Tổng quan nghiên cứu

Huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản dồi dào với hơn 300 điểm mỏ, trong đó có 6 mỏ Caolanh - Fenspat quy mô lớn với trữ lượng quặng phong phú. Hoạt động khai khoáng đóng góp quan trọng vào cơ cấu kinh tế địa phương, đưa giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng năm 2018 đạt 384 tỷ đồng (chiếm 20,8% cơ cấu kinh tế toàn huyện) và sản lượng khai thác Caolanh toàn tỉnh đạt hơn 298.000 tấn mỗi năm. Tuy nhiên, việc đẩy mạnh các hoạt động đào bới lộ thiên, nghiền sàng và vận chuyển khoáng sản đã gây ra những áp lực nặng nề đến môi trường sinh thái và đời sống của cộng đồng dân cư xung quanh.

Nghiên cứu được triển khai nhằm đánh giá toàn diện mức độ ảnh hưởng của hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat đến môi trường không khí, môi trường nước mặt và môi trường xã hội tại hai địa bàn trọng điểm là xã Giáp Lai và xã Sơn Hùng thuộc huyện Thanh Sơn trong giai đoạn từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2019. Mục tiêu cụ thể là lượng hóa các thông số ô nhiễm không khí và chất lượng nước, ứng dụng công nghệ viễn thám tích hợp hệ thông tin địa lý để thành lập bản đồ phân vùng ô nhiễm bụi, đồng thời phân tích những khó khăn, thuận lợi trong công tác quản lý nhà nước. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học thực chứng, giúp các cơ quan quản lý và 18 doanh nghiệp khai thác khoáng sản trên địa bàn xây dựng các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khả thi, cải thiện chất lượng sống cho hơn 60 hộ dân chịu ảnh hưởng trực tiếp từ hoạt động khai khoáng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa lý thuyết phát triển bền vững trong khai thác tài nguyên và mô hình quản lý môi trường tích hợp. Các khái niệm nền tảng bao gồm định nghĩa về môi trường và ô nhiễm môi trường theo Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh, tiêu chuẩn nước thải công nghiệp và nước mặt tiếp nhận.

Về mặt lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm, nghiên cứu phân tích cơ chế phát tán bụi khoáng vô cơ (đặc biệt là bụi lơ lửng TSP chứa thạch anh, felspat, mica) từ quá trình bóc đất tầng phủ, khoan nổ mìn và nghiền sàng pegmatit. Đối với môi trường nước, nghiên cứu dựa trên lý thuyết thủy văn địa chất và động học dòng chảy để giải thích quá trình hình thành phễu hạ thấp mực nước ngầm khi tháo khô moong khai thác, cũng như cơ chế gia tăng nồng độ chất rắn lơ lửng TSS và kim loại hòa tan từ bãi thải vào nguồn tiếp nhận tự nhiên. Nghiên cứu cũng ứng dụng khung phân tích ma trận SWOT để đánh giá điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức trong năng lực quản lý nhà nước về khoáng sản tại địa phương.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống phương pháp đa ngành kết hợp giữa khảo sát thực địa, phân tích trong phòng thí nghiệm, công nghệ không gian và điều tra xã hội học:

  • Quan trắc chất lượng không khí: Thiết lập 24 điểm quan trắc (từ K1 đến K24) đại diện cho toàn bộ quy trình công nghệ, bao gồm khu moong khai thác mỏ Ba Bò, mỏ Bưa Mè, bãi thải đất đá, trạm nghiền tuyển, khu lò sấy, các tuyến đường vận chuyển và khu dân cư lân cận cách mỏ từ 50 mét đến 100 mét. Quá trình thu mẫu được thực hiện qua 3 đợt quan trắc vào tháng 3, tháng 6 và tháng 9 năm 2019 để đo đạc các chỉ tiêu nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, tiếng ồn, độ rung và tổng bụi lơ lửng TSP, so sánh trực tiếp với QCVN 05:2013/BTNMT.
  • Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS: Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 chụp ngày 30/09/2019 (cảnh ảnh LC81270452019273LGN00, độ phân giải không gian 30 mét) để tính toán các chỉ số thực vật NDVI, chỉ số VI và TVI. Từ đó, chỉ số ô nhiễm không khí API được ước tính và phân cấp thành 5 dải mức độ ô nhiễm không khí. Nghiên cứu tiến hành hiệu chỉnh sai số với dữ liệu quan trắc TSP thực tế nhằm nâng cao độ chính xác của bản đồ phân bố chất lượng không khí.
  • Quan trắc chất lượng nước: Thu thập mẫu tại 8 vị trí (gồm 6 điểm nước thải NT1 đến NT6 và 2 điểm nước mặt NM1 trên suối Hố Trại, NM2 trên suối Bưa Mè) qua 3 đợt khảo sát, phân tích các chỉ tiêu pH, TSS, BOD5, COD, kim loại nặng và Coliform đối chiếu với QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 08:2015/BTNMT.
  • Điều tra xã hội học: Thực hiện phỏng vấn chọn mẫu ngẫu nhiên 60 hộ gia đình sinh sống liền kề các mỏ Caolanh - Fenspat bằng bảng hỏi định hướng nhằm đánh giá tác động của ô nhiễm đến sức khỏe và kinh tế hộ.

