Tổng quan nghiên cứu

Khai thác khoáng sản đóng vai trò là một trong những trụ cột phát triển kinh tế của Việt Nam, cung cấp hàng chục triệu tấn nguyên liệu mỗi năm và đóng góp từ 4% đến 5% GDP, tương đương 16.000 đến 20.000 tỷ đồng tiền thuế tài nguyên và phí bảo vệ môi trường vào ngân sách quốc gia. Tỉnh Lào Cai sở hữu dải quặng apatit lớn nhất cả nước với chiều dài gần 100 km và tổng trữ lượng dự báo đạt xấp xỉ 2,5 tỷ tấn, là nguồn nguyên liệu cốt lõi cho các tổ hợp sản xuất phân bón lân, phân NPK và phốt pho vàng tại miền Bắc. Trong hệ thống các mỏ đang hoạt động, Khai trường 26 thuộc khu Bắc Nhạc Sơn, xã Bản Qua, huyện Bát Xát được đưa vào vận hành từ cuối năm 2018 với tổng diện tích chiếm đất 26,6 ha, bao gồm khu vực khai trường 11,1 ha, bãi thải số 1 rộng 8,4 ha, bãi thải số 2 rộng 6,8 ha và hồ lắng dung tích 7.500 m3 trên diện tích 0,3 ha.

Quá trình khai thác lộ thiên quặng loại I với trữ lượng 276.770 tấn theo hai giai đoạn (giai đoạn 1 đạt công suất 167.570 tấn/năm và giai đoạn 2 đạt 109.200 tấn/năm) phát sinh nhiều áp lực lớn đối với hệ sinh thái địa phương. Các công đoạn bóc phủ tầng đất, khoan nổ mìn, bốc xúc và vận chuyển đất đá thải với khối lượng lên tới 1,778 triệu m3 đã gây ra hiện tượng phát tán bụi, tiếng ồn, nguy cơ sạt lở và xả thải nước mưa chảy tràn có hàm lượng cặn cao vào suối Bản Qua với lưu lượng từ 1,0 đến 5,4 m3/giây, sau đó đổ trực tiếp ra sông Hồng. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường không khí và nguồn nước tại Khai trường 26, chỉ ra những ưu điểm và hạn chế của các công trình xử lý chất thải hiện hữu, đồng thời đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường đồng bộ, hướng tới giảm thiểu từ 30% đến 50% tải lượng các chất ô nhiễm phát sinh trong giai đoạn 2020 - 2025.

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 (ĐTM), lý thuyết cân bằng vật chất dòng thải trong khai thác mỏ lộ thiên và lý thuyết phân tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí, nước. Công nghệ khai thác tại mỏ áp dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng với chiều cao tầng khai thác 10 m, góc nghiêng sườn tầng công tác từ 60 đến 70 độ và chiều rộng mặt tầng làm việc tối thiểu 32 m.

Khung lý thuyết phân tích dựa trên đặc tính của 4 loại quặng apatit tại Lào Cai, trọng tâm là quặng loại I (hàm lượng P2O5 chiếm 28% đến 40%) và quặng loại III (hàm lượng P2O5 trung bình khoảng 15%). Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn so sánh bao gồm các văn bản hiện hành như QCVN 05:2013/BTNMT về chất lượng không khí xung quanh, QCVN 26:2010/BTNMT về tiếng ồn, QCVN 08-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước mặt, QCVN 09-MT:2015/BTNMT về nước dưới đất, QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) về nước thải sinh hoạt và Thông tư 36/2015/TT-BTNMT về quản lý chất thải nguy hại.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống dữ liệu thực nghiệm gồm 18 mẫu quan trắc hiện trường được thu thập liên tục từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2020:

  • Môi trường không khí: 6 vị trí quan trắc tại khu vực moong khai thác, tuyến đường vận chuyển quặng, khu nhà điều hành và khu dân cư giáp ranh.
  • Môi trường nước: 4 điểm lấy mẫu nước thải sinh hoạt và nước thải nhà ăn ca trước/sau xử lý, 4 điểm nước mặt suối Bản Qua tại vị trí thượng lưu và hạ lưu điểm tiếp nhận nước thải, cùng 4 điểm quan trắc nước dưới đất thuộc phức hệ trầm tích Đệ Tứ và khe nứt tầng điệp Cốc San có hệ số thấm K dao động từ 0,194 đến 0,335 m/ngày.

Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nghiêm ngặt kỹ thuật lấy mẫu tổ hợp không gian và thời gian theo TCVN 5977:2009 đối với bụi khí và TCVN 6663-1:2011 đối với chất lượng nước. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm sử dụng thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định kim loại nặng, phương pháp đo quang phổ UV-Vis cho các hợp chất Nitơ, Phốt pho và phương pháp khối lượng đối với bụi tổng TSP và chất rắn lơ lửng TSS. Việc lựa chọn các phương pháp này đảm bảo độ nhạy, tính khách quan và độ chính xác cao đối với các thông số ô nhiễm đặc trưng của ngành khai khoáng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu thực nghiệm cho thấy bức tranh rõ nét về chất lượng môi trường tại Khai trường 26:

  • Ô nhiễm bụi không khí: Nồng độ bụi lơ lửng tổng số (TSP) tại tuyến đường nội mỏ và khu vực bốc xúc quặng dao động ở mức 0,38 đến 0,45 mg/m3, vượt quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT từ 1,2 đến 1,5 lần vào các thời điểm xe tải trọng tải lớn (12 đến 27 tấn) hoạt động cao điểm. Ngược lại, các chỉ tiêu khí độc như SO2 (0,042 đến 0,068 mg/m3), NO2 (0,035 đến 0,051 mg/m3) và CO vẫn nằm trong ngưỡng an toàn nhờ quy trình nổ mìn phân tán theo đợt.
  • Hạn chế của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt: Nước thải sau bể tự hoại 3 ngăn có chỉ tiêu BOD5 vượt 1,3 lần và Amoni (NH4+) vượt 1,6 lần so với QCVN 14:2008/BTNMT Cột B. Thiết bị tách dầu mỡ nhà ăn ca (kích thước 1,2 x 0,6 x 0,4 m) chỉ loại bỏ được váng dầu thô, chưa xử lý được các chất hoạt động bề mặt và phốt pho hòa tan.
  • Quá tải hồ lắng nước mưa: Hồ lắng diện tích 0,3 ha với dung tích 7.500 m3 chỉ đáp ứng được lượng lắng trong điều kiện thời tiết bình thường. Vào các tháng mưa cao điểm từ tháng 6 đến tháng 9 (lượng mưa tháng lên tới 331,2 mm), lưu lượng dòng chảy tràn tăng vọt làm hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) tại hạ lưu suối Bản Qua tăng từ 45 mg/l lên 112 mg/l (tăng hơn 148%), gây nguy cơ bồi lắng lòng suối.
  • Quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại: Khu lưu giữ chất thải nguy hại diện tích 75 m2 tại xưởng cơ khí và bãi thải số 1 (đã tiếp nhận khoảng 300.000 m3 đất đá thải trên tổng sức chứa 1,2 triệu m3 ở cốt cao độ +140 m) được quản lý đúng kỹ thuật, không ghi nhận hiện tượng sạt trượt đất đá.

Thảo luận kết quả

Diễn biến gia tăng bụi TSP trên tuyến đường vận chuyển bắt nguồn từ việc mỏ chưa trang bị cầu rửa xe tự động tại cổng ra vào, khiến bùn đất bám vào lốp xe tải bị cuốn ra các tuyến đường giao thông công cộng và phát tán khi gặp thời tiết nắng nóng. Số liệu này có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ biến thiên nồng độ TSP theo khoảng cách và các bảng ma trận tương quan giữa lưu lượng xe vận tải với mật độ bụi theo từng ca sản xuất.

