-7

8-10

20-23

(Nguồn: Levison, 1974)
Thông thường, hàm lượng của các kim loại trong đá macma nhiều hơn
so với trong đá trầm tích, ước tích nguồn tự nhiên của các kim loại vi lượng
trong đất thì có 95% thuộc đá macma và đá biến chất, 5% còn lại thuộc đá
trầm tích. Trong đá trầm tích các kim loại chiếm 80% là trong đá phiến sét,
15% trong đá sa thạch và 5% trong đá vôi.
b. Nguồn nhân tạo
Ngoài nguồn từ quá trình phong hóa đá, có hiểu nguồn từ các hoạt động
nhân sinh đưa kim loại vào đất. Bao gồm: Khai khoáng và luyện kim, các
hoạt động công nghiệp, lắng đọng từ khí quyển, hoạt động sản xuất nông
nghiệp, chất thải đưa vào đất.
- Khai khoáng và luyện kim:
Đây là nguồn mà hàm lượng KLN được đưa vào môi trường đất tương
đối lớn. Hiện nay các hoạt động này không ngừng gia tăng, dẫn đến sự phát


7

thải của KLN trên toàn cầu. Quá trình đào, vận chuyển và rác thải không được
xử lý làm phân giảm kim loại nặng do các khoáng bị phong hóa, rửa trôi do
nước, gió là nguồn phát thải ra: As, Cd, Hg, Pb. Quá trình tinh chế, luyện kim
phát thải ra: As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se. Ngành công nghiệp sắt, thép phát thải ra
Cu, Ni, Pb.
Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước
và góp phần gây ô nhiễm môi trường đất. Môi trường đất tại các mỏ khai thác
thường có dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng KLN rất cao. Chất thải ở đây
thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên bề mặt và dưới tầng
đất sâu. Chất thải (khí thải và bụi…) và nước thải của công nghệ này chưa
nhiều kim loại nặng. Nước mưa rửa trôi cuốn theo các chất ô nhiễm từ các bãi
khai thác cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm đất về phía hạ lưu.

- Các hoạt động sản xuất công nghiệp và nước thải đô thị
Tác động của quá trình công nghiệp và đô thị đến môi trường đất xảy ra
rất mạnh từ cuộc cách mạng công nghiệp ở thế kỉ 18-19, đặt biệt là trong
những thập niên gần đây. Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có
độc tính ngày càng cao, nhiều loại rất khó bị phân huỷ sinh học, đặc biệt là
các KLN. Các KLN có thể tích luỹ trong đất trong thời gian dài gây ra nguy
cơ tiềm tàng cho môi trường [11].
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn
như chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, thuốc bảo vệ thực
vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất,... [11].
Nước thải từ cống rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và
công nghiệp cũng chứa nhiều KLN (Bảng 1.5).


8

Bảng 2.2. Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị
Mg/kg chất khô
Nguyên tố

Khoảng giao động

Trung bình

As

1,1-230

10

Cd

1-3410

10

Cu

84-1700

800

Fe

1000-154000

17000

Mn

32-9870

260

(Nguồn: Logan, 1990)
Hiện nay cũng không ngừng gia tăng do sự phát triển của các ngành
công nghiệp: Nhựa (Co, Cr, Cd, Hg), dệt (Zn, Al, Z, Ti, Sn), vi điện tử (Cu,
Ni, Cd, Zn, Sb), chế biến gỗ (Cu, Cr, As)…
- Nguồn lắng động từ khí quyển
Bao gồm nhiều nguồn khác nhau phát thải ra và lơ lửng trong không

khí. Một số nguồn như: Hoạt động đô thị (Cd, Cu, Pb, Sn, Hg), Luyện kim
(As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl, Zn…), khí thải từ động cơ xe (Mo, Pb,
Br, Cl…), đốt nhiên liệu hóa thạch (As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn, Cd…). Có 2 con
đường xâm nhập vào đất là lắng đọng khô và lắng đọng ướt. Các bụi kim loại
có kích thước lớn thường lắng đọng khô, còn kích thước nhỏ thì di chuyển xa
và thường lắng đọng ướt (hòa tan trong nước mưa).
- Ô nhiễm đất do việc đổ đống rác thải tái sử dụng.
- Chất thải rắn công nghiệp từ các nhà máy sản xuất pin (chứa nhiều Ni,
Cd, Hg) và bình acquy xe hơi (nhiều Pb), các lò đốt rác công nghiệp… đã làm
tăng lượng một số kim loại nặng trong đất.Theo Nguyễn Thị An Hằng (1998),
thì sự tác động của nước thải nên đất khu vực công ty pin Văn Điển có dấu
hiệu ô nhiễm Zn cao, hàm lượng Zn chiết xuất HNO3 1N rất cao, dao động
trong khoảng 198,76-268,25 ppm [7].


