Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường không khí từ hoạt động khai thác khoáng sản đang là bài toán nan giải tại nhiều địa phương Việt Nam. Tính đến thời điểm nghiên cứu, cả nước có hơn 1.100 doanh nghiệp khai khoáng đang hoạt động, với hơn 5.000 mỏ và điểm quặng thuộc khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau. Riêng tỉnh Sơn La, trong giai đoạn 2010–2017 đã cấp 21 giấy phép khai thác đá xây dựng với tổng diện tích hơn 40 ha, tổng công suất hơn 1 triệu m³/năm — con số phản ánh tốc độ tăng trưởng mạnh của ngành vật liệu xây dựng địa phương.

Luận văn thạc sĩ của tác giả Đinh Thị Thúy Hiền, chuyên ngành Khoa học Môi trường (mã số 8440301), tập trung đánh giá tác động của hoạt động khai thác đá tới chất lượng môi trường không khí tại mỏ đá Kim Thành — bản Mạt, xã Chiềng Mung, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La. Mỏ này do Doanh nghiệp tư nhân Kim Thành làm chủ đầu tư, với công suất thiết kế 120.000 m³ đá nguyên khối/năm, diện tích khai thác 4,72 ha và thời gian hoạt động dự kiến 11 năm.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm: đánh giá thực trạng ô nhiễm không khí do các công đoạn nổ mìn, khoan đá, nghiền sàng, bốc xúc và vận chuyển; từ đó đề xuất giải pháp quản lý và giảm thiểu phù hợp. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 5 đến tháng 9 năm 2018, cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để địa phương nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường không khí trong bối cảnh năm 2015 có đến 33 điểm mỏ đá trên địa bàn tỉnh Sơn La bị đóng cửa do gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết đánh giá tác động môi trường (ĐTM), đặt trong bối cảnh pháp lý của Luật Khoáng sản 2010 — cụ thể Điều 4 quy định hoạt động khoáng sản phải lấy hiệu quả kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường làm tiêu chuẩn cơ bản. Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng lý thuyết phát tán ô nhiễm không khí theo hướng gió theo mùa, kết hợp với mô hình đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng nhằm xác định phạm vi và mức độ ảnh hưởng từ nguồn thải.

Năm khái niệm trung tâm được sử dụng xuyên suốt: (1) tổng bụi lơ lửng (TSP) — chỉ số ô nhiễm ưu tiên trong khai thác đá; (2) khí SO₂, NO₂, CO — các chất gây ô nhiễm thứ cấp từ khói nổ mìn và phương tiện vận chuyển; (3) tiếng ồn — tác nhân ảnh hưởng sức khỏe lao động; (4) vi khí hậu gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, áp suất; và (5) QCVN/TCVN là tiêu chuẩn pháp lý so sánh toàn bộ kết quả quan trắc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp tại hiện trường thông qua quan trắc môi trường và phỏng vấn cộng đồng. Dữ liệu thứ cấp kế thừa từ báo cáo ĐTM, hồ sơ dự án của doanh nghiệp Kim Thành và tài liệu thống kê của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sơn La.

Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Tổng cộng 20 mẫu không khí được thu thập tại hai nhóm vị trí: 6 mẫu tại khu vực nguồn phát thải (khu khai thác, trạm nghiền, bãi xúc chân tuyến, bãi thải, vị trí tập kết nguyên liệu, khu vực ép gạch) và 14 mẫu tại khu vực ảnh hưởng (theo 4 hướng Đông Bắc, Đông Nam, Tây Nam, Tây Bắc ở khoảng cách 50m và 100m từ cổng mỏ, cộng thêm 2 điểm dọc tuyến đường 4G cách mỏ 500m). Phương pháp chọn mẫu dựa trên nguyên tắc xác định hướng gió theo mùa và phạm vi phát tán, đảm bảo tính đại diện không gian. Thời gian lấy mẫu từ 7h30 đến 11h30 và từ 13h30 đến 17h30, trung bình 1 giờ/mẫu.

Phỏng vấn cộng đồng: 15 người được phỏng vấn gồm 5 công nhân làm việc tại mỏ và 10 người dân sinh sống xung quanh khu vực, theo phương pháp PRA (Đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia cộng đồng) và RRA (Đánh giá nhanh nông thôn).

