Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu tiềm năng quặng bauxit vô cùng to lớn với tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo đạt khoảng 5,5 tỷ tấn, xếp thứ 3 trên toàn thế giới. Trong đó, tài nguyên phân bố tập trung chủ yếu tại khu vực Tây Nguyên với khoảng 5,2 tỷ tấn, chiếm tới 94% tổng trữ lượng cả nước; riêng tỉnh Lâm Đồng nắm giữ trữ lượng ước tính 975 triệu tấn, tương đương 18% nguồn tài nguyên quốc gia. Nhằm hiện thực hóa chủ trương phát triển ngành công nghiệp luyện kim, Tổ hợp Bauxit - Nhôm Lâm Đồng tại thị trấn Lộc Thắng, huyện Bảo Lâm đã được đầu tư xây dựng với công suất thiết kế 600.000 tấn alumin mỗi năm trên diện tích khai trường lên tới 140 km2. Tuy nhiên, hoạt động khai thác lộ thiên và tuyển rửa quặng nguyên khai trên diện tích sản xuất 22,836 km2 (2.283,61 ha) đang đặt ra nhiều thách thức gay gắt về môi trường. Theo các báo cáo quy hoạch ngành, công đoạn tuyển rửa tiêu thụ lượng nước mặt khổng lồ lên tới khoảng 37,5 triệu m3 mỗi năm và phát sinh hơn 8,2 triệu m3 quặng đuôi hàng năm, đe dọa trực tiếp đến cân bằng sinh thái địa phương.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là nhận diện toàn diện các nguồn thải, định lượng mức độ ô nhiễm trong các thành phần môi trường không khí, đất, nước mặt, nước ngầm và đề xuất hệ thống giải pháp bảo vệ môi trường khả thi. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực địa tại thị trấn Lộc Thắng cùng các xã lân cận thuộc huyện Bảo Lâm trong giai đoạn từ tháng 4/2015 đến tháng 8/2016, bao quát cả hai mùa mưa và mùa khô. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp bức tranh dữ liệu quan trắc đa chiều, hỗ trợ doanh nghiệp kiểm soát tối ưu 65% lượng nước hồi lưu từ hồ thải và đảm bảo an toàn tuyệt đối cho sinh kế của 116.122 người dân trên địa bàn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp giữa lý thuyết Đánh giá Tác động Môi trường (EIA) và mô hình Đánh giá Vòng đời Khai khoáng (LCA), kết hợp với lý thuyết Lan truyền Ô nhiễm Đa môi trường trong địa hình bán bình nguyên bazan. Hệ thống lý thuyết này cho phép phân tích dòng vật chất từ khâu bóc phủ lớp đất mặt dày 1 đến 2 m, khai thác quặng kết tảng, đến khâu tuyển rửa ướt tạo ra quặng tinh cấp hạt trên 1 mm và bùn thải.

Bốn khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt đề tài gồm:

  1. Quặng đuôi tuyển bauxit: Dạng bùn thải phát sinh từ quá trình xối rửa quặng nguyên khai, chứa 74,54% cấp hạt mịn dưới 0,044 mm, mang tính chất trung tính với pH dao động từ 6,6 đến 6,7 và hoàn toàn khác biệt với bùn đỏ sinh ra từ quá trình chế biến alumin bằng công nghệ Bayer.
  2. Hồ thải quặng đuôi (TSF): Công trình lưu giữ bùn cát lắng đọng, có chức năng cô đặc để thu hồi khoảng 65% lượng nước sạch tái cấp cho quy trình tuyển khoáng.
  3. Hoàn thổ cuốn chiếu: Quy trình gạt giữ tầng đất mặt phì nhiêu ban đầu để phủ hoàn trả ngay sau khi kết thúc khai trường nhằm phục hồi thảm thực vật.
  4. Đới phong hóa laterit: Tầng chứa quặng có bề dày từ 2 đến 15 m hình thành do quá trình phong hóa đá bazan cổ, tạo nên cấu trúc địa tầng đặc thù tại cao nguyên Di Linh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thứ cấp phong phú từ Niên giám thống kê huyện Bảo Lâm, trạm khí tượng Bảo Lộc với lượng mưa trung bình từ 3.143 mm đến 5.190 mm/năm và các báo cáo quan trắc giai đoạn 2011 - 2015. Về dữ liệu sơ cấp, tác giả tiến hành khảo sát thực địa và lấy tổng cộng 35 mẫu thử nghiệm đại diện qua hai đợt quan trắc (mùa khô từ tháng 1 đến tháng 6/2015 và mùa mưa từ tháng 7 đến tháng 12/2015).

