Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghệ an hà tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu

Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản tại Nghệ An - Hà Tĩnh, đề xuất giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hòa
• Người hướng dẫn: TS. Trịnh Thành
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá Tai Biến Môi Trường Do Khai Thác Khoáng Sản Tại Nghệ An - Hà Tĩnh Và Giải Pháp Giảm Thiểu
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án
• 1.1.1. Một số khái niệm
• 1.1.2. Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án
• 1.2. Tổng quan các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác
• 1.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước
• 1.2.1.1. Trên thế giới
• 1.2.1.2. Tại Việt Nam
• 1.2.2. Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường
• 1.3. Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu
• 1.3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn
• 1.3.2. Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu
• 1.3.3. Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản
• 1.3.4. Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng nghiên cứu
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁCH TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cách tiếp cận trong nghiên cứu tai biến môi trường
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu
• 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường
• 2.2.3. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám kết hợp GIS
• 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu địa động lực
• 2.2.5. Phương pháp mô hình hóa môi trường
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản
• 3.1.1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các vị trí khai thác khoáng sản
• 3.1.2. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các điều kiện môi trường
• 3.1.3. Kết quả xây dựng CSDL nền phân tích nguy cơ xảy ra tai biến
• 3.2. Kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến tại vùng
• 3.2.1. Nhóm các yếu tố tự nhiên
• 3.2.2. Nhóm các yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác, chế biến khoáng sản
• 3.3. Kết quả đánh giá nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu
• 3.3.1. Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp và vùng Tương Dương Nghệ An)
• 3.3.2. Kết quả phân vùng lũ bùn đá tại vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An)
• 3.3.3. Kết quả mô phỏng quá trình lan truyền một số chất gây ô nhiễm môi trường tại một số bãi thải quặng đuôi các khu vực khai thác, chế biến khoáng sản
• 3.3.4. Kết quả phân vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản
• 3.4. Phân tích đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu
• 3.4.1. Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác
• 3.4.2. Đặc điểm tai biến liên quan đến điều kiện địa chất và loại hình khoáng sản
• 3.5. Phân tích nguyên nhân gây tai biến môi trường tại khu vực Nghiên cứu
• 3.5.1. Nguyên nhân tự nhiên
• 3.5.2. Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh
• 3.6. Công tác quản lý nhà nước về khoáng sản và môi trường
• 3.7. Xây dựng giải pháp giảm thiểu và phòng ngừa tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản
• 3.7.1. Xây dựng và hoàn thiện các giải pháp tổng thể
• 3.7.2. Các giải pháp cụ thể đối với hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực
• 3.7.3. Xây dựng các giải pháp giảm thiểu các tác nhân gây tai biến
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

Tóm tắt

I. Tổng quan về tai biến môi trường và hiện trạng môi trường khu vực Nghệ An Hà Tĩnh

Tai biến môi trường liên quan đến khai thác khoáng sản là vấn đề nghiêm trọng tại khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh. Các hoạt động khai thác gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm suy thoái môi trường, ô nhiễm môi trường, và mất đa dạng sinh học. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá các tác động môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản, đồng thời phân tích hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác. Các yếu tố tự nhiên và nhân tạo đều được xem xét để hiểu rõ nguyên nhân gây ra tai biến môi trường. Kết quả cho thấy, việc quản lý môi trường chưa hiệu quả là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

1.1. Khái niệm và tiêu chuẩn liên quan

Các khái niệm về tai biến môi trường và khai thác khoáng sản được định nghĩa rõ ràng trong nghiên cứu. Các tiêu chuẩn và quy chuẩn về bảo vệ môi trường cũng được áp dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng. Các tiêu chuẩn này bao gồm các quy định về đánh giá môi trường, quản lý môi trường, và phục hồi môi trường sau khai thác. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là cần thiết để giảm thiểu tác động môi trường từ hoạt động khai thác.