Lý do lựa chọn tích hợp quan trắc thực nghiệm với ảnh viễn thám Landsat 8 là nhằm khắc phục triệt để hạn chế thiếu hụt trạm đo cố định tại khu vực miền núi, mang lại bức tranh không gian liên tục và tiết kiệm đáng kể chi phí điều tra.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu quan trắc và dữ liệu viễn thám đã làm nổi bật các phát hiện quan trọng về mức độ suy thoái môi trường:

Thứ nhất, ô nhiễm bụi lơ lửng và tiếng ồn tại khu vực sản xuất diễn biến nghiêm trọng. Nồng độ tổng bụi lơ lửng (TSP) tại khu vực nghiền sàng mỏ Bưa Mè và dọc tuyến đường vận chuyển quặng thuộc khu 7 xã Giáp Lai dao động trong khoảng 0,45 - 0,84 mg/m3, vượt từ 1,5 đến 2,8 lần so với giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT. Mức ồn đo được tại xưởng chế biến Fenspat đạt 78 - 83 dBA vào giờ cao điểm, vượt ngưỡng 70 dBA quy định cho khu vực sản xuất công nghiệp.

Thứ hai, kết quả giải đoán ảnh viễn thám Landsat 8 ngày 30/09/2019 cho thấy chỉ số API khu vực mỏ dao động phổ biến từ 105 đến 218, thuộc mức ô nhiễm vừa phải đến ô nhiễm nặng. Hơn 42% diện tích vùng lõi mỏ Ba Bò và Bưa Mè xuất hiện màu hiển thị biểu trưng cho ô nhiễm không khí cao do thảm thực vật bị bóc trần hoàn toàn và bụi quặng phát tán.

Thứ ba, môi trường nước mặt tiếp nhận chịu tác động lớn từ chất rắn lơ lửng. Nồng độ TSS trong nước thải moong khai thác và hồ lắng tuyển quặng đạt từ 120 đến 230 mg/l, vượt từ 2,1 đến 4,5 lần quy chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT. Nước mặt tại suối Hố Trại và suối Bưa Mè vào mùa mưa có độ đục tăng gấp 3 lần so với mùa khô, đe dọa trực tiếp đến nguồn nước tưới tiêu nông nghiệp.

Thứ tư, tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng là rất rõ ràng. Kết quả điều tra 60 hộ dân ghi nhận 78,3% số hộ phản ánh tình trạng bụi phát tán ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh hoạt hàng ngày; tỷ lệ người dân mắc các chứng bệnh viêm đường hô hấp trên đạt 45%, các bệnh về mắt và da liễu chiếm 28,3%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm không khí và nguồn nước bắt nguồn từ công nghệ khai thác lộ thiên lạc hậu, chưa áp dụng triệt để các biện pháp giảm thiểu tại nguồn. Hoạt động bốc xúc đất đá thải tại các mỏ Ba Bò, Bưa Mè tạo ra các bãi thải có độ dốc lớn, thiếu đê bao ngăn chặn nên khi gặp lượng mưa lớn (đỉnh điểm tháng 7/2018 đạt 941,4 mm) đã gây xói mòn và cuốn trôi bùn sét vào dòng suối. Ngoài ra, việc vận chuyển quặng bằng xe tải hạng nặng trên 20 tấn không được phủ bạt kín và thiếu trạm rửa xe tự động tại cửa mỏ đã biến các tuyến đường liên xã thành nguồn phát tán bụi thứ cấp liên tục.