Quy mô và phương pháp chọn mẫu được thiết kế chuẩn mực:

  • Môi trường không khí: Lấy 16 mẫu (8 mẫu không khí xung quanh KXQ1 - KXQ8 và 8 mẫu không khí sản xuất KSX1 - KSX8) theo phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích tại khai trường, bãi chứa, xưởng tuyển và khu dân cư lân cận.
  • Môi trường nước: Lấy 12 mẫu (5 mẫu nước mặt suối Danos, Dargna và hồ Cai Bảng; 5 mẫu nước ngầm tầng nông và sâu; 1 mẫu nước thải tuyển tách 2 pha lỏng - rắn; 1 mẫu nước thải sinh hoạt).
  • Môi trường đất: Lấy 7 mẫu đất (MĐ1 - MĐ7) tại các tầng tác động trọng yếu từ khai trường đến khu vực hồ thải.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Các chỉ tiêu kim loại nặng như Asen, Chì, Cadimi, Đồng, Kẽm được phân tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (theo tiêu chuẩn SMEWW 3111B, SMEWW 3113B) và cực phổ với giới hạn phát hiện đạt 0,001 mg/l đối với Chì và 0,6 µg/l đối với Asen. Đây là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao nhất, được thực hiện bởi đơn vị kiểm định đạt chuẩn ISO/IEC 17025 (số hiệu VILAS 246) và VIMCERT 141. Dữ liệu sau đó được đối chiếu trực tiếp với các quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT, QCVN 08:2008/BTNMT, QCVN 09:2008/BTNMT, QCVN 03:2008/BTNMT và xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về chất lượng môi trường không khí: Nồng độ bụi lơ lửng tổng số (TSP) và các khí độc hại (SO2, NO2, CO) tại khu vực xung quanh đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT. Tuy nhiên, tại các điểm phát sinh cục bộ như khai trường đang bóc xúc (vị trí KSX1) và trục đường nội mỏ (vị trí KSX3), nồng độ bụi đo được cao hơn từ 25% đến 35% so với khu vực vành đai mỏ, đặc biệt vào những giờ cao điểm vận chuyển quặng với tần suất xe tải dày đặc.

Thứ hai, về môi trường nước mặt và nước thải công nghệ: Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) tại lưu vực suối Danos (vị trí NM2) tăng đột biến từ 18% đến 28% vào mùa mưa do hiện tượng xói mòn và dòng chảy tràn bề mặt từ bãi chứa quặng thô. Kết quả phân tích pha lỏng của nước thải tuyển quặng cho thấy sau khi qua bể cô đặc bùn, khoảng 65% lượng nước đã được tách trong và tuần hoàn trở lại nhà máy, giúp giảm áp lực khai thác nước tự nhiên.

Thứ ba, về thành phần hóa lý của quặng đuôi và môi trường đất: Pha rắn trong bùn thải quặng đuôi chứa hàm lượng nhôm dao động từ 12,30% đến 14,10%, sắt từ 9,85% đến 12,31%, đồng từ 34,24 đến 59,41 mg/kg và asen từ 6,13 đến 11,44 mg/kg. Toàn bộ 7 mẫu đất phân tích đều có hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, As) đạt tiêu chuẩn an toàn theo QCVN 03:2008/BTNMT, chưa xuất hiện dấu hiệu tích tụ độc chất vào tầng đất nông nghiệp lân cận.