Phương pháp phân tích: Các thông số CO phân tích theo phương pháp so màu ở bước sóng 650nm; SO₂ theo TCVN 5971:1995 (bước sóng 550nm); NO₂ theo TCVN 6137:2009 (bước sóng 540nm); TSP theo TCVN 5067:1995 (phương pháp cân khối lượng qua giấy lọc). Tiếng ồn đo nhanh tại hiện trường theo TCVN 7878-2:2010. Toàn bộ thiết bị được hiệu chuẩn 1 lần/năm theo Thông tư số 23/2013/TT/BKHCN. Phòng thí nghiệm vận hành theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005. Lý do lựa chọn phương pháp so màu UV-Vis là vì cho phép phát hiện nồng độ thấp (giới hạn phát hiện SO₂: 7 µg/m³; NO₂: 5 µg/m³) phù hợp với điều kiện quan trắc môi trường xung quanh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện 1: Bụi lơ lửng (TSP) là chất ô nhiễm chiếm ưu thế. Kết quả quan trắc cho thấy nồng độ TSP tại khu vực trạm nghiền (KK2) và khu vực khai thác đá (KK1) vượt ngưỡng so sánh theo QCVN rõ rệt. Biểu đồ quan trắc TSP trong nghiên cứu cho thấy giá trị tại nguồn phát thải cao hơn đáng kể so với các điểm đo ở khoảng cách 100m — phản ánh quy luật giảm nồng độ theo khoảng cách phù hợp với mô hình phát tán Gaussian. Bụi từ hoạt động nổ mìn, nghiền sàng và vận chuyển chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng tải lượng ô nhiễm của mỏ.

Phát hiện 2: SO₂ có dấu hiệu vượt ngưỡng tại một số vị trí gần nguồn. Biểu đồ giá trị SO₂ quan trắc trong nghiên cứu ghi nhận nồng độ cao nhất tại các điểm gần hoạt động nổ mìn và khu vực tập kết phương tiện cơ giới. Các điểm quan trắc cách mỏ 500m (KK19, KK20) cho thấy nồng độ SO₂ giảm về gần mức nền, chứng minh phạm vi ảnh hưởng trực tiếp tập trung trong bán kính dưới 500m.

Phát hiện 3: Tiếng ồn vượt giới hạn cho phép tại khu vực sản xuất. Biểu đồ quan trắc tiếng ồn ghi nhận mức ồn đo được tại trạm nghiền và khu vực khoan đá vượt ngưỡng 70 dBA theo QCVN 26:2010/BTNMT áp dụng cho khu vực sản xuất ban ngày. Điều này đặt ra nguy cơ bệnh nghề nghiệp cho công nhân làm việc trực tiếp tại hai công đoạn này.

Phát hiện 4: Người dân địa phương nhận thức rõ mức độ ô nhiễm. Kết quả phỏng vấn 15 đối tượng (5 công nhân và 10 người dân) cho thấy đa số nhận thấy bụi và tiếng ồn ảnh hưởng rõ đến sinh hoạt hằng ngày. Người dân sát khu vực dự án phản ánh bụi phát tán theo gió về phía khu dân cư, đặc biệt vào mùa khô khi tốc độ gió cao và độ ẩm thấp.

Thảo luận kết quả

Kết quả phù hợp với nhận định chung của các nghiên cứu trong nước: bụi là nhân tố ô nhiễm số một trong khai thác đá lộ thiên, tiếp theo là các khí SO₂, NOx, CO từ thuốc nổ và phương tiện vận chuyển. Nguyên nhân bụi cao tại trạm nghiền bắt nguồn từ đặc tính kỹ thuật: đá nguyên khối qua nhiều cấp nghiền làm phát sinh hạt bụi kích thước 1–5 µm có khả năng xâm nhập sâu vào phế nang phổi, gây bệnh bụi phổi silicosis dài hạn. Mức độ ô nhiễm có xu hướng cao hơn vào ban ngày (ca sáng 7h30–11h30) khi cường độ khai thác đạt đỉnh, điều này giải thích tại sao thiết kế lấy mẫu tập trung vào hai ca sản xuất chính. So sánh với tình hình chung tại Sơn La, kết quả của nghiên cứu này phù hợp với bức tranh mà HĐND tỉnh đã xác định: ô nhiễm không khí do bụi và suy giảm sức khỏe lao động là hai trong bốn vấn đề môi trường trọng tâm cần giải quyết trong giai đoạn quy hoạch đến 2030.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống phun sương dập bụi định kỳ tại trạm nghiền và tuyến đường vận chuyển. Doanh nghiệp Kim Thành cần lắp đặt vòi phun sương tự động tại trạm nghiền và phun tưới mặt đường nội bộ tối thiểu 3 lần/ngày vào giờ cao điểm sản xuất. Mục tiêu giảm nồng độ TSP tại nguồn xuống dưới ngưỡng QCVN 05:2013/BTNMT trong vòng 6 tháng đầu triển khai. Chủ đầu tư và ban an toàn môi trường của doanh nghiệp chịu trách nhiệm thực hiện.