1.2. Hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu

Hiện trạng môi trường tại Nghệ An và Hà Tĩnh cho thấy sự suy thoái môi trường nghiêm trọng do khai thác tài nguyên. Các khu vực khai thác khoáng sản đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường đất, nước, và không khí. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc thiếu các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả đã dẫn đến sự gia tăng các tai biến môi trường. Các dữ liệu thu thập được cho thấy sự cần thiết của việc áp dụng các giải pháp giảm thiểu để cải thiện tình hình.

II. Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp khoa học để đánh giá tai biến môi trường do khai thác khoáng sản. Các phương pháp bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích ảnh viễn thám, và mô hình hóa môi trường. Cách tiếp cận này cho phép xác định các yếu tố nguy cơ và dự báo khả năng xảy ra tai biến môi trường. Nghiên cứu cũng sử dụng các công cụ GIS để phân tích không gian và thời gian của các tác động môi trường. Kết quả từ các phương pháp này sẽ là cơ sở để đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

2.1. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu

Quá trình thu thập dữ liệu bao gồm việc khảo sát thực địa và thu thập các mẫu môi trường. Các dữ liệu này được xử lý và tổng hợp để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tai biến môi trường. Các công cụ phần mềm được sử dụng để xử lý dữ liệu một cách chính xác và hiệu quả. Kết quả từ quá trình này giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao và đề xuất các biện pháp quản lý môi trường phù hợp.

2.2. Phương pháp mô hình hóa môi trường

Mô hình hóa môi trường được sử dụng để dự báo các tác động môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản. Các mô hình này giúp đánh giá khả năng xảy ra tai biến môi trường và dự báo sự lan truyền của các chất ô nhiễm. Kết quả từ mô hình hóa cung cấp thông tin quan trọng để xây dựng các giải pháp giảm thiểu và phục hồi môi trường sau khai thác.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố nguy cơ gây ra tai biến môi trường tại Nghệ An và Hà Tĩnh. Các kết quả cho thấy, hoạt động khai thác khoáng sản đã gây ra nhiều tác động môi trường nghiêm trọng, bao gồm ô nhiễm môi trường và suy thoái môi trường. Nghiên cứu cũng đã khoanh vùng các khu vực có nguy cơ cao và đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả. Các giải pháp này bao gồm việc cải thiện quản lý môi trường, áp dụng các công nghệ khai thác thân thiện với môi trường, và thực hiện các biện pháp phục hồi môi trường sau khai thác.

3.1. Đánh giá nguy cơ tai biến môi trường

Nghiên cứu đã đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản. Các yếu tố tự nhiên và nhân tạo đều được xem xét để xác định mức độ nguy cơ. Kết quả cho thấy, các khu vực có địa hình phức tạp và công nghệ khai thác lạc hậu có nguy cơ cao hơn. Các dữ liệu này là cơ sở để đề xuất các biện pháp giảm thiểu và quản lý môi trường hiệu quả.

