Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp khai khoáng giữ vai trò trụ cột trong nền kinh tế Việt Nam khi đóng góp từ 4% đến 5% GDP hàng năm và nộp ngân sách nhà nước từ 16.000 đến 20.000 tỷ đồng mỗi năm. Tại tỉnh Lào Cai, nguồn tài nguyên quặng apatit với tổng trữ lượng dự báo lên tới 2,5 tỷ tấn đóng vai trò là nguồn nguyên liệu chiến lược cho ngành sản xuất phân bón và hóa chất phục vụ an ninh lương thực quốc gia. Khai trường 26 thuộc Công ty Apatit Lào Cai được đầu tư và chính thức vận hành khai thác từ cuối năm 2018 với tổng diện tích chiếm đất 26,6 ha, trong đó khu vực khai trường chiếm 11,1 ha, hai bãi thải ngoài chiếm 15,2 ha và hồ lắng chiếm 0,3 ha. Mục tiêu khai thác quặng loại I tại đây đạt công suất 276.770 tấn trong vòng hai năm, kéo theo khối lượng bóc đất đá thải lên đến 1.778.000 m3.

Tuy nhiên, quá trình khai thác mỏ lộ thiên quy mô lớn trên địa hình đồi núi dốc tại xã Bản Qua, huyện Bát Xát đã và đang phát sinh những tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh. Bụi, tiếng ồn từ công đoạn khoan nổ mìn, vận chuyển quặng, cùng với lượng bùn cặn từ nước mưa chảy tràn và nước thải sinh hoạt có nguy cơ gây ô nhiễm trực tiếp đến suối Bản Qua và lưu vực sông Hồng. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường thực hiện đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường không khí và môi trường nước tại Khai trường 26 trong giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2020. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp các luận cứ khoa học để điều chỉnh công nghệ xử lý chất thải, nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường, giảm thiểu từ 70% đến 85% lượng chất ô nhiễm phát tán ra hệ sinh thái tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phát triển bền vững trong khai thác khoáng sản và mô hình đánh giá tác động môi trường mỏ lộ thiên. Khung lý thuyết tập trung phân tích chuỗi lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn phát sinh trong quá trình mở vỉa, bóc tầng phủ, xúc bốc, đổ bãi thải đến các đối tượng tiếp nhận bao gồm khí quyển, dòng chảy mặt và tầng nước dưới đất. Ba khái niệm chuyên ngành then chốt được áp dụng xuyên suốt bao gồm: thành hệ quặng apatit loại I và loại III với hàm lượng P2O5 dao động từ 12% đến 40%; cơ chế phát tán chất rắn lơ lửng trong dòng nước mưa chảy tràn; và hiện tượng phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận do sự tích tụ các hợp chất chứa phospho và nitơ.

Cơ sở pháp lý của đề tài căn cứ vào Luật Bảo vệ Môi trường 2014, Luật Khoáng sản 2010, Quyết định số 1893/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về quy hoạch thăm dò, khai thác quặng apatit, cùng hệ thống Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia hiện hành như QCVN 05:2013/BTNMT về chất lượng không khí xung quanh, QCVN 26:2010/BTNMT về tiếng ồn, QCVN 14:2008/BTNMT về nước thải sinh hoạt, QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp, QCVN 08-MT:2015/BTNMT về nước mặt và QCVN 09-MT:2015/BTNMT về nước dưới đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu không gian có chủ đích kết hợp với phương pháp phân tích thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Cỡ mẫu quan trắc bao gồm 18 điểm mẫu đại diện được phân bổ đồng đều tại các phân khu chức năng: 6 điểm đo chất lượng không khí xung quanh và tiếng ồn (tại khai trường tầng +145, bãi thải số 1, khu nhà điều hành, tuyến đường vận chuyển và khu dân cư lân cận); 4 vị trí lấy mẫu nước thải sinh hoạt trước và sau hệ thống xử lý; 4 vị trí lấy mẫu nước mưa chảy tràn tại hồ lắng dung tích 7.500 m3; 2 điểm quan trắc nước suối Bản Qua tại thượng lưu và hạ lưu mỏ; cùng 2 vị trí lấy mẫu nước ngầm tại các giếng khoan quan trắc thuộc tầng chứa nước Cốc San.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích theo Tiêu chuẩn Việt Nam và Quy chuẩn Quốc gia là nhằm đảm bảo tính chuẩn xác, độ tin cậy và giá trị pháp lý cao nhất cho các số liệu quan trắc. Quy trình lấy mẫu, bảo quản và phân tích các chỉ tiêu hóa lý như pH, TSS, BOD5, COD, Sunfat, Fe, Mn, Pb, As, Coliform và các thông số khí thải như TSP, CO, SO2, NO2 được thực hiện nghiêm ngặt trên các thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử, máy đo ồn tích phân và thiết bị quan trắc khí chuyên dụng trong mốc thời gian 6 tháng của năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, môi trường không khí xung quanh khu vực khai trường chịu áp lực lớn từ bụi tổng lơ lửng phát sinh do hoạt động của các xe tải trọng tải từ 12 đến 27 tấn và máy gạt công suất 500 đến 600 m3/ca. Tại các tuyến đường vận chuyển nội bộ chưa được bê tông hóa và thiếu hệ thống tưới ẩm cố định, nồng độ bụi lơ lửng đo được trong đợt khảo sát thực địa ngày 24/3/2020 tăng cao gấp 1,3 đến 1,8 lần so với giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT vào những thời điểm hanh khô.