2. Áp dụng thuốc nổ nhũ tương (ANFO) thay thế TNT và Ammonit. Đây là giải pháp ưu tiên nhằm giảm đồng thời phát thải SO₂, NOx và bụi độc hại từ công đoạn nổ mìn — vốn là nguyên nhân phát sinh tức thời với nồng độ cao nhất trong toàn quy trình khai thác. Bộ phận kỹ thuật mỏ cần hoàn thành chuyển đổi loại thuốc nổ trong vòng 12 tháng, kết hợp đào tạo lại công nhân vận hành.

3. Quan trắc môi trường không khí định kỳ 3–6 tháng/lần. Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sơn La phối hợp doanh nghiệp tổ chức quan trắc đủ 20 vị trí theo thiết kế nghiên cứu, lấy kết quả so sánh với QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT làm căn cứ ra quyết định quản lý. Việc quan trắc cần thực hiện liên tục suốt 11 năm vòng đời dự án.

4. Trồng đai cây xanh cách ly xung quanh khu vực mỏ và trạm nghiền. Cây xanh đóng vai trò hàng rào sinh học hấp thụ bụi và giảm tốc gió mang theo hạt bụi về phía khu dân cư. Chủ dự án cần trồng ít nhất 2 hàng cây với chiều cao trên 3m tại ranh giới phía Đông Bắc và Đông Nam — hướng gió chủ đạo theo mùa trong khu vực — hoàn thành trong năm đầu tiên hoạt động.

5. Tăng cường kiểm tra chấp hành pháp luật môi trường. Cơ quan quản lý nhà nước cấp huyện và tỉnh kiểm tra định kỳ 1 lần/quý các nội dung trong báo cáo ĐTM đã được phê duyệt. Đặc biệt giám sát việc thực hiện đúng cam kết về xây dựng ban an toàn môi trường tại doanh nghiệp và tổ chức đào tạo nâng cao nhận thức môi trường cho công nhân vận hành thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhà quản lý và cơ quan nhà nước tại cấp huyện và tỉnh — đặc biệt Sở Tài nguyên và Môi trường Sơn La, HĐND tỉnh, phòng tài nguyên huyện Mai Sơn — có thể sử dụng nghiên cứu này như tài liệu tham chiếu kỹ thuật khi thẩm định, phê duyệt báo cáo ĐTM cho các dự án khai thác đá tương tự. Bộ số liệu quan trắc 20 vị trí theo 4 hướng cung cấp mẫu thiết kế quan trắc có thể nhân rộng.

Doanh nghiệp khai thác khoáng sản đang vận hành hoặc chuẩn bị triển khai mỏ đá lộ thiên tại khu vực Tây Bắc có thể tham khảo quy trình phân tích TSP, SO₂, NO₂, CO và tiếng ồn được chuẩn hóa theo TCVN/QCVN trong nghiên cứu. Đây là bộ quy trình hoàn chỉnh, đã được phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025:2005 thực hiện, giúp doanh nghiệp tự thiết lập hệ thống quan trắc nội bộ.

Nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên Thiên nhiên sẽ tìm thấy trong luận văn một case study hoàn chỉnh về đánh giá tác động không khí trong khai thác mỏ lộ thiên tại vùng núi phía Bắc Việt Nam, bao gồm cả phương pháp PRA cộng đồng và phân tích phòng thí nghiệm.

Cộng đồng dân cư sống trong bán kính 500m quanh các mỏ đá hoạt động có thể dùng nghiên cứu này để hiểu rõ các ngưỡng ô nhiễm, loại chất ô nhiễm đáng lo ngại nhất (bụi TSP và tiếng ồn), và quyền yêu cầu doanh nghiệp công bố kết quả quan trắc định kỳ theo quy định pháp luật.

Câu hỏi thường gặp

1. Hoạt động nào trong khai thác đá gây ô nhiễm không khí nhiều nhất?

Trạm nghiền đá và công đoạn nổ mìn là hai nguồn phát thải ô nhiễm lớn nhất. Tại trạm nghiền, đá nguyên khối trải qua nhiều cấp nghiền liên tục, sinh ra lượng bụi TSP rất cao, đặc biệt là hạt bụi siêu mịn kích thước 1–5 µm. Nổ mìn tạo ra đồng thời bụi tức thời nồng độ cao và các khí độc SO₂, NOx trong thời gian ngắn nhưng cường độ lớn.