Khi so sánh với các nghiên cứu tương tự tại các mỏ khoáng sản ở huyện Lương Sơn (Hòa Bình) hay huyện Hoành Bồ (Quảng Ninh), mức độ ô nhiễm bụi và TSS tại Thanh Sơn có tính tương đồng cao về quy luật phát tán theo không gian và thời gian. Điều này chứng minh rằng ô nhiễm bụi khoáng vô cơ và bùn lắng là đặc thù điển hình của các mỏ khai thác pegmatit lộ thiên nếu thiếu hệ thống xử lý tuần hoàn.

Để dữ liệu trực quan hơn, kết quả quan trắc 24 điểm không khí có thể được biểu diễn qua biểu đồ cột ghép so sánh nồng độ TSP giữa 3 đợt quan trắc với quy chuẩn kỹ thuật; bản đồ phân vùng chất lượng không khí toàn xã Giáp Lai và Sơn Hùng được thể hiện bằng bản đồ chuyên đề 5 màu theo cấp chỉ số API; đồng thời một bảng tổng hợp đối chiếu nồng độ kim loại, TSS giữa nước thải và nước mặt suối Bưa Mè sẽ làm rõ mối tương quan giữa hoạt động tuyển khoáng và chất lượng nguồn tiếp nhận.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu và phân tích SWOT, bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể được đề xuất nhằm cải thiện chất lượng môi trường và nâng cao hiệu lực quản lý:

Thứ nhất, kiểm soát và giảm thiểu bụi phát tán tại nguồn. Các doanh nghiệp khai thác phải lắp đặt hệ thống phun sương dập bụi tự động tại các phễu nạp và dàn nghiền sàng Caolanh - Fenspat trước quý II/2020. Bố trí xe bồn tưới nước mặt đường chuyên dụng với tần suất tối thiểu 4 lần/ngày trên các tuyến đường vận chuyển qua khu dân cư khu 5 và khu 7 xã Giáp Lai, mục tiêu giảm 60% nồng độ bụi TSP phát tán ra môi trường xung quanh do các đơn vị khai thác mỏ chịu trách nhiệm tài chính và vận hành.

Thứ hai, nâng cấp và hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải tuần hoàn. Yêu cầu 100% các mỏ đang hoạt động xây dựng hệ thống hồ lắng lọc 3 ngăn có dung tích tối thiểu 5.000 m3 tại các moong khai thác và xưởng tuyển quặng trước tháng 12/2020. Đưa tỷ lệ nước thải tuyển khoáng tái sử dụng tuần hoàn đạt trên 90%, giảm nồng độ TSS xả ra suối Bưa Mè và suối Hố Trại xuống dưới 50 mg/l, do các chủ đầu tư mỏ triển khai dưới sự thẩm định kỹ thuật của Chi cục Bảo vệ môi trường.

Thứ ba, thiết kế bãi thải an toàn và phục hồi môi trường sau khai thác. Doanh nghiệp phải phân tầng bãi thải đất đá với chiều cao mỗi tầng từ 5 đến 7 mét, góc nghiêng sườn tầng dưới 30 độ để chống trượt lở. Tiến hành phủ xanh sinh học bằng cây keo lai kết hợp cỏ Vetiver trên 100% diện tích bãi thải đã ngừng tiếp nhận đất đá, lộ trình hoàn thành trong giai đoạn 2020 - 2022 nhằm giảm 80% lượng bùn đất xói mòn trong mùa mưa.