Thứ hai, công tác xử lý nước thải sinh hoạt tại khu nhà điều hành bằng bể tự hoại 3 ngăn và bể tách dầu mỡ kích thước 1,2 x 0,6 x 0,4 mét chỉ xử lý được một phần chất thải cơ bản. Hiệu suất khử BOD5 và chất rắn lơ lửng chỉ đạt khoảng 55% đến 60%, trong khi các chỉ tiêu dinh dưỡng như Tổng Nitơ, Tổng Phốt pho và vi sinh vật Coliform vẫn vượt ngưỡng quy chuẩn Cột B của QCVN 14:2008/BTNMT từ 1,2 đến 2,5 lần trước khi xả ra suối Bản Qua.

Thứ ba, hệ thống hồ lắng nước mưa chảy tràn dung tích 7.500 m3 với diện tích mặt nước 0,3 ha bộc lộ tình trạng quá tải nghiêm trọng trong mùa mưa bão. Lào Cai có lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.400 mm đến 1.890 mm, trong đó mùa mưa tập trung 78% đến 79% lượng nước cả năm, cá biệt có ngày lượng mưa đạt đỉnh 196 mm. Khi lượng nước mưa chảy tràn dồn về hồ vượt quá lưu lượng thiết kế, nước từ ngăn thứ nhất tràn nhanh sang ngăn thứ hai mà không đủ thời gian lưu lắng, khiến hàm lượng TSS trong dòng xả ra môi trường tăng cao, nước có màu đục ngầu do lẫn nhiều hạt sét mịn và bùn cát.

Thứ tư, công tác quản lý chất thải rắn và an toàn lao động vẫn còn những mắt xích yếu kém. Bãi thải số 1 hiện đã tiếp nhận khoảng 300.000 m3 đất đá thải trên tổng dung tích thiết kế 1,2 triệu m3, tiềm ẩn nguy cơ xói lở taluy khi gặp mưa lớn kéo dài. Đội ngũ giám sát môi trường toàn mỏ hiện chỉ có 1 cán bộ phụ trách trên tổng diện tích 26,6 ha, dẫn tới tình trạng công nhân khai trường chưa chấp hành nghiêm túc quy định mang trang thiết bị bảo hộ lao động cá nhân.

Thảo luận kết quả

Các dữ liệu quan trắc được trực quan hóa thông qua biểu đồ đường biểu diễn sự biến thiên nồng độ khí CO, SO2, NO2 theo các vị trí đo và bảng tổng hợp so sánh hàm lượng kim loại nặng Fe, Mn trước và sau hồ lắng. Kết quả cho thấy các chỉ tiêu kim loại hòa tan trong nước thải sau khi qua hồ lắng đã giảm được khoảng 40% đến 50%, chứng minh hiệu quả lắng đọng sơ bộ của công trình. Tuy nhiên, sự biến động lưu lượng dòng chảy suối Bản Qua từ 1,0 m3/s trong mùa khô lên 5,4 m3/s trong mùa mưa và lưu lượng sông Hồng dao động từ 74 m3/s lên đến 3.060 m3/s đòi hỏi hệ thống thoát nước mỏ phải có khả năng chịu tải thủy lực linh hoạt hơn.