3.2. Giải pháp giảm thiểu tai biến môi trường

Các giải pháp giảm thiểu được đề xuất bao gồm việc cải thiện công nghệ khai thác, tăng cường quản lý môi trường, và thực hiện các biện pháp phục hồi môi trường sau khai thác. Các giải pháp này nhằm giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác khoáng sản.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Hoạt động công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản đóng vai trò đòn bẩy then chốt đối với tăng trưởng kinh tế và công nghiệp hóa, nhưng đồng thời là tác nhân nhân sinh mạnh mẽ nhất làm biến đổi sâu sắc địa chất môi trường. Tại khu vực Bắc Trung Bộ, đặc biệt là hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh, sự tập trung mật độ cao các điểm mỏ khai thác đá hoa trắng, đá xây dựng thông thường, sa khoáng thiếc (khu vực Quỳ Hợp) và quặng sắt, sa khoáng titan ven biển (khu vực Thạch Hà - Cẩm Xuyên, Thạch Khê) đã phá vỡ thế cân bằng sinh thái địa chất vốn được tích tụ qua hàng chục triệu năm. Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường của Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Hòa với đề tài "Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu" (thuộc Đề tài cấp Bộ mã số B2014-02-212) đặt nền móng tiên phong trong việc tiếp cận định lượng hóa nguy cơ tai biến địa chất - môi trường mỏ.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi được nhận diện rõ nét: Các công trình trước đây tại Việt Nam phần lớn tiếp cận ở quy mô vùng mang tính mô tả định tính đơn lẻ, phân tích các thông số ô nhiễm riêng biệt hoặc chỉ dừng lại ở các đánh giá tác động môi trường (ĐTM) tĩnh, thiếu tính liên kết động lực học không gian - thời gian. Chưa có một hệ phương pháp tích hợp đa quy mô có khả năng định lượng hóa nguy cơ tích hợp giữa biến động cơ học (trượt lở moong khai thác, vỡ đập quặng đuôi, lũ bùn đá) và quá trình lan truyền địa hóa chất ô nhiễm (kim loại nặng, dòng thải axit mỏ, phóng xạ tự nhiên) từ bãi thải vào hệ thống thủy văn - thổ nhưỡng.

Hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học được thiết lập chặt chẽ:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Những yếu tố tự nhiên nền và yếu tố kích hoạt nhân sinh nào đóng vai trò kiểm soát chính đối với các dạng tai biến trượt lở, lũ bùn đá và ô nhiễm môi trường do khai khoáng tại Nghệ An - Hà Tĩnh?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Mức độ chính xác và tính tương thích của các mô hình toán thống kê không gian (Bayes WoE, CF, LR, ANN) và mô hình phần tử hữu hạn (CTRAN/W) trong việc mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm và dự báo phân vùng nguy cơ tai biến môi trường đạt ngưỡng độ tin cậy nào?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Làm thế nào để xây dựng một khung giải pháp giảm thiểu mang tính đồng bộ từ can thiệp công trình, công nghệ nổ mìn phi điện, kiểm soát quặng đuôi đến cơ chế quản trị rủi ro cấp chính sách?

Hệ thống giả thuyết nghiên cứu bao gồm:

• Giả thuyết H1: Không gian phân bố của các vụ trượt lở sườn tầng khai thác và bãi thải mỏ có mối tương quan phi tuyến chặt chẽ với mật độ nứt nẻ/đứt gãy kiến tạo, độ dốc địa hình và chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) bị biến động do bóc phủ moong mỏ.
• Giả thuyết H2: Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và thống kê xác suất Bayes (WoE) mang lại độ chính xác dự báo (AUC/ROC) vượt trội so với các phương pháp đánh giá chuyên gia truyền thống khi tích hợp cơ sở dữ liệu viễn thám đa thời gian.
• Giả thuyết H3: Quá trình di chuyển và lan truyền chất ô nhiễm từ bãi thải quặng đuôi (Bản Cô, Châu Hồng) vào tầng nước ngầm và lưu vực nước mặt tuân theo phương trình thấm - tán xạ phi bão hòa chịu sự chi phối trực tiếp của đường cong đặc trưng đất - nước (SWCC) và lượng mưa cực đoan 24 giờ.

Khung lý thuyết của công trình tích hợp lý thuyết đánh giá rủi ro tai biến địa chất của Ủy ban Hỗn hợp Quốc tế JTC1 (2009), Khung đánh giá rủi ro biến đổi khí hậu AR5 của IPCC (2014), cùng các nguyên lý nhiệt động học thấm và truyền chất trong môi trường rỗng. Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát các điểm mỏ trọng điểm tại Quỳ Hợp (Châu Hồng, Châu Tiến, Châu Lộc, Liên Hợp, bản Na Kỳ) và ven biển Hà Tĩnh (Thạch Khê, Thạch Đỉnh, Thạch Hải, Thạch Văn). Kết quả nghiên cứu tạo ra tác động định lượng đột phá: cung cấp bộ bản đồ số hóa tỷ lệ 1:25.000 đến 1:50.000 phân vùng 04 nhóm tai biến trọng yếu, thiết lập ngưỡng an toàn môi trường mỏ phục vụ trực tiếp cho thẩm định quy hoạch và cấp phép khai thác khoáng sản bền vững.

