Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác than tại mỏ mông dương đến chất lượng nước sông mông dương và đề xuất giải pháp giảm thiểu

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

Nguyễn Thị Thúy

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG
KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƢƠNG ĐẾN
CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG MÔNG DƢƠNG VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2017


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

Nguyễn Thị Thúy

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG
KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƢƠNG ĐẾN
CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG MÔNG DƢƠNG VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS. ĐỒNG KIM LOAN
TS. PHẠM THỊ THU HÀ

Hà Nội - 2017


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin dành những lời đầu tiên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các
thầy, cô giáo trong khoa Môi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã
tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức bổ ích và vơ cùng q báu cho tác giả trong
suốt thời gian theo học tại trƣờng.
Luận văn này đƣợc hoàn thành ngoại sự nỗ lực làm việc của bản thân cịn có
cơng rất lớn của hai cô giáo PGS.TS. Đồng Kim Loan và TS. Phạm Thị Thu Hà
(MCB: 1185), những ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, đôn đốc, động viên và truyền
thụ kiến thức cho tác giả. Tác giả xin đƣợc gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc
nhất đến các cô.
Tác giả cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới PGS. TSKH. Nguyễn Xuân Hải,
TS. Dƣơng Ngọc Bách và tất cả các cán bộ nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu
Quan trắc và Mô hình hóa Mơi trƣờng – nơi tác giả đang cơng tác, đã tạo điều kiện
và giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian tác giả theo học cao học cũng nhƣ trong
quá trình thực hiện luận văn.
Trong suốt quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình
từ PGĐ. Đỗ Mạnh Dũng và các anh, chị Phịng Mơi trƣờng của Cơng ty Cổ phân
Tin học, Cơng nghệ, Mơi trƣờng – Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt
Nam. Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến quý Công ty đã tạo điều kiện giúp đỡ.
Qua đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ thân tình của gia
đình, bạn bè trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên.
Tác giả

Nguyễn Thị Thúy

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... ii
MỤC LỤC .............................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vii
BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... viii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 3
1.1. Tình hình khai thác và tiêu thụ than trên thế giới và tại Việt Nam ................. 3
1.1.1. Tình hình khai thác, tiêu thụ than trên thế giới ....................................... 3
1.1.2. Tình hình khai thác, tiêu thụ than ở Việt Nam ....................................... 7
1.2. Giới thiệu về khai thác than ở Quảng Ninh ................................................... 8
1.2.1. Khai thác than ở Quảng Nınh và các vấn đề môi trƣờng ........................ 8
1.2.2. Sơ lƣợc về mỏ than Mông Dƣơng ........................................................ 23
1.3. Đánh giá chất lƣợng nƣớc bằng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI ..................... 26
1.3.1. Giới thiệu chung .................................................................................. 26
1.3.2. Các phƣơng pháp tính tốn và ứng dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc ......... 27
Chƣơng 2 – ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 33
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................. 33
2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 33
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 34
2.3.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu, số liệu .................................................. 34
2.3.2. Phƣơng pháp quan trắc và phân tích .................................................... 34
2.3.3. Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc ............................................... 39

2.3.4. Phƣơng pháp tổng hợp, xử lý số liệu.................................................... 45
Chƣơng 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................. 46
3.1. Các nguồn thải vào suối H10 và sông Mông Dƣơng ................................... 46
3.2. Mạng lƣới thu gom và hệ thống xử lý nƣớc thải của khu vực Trung tâm mỏ
than Mông Dƣơng ............................................................................................. 47
3.2.1. Nƣớc thải sản xuất ............................................................................... 47

iii


3.2.2. Nƣớc rửa trơi ngồi mặt bằng .............................................................. 48
3.2.3. Nƣớc thải sinh hoạt ............................................................................. 49
3.2.4. Hệ thống xử lý nƣớc thải ..................................................................... 49
3.3. Kết quả phân tích nƣớc thải khu vực Trung tâm mỏ than Mông Dƣơng ...... 50
3.3.1. Nƣớc thải sản xuất .............................................................................. 50
3.3.2. Nƣớc thải sinh hoạt ............................................................................. 55
3.4. Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông, suối .......................................................... 56
3.4.1. Chất lƣợng nƣớc suối H10 và sông Mông Dƣơng đoạn qua khu vực mỏ
...................................................................................................................... 56
3.4.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Mông Dƣơng bằng chỉ số chất lƣợng
nƣớc .............................................................................................................. 62
3.5. Đánh giá ảnh hƣởng của hoạt động khai thác than Mông Dƣơng đối với chất
lƣợng nƣớc sông Mông Dƣơng .......................................................................... 71
3.6. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ........................................................... 74
3.6.1. Giải pháp kỹ thuật, công nghệ ............................................................. 74
3.6.2. Giải pháp quản lý ................................................................................ 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 81
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 83

ivsuối H10

Bảo quản mẫu tại hiện trƣờng

Đo nhanh tại hiện trƣờng

Phân tích Coliform trong PTN

83


Phụ lục 2. Tổng hợp tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI trên thế giới và tại Việt Nam [6, 7]
TT
I