So sánh với các nghiên cứu tại các khai trường lân cận như Khai trường 10 và Cam Đường 2, hiện trạng ô nhiễm bụi và bùn lắng tại Khai trường 26 có tính chất tương đồng do cùng áp dụng công nghệ khai thác lộ thiên kết hợp nổ mìn mở vỉa. Điểm khác biệt là Khai trường 26 có lợi thế về địa hình lòng moong trũng thuận tiện cho việc đổ thải, nhưng lại bị hạn chế bởi diện tích hồ lắng nhỏ hẹp. Điều này khẳng định việc dựa vào các giải pháp thụ động truyền thống không còn phù hợp với quy chuẩn bảo vệ môi trường hiện đại.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực tế, luận văn xây dựng 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường đồng bộ với lộ trình triển khai chi tiết:

Thứ nhất, đầu tư lắp đặt hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt hợp khối bằng vật liệu composite công nghệ vi sinh yếm khí kết hợp hiếu khí. Mục tiêu kỹ thuật nhằm loại bỏ triệt để từ 90% đến 95% nồng độ chất hữu cơ BOD5, Nitơ, Phốt pho và Coliform, đảm bảo 100% nước thải đầu ra đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT Cột B. Timeline thực hiện trong Quý 3 năm 2020 do Phòng An toàn - Môi trường Công ty Apatit Lào Cai trực tiếp nghiệm thu và vận hành.

Thứ hai, cải tạo và nâng cấp hồ lắng nước mưa chảy tràn từ mô hình đơn ngăn thành hệ thống hồ lắng 3 bậc có vách hướng dòng và hố thu bùn đáy. Giải pháp này giúp mở rộng dung tích chứa lên trên 12.000 m3, tăng thời gian lưu nước từ 2 giờ lên 4,5 giờ, hạ giảm 85% hàm lượng cặn lơ lửng TSS trước khi đổ ra suối Bản Qua. Timeline hoàn thành trước mùa mưa năm 2021 dưới sự giám sát của Ban quản lý Khai trường 26.

Thứ ba, xây dựng trạm cầu rửa xe tự động áp lực cao tại cổng kiểm soát ra vào khai trường kết hợp tăng tần suất xe bồn tưới nước làm ẩm mặt đường lên 3 đến 4 lần mỗi ngày vào các đợt nắng nóng. Biện pháp này giúp cắt giảm 70% lượng bụi TSP phát tán từ lốp xe tải 12 đến 27 tấn ra các trục đường giao thông liên xã. Timeline triển khai trong Quý 4 năm 2020 do Đội xe cơ giới thực hiện.

Thứ tư, kiện toàn tổ chức quản lý môi trường mỏ bằng việc bổ sung thêm 2 cán bộ chuyên trách giám sát hiện trường, đồng thời nâng ngân sách cấp phát trang bị bảo hộ lao động đạt tỷ lệ 100% cho công nhân (khẩu trang hoạt tính, nút tai chống ồn, kính chắn bụi). Timeline áp dụng định kỳ hàng quý bắt đầu từ tháng 7 năm 2020 dưới sự chỉ đạo của Ban Giám đốc Công ty Apatit Lào Cai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là ban lãnh đạo và kỹ sư môi trường tại các doanh nghiệp khai thác khoáng sản lộ thiên trên địa bàn tỉnh Lào Cai và vùng Tây Bắc. Doanh nghiệp có thể ứng dụng trực tiếp mô hình tính toán hồ lắng nước mưa 3 bậc và module composite xử lý nước thải để tối ưu hóa chi phí đầu tư công trình bảo vệ môi trường mỏ.

Nhóm thứ hai là cán bộ quản lý nhà nước thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lào Cai và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Bát Xát. Tài liệu cung cấp bộ chỉ số thực nghiệm rõ ràng, hỗ trợ hiệu quả cho công tác thanh tra, hậu kiểm báo cáo đánh giá tác động môi trường và cấp giấy phép xả thải công nghiệp.

Nhóm thứ ba là các chuyên gia, đơn vị tư vấn môi trường hoạt động trong lĩnh vực lập dự án mỏ và thiết kế hệ thống xử lý chất thải. Luận văn cung cấp các thông số kỹ thuật thực tế về hệ số thấm tầng đá Cốc San (K = 0,194 đến 0,335 m/ngày) và lưu lượng bùn thải phục vụ lập hồ sơ thiết kế cơ sở.

