Tổng quan nghiên cứu

Làng nghề cơ khí đúc Tống Xá thuộc xã Yên Xá, huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định là một trong những trung tâm luyện kim truyền thống lâu đời với lịch sử phát triển gần 900 năm. Hoạt động công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp tại đây chiếm tới 90% tổng giá trị sản xuất kinh tế toàn xã, đóng góp doanh thu hàng năm vượt ngưỡng 100 tỷ đồng và tạo nguồn thu ngân sách từ 7 đến 8 tỷ đồng cho địa phương. Sự phát triển mạnh mẽ này đã giải quyết việc làm ổn định cho khoảng 1.200 đến 1.500 lao động tại chỗ và các vùng phụ cận, nâng mức thu nhập bình quân của công nhân cơ khí lên 3 đến 5 triệu đồng/người/tháng, cao gấp 3,3 lần so với lao động thuần nông nghiệp.

Tuy nhiên, áp lực gia tăng dân số với tốc độ tăng tự nhiên từ 0,7% đến 0,9%/năm trên tổng diện tích 199 ha cùng quy mô gần 3.500 nhân khẩu đã tạo ra những xung đột môi trường gay gắt. Toàn xã hiện có khoảng 80 công ty, doanh nghiệp tư nhân và hơn 150 hộ gia đình duy trì các xưởng đúc gang, thép, nhôm, đồng. Phần lớn các cơ sở sản xuất vẫn sử dụng công nghệ thủ công lạc hậu, mặt bằng chật hẹp đan xen trực tiếp trong khu dân cư và chưa đầu tư hệ thống xử lý chất thải đạt chuẩn.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường không khí, môi trường nước và sức khỏe cộng đồng tại làng nghề cơ khí Tống Xá giai đoạn 2006-2011; từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật sản xuất sạch hơn và quản lý sức khỏe môi trường mang tính khả thi cao nhằm giảm thiểu tỷ lệ mắc bệnh nghề nghiệp, cải thiện điều kiện sống cho cư dân địa phương.

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 Sức khỏe Môi trường (Environmental Health Theory) và Mô hình Đánh giá Rủi ro Sức khỏe Nghề nghiệp (Occupational Health Risk Assessment). Mô hình này phân tích chuỗi lan truyền ô nhiễm từ nguồn phát sinh trong dây chuyền sản xuất qua các môi trường tiếp nhận (không khí xung quanh, nước mặt, đất) đến đối tượng tiếp nhận là người lao động và cộng đồng dân cư. Khung nghiên cứu áp dụng 4 khái niệm cốt lõi: nồng độ phơi nhiễm giới hạn (TLV-TWA), bụi hô hấp chứa silic tự do (free silica), độc học hơi kim loại nặng (chì, mangan, crom) và chu trình Sản xuất sạch hơn (Cleaner Production) do Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên Hợp Quốc (UNIDO) khởi xướng nhằm giảm thiểu chất thải ngay tại nguồn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn kết hợp giữa dữ liệu thứ cấp hồi cứu trong giai đoạn 2006-2011 từ Trạm Y tế xã Yên Xá, Ủy ban nhân dân huyện Ý Yên và dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp tại hiện trường năm 2011.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích đại diện cho các hình thức sản xuất: khảo sát chi tiết tại 2 Cụm công nghiệp tập trung với tổng diện tích 5,1 ha (Cụm I rộng 2,7 ha thành lập năm 1993 và Cụm II rộng 2,4 ha thành lập năm 2000) cùng các cơ sở đúc đồng, nhôm cá thể nằm xen kẽ trong khu dân cư. Đồng thời, nghiên cứu thực hiện phát phiếu điều tra xã hội học và phỏng vấn sâu trên các nhóm đối tượng: công nhân trực tiếp sản xuất, chủ doanh nghiệp, cán bộ quản lý môi trường, đại diện các hội đoàn thể và người dân sinh sống lân cận.