Hàm lượng cặn lơ lửng TSS gia tăng đột biến trong nước mặt hạ lưu suối Bản Qua được lý giải bởi thời gian lưu nước trong hồ lắng 7.500 m3 quá ngắn khi có mưa lớn kéo dài. Khi so sánh với các nghiên cứu tại Khai trường 10 và Mỏ Cóc 1, Khai trường 26 có ưu thế về địa hình đồi thoải (độ dốc sườn chỉ từ 10 đến 15 độ) và tầng quặng tơi xốp giàu khoáng hóa thực vật. Tuy nhiên, nếu không bổ sung các vách ngăn cơ học và thực vật thủy sinh trong hồ lắng, hiện tượng phú dưỡng hóa do phốt pho và bồi lắng cục bộ tại các hợp thủy suối Bản Qua trước khi đổ ra sông Hồng sẽ trở thành rủi ro môi trường hiện hữu.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để các tồn tại trên, nghiên cứu đề xuất 4 giải pháp cụ thể:

  • Xây dựng trạm rửa xe tự động và tăng cường kiểm soát bụi: Lắp đặt 01 cầu rửa xe áp lực cao tự động tại cổng ra vào mỏ kết hợp duy trì tần suất phun nước làm ẩm mặt đường từ 4 đến 6 lượt/ngày trên toàn tuyến đường nội bộ; đặt mục tiêu cắt giảm từ 60% đến 70% lượng bụi TSP phát tán; hoàn thành trong quý 1 năm 2021; chủ thể thực hiện là Bộ phận Kỹ thuật và Vận tải Mỏ.
  • Nâng cấp hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và nhà bếp: Đầu tư 01 module xử lý nước thải hợp khối composite công suất 10 m3/ngày đêm ứng dụng công nghệ vi sinh thiếu khí kết hợp hiếu khí (AO) để tiếp nhận toàn bộ nước thải sau bể tự hoại và bể tách mỡ; cam kết 100% chỉ tiêu nước thải đầu ra đạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B (BOD5 dưới 50 mg/l, Coliforms dưới 5.000 MPN/100ml); thời gian lắp đặt trong quý 2 năm 2021; Ban Quản lý Môi trường Công ty Apatit Lào Cai chủ trì thực hiện.
  • Cải tạo và mở rộng dung tích hồ lắng nước mưa: Mở rộng dung tích hồ lắng hiện hữu từ 7.500 m3 lên 12.000 m3 (tăng dung tích thêm 60%), thiết kế hệ thống 3 ngăn lắng bậc thang kết hợp trồng bè thực vật thủy sinh (cỏ vetiver và bèo lục bình) nhằm giữ lại trên 80% lượng bùn cặn lơ lửng trước khi xả ra suối Bản Qua; triển khai thi công trong mùa khô năm 2021; do Phòng Đầu tư Xây dựng phối hợp với ban điều hành mỏ thực hiện.
  • Tăng cường nhân sự giám sát và bảo hộ lao động: Bổ sung tối thiểu 02 cán bộ chuyên trách an toàn - môi trường để giám sát chặt chẽ hoạt động thi công của các nhà thầu khai thác; tăng 15% kinh phí thường niên cho trang bị bảo hộ lao động (khẩu trang chống bụi than, nút tai chống ồn); trồng bổ sung 5.000 cây keo tai tượng bảo vệ sườn taluy bãi thải trong giai đoạn 2021 - 2023; do Ban Giám đốc Công ty Apatit Lào Cai chỉ đạo thực thi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng:

  • Ban lãnh đạo và cán bộ an toàn môi trường tại các doanh nghiệp khai khoáng: Cung cấp phương án kỹ thuật thực tế để thiết kế module xử lý nước thải composite và hệ thống kiểm soát bụi, giúp tối ưu hóa chi phí tuân thủ pháp luật môi trường.
  • Kỹ sư thiết kế mỏ và cán bộ vận hành khai trường lộ thiên: Tài liệu tham khảo chi tiết về tính toán dung tích hồ lắng bậc thang, thiết kế rãnh thoát nước chân tầng dốc 1% đến 2% và quy hoạch bãi thải dung tích 1,7 triệu m3 an toàn trước biến đổi khí hậu.
  • Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường cấp tỉnh/huyện: Cung cấp bộ chỉ số tham chiếu và thực trạng vận hành mỏ apatit quy mô 26,6 ha phục vụ công tác thanh tra, kiểm tra định kỳ và thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý Môi trường: Cung cấp case study thực chứng về quy trình quan trắc đa môi trường, phương pháp xử lý số liệu phòng thí nghiệm và cách thức xây dựng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm mỏ lộ thiên.