Nơi áp dụng
hoặc xây dựng
WQI
Trên thế giới

Dạng công thức

Phƣơng pháp
tính

Thơng số
tính

Thang phân loại

Phạm vi
áp dụng

Nguồn tham khảo

Ghi chú

Nƣớc
mặt

U.S. Environmental
Portection Agency
(1978),

Phƣơng này đƣợc sử dụng
rộng rãi trong các nghiên
cứu của: Prati et al. (1971;
Sargaonkar and
Deshpande, 2003;
Frumin et al. (1997,
Brown et al. (1970, Prati
et al. (1971, Bhargava
(1983, Brown et al (1972
Couillard and Lefebvre
(1985, Bardalo et al.
(2001), Kumar and
Alappat (2004) (1)

Nƣớc
mặt

Cude Curtis G.
(2001), Oregon
Department of
Environmental
Quality (2008)

Nƣớc
sông

Md. Pauzi Abdullah,
Sadia Waseem,
Raman Bai V and
Ijaz-ul-Mohsin
(2008)

Nƣớc
uống

Hulya Boyacioglu
(2007)

n

w I

i i

1
n

Mỹ (Quỹ Vệ
sinh Mơi trƣờng
Hoa Kỳ-NSF)

 Ii

Trung bình
cộng có trọng
số và trung
bình nhân có
trọng số

wi

1

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI

1

n
Trung bình
bình phƣơng
điều hịa
khơng trọng số

n

1

2
i 1 I i

Mỹ (bang
Oregon)

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI
n

w I
2

Malaysia

i 1

i

i

Trung bình
cộng có trọng
số

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i

- n: số lƣợng các thơng số sử dụng để tính WQI

Thay đổi
nhiệt độ, độ
đục, tổng chất
rắn, pH,
BOD5, % oxy
bão hòa, NNO3-, PO43-,
Fecal
Coliform

% oxy bão
hòa, BOD5,
N-NH4+, NNO3, nhiệt độ,
tổng chất rắn,
TP, pH, E.
Coliform

DO, BOD,
COD, SS, N
– NH 3 và pH

0-25: Rất ô nhiễm
26-50: Ơ nhiễm
51-70: Trung bình
71-90: Tốt – 91- 100:
Rất tốt

0-59: Rất ơ nhiễm,
60-79: Ơ nhiễm, 8084: Trung bình; 8589: Tốt, 90-100: Rất

tốt
3 mức độ ô nhiễm
dựa vào
n

w I
i 1

i

i hoặc

chỉ số phụ của BOD,
N – NH3, SS

n

w I
3

Thổ Nhĩ Kỳ

i 1

i i

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thơng số sử dụng để tính WQI

Trung bình
cộng có trọng
số

BOD 5 , NNO3-, As, DO,
F, TP, Hg, Se,
Cd, CN-,
Coliform, pH

84

0-24: Rất ơ nhiễm
25-49: Ơ nhiễm
50-74: Trung bình
75-94: Tốt
95-100: Rất tốt

Chỉ số này cịn đƣợc gọi
là ”Universal Water
Quality Index” và đƣợc
áp dụng tại nhiều nƣớc
khác ở Châu Âu


 n 
WQI i   Fi 
 i 1 

1/ n

 100

k

4

5

Ấn Độ (Bang
Bhargava)

Nam Phi

WQI 

Thái Lan

i 1

i

k

- WQIi: Chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mỗi mục đích sử
dụng nƣớc (nƣớc sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…)
- WQI: Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp
- Fi: Giá trị "hàm nhạy" Fi của thông số i, nhận giá trị
trong khoảng 0,01  1. Fi thực chất là chỉ số phụ của
thơng số thứ i
- k: số mục đích sử dụng nƣớc

- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI

1

10

n

w I 
1

1

100

n

w I 

2

i i

Đài Loan

Các thơng số
đƣợc lựa chọn
tuỳ thuộc vào
mục đích sử
dụng nƣớc (từ

3 đến 5 thơng
số)

0-10: Rất ơ nhiễm
11-34: Ơ nhiễm
35-64: Trung bình
65-89: Tốt
90-100: Rất tốt

Nƣớc
mặt

Lê Trình và nnk
(2009)

Trung bình
cộng dạng
Solway

DO, N –
NH 3 , NO3- N, F.
coliform,
PO 4 3-

0-3: Rất kém
3-5: Kém
5-7: Trung bình
7-9: Tốt
9-10: Rất tốt

Nƣớc
cửa sơng

South Africa
Division of Water,
Environment and
Forestry Technology
(2000)