Thứ tư, về hiện trạng nước ngầm và nguy cơ ô nhiễm vi sinh: Mực nước ngầm tại khu vực nghiên cứu có biên độ dao động lớn từ 0,6 m đến 20,5 m tùy vị trí địa hình. Chỉ số Coliform tại một số giếng khoan sinh hoạt của người dân (như điểm NN3, NN4) vượt nhẹ ngưỡng cho phép khoảng 10% đến 15%, song nguyên nhân xuất phát từ hoạt động xả thải sinh hoạt gia đình và chăn nuôi nông hộ chứ không liên quan đến quá trình ngấm rỉ từ hồ quặng đuôi.

Thảo luận kết quả

Diễn biến môi trường tại khu vực Lộc Thắng phản ánh tính chất đặc thù của công nghệ khai khoáng lộ thiên kết hợp tuyển ướt. Hiện tượng gia tăng bụi và TSS vào mùa khô và mùa mưa là quy luật điển hình, tương đồng với các nghiên cứu tại mỏ Weipa (Australia) và Nhân Cơ (Đắk Nông). Điểm sáng vượt bậc tại Tân Rai là việc vận hành bể cô đặc giúp thu hồi 65% nước tái sử dụng, giúp giải quyết bài toán xung đột nguồn nước tưới cho hơn 43.709 ha cây công nghiệp lâu năm (chè, cà phê) của huyện Bảo Lâm.

Dữ liệu quan trắc chất lượng môi trường có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột kép so sánh nồng độ bụi giữa mùa khô và mùa mưa tại 16 vị trí khảo sát, giúp làm nổi bật mức chênh lệch phát thải cục bộ tại khu vực khai trường. Bên cạnh đó, sự biến thiên hàm lượng TSS, BOD5 và COD trên lưu vực suối Danos và suối Dargna có thể được mô tả bằng biểu đồ đường đa trục kết hợp bảng ma trận chất lượng nước đối chiếu theo từng phân đoạn dòng chảy trước và sau đập hồ Cai Bảng. Cách tiếp cận này giúp phân định rõ tác động do rửa trôi khoáng sản so với ô nhiễm sinh hoạt đô thị.

Về an toàn đập thải, dù các đơn vị tự đánh giá 72% hồ đập tại Việt Nam an toàn, nhưng bài học từ hơn 500 sự cố vỡ đập quặng đuôi trên thế giới (với 73% xảy ra ở các công trình đang vận hành) đòi hỏi đơn vị phải duy trì giám sát liên tục hai hồ thải số 5 và số 6 nhằm ngăn ngừa triệt để nguy cơ tràn bùn khi lượng mưa cực đoan có thể chạm mốc 5.190 mm/năm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa quy trình tuần hoàn nước thải tuyển quặng: Ban Lãnh đạo Công ty TNHH MTV Nhôm Lâm Đồng cần chủ trì lắp đặt hệ thống bơm hồi lưu công suất lớn kết hợp định lượng chất trợ lắng cao phân tử polymer tự động tại trạm cô đặc bùn trong giai đoạn 2017 - 2018. Giải pháp này hướng tới mục tiêu nâng tỷ lệ thu hồi nước tái sử dụng từ 65% hiện nay lên mức 80% đến 85%, qua đó cắt giảm lượng khai thác nước mặt tự nhiên từ 37,5 triệu m3/năm xuống dưới 28 triệu m3/năm.

  2. Chuẩn hóa quy trình hoàn thổ cuốn chiếu và phục hồi sinh thái: Phòng An toàn Môi trường của mỏ phối hợp với các hợp tác xã nông nghiệp địa phương triển khai ngay trong từng chu kỳ bóc vỉa từ năm 2017 đến năm 2020. Đơn vị cần thực hiện nghiêm ngặt việc thu gom, bóc tách và lưu giữ riêng 100% tầng đất mặt dày 1 đến 2 m; đồng thời tiến hành san gạt, trả lại mặt bằng và trồng cây bản địa phủ xanh đạt tối thiểu 90% diện tích khai trường đã khai thác xong trong vòng 12 tháng sau khi đóng cửa từng moong mỏ.