Câu hỏi thường gặp

Khai trường 26 phát sinh những nguồn ô nhiễm không khí trọng điểm nào? Nguồn phát sinh bụi và khí thải chủ yếu đến từ các công đoạn khoan nổ mìn phá đá, bốc xúc quặng và quá trình vận chuyển của các đoàn xe tải có tải trọng từ 12 đến 27 tấn trên nền đường đất chưa được tưới ẩm thường xuyên, khiến nồng độ TSP có thời điểm vượt từ 1,2 đến 1,5 lần tiêu chuẩn cho phép.

Hệ thống thu gom và xử lý nước mưa chảy tràn tại khu mỏ hoạt động theo quy trình nào? Nước mưa trên mặt tầng khai thác và bãi thải được thu gom qua hệ thống mương rãnh đào dọc chân taluy có độ dốc từ 1% đến 2%, chảy qua các hố ga giảm lưu tốc trước khi tập trung về hồ lắng dung tích 7.500 m3 để lắng đọng hạt bùn cát trước khi xả ra suối Bản Qua và sông Hồng.

Tại sao bể tự hoại 3 ngăn chưa đáp ứng yêu cầu xả thải tại khu nhà điều hành mỏ? Bể tự hoại 3 ngăn chỉ thực hiện lắng cơ học và phân hủy kỵ khí sơ bộ, không thể xử lý triệt để các hợp chất dinh dưỡng hòa tan, khiến nồng độ Nitơ dạng Amoni vượt 1,6 lần ngưỡng giới hạn, dễ gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước nếu không lắp thêm module sinh học composite.

Khối lượng đất đá thải của mỏ được bố trí đổ thải như thế nào để đảm bảo an toàn? Toàn bộ 1,778 triệu m3 đất đá thải phát sinh trong suốt đời mỏ được quy hoạch đổ tại 2 bãi thải ngoài với tổng dung tích chứa 1,7 triệu m3. Trong đó, bãi thải số 1 sâu 30 m đã tiếp nhận 300.000 m3 ở cốt cao độ +140 m dưới sự hỗ trợ san gạt của máy ủi chuyên dụng.

Giải pháp nào có tính khả thi cao nhất để xử lý dứt điểm bụi phát tán ra khu dân cư lân cận? Giải pháp khả thi và cấp thiết nhất là lắp đặt trạm rửa xe tự động tại cổng khai trường kết hợp duy trì tưới nước đường nội bộ 4 đến 6 lượt/ngày và hoàn thiện dải cây xanh cách ly bằng keo tai tượng nhằm chặn đứng bụi phát tán ra tuyến đường tỉnh lộ 156.

Kết luận

Luận văn đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu thông qua 5 đóng góp cốt lõi:

  • Đánh giá toàn diện và định lượng chính xác hiện trạng chất lượng môi trường không khí, nước mặt, nước ngầm và chất thải rắn trên diện tích 26,6 ha của Khai trường 26.
  • Nhận diện đúng các điểm nghẽn môi trường gồm bụi TSP vượt chuẩn trên đường vận chuyển, nguy cơ quá tải hồ lắng 7.500 m3 trong mùa mưa lũ và hiệu suất xử lý Amoni của bể tự hoại chưa đạt yêu cầu.
  • Đề xuất hệ thống 4 giải pháp công nghệ và quản lý mang tính ứng dụng cao, nổi bật là module xử lý nước thải composite và mô hình hồ lắng bậc thang 12.000 m3.
  • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm gồm 18 mẫu quan trắc phục vụ đắc lực cho công tác giám sát định kỳ và lập phương án phục hồi môi trường sau khai thác.
  • Xác lập mô hình mẫu về khai thác khoáng sản gắn liền với bảo vệ lưu vực sông Hồng cho các mỏ apatit tại vùng Trung du và Miền núi phía Bắc.

Lộ trình triển khai khuyến nghị chia làm hai giai đoạn rõ ràng: giai đoạn 2021 - 2022 tập trung hoàn thiện các công trình kỹ thuật rửa xe, nâng cấp hồ lắng và lắp đặt module composite; giai đoạn 2023 - 2025 tiến hành phủ xanh bãi thải và duy trì quan trắc tự động. Các doanh nghiệp khai khoáng và cơ quan quản lý cần chủ động áp dụng ngay các kết quả nghiên cứu này để hiện thực hóa mục tiêu phát triển công nghiệp hóa chất bền vững song hành cùng bảo vệ an ninh môi trường sinh thái.