9

- Chôn lấp rác thải sinh hoạt gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường
KLN trong đất.
- Bùn lắng trong các nhà máy xử lý nước thải thường chứa nhiều kim
loại độc hại, khi chôn lấp sẽ đưa ra một lượng KLN vào đất.
- Hoạt động sản xuất trong nông nghiệp
Phân bón (As, Cd, Mn, U, V và Zn trong phân phốt phát), phân xanh
(As và Cu trong phân của lợn và gia cầm, Mn và Zn trong phân xanh sử dụng
của các trang trại), vôi (As, Pb), thuốc bảo vệ thực vật (Cu, Mn, Zn trong
thuốc diệt nấm, As, Pb sử dụng cho cây ăn quả), nước tưới (Cd, Pb, Se), sự ăn
mòn kim loại các công cụ (Fe, Pb, Zn). Hàm lượng KLN trong các loại phân
bón khá cao. Số lượng và hàm lượng các KLN được đưa vào đất từ sản xuất
nông nghiệp như sau:
Bảng 2.3. Hàm lượng các KLN trong phân bón nông nghiệp

Kim

Phân

Phân

loại

Photpho

Nitơ

As

<1-1200

2-120

Bi

-

-

Cd

0,1-190

Hg

Nƣớc Thuốc

Bùn

Phân

cống thải

chuồng

tƣới

BVTV

0,1-24

2-30

<1-25

<10

3-30

-

<1-100

-

-

-

<0,1-9 <0,05-0,1

2-3000

<0,01-0,8

<0,05

-

0,01-2

0,3-3

-

<1-56

<0,01-0,2

-

0,6-6

Pb

4-1000

2-120

20-1250

2-7000

0,4-16

<20

11-26

Sb

<1-10

-

-

2-44

<0,1-0,5

-

-

Se

0,5-25

-

<0,1

1-17

0,2-2,4

<0,05

-

Te

20-23

-

-

-

0,2

-

-

Đá vôi

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2004) [9]
Cadimi có trong nhiều nguyên liệu dùng để sản xuất phân lân và vôi.
Hàm lượng Cu, Zn, Pb, trong các loại phân hoá học (urê, Ca(HCO3)2,
SunfatFe, Cu...) và khối lượng KLN nhiễm vào đất theo đường phân bón là


10

rất lớn. Khả năng ngấm, rửa trôi và cây không hấp thụ hết là nguyên nhân gây
ô nhiễm, suy thoái chất lượng đất.
2.1.2.2. Tính độc của Chì (Pb)
Chì là nguyên tố màu xám xanh, rất mềm, có thể cắt bằng dao. Hàm
lượng chì trong vỏ Trái đất là 10-20mg/kg, trong nước biển là 0,03g/m3. Hàm
lượng chì có trong các đá khoảng vài mg/kg, trong đất chì dao động từ vài
chục đến 200mg/kg. Chì được coi là nguyên tố độc đối với hầu hết các sinh
vật. Sự có mặt của chì làm giảm hoạt động của vi sinh vật đất, gây rối loạn
quá trình tuần hoán nitơ…[8].
Là nguyên tố KLN có khả năng linh động kém có thời gian bán hủy
trong đất từ 800-6000 năm. Theo thống kê của nhiều tác giả hàm lượng chì
trong đất trung bình từ 15-25 ppm. Ở trong đất, Pb thường nằm ở dạng phức
chất bền với các anion (CO2, Cl, SO3, PO4). Trong môi trường trung tính hoặc
kiềm, Pb tạo thành PbCO3 hoặc Pb3(PO4)2 ít làm ảnh hưởng đến cây trồng.
Trong đất chì có độc tính cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại
khá bền vững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ. Khả năng hấp thụ của
chì tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2, sự hòa tan của Pb
rong đất tăng lên do quá trình axit hóa trong đất chua [8].