Phương pháp quan trắc và phân tích trong phòng thí nghiệm được lựa chọn nhằm định lượng chính xác tải lượng ô nhiễm. Các mẫu vi khí hậu (nhiệt độ, tốc độ gió, độ ồn, độ rọi chiếu sáng) và mẫu không khí (bụi TSP, bụi PM10, khí độc CO, SO2, NO2, hơi kim loại Pb) được thu thập trực tiếp tại các vị trí thao tác trọng điểm như khu vực lò nung, sàn rót khuôn và công đoạn dỡ khuôn. Mẫu được bảo quản và phân tích tại phòng thí nghiệm đạt chuẩn Vilas theo các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế nghiêm ngặt như TCVN 6001:2008 và SMEWW 3125:2005. Việc lựa chọn phương pháp phân tích quang phổ kế và hấp thụ nguyên tử cho phép xác định chính xác hàm lượng vết của các kim loại nặng và độc chất, đối chiếu trực tiếp với Tiêu chuẩn Vệ sinh Lao động ban hành theo Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT và Tiêu chuẩn 09/2005/QĐ-BYT của Bộ Y tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, môi trường không khí tại khu vực làm việc bị ô nhiễm bụi nghiêm trọng, đặc biệt là bụi chứa hàm lượng silic tự do cao. Kết quả đo đạc tại Công ty Xuân Phong (thuộc Cụm công nghiệp) vào thời điểm phá dỡ khuôn ghi nhận nồng độ bụi tổng lên tới 5.000 µg/m3, vượt 2,5 lần giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn vệ sinh lao động; trong đó hàm lượng SiO2 tự do chiếm tới 38,5%. Đáng chú ý, tại hộ sản xuất gia đình bên ngoài cụm công nghiệp, nồng độ bụi tổng tại vị trí đổ khuôn đạt mức kỷ lục 9.570 µg/m3.

Thứ hai, phát hiện sự hiện diện đáng báo động của hơi chì và các khí độc tại các xưởng đúc đồng thủ công. Nồng độ chì (Pb) trong bụi đo được tại khu vực đổ khuôn và vớt cặn dao động từ 56 đến 66 µg/m3, vượt ngưỡng giới hạn cho phép của các tổ chức an toàn lao động quốc tế (50 µg/m3). Đồng thời, nồng độ khí CO đo được sát lò nung thủ công lên tới 19.021 µg/m3 và khí SO2 đạt 124,1 µg/m3 do quá trình đốt cháy nhiên liệu than, củi không triệt để.

Thứ ba, điều kiện vi khí hậu tại nơi làm việc không đạt tiêu chuẩn tiện nghi nhiệt và an toàn lao động. Nhiệt độ tại khu vực nấu luyện kim loại dao động từ 31,7°C đến 33,5°C, tốc độ gió đối lưu rất thấp chỉ từ 0,3 đến 0,5 m/s, tiếng ồn tại khu gia công cơ khí đạt 81 đến 83 dBA (tiệm cận ngưỡng nguy hại 85 dBA) và độ rọi chiếu sáng chỉ đạt 70 đến 120 Lux, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn quy định từ 150 đến 300 Lux.

Thứ tư, kết quả phân tích khí thải tại các ống khói sau hệ thống xử lý cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm giảm rõ rệt: SO2 chỉ còn 0,254 mg/m3, NO2 đạt 0,144 mg/m3, CO đạt 9,268 mg/m3 và bụi TSP đạt 0,542 mg/m3, toàn bộ đều nằm trong giới hạn cho phép của Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT, khẳng định tính hiệu quả của các biện pháp xử lý khí thải tập trung.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng phát tán bụi và khí độc bắt nguồn từ đặc thù công nghệ làm khuôn cát và sử dụng phế liệu kim loại không qua phân loại sạch. Để sản xuất được 1 tấn sản phẩm đúc, các xưởng phải sử dụng trung bình từ 4 đến 5 m3 vật liệu làm khuôn gồm cát, đất sét và bột than. Khi rót kim loại nóng chảy ở nhiệt độ từ 1.200°C đến 1.700°C, các hạt cát thạch anh bị phá vỡ cấu trúc tinh thể; kết hợp với lực va đập cơ học trong công đoạn phá khuôn đã giải phóng lượng lớn bụi hô hấp kích thước nhỏ từ 2 đến 5 µm.