Trung bình
cộng dạng
Solway kết
hợp với chỉ số
phụ nhỏ nhất

Độ đục, DO,
pH, N- NO3-,
TDS, Fe, độ
màu, BOD5,
Mn, N –
NH 3 , độ
cứng, PPO 4 3-

0-40: Rất ơ nhiễm
40-49: Ơ nhiễm
50-64: Trung bình
65-84: Tốt
85-100: Rất tốt

Kết hợp trung

bình cộng và
trung bình
nhân theo
nhóm thơng số

nhiệt độ, pH
và các chất
độc hại, DO,
BOD5, NNH3, độ đục,
TSS
Fecal
coliform

nếu WQI ≥ Imin

1

= Imin nếu WQI ≤ Imin
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI
- Imin - chỉ số phụ nhỏ nhất

7

WQIi : Trung
bình nhân
khơng trọng số
WQI : Trung
bình cộng

không trọng số

2

i i

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI
=

6

WQI

 3

  2
  qi wi     q j w j 
 i 1
  j 1

CtemC pH Ctox 


1
   qk 

  k 1 


1/ 3

85

Nƣớc
cấp

Chaiwat Prakirake,
Pawinnee
Chaiprasert and
Sudarut Tripetchekul
(2009)

Nƣớc
mặt

Liou, S., Lo, S.,
Wang S. (2004)

Nếu một trong các chất ơ
nhiễm có độc tính cao
vƣợt quá mức cho phép
theo tiêu chuẩn, quy
chuẩn quốc gia hoặc
quốc tế, thì WQI = 0

Dạng Solway cịn đƣợc sử
dụng khá rộng rãi trong
các nghiên cứu về nƣớc

mặt của Wepener et al.
(2006), Tyson and House
(1989; Gray (1996;
Bordalo (2006), Moore
(1990) (2)


- Ctem. CpH, Ctox : Chỉ số phụ tƣơng đƣơng ứng với nhiệt
độ, pH và các chất độc hại
- qi: Chỉ số phụ của nhóm các thơng số DO, BOD 5, NNH3
- qj : Chỉ số phụ của nhóm thơng số độ đục, TSS
- qk : Chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal
coliform

100 8

Canada

 F2  F2  F2
2
3
 1

1,732







- F1 : Tỉ lệ % giữa số thông số không đạt tiêu chuẩn và
tổng số thông số.
- F2 : % số mẫu không đạt tiêu chuẩn
- F3 : Độ lệch vƣợt chuẩn

9

Bỉ

min (I1, I2...In)
10

New Zealand
- I1, I2...I n : Chỉ số phụ của thông số thứ nhất, thứ 2, thứ n

II

Tổng hợp của
các yếu tố: F1,
F2, F3

Khơng giới
hạn thơng số

0-44: Rất ơ nhiễm
45-64: Ơ nhiễm
65-79: Trung bình
80-94: Tốt
95-100: Rất tốt

Nƣớc
ngọt

Canadian Council fo
Ministers of the
Environment (2001)

Cho điểm từ 1
đến 4 cho
nồng độ từng
thông số và
tổng hợp các
điểm số này

DO, BOD5,
NH4+, P-PO43-

Nƣớc
mặt

Phạm Ngọc Hồ,
Đồng Kim Loan,
Trịnh Thị Thanh
(2009)

Chỉ số phụ nhỏ
nhất

F coliform

hoặc E.coli,
pH, độ đục,
BOD 5 , các
dạng hịa tan
của P và N

Nƣớc
mặt cho
hoạt
động
giải trí
có tiếp
xúc với
nƣớc

Nagels JW, Davies
Colley RJ, Smith DG
(2001)

Phƣơng pháp này còn đƣợc
áp dụng ở nghiên cứu của
Smith. D. G. (1990)

Kết hợp trung
bình cộng và
trung bình
nhân khơng
trọng số theo
nhóm thơng số
có tƣơng quan

cao với nhau

DO, BOD5,
COD,
N-NH4+, PPO43-, TSS,
độ đục, Tổng
Coliform
pH

Tổng cục Môi trƣờng
(2011)

Đƣợc xây dựng theo
phƣơng pháp kết hợp trung
bình cộng và trung bình
nhân khơng trọng số của
Đài Loan trên cơ sở
nghiên cứu của Pham Thi
Minh Hanh (2009), Trung
tâm Quan trắc (2010)

Tại Việt Nam

WQI pH  1 5
1 2

WQIa  WQIb  WQIc 


100  5 a1

2 b1

1

(8 thơng số và
nhóm các chất
độc hại)

Tổng cục Mơi
trƣờng

1/ 3

- WQIa
: Các chỉ số phụ đã tính tốn đối với 05 thông
số: DO, BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43- WQIb: Các chỉ số phụ đã tính tốn đối với 02 thông số:
TSS, độ đục
- WQIc: Chỉ số phụ của Tổng Coliform
- WQIpH: Chỉ số phụ của pH.