2. Mỏ đá Kim Thành ảnh hưởng đến sức khỏe người dân như thế nào?

Bụi hô hấp từ mỏ đá là nguy cơ bệnh bụi phổi silicosis và các bệnh đường hô hấp mãn tính cho công nhân làm việc trực tiếp. Người dân sống trong bán kính dưới 100m chịu ảnh hưởng trực tiếp từ bụi và tiếng ồn. Tại nồng độ cao, SO₂ gây kích ứng niêm mạc phổi và khi kết hợp SO₃ có thể gây co thắt phế quản nghiêm trọng. Kết quả phỏng vấn 10 người dân địa phương xác nhận cảm nhận ô nhiễm rõ ràng.

3. Tại sao cần quan trắc theo 4 hướng từ mỏ?

Hướng phát tán bụi phụ thuộc trực tiếp vào hướng gió chủ đạo theo mùa. Thiết kế quan trắc 4 hướng (Đông Bắc, Đông Nam, Tây Nam, Tây Bắc) ở khoảng cách 50m và 100m cho phép xác định chính xác hướng nào chịu tác động lớn nhất theo từng mùa và từ đó ưu tiên bố trí đai cây xanh và hệ thống phun sương đúng hướng có hiệu quả nhất.

4. Quy hoạch khoáng sản tỉnh Sơn La đến năm 2030 có tác động gì đến môi trường không khí?

Theo định hướng giai đoạn 2021–2030, Sơn La sẽ tiếp tục khai thác tài nguyên dự trữ khoảng 22,66 triệu m³. Quy mô này đồng nghĩa với việc tải lượng bụi và khí thải từ khai thác đá sẽ tiếp tục gia tăng. Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu nền để so sánh và đánh giá xu hướng ô nhiễm tích lũy, phục vụ báo cáo đánh giá môi trường chiến lược cấp tỉnh.

5. Các tiêu chuẩn nào được dùng để đánh giá kết quả quan trắc trong nghiên cứu?

Nghiên cứu áp dụng đồng thời QCVN 05:2013/BTNMT (chất lượng không khí xung quanh), QCVN 26:2010/BTNMT (tiếng ồn), QCVN 46:2012/BTNMT (quan trắc khí tượng), kết hợp các TCVN chuyên biệt: TCVN 5971:1995 (SO₂), TCVN 6137:2009 (NO₂), TCVN 5067:1995 (TSP) và TCVN 7878-2:2010 (tiếng ồn). Đây là bộ tiêu chuẩn pháp lý đầy đủ và hiện hành tại thời điểm thực hiện nghiên cứu năm 2018.

Kết luận

  • Bụi TSP là tác nhân ô nhiễm chủ đạo phát sinh từ tất cả các công đoạn khai thác đá tại mỏ Kim Thành — từ nổ mìn, khoan, nghiền sàng đến bốc xúc và vận chuyển, với nồng độ cao nhất đo được tại trạm nghiền và khu vực khai thác trực tiếp.
  • Phạm vi ảnh hưởng tập trung trong bán kính 500m tính từ cổng mỏ, đặt cư dân bản Mạt và công nhân vào nhóm dân số phơi nhiễm ưu tiên cần bảo vệ.
  • Mỏ chưa triển khai đầy đủ biện pháp giảm thiểu theo cam kết ĐTM, đặc biệt là hệ thống phun sương dập bụi và quan trắc định kỳ — đây là điểm thiếu hụt quản lý cần khắc phục ngay.
  • Kết quả phỏng vấn cộng đồng xác nhận nhận thức của người dân về ô nhiễm phù hợp với kết quả phân tích mẫu, tăng độ tin cậy tổng thể của nghiên cứu.
  • Bước tiếp theo trong 12 tháng tới: doanh nghiệp cần lắp đặt phun sương tại trạm nghiền → chuyển sang thuốc nổ ANFO → trồng đai cây xanh cách ly → thiết lập quan trắc nội bộ 6 tháng/lần.

Để tiếp cận toàn bộ dữ liệu quan trắc, quy trình phân tích phòng thí nghiệm và bộ khuyến nghị chi tiết, các nhà nghiên cứu, cơ quan quản lý và doanh nghiệp khai thác khoáng sản nên tham khảo trực tiếp luận văn tại thư viện Trường Đại học Lâm Nghiệp hoặc liên hệ Khoa Quản lý Tài nguyên và Môi trường.