Dữ liệu quan trắc có thể được trình bày tối ưu thông qua biểu đồ hình cột so sánh tương quan nồng độ bụi hô hấp và hàm lượng silic tự do giữa các công đoạn sản xuất, kết hợp bảng ma trận đánh giá rủi ro phơi nhiễm chì tại các xưởng đúc đồng. So sánh với các nghiên cứu tại các làng nghề đúc kim loại khác ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, mức độ ô nhiễm bụi silic tại Tống Xá ở ngưỡng rất cao do tỷ lệ cơ giới hóa thấp và không có hệ thống chụp hút bụi cục bộ tại sàn dỡ khuôn. Sự kết hợp đồng thời giữa bụi silic và hơi chì làm gia tăng nguy cơ mắc bệnh bụi phổi - silicosis và suy giảm chức năng tạo máu của người lao động.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, áp dụng đồng bộ các giải pháp sản xuất sạch hơn (SXSH) và cải tiến kỹ thuật. Đẩy mạnh việc thay thế toàn bộ các lò gió đứng đun than truyền thống (nhiệt độ 1.300 - 1.400°C) bằng lò cảm ứng điện từ trung tần (nhiệt độ 1.500 - 1.700°C), giúp giảm phát thải khí SO2, CO và bụi khói trên 80%. Tái sinh tuần hoàn cát khuôn sau khi phá dỡ nhằm giảm lượng chất thải rắn phát sinh, do các chủ doanh nghiệp đúc chủ trì triển khai trong lộ trình 2012-2015.

Thứ hai, đầu tư hệ thống kỹ thuật xử lý môi trường đạt chuẩn. Lắp đặt chụp hút khói bụi cục bộ tại các vị trí lò nấu và bàn tháo dỡ khuôn, kết nối với hệ thống lọc bụi túi vải kết hợp cyclone lắng bụi có hiệu suất xử lý đạt trên 90%. Xây dựng bể tuần hoàn khép kín 100% lượng nước làm mát tôi luyện kim loại, tránh xả tràn ra mương dẫn nước chung của xã dài 1 km, do Ban Quản lý Cụm công nghiệp phối hợp Sở Tài nguyên và Môi trường Nam Định giám sát định kỳ 6 tháng/lần.

Thứ ba, nâng cấp điều kiện vệ sinh công nghiệp và bảo hộ lao động. Cải tạo hệ thống thông gió cưỡng bức và nâng cấp giàn đèn chiếu sáng nhà xưởng đạt cường độ trên 200 Lux. Cung cấp đầy đủ trang thiết bị bảo hộ đạt chuẩn gồm khẩu trang lọc bụi silic chuyên dụng, mặt nạ chống hơi chì và kính bảo hộ cách nhiệt cho 1.200 công nhân, kết hợp tổ chức khám sức khỏe định kỳ hàng năm.

Thứ tư, hoàn thiện thể chế quản lý và quy hoạch làng nghề. Ủy ban nhân dân huyện Ý Yên và xã Yên Xá cần đẩy nhanh tiến độ di dời dứt điểm khoảng 20 cơ sở đúc đồng, nhôm đang hoạt động trong khu dân cư vào Cụm công nghiệp tập trung quy mô 5,1 ha; đồng thời tăng cường thanh tra, kiên quyết xử phạt các cơ sở không thực hiện cam kết bảo vệ môi trường theo quy định pháp luật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất: Các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và công thương cấp tỉnh/huyện (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định, Chi cục Bảo vệ Môi trường, Phòng TN&MT huyện Ý Yên). Luận văn cung cấp bộ dữ liệu thực chứng và phương pháp luận rõ ràng để xây dựng quy hoạch phân vùng môi trường, thiết lập quy chuẩn kiểm soát xả thải làng nghề đúc kim loại.

Nhóm thứ hai: Chủ các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất cơ khí đúc tại các làng nghề. Tài liệu này cung cấp các giải pháp kỹ thuật cụ thể về chuyển đổi lò cảm ứng trung tần, định mức sử dụng 4-5 m3 cát khuôn/tấn sản phẩm và các phương thức sản xuất sạch hơn giúp cắt giảm chi phí nhiên liệu, hạn chế thất thoát nguyên liệu và bảo vệ công nhân.

Nhóm thứ ba: Cán bộ y tế dự phòng, chuyên gia an toàn - vệ sinh lao động. Cung cấp các bằng chứng dịch tễ học và số liệu quan trắc phơi nhiễm bụi chứa 38,5% silic tự do cùng hơi chì 57 µg/m3, phục vụ công tác chẩn đoán sớm bệnh bụi phổi, nhiễm độc kim loại nặng và thiết kế chương trình can thiệp y tế cộng đồng.

Nhóm thứ tư: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Đô thị và Công nghiệp. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp tích hợp quan trắc hiện trường chuẩn Vilas với điều tra xã hội học trong đánh giá sức khỏe môi trường thực địa.

Câu hỏi thường gặp

Công đoạn nào trong dây chuyền đúc tại Tống Xá phát sinh bụi silic nguy hiểm nhất?