86

0-25: Ô nhiễm nặng
26-50: Giao thông
thủy
51-75: Tƣới tiêu
76-90: Cấp nƣớc sinh
hoạt nhƣng phải xử
lý
91-100: Cấp nƣớc

sinh hoạt

Nƣớc
mặt


n

n

i 1

1

 wi I i hoặc  I i
 n 
WQI i   Fi 
 i 1 

wi

hoặc

1/ n

 100

k

2

Thành phố Hồ
Chí Minh, Hà
Nội

WQI 

WQIi
i 1

k

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI
- WQIi: Chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mỗi mục đích sử
dụng nƣớc (nƣớc sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…)
- WQI: Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp
- Fi: Giá trị "hàm nhạy" Fi của thông số i, nhận giá trị
trong khoảng 0,01  1. Fi thực chất là chỉ số phụ của
thông số thứ i
k: số mục đích sử dụng nƣớc

Trung bình
cộng có trọng
số và trung
bình nhân có
trọng số

DO, BOD5,

tổng N, tổng
P, SS, độ đục,
tổng
Coliform, pH,
dầu mỡ

Phân loại theo cách
tính WQI của Quỹ
Vệ sinh Mơi trƣờng
Hoa Kỳ và Ấn Độ
(Bang Bhargava)

Nƣớc
sơng,
kênh
rạch

Lê Trình và nnk
(2008)

pH, TSS, độ
đục, DO, TN,
TP, BOD5 và
coliform

0-25: Rất kém
26-50: Kém
51-70: Trung bình
71-90: Tốt
91-100:Rất tốt

Nƣớc
sơng

Phạm Gia Hiền
(2009)

pH, SS, DO,
COD, BOD5
và coliform

0-30: Ơ nhiễm nặng,
30-50: Ô nhiễm vừa,
50 -70: Ô nhiễm nhẹ,
70-90: Ô nhiễm rất
nhẹ
90-100: hông ô
nhiễm

Nƣớc
sông

Tôn Thất Lãng và
nnk. 2009, Tôn Thất
Lãng và nnk (2010),

n

w I
3

Sơng Sài Gịn

i 1

i i

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thơng số sử dụng để tính WQI

Trung bình
cộng có trọng
số

n

4

Sơng Đồng Nai,
sông Hậu

w I
i 1

i i

- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lƣợng các thông số sử dụng để tính WQI

Trung bình
cộng có trọng
số

87

Cách tính WQI này dựa
vào phƣơng pháp tính của
Quỹ Vệ sinh Mơi trƣờng
Hoa Kỳ và Ấn Độ (Bang
Bhargava)


5

Chỉ số chất
lƣợng nƣớc tổng
cộng TWQI áp
dụng cho các
thành phần mơi
trƣờng nƣớc nói
chung (nƣớc
mặt, nƣớc ngầm,
nƣớc biển ven
bờ...)

k

Wi Cij



TWQI=100  1  ni=1

Cij
Wi



C j1
i=1










- Cij : giá trị quan trắc của thông số i tại điểm quan trắc j
- Cj1 : giá trị giới hạn cho phép của thông số i (i=1) đƣợc
lựa chọn làm thơng số chuẩn hóa tại j
- Wi : trọng số của thông số i
- k: số các thông số không phù hợp TCMT
- n: tổng số các thông số đƣợc lựa chọn để quan trắc

Chỉ số chất
lƣợng nƣớc

tổng cộng có
trọng số tính
theo nhóm
thơng số
khơng phù hợp
TCMT (tử số)
và tổng lƣợng
ô nhiễm chung
(mẫu số)

Không giới
hạn các thơng
số tính tốn n
(n ≥ 2)

88

Xác định dựa trên số
lƣợng n các thơng số
đƣợc lựa chọn để
tính TWQI và chia
thành 5 cấp : Rất tốt,
tốt, trung bình, xấu
và rất xấu phụ thuộc
số thông số n khảo
sát

Các
thành
phần

môi
trƣờng
nƣớc

Pham Ngoc Ho
(2012). Available
online at
www.tshe.org/EA.
EnvironmetalAsia 5
(2) (2012) 63-69

Áp dụng để tính tốn
CLN cho từng thành phần
nƣớc mặt, nƣớc ngầm,
nƣớc biển ven bờ, trong
các đề tài/dự án cấp tỉnh
thành (Thanh Hóa, Hịa
Bình, Hà Nam, Hải
Dƣơng, Quảng Ninh và
Hà Nội); khóa luận tốt
nghiệp và luận văn sau
đại học tại Trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên –
ĐHQGHN