2.1.3. Cở sở khoa học
Kim loại nặng có thể tồn tại ở hai trạng thái là linh động và cố định. Để
dễ dàng xử lý kim loại nặng trong đất ta phải tiến hành cố định các KLN và
ngăn chặn chúng chuyển động sang trạng thái linh động.
Tro bay của nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn có pH = 8,4 có tính kiềm
cao, có thể làm tăng lên lượng pH trong đất từ đất chua thành đất trung tính.
Làm giảm lượng Pb di động trong đất nhờ sự chênh lệch pH, giảm khả năng
linh động của các KLN trong đất.Do vậy, cần sử dụng nguồn nguyên liệu như


11

tro bay để hấp thụ và cố định kim loại nặng trong đất sau khai khoáng, các
nguồn nguyên liệu này sẵn có và giá thành rẻ.
2.1.4. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 được Quốc hội nước Cộng hòa xã
hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23 tháng 6
năm 2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 01 năm 2015;
- Luật Khoáng sản năm 2010 tại kỳ họp thứ 8, Quốc hội khoá 12 đã
chính thức thông qua Luật Khoáng sản năm 2010.
- Nghị định 19/2015/NĐ-CP Ngày 14/02/2015 của Chính phủ về việc
quy định chi tiết thi hành một số điều trong Luật Bảo vệ môi trường.
- Nghị định 38/2015/NĐ-CP Ngày 24 tháng 4 năm 2015 của chính phủ
quy định về chất thải rắn.
- Thông tư số 38/2015/TT-BTNMT Ngày 30 tháng 6 năm 2015 của Bộ
Tài nguyên Môi trường về việc cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động
khai thác khoáng sản.
- Quyết định số 05/2008/QĐ-BCT ngày 04/03/2008 của Bộ Công thương
phê duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng
thiếc, vonfram, antimony giai đoạn 2007-2015, có xét đến năm 2025.

- Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT Ngày 31 tháng 11 năm 2008 của Bộ
Tài nguyên môi trường ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.
- QCVN 03:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn
cho phép của kim loại nặng trong đất.
- QCVN 07:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng
chất thải nguy hại.


12

2.2. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam và Thái Nguyên
2.2.1. Hiện trạng đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam
Việt Nam có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú và đa dạng. Cho
đến nay, chúng ta đã xác định được hơn 5000 điểm quặng với trên 60 loại
khoáng sản có ích với quy mô trữ lượng khác nhau. Tiềm năng phát triển của
ngành khai thác khoáng sản kim loại của Việt Nam là rất to lớn, mở ra nhiều cơ
hội phát triển cho các ngành công nghiệp có liên quan cũng như tạo công ăn
việc làm cho một lực lượng lao động đáng kể ở các vùng có các hoạt động khai
thác khoáng sản mà phần lớn nằm ở vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu vùng
xa. Tuy nhiên đi đôi với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác và chế
biến khoáng sản những thách thức về vấn đề môi trường cũng trở nên nghiêm
trọng và cấp bách hơn. Cùng với sự phát triển của ngành khai thác khoáng sản
là sự gia tăng tất yếu của các tác động môi trường trong đó có vấn đề nổi cộm
là làm hoang hóa và thoái hóa một diện tích lớn đất dân cư, đất nông nghiệp,
đất lâm nghiệp và đất hữu ích nói chung (Lưu Thế Anh, 2007) [1].
Tính riêng, kim ngạch xuất khẩu nhóm hàng nhiên liệu, khoáng sản
tháng 9 ước đạt 1,07 tỷ USD, tăng 16% so với tháng 8 và tăng 47,5% so với
cùng kỳ năm 2011. Trừ than đá, các mặt hàng khác trong nhóm đều tiếp tục
gặp thuận lợi về giá xuất khẩu.
Lượng xuất khẩu của các mặt hàng cũng tăng so với tháng trước khiến

cho kim ngạch xuất khẩu tháng 9 tăng 16% so với tháng 8.
Tính chung 9 tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu của cả nhóm tăng
4,8% so với cùng kỳ, trong đó dầu thô tăng 14,7%, quặng và khoáng sản khác
tăng 2,5%, hai mặt hàng còn lại là than đá giảm 27% và xăng dầu giảm 5%.
a. Quặng sắt:


13

Ở Việt Nam hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí
có quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập
trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc.
Trong tất cả các mỏ quặng sắt của Việt Nam, đáng chú ý nhất là có hai
mỏ lớn đó là mỏ sắt Quý Xa ở Lào Cai và mỏ sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh. Hàng
năm, số lượng quặng sắt khai thác và chế biến ở Việt Nam đạt từ 300.000 –
450.000 tấn. Công suất khai thác của mỏ hiện nay là thấp hơn rất nhiều so với
công suất thiết kế được phê duyệt. Công nghệ và thiết bị khai thác, chế biến ở
mức trung bình, một số thiết bị khai thác cũ và lạc hậu, nên công suất bị hạn
chế và không đảm bảo khai thác hết công suất theo các dự án được phê duyệt
Các mỏ cấp giấy phép tận thu không có thiết kế khai thác, hoặc có
nhưng khi khai thác không theo thiết kế. Vì chạy theo lợi nhuận trước mắt,
các doanh nghiệp khai thác tận thu đã làm tổn thất tài nguyên (Không thu
được quặng cám cỡ hạt từ 0-8mm) và môi trường bị ảnh hưởng.
Năng lực khai thác quặng sắt hiện nay có thể đáp ứng sản lượng là
500.000 tấn/năm. Thị trường quặng sắt hiện nay: 80% sử dụng trong nước,
chủ yếu là để luyện thép, còn 20% xuất khẩu.
b. Bô xít
Nước ta có tiềm năng rất lớn về quặng bôxít với tổng trữ lượng và tài
nguyên dự báo đạt khoảng 5,5 tỷ tấn, phân bố chủ yếu ở tỉnh Đắc Nông, Lâm
Đồng, Gia Lai, Bình Phước,…

Nhìn chung, nước ta có trữ lượng tài nguyên bôxít lớn, chất lượng tương
đối tốt, phân bố tập trung, điều kiện khai thác thuận lợi. Mặt khác, thị trường cung
– cầu sản phẩm alumin trên thị trường thế giới hiện nay rất thuận lợi cho phát triển
ngành công nghiệp nhôm ở nước ta. Bên cạnh nước ta là Trung Quốc có nhu cầu
nhập khẩu rất lớn về alumin, hàng năm khoảng 5-6 triệu tấn alumin. Do vậy, cần


14

phải khai thác và chế biến sâu bôxít, điện phân nhôm để phát triển ngành công
nghiệp nhôm phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
c. Quặng titan:
1. Tài nguyên quặng titan:
Theo kết quả điều tra, thăm dò địa chất, cho tới nay đã phát hiện 59 mỏ
và điểm quặng titan, trong đó có 6 mỏ lớn có trữ lượng từ 1 đến 5 triệu tấn, 8
mỏ trung bình có trữ lượng > 100.000 tấn và 45 mỏ nhỏ và điểm quặng.
Xét về tổng thể, quặng titan Việt Nam không nhiều, nhưng đủ điều kiện
để phát triển ngành titan đồng bộ từ khâu khai thác và chế biến sâu với quy
mô công nghiệp không lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước, thay nhập khẩu, có
hiệu quả hơn nhiều so với xuất khẩu quặng tinh và nhập khẩu pigment,
ilmenhit hoàn nguyên và zircon mịn ngay trước mắt và lâu dài cho các ngành
công nghiệp.
2. Hiện trạng khai thác và chế biến quặng titan:
Do thuận lợi về mặt tài nguyên, công nghệ và thiết bị đơn giản và có
thể tự chế tạo trong nước, vốn đầu tư không lớn, có thị trường, lợi nhuận cao
cho nên khai thác, chế biến và xuất khẩu quặng titan Việt Nam đang phát
triển. Ngành Titan hoạt động với giá trị xuất khẩu quặng tinh titan 20-30 triệu
USD/năm, có hiệu quả kinh tế đáng kể, đặc biệt có ý nghĩa kinh tế xã hội với
nhiều địa phương suốt dọc ven biển từ Thanh Hoá đến Bình Thuận.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, do quản lý không chặt chẽ, và lợi

dụng hình thức “khai thác tận thu” đơn vị khai thác và chế biến quặng titan,
chỉ đầu tư nửa vời, tách được ilmenhít, phần còn lại giàu zircon rutin và
momazít được bán ra nước ngoài ở dạng thô, trong đó có cả các đơn vị không
đủ khả năng, năng lực chuyên môn, kinh nghiệm quản lý, khai thác bừa bãi
bất hợp pháp, “nhảy cóc” gây lãng phí tài nguyên, gây tác động xấu đến môi
trường, gây tình trạng tranh chấp trong sản xuất và thị trường. Chế biến quặng