Thứ tư, siết chặt kỷ cương quản lý nhà nước và giám sát liên ngành. Ủy ban nhân dân huyện Thanh Sơn phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ tổ chức thanh tra đột xuất tối thiểu 4 lần/năm đối với 14 mỏ đang hoạt động trên địa bàn. Thực hiện công khai số tiền hơn 9 tỷ đồng ký quỹ phục hồi môi trường và gắn trách nhiệm cộng đồng vào giám sát xả thải và kiểm soát tải trọng phương tiện vận chuyển quặng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thanh Sơn sử dụng tài liệu này làm căn cứ thực tiễn để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường, cấp phép khai thác và xây dựng quy hoạch thăm dò khoáng sản giai đoạn định hướng đến năm 2030.
  2. Doanh nghiệp và chủ đầu tư khai thác khoáng sản: Ban điều hành các mỏ Caolanh - Fenspat tại khu vực miền núi phía Bắc tham khảo quy chuẩn thiết kế bãi thải an toàn, mô hình hồ lắng tuần hoàn nước thải và giải pháp dập bụi nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành gắn liền với bảo vệ môi trường.
  3. Các viện nghiên cứu, giảng viên và học viên sau đại học: Các nhà khoa học thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên sử dụng luận văn như một tài liệu chuyên khảo tham khảo về phương pháp luận kết hợp dữ liệu viễn thám Landsat 8 và trắc vi mô bề mặt để đánh giá ô nhiễm không khí diện rộng.
  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư: Ủy ban nhân dân xã Giáp Lai, xã Sơn Hùng và các tổ chức đoàn thể nắm bắt các số liệu khoa học để thực hiện vai trò giám sát cộng đồng, tham gia bảo vệ quyền lợi sức khỏe và kiến nghị xử lý các hành vi gây ô nhiễm môi trường.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất đối với thành phần môi trường nào? Bụi lơ lửng trong không khí và chất rắn lơ lửng trong nước mặt là hai thành phần bị suy thoái nặng nề nhất. Số liệu quan trắc thực tế cho thấy nồng độ bụi TSP tại khu nghiền sàng vượt 2,8 lần và nồng độ TSS trong nước thải moong mỏ vượt 4,5 lần quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Tại sao nghiên cứu lại kết hợp ảnh vệ tinh Landsat 8 để xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí? Vì số lượng điểm quan trắc mặt đất tại huyện Thanh Sơn còn hạn chế và không đồng đều. Việc trích xuất các chỉ số thực vật NDVI, TVI từ ảnh Landsat 8 độ phân giải 30 mét giúp ngoại suy chỉ số ô nhiễm không khí API trên toàn bộ diện tích xã Giáp Lai và Sơn Hùng một cách khách quan, toàn diện.

Tỷ lệ mắc bệnh của người dân sinh sống gần khu vực mỏ Caolanh - Fenspat diễn biến ra sao? Khảo sát 60 hộ dân cho thấy 78,3% hộ bị ảnh hưởng bởi khói bụi và tiếng ồn. Tỷ lệ mắc các bệnh đường hô hấp trên chiếm tới 45%, các bệnh ngoài da và viêm kết mạc mắt chiếm 28,3% do tiếp xúc thường xuyên với bụi quặng và nguồn nước có độ đục cao.

Tình hình thực hiện nghĩa vụ ký quỹ phục hồi môi trường tại tỉnh Phú Thọ hiện nay như thế nào? Theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường, các doanh nghiệp khai khoáng trên địa bàn tỉnh đã thực hiện ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trường với tổng kinh phí lũy kế hơn 9 tỷ đồng. Tuy nhiên, công tác hoàn thổ và trồng cây xanh sau khai thác tại các điểm mỏ như Ba Bò vẫn còn chậm tiến độ.

Giải pháp kỹ thuật nào tối ưu nhất để xử lý nước thải tuyển quặng Caolanh đạt chuẩn? Mô hình hồ lắng lọc bậc thang 3 ngăn kết hợp tuần hoàn 90% nước sau lắng là giải pháp hiệu quả nhất. Phương pháp này giúp giữ lại toàn bộ bùn sét hạt mịn, hạ nồng độ chất rắn lơ lửng TSS xuống dưới ngưỡng 50 mg/l trước khi xả ra suối tự nhiên.

Kết luận

  • Hoạt động khai thác Caolanh - Fenspat tại huyện Thanh Sơn đóng góp tích cực cho kinh tế địa phương nhưng gây suy thoái môi trường không khí với nồng độ bụi vượt tới 2,8 lần và nguồn nước có hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt 4,5 lần quy chuẩn.
  • Nghiên cứu ứng dụng thành công ảnh viễn thám Landsat 8 và chỉ số API để mô hình hóa sự phân bố ô nhiễm không khí không gian, xác định hơn 42% diện tích khu vực khai trường chịu mức ô nhiễm đáng báo động.
  • Tác động xã hội được lượng hóa cụ thể với 78,3% người dân bị ảnh hưởng sinh hoạt và 45% mắc các bệnh lý đường hô hấp do ô nhiễm bụi khoáng.
  • Hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, công nghệ và quản lý liên ngành đã được xây dựng hoàn chỉnh với lộ trình thực hiện rõ ràng trong giai đoạn 2020 - 2022.
  • Luận văn đóng góp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy phục vụ công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên khoáng sản bền vững tại tỉnh Phú Thọ.

Các cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp khai khoáng cần khẩn trương phối hợp hành động ngay trong quý I/2020 để triển khai đồng bộ các giải pháp công nghệ tuần hoàn nước, dập bụi và hoàn thổ bãi thải, bảo đảm sự hài hòa giữa phát triển kinh tế và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.