Công đoạn tháo dỡ khuôn và làm sạch bề mặt vật đúc là nguồn phát sinh bụi silic nguy hiểm nhất. Nhiệt độ nóng chảy cao làm vỡ tinh thể thạch anh (SiO2), sinh ra các hạt bụi hô hấp mịn kích thước 2-5 µm với nồng độ đo được lên đến 5.000 µg/m3, chứa tới 38,5% silic tự do, dễ xâm nhập sâu vào phế nang phổi gây xơ hóa mô phổi.

Hơi chì phát sinh từ công đoạn nào và ảnh hưởng ra sao đến sức khỏe người lao động?

Hơi chì phát sinh chủ yếu trong quá trình nấu chảy phế liệu đồng và công đoạn rắc bột phấn chì phủ bề mặt khuôn đúc. Nồng độ chì đo được trong vùng thao tác đạt 57 đến 66 µg/m3. Tiếp xúc lâu dài với bụi và hơi chì không có bảo hộ sẽ dẫn đến tổn thương hệ thần kinh, suy thận và rối loạn quá trình tổng hợp huyết sắc tố.

Lò cảm ứng điện từ trung tần có ưu điểm môi trường vượt trội gì so với lò than truyền thống?

Lò cảm ứng trung tần nung chảy gang thép ở nhiệt độ 1.500 - 1.700°C hoàn toàn bằng năng lượng điện, không đốt nhiên liệu hóa thạch nên triệt tiêu hoàn toàn nguồn phát sinh khí độc SO2, CO, NOx và bụi tro than; đồng thời giúp giảm thiểu lượng xỉ thải, tạo môi trường vi khí hậu trong lành hơn cho người lao động.

Nước thải từ công đoạn tôi luyện kim loại có gây ô nhiễm nguồn nước mặt không?

Nước dùng làm nguội đột ngột gang thép trong bể tôi chứa hàm lượng kim loại nặng hòa tan như crom, mangan, niken cùng cặn dầu mỡ. Việc xả thải trực tiếp lượng nước này ra hệ thống mương chung mà không qua lắng lọc làm suy giảm chất lượng nước mặt nghiêm trọng, đe dọa trực tiếp đến nguồn nước tưới tiêu nông nghiệp.

Tại sao cần phải di dời các cơ sở đúc thủ công vào Cụm công nghiệp tập trung?

Việc di dời hơn 20 cơ sở đúc nhỏ lẻ rải rác trong khu dân cư vào Cụm công nghiệp tập trung rộng 5,1 ha giúp tách biệt nguồn phát thải độc hại khỏi không gian sống của gần 3.500 cư dân; đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng hệ thống thu gom và xử lý khí thải, nước thải tập trung đạt chuẩn.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập bức tranh khoa học toàn diện về ô nhiễm môi trường lao động tại làng nghề Tống Xá, nổi bật là nồng độ bụi tổng lên đến 5.000 - 9.570 µg/m3, hàm lượng silic tự do chiếm 38,5% và nồng độ hơi chì đạt 57 µg/m3.
  • Chỉ rõ mối nguy hại nghiêm trọng đối với sức khỏe của 1.200 công nhân xuất phát từ điều kiện vi khí hậu khắc nghiệt, nhiệt độ nơi làm việc chạm mức 33,5°C và tình trạng thiếu hụt thiết bị bảo hộ chuyên dụng.
  • Đánh giá và khẳng định việc chuyển đổi sang công nghệ lò cảm ứng trung tần là bước đột phá kỹ thuật giúp loại bỏ triệt để khí độc SO2, CO so với phương pháp đun lò than truyền thống.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp tổng thể, kết hợp hài hòa giữa kỹ thuật sản xuất sạch hơn, thu gom xử lý khí thải bằng lọc túi vải và di dời triệt để các xưởng đúc vào Cụm công nghiệp tập trung 5,1 ha.
  • Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn vững chắc phục vụ công tác quy hoạch, quản lý môi trường làng nghề bền vững tại huyện Ý Yên và tỉnh Nam Định.

Kế hoạch chuyển đổi công nghệ và quy hoạch hạ tầng xử lý chất thải cần được chính quyền địa phương và các doanh nghiệp khẩn trương hoàn thiện trong giai đoạn 2012-2015 nhằm bảo vệ sức khỏe cho gần 3.500 cư dân xã Yên Xá. Các nhà quản lý, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác toàn văn luận văn để áp dụng mô hình đánh giá sức khỏe môi trường vào thực tiễn các làng nghề luyện kim trên toàn quốc.