Nhóm thứ tư là giảng viên, học viên cao học và sinh viên các ngành Quản lý Tài nguyên, Kỹ thuật Môi trường và Địa chất Mỏ. Đây là tài liệu tham khảo chất lượng về phương pháp tiếp cận nghiên cứu đánh giá hiện trạng môi trường kết hợp giữa khảo sát thực địa, phân tích hóa lý và đề xuất giải pháp công nghệ ứng dụng.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu không thực hiện lấy mẫu và phân tích chất lượng môi trường đất tại Khai trường 26? Quặng apatit Lào Cai có thành phần chính là photphat và calci, vốn là nguyên liệu hữu ích cải tạo độ tơi xốp cho đất trồng trọt. Khu vực khai trường sau khi dừng khai thác một thời gian có thảm thực vật phục hồi rất nhanh, do đó tác giả tập trung nguồn lực vào hai thành phần chịu tác động mạnh nhất là không khí và tài nguyên nước.

Hồ lắng 7.500 m3 hiện tại gặp phải những nhược điểm gì khi đối mặt với các trận mưa lớn? Hồ lắng hiện hữu có diện tích chỉ 0,3 ha và thiếu các vách ngăn giảm lưu tốc dòng chảy. Khi xảy ra các trận mưa rào cục bộ với lượng mưa vượt 100 mm/ngày, nước mưa chảy tràn mang theo lượng lớn đất đá mịn dồn về quá nhanh, khiến nước bị tràn thẳng ra suối Bản Qua khi chưa kịp lắng cặn, làm gia tăng độ đục nguồn tiếp nhận.

Giải pháp module composite mang lại lợi ích kỹ thuật vượt trội nào so với bể tự hoại 3 ngăn truyền thống? Bể tự hoại thông thường chỉ xử lý cơ học và phân hủy kỵ khí đơn giản, không thể xử lý triệt để Coliform và các hợp chất chứa phospho, nitơ. Module composite tích hợp quá trình vi sinh hiếu khí kết hợp khử trùng chủ động, giúp giảm trên 90% nồng độ chất ô nhiễm, đảm bảo nước thải xả ra đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT Cột B.

Hoạt động khai thác mỏ ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước suối Bản Qua và sông Hồng như thế nào? Suối Bản Qua tiếp nhận toàn bộ nước thoát từ khai trường cách đó 200 mét với lưu lượng mùa mưa đạt 5,4 m3/s trước khi đổ ra sông Hồng. Nếu không kiểm soát tốt bùn lắng và nước thải sinh hoạt, nguồn nước mặt sẽ bị đục cục bộ, bồi lắng lòng suối và làm suy giảm chất lượng nước tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp của nhân dân xã Bản Qua.

Làm thế nào để giải quyết dứt điểm tình trạng ô nhiễm bụi trên tuyến đường vận chuyển quặng của mỏ? Cần kết hợp đồng bộ hai giải pháp: bắt buộc tất cả xe tải trọng tải từ 12 đến 27 tấn phải qua cầu rửa xe áp lực cao trước khi ra khỏi khai trường để loại bỏ bùn đất bám vào lốp, đồng thời duy trì lịch trình tưới nước dập bụi từ 3 đến 4 lần mỗi ngày trên toàn tuyến đường mỏ.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường không khí và nước tại Khai trường 26 thuộc Công ty Apatit Lào Cai trên quy mô diện tích 26,6 ha trong giai đoạn năm 2020.
  • Nghiên cứu chỉ ra những bất cập cốt lõi của công nghệ bảo vệ môi trường hiện tại, bao gồm tình trạng quá tải của hồ lắng 7.500 m3 trong mùa mưa bão và hiệu quả xử lý chưa đạt chuẩn của bể tự hoại nước thải sinh hoạt.
  • Đề xuất hệ thống 4 giải pháp công nghệ và quản lý khả thi cao: lắp đặt module composite vi sinh, mở rộng hồ lắng 3 bậc lên trên 12.000 m3, xây cầu rửa xe tự động và bổ sung nhân sự giám sát môi trường chuyên trách.
  • Lộ trình thực hiện các giải pháp được phân kỳ rõ ràng từ Quý 3 năm 2020 đến hết năm 2021, đảm bảo tính liên tục trong hoạt động khai thác 276.770 tấn quặng loại I mà vẫn tuân thủ nghiêm ngặt Luật Bảo vệ Môi trường.
  • Kính mời các nhà khoa học, chuyên gia môi trường và các đơn vị khai khoáng tham khảo toàn văn công trình nghiên cứu để cùng thảo luận và áp dụng các sáng kiến quản lý môi trường mỏ bền vững vào thực tiễn sản xuất.