15

tinh và nghiền mịn zircon mới được thực hiện ở số ít doanh nghiệp khai thác
và chế biến quặng titan.
Tóm lại, có thể đánh giá hiện trạng công nghệ khai thác và tuyển quặng
titan ở Việt Nam như sau:
- Tài nguyên trữ lượng quặng titan – zircon của Việt Nam không nhiều,
chiếm khoảng 0,5% của thế giới.
- Ngành Titan Việt Nam đã làm chủ hoàn toàn được công nghệ khai thác
và tuyển quặng titan, các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật đạt mức tiên tiến của khu vực
và thế giới, thu được các quặng tinh riêng rẽ, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.
- Thiết bị cho công nghệ tuyển và phụ trợ hoàn toàn có thể sản xuất
trong nước với chất lượng khá tốt và giá thành rất cạnh tranh về thiết bị khai
thác chỉ nhập thiết bị xúc bốc như máy đào, gạt, ôtô vận tải. Tuy nhiên, hiện
nay nước ta chưa có công nghệ chế biến sâu quặng titan.
- Ngành Titan phát triển thiếu quy hoạch, mất cân đối, chưa có công
nghệ chế biến sâu, hiện nay đang phải xuất quặng tinh, nhưng đang phải nhập
khẩu các chế phẩm từ quặng titan cho nhu cầu trong nước với mức độ tăng.
d. Quặng thiếc:
Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc – Cao Bằng
khoảng cuối thế kỷ XVIII. Đến 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500
tấn tinh quặng SnO2. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng được

Liên Xô (cũ) thiết kế và trang bị bắt đầu hoạt động từ 1954. Đây cũng là mỏ
thiếc lớn đầu tiên khai thác, chế biến có quy mô công nghiệp.
Công nghệ khai thác ở các mỏ quy mô công nghiệp chủ yếu là khai thác
bằng ôtô, máy xúc, tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển điện và công nghệ luyện
kim bằng lò phản xạ, lò điện hồ quang.
Hiện nay, công nghệ luyện thiếc bằng lò điện hồ quang do Viện Nghiên
cứu Mỏ và Luyện kim nghiên cứu thành công và chuyển giao, ứng dụng vào


16

sản xuất đã đạt được những chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật tiên tiến. Bằng việc
nghiên cứu ứng dụng điện phân thiếc đạt thiếc thương phẩm loại I: 99,95%;
Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim và Công ty Luyện kim mầu Thái Nguyên
đã xây dựng các xưởng điện phân thiếc với công suất: 500-600tấn/năm
xưởng. Hiện nay, có ba xưởng điện phân thiếc thương phẩm loại I xuất khẩu
với tổng công suất là 1.500t/năm - 1.800t/năm.
e. Quặng đồng:
Quặng đồng phát hiện ở Việt Nam cho tới nay đáng kể nhất là ở mỏ
đồng Sinh Quyền - Lào Cai, sau đó là mỏ đồng Niken - Bản Phúc.
Dự án đầu tư xây dựng liên hợp mỏ tuyển luyện đồng Sinh Quyền quy
mô lớn đang thực hiện, chủ đầu tư là Tổng công ty Khoáng sản Việt Nam
thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam - với công nghệ
và thiết bị nhập của Trung Quốc. Khu luyện kim và axit được xây dựng tại
khu Công nghiệp Tằng Loỏng - Lào Cai.
Công nghệ khai thác lộ thiên kết hợp với hầm lò. Công nghệ tuyển nổi
đồng để thu được quặng tinh đồng, tinh quặng đất hiếm và tinh quặng
manhêtit. Khâu luyện kim áp dụng phương pháp thuỷ khẩu sơn (luyện bể) cho
ra đồng thô, sau đó qua lò phản xạ để tinh luyện và đúc dương cực, sản phẩm
đồng âm cực được điện phân cho đồng thương phẩm.

g. Quặng kẽm chì:
Các mỏ kẽm chì ở nước ta đã được phát hiện và khai thác, chế biến từ
hàng trăm năm nay.
Hiện nay, Công ty Kim loại mầu Thái Nguyên đã xây dựng xong nhà
máy điện phân kẽm kim loại tại khu Công nghiệp Sông Công Thái Nguyên
với công nghệ, thiết bị của Trung Quốc công suất kẽm điện phân là:
10.000t/năm.