  3. Áp dụng kỹ thuật nổ mìn vi sai và dập bụi đa tầng: Bộ phận Kỹ thuật khai thác mỏ cần đưa vào ứng dụng 100% phương pháp nổ mìn vi sai kết hợp bua nước dập bụi tại các tầng quặng kết tảng cứng, bắt đầu từ quý I/2017. Đồng thời, doanh nghiệp phải duy trì đội xe tưới nước chuyên dụng với tần suất phun ẩm tối thiểu 4 lần mỗi ngày trên toàn bộ 15 km đường vận chuyển nội bộ, phấn đấu duy trì nồng độ bụi TSP tại khu vực mỏ luôn dưới ngưỡng 300 µg/m3 theo chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT.

  4. Xây dựng hệ thống quan trắc tự động và cảnh báo sớm đập hồ thải: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lâm Đồng chủ trì, phối hợp với Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) hoàn thành lắp đặt hệ thống cảm biến đo áp lực nước lỗ rỗng và độ dịch chuyển thân đập tại hồ thải số 5 và số 6 trước tháng 12/2017. Mục tiêu là kiểm soát an toàn tuyệt đối 100% đập chắn quặng đuôi, thực hiện kiểm định định kỳ 6 tháng một lần và truyền dữ liệu liên tục 24/7 về trung tâm giám sát môi trường của tỉnh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban quản lý và kỹ sư môi trường tại các doanh nghiệp khai thác khoáng sản: Đặc biệt là các đơn vị thuộc Tập đoàn TKV và các tổ hợp bauxit tại Tây Nguyên. Luận văn cung cấp giải pháp thực tế để tối ưu hóa công nghệ tuyển rửa kín, cắt giảm tiêu hao nguồn nước tới 65% và quy trình quản lý bãi thải an toàn theo tiêu chuẩn quốc tế.

  2. Cán bộ quản lý tại Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Tây Nguyên: Cung cấp mạng lưới 35 vị trí trạm quan trắc chuẩn hóa và bộ chỉ tiêu đo đạc thực tế (TSS, BOD5, kim loại nặng), phục vụ đắc lực cho công tác thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và thanh tra định kỳ các dự án khai khoáng quy mô trên 20 km2.

  3. Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Khoa học Môi trường: Tài liệu là mô hình tham khảo mẫu mực về phương pháp kết hợp nghiên cứu thực địa, kỹ thuật phân tích trắc quang, phổ hấp thụ AAS đạt chuẩn ISO/IEC 17025 và phương pháp đánh giá sức chịu tải đa môi trường tại vùng địa hình bán bình nguyên.

  4. Chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội huyện Bảo Lâm: Cung cấp nguồn thông tin khoa học chính xác, khách quan về hiện trạng sinh thái khu mỏ, giúp phân biệt rõ ràng giữa quặng đuôi tuyển rửa trung tính và chất thải bùn đỏ, từ đó củng cố sự đồng thuận xã hội và hỗ trợ giám sát cộng đồng bảo vệ nguồn nước cho hơn 116.000 cư dân địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Quặng đuôi từ quá trình tuyển quặng bauxit tại Lộc Thắng có độc hại như bùn đỏ không? Hoàn toàn không. Quặng đuôi tuyển quặng bauxit chỉ là sản phẩm của quá trình xối rửa cơ học quặng nguyên khai bằng nước, có pH trung tính từ 6,6 đến 6,7 và không sử dụng hóa chất. Bùn đỏ là chất thải sinh ra ở khâu sau tại nhà máy chế biến alumin khi sử dụng kiềm kiềm hóa natri hydroxit nhiệt độ cao.

  2. Hoạt động tuyển quặng tại khu mỏ ảnh hưởng như thế nào đến nguồn nước mặt suối Danos và suối Dargna? Nghiên cứu chỉ ra nguồn nước mặt chủ yếu chịu tác động bởi sự gia tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS (tăng khoảng 18% đến 28%) do nước mưa chảy tràn qua các bãi chứa quặng thô vào mùa mưa. Các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng vẫn nằm trong giới hạn kiểm soát an toàn của QCVN 08:2008/BTNMT.

  3. Phương pháp hoàn thổ cuốn chiếu được thực hiện như thế nào để bảo vệ độ phì nhiêu của đất? Đơn vị tiến hành bóc tách riêng lớp đất mặt màu mỡ dày 1 đến 2 m trước khi đào quặng và lưu giữ tại bãi chứa riêng biệt. Ngay sau khi khai thác xong từng phân tầng moong mỏ, lượng đất này được vận chuyển ngược trở lại để san gạt, hoàn thổ và trồng phục hồi thảm thực vật ngay trong năm.

  4. Tỷ lệ tuần hoàn nước trong quy trình tuyển quặng tại Công ty Nhôm Lâm Đồng hiện đạt bao nhiêu? Nhà máy đã lắp đặt hệ thống bể cô đặc bùn giúp lắng và thu hồi khoảng 65% lượng nước trong để bơm tuần hoàn tái sử dụng cho các sàng quay tuyển rửa. Nghiên cứu đề xuất nâng cấp hệ thống châm polymer trợ lắng tự động để nâng tỷ lệ này lên mức 80% đến 85% trong giai đoạn tới.

  5. Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực khai trường và hồ thải có vượt ngưỡng cho phép không? Toàn bộ 7 mẫu đất phân tích các chỉ tiêu Asen, Cadimi, Chì, Đồng, Kẽm đều có giá trị thấp hơn nhiều so với quy chuẩn quốc gia QCVN 03:2008/BTNMT đối với đất sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp. Hoạt động tuyển rửa bauxit chưa gây ra hiện tượng ô nhiễm tích tụ kim loại nặng trong đất.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công bộ cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường hoàn chỉnh với 35 mẫu đại diện tại tổ hợp khai mỏ và nhà máy tuyển bauxit Lộc Thắng có diện tích 22,836 km2.
  • Kết quả nghiên cứu chứng minh quặng đuôi tuyển khoáng mang tính chất hóa lý trung tính (pH 6,6 - 6,7), không chứa hóa chất độc hại nhưng cần kiểm soát nghiêm ngặt 74,54% cấp hạt mịn dưới 0,044 mm.
  • Hoạt động cô đặc bùn đã tuần hoàn thành công 65% lượng nước sản xuất, khẳng định tính khả thi của việc giảm thiểu khai thác tài nguyên nước mặt trong khu vực Tây Nguyên.
  • Toàn bộ hàm lượng kim loại nặng trong đất và không khí xung quanh đều đạt quy chuẩn QCVN hiện hành, chỉ xuất hiện ô nhiễm bụi và TSS cục bộ vào các thời điểm thời tiết cực đoan.
  • Hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý được thiết lập đồng bộ với lộ trình rõ ràng, gắn liền trách nhiệm của doanh nghiệp và cơ quan quản lý từ năm 2017 đến năm 2020.

Đóng góp quan trọng nhất của công trình là cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn giúp hóa giải những quan ngại xã hội về rủi ro môi trường của ngành công nghiệp khai thác bauxit Tây Nguyên. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2017 đến năm 2020, việc triển khai số hóa hệ thống quan trắc tự động 24/7 và đẩy mạnh mô hình hoàn thổ sinh thái là bước đi then chốt. Các nhà quản lý doanh nghiệp và cơ quan hữu quan cần nhanh chóng phê duyệt ngân sách và áp dụng ngay các giải pháp công nghệ tuần hoàn nước nâng cao để đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững và bảo tồn sinh thái lâu dài cho vùng đất Lâm Đồng.