---

Literature Review và Positioning

Tổng quan y văn quốc tế ghi nhận sự chuyển dịch mô thức mạnh mẽ từ các phương pháp khảo sát thực địa địa mạo truyền thống sang mô hình hóa số và học máy không gian. Trong giai đoạn tiền 1990, các nghiên cứu kinh điển như phân loại trượt đất của Nemcok và cộng sự (1972) tại Tiệp Khắc, lập bản đồ địa mạo vùng Sendai tỷ lệ 1:200.000 của Hatano và cộng sự (1974), hay phân vùng trượt lở mỏ than Nam Xứ Wales của Conway (1980) chủ yếu dựa vào đo vẽ kiểm kê thực địa tốn nhiều thời gian và mang tính lịch sử cục bộ.

Từ sau năm 2000, sự phát triển vượt bậc của công nghệ GIS và viễn thám mở ra kỷ nguyên định lượng hóa xác suất:

1. Trường phái thống kê xác suất và trọng số bằng chứng (Weight of Evidence - WoE, Certainty Factor - CF): Tiêu biểu với công trình của Chung và Fabbri (2001), Lan và cộng sự (2004) tại lưu vực sông Xiaojiang (Trung Quốc), hay Christos Chalkias và cộng sự (2014) tại bán đảo Peloponnese (Hy Lạp) khi thiết lập Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất (LSI) kết hợp dữ liệu lượng mưa cực đoan.
2. Trường phái mô hình hóa số địa kỹ thuật và động lực học dòng thấm (Geotechnical & Numerical Modeling): Sử dụng các mô hình phần tử hữu hạn (FEM), phân tích biến dạng không liên tục (DDA), mô hình SINMAP, CHASM, TRIGRS và bộ phần mềm GeoStudio (SLOPE/W, SEEP/W, CTRAN/W) được phát triển bởi các nhóm nghiên cứu như Kumar và Sanoujam (2006), Gilson (2008), GEO-Slope (2018).
3. Trường phái mô hình đa tiêu chí không gian (Spatial Multi-Criteria Analysis - SMCA/AHP): Khởi xướng bởi Saaty (1980), Ayalew (2005), Castellanos và Van Westen (2007) nhằm xử lý các vùng có dữ liệu quan trắc lịch sử hạn chế bằng logic mờ và ma trận so sánh cặp.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu môi trường mỏ trước đây thường tập trung vào hiện trạng ô nhiễm hóa học đơn lẻ của nước mặt hoặc khí bụi công nghiệp (như các nghiên cứu của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, các đề tài ĐTM riêng lẻ cho từng mỏ đá, mỏ thiếc). Luận án của NCS. Nguyễn Thị Hòa định vị chính xác điểm giao thoa giữa 03 trường phái trên: tích hợp viễn thám đa thời kỳ (Landsat 5 TM, 7 ETM+, 8 OLI) để phát hiện biến động lớp phủ và khai thác trái phép; áp dụng so sánh chéo 04 thuật toán định lượng (Bayes WoE, CF, LR, ANN) để triệt tiêu tính chủ quan của chuyên gia; đồng thời sử dụng mô hình phần tử hữu hạn 2D CTRAN/W để mô phỏng chính xác đường biên lan truyền chất ô nhiễm từ quặng đuôi theo các mốc thời gian từ 250 ngày đến 2000 ngày.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế điển hình:

• So với mô hình trượt lở bán đảo Peloponnese của Chalkias và cộng sự (2014): Nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở bản đồ LSI tự nhiên mà tích hợp trực tiếp các tham số kích hoạt do nhân sinh (nổ mìn, cắt tầng bờ moong, bãi thải quặng đuôi không đầm nén).
• So với mô hình phát tán chất ô nhiễm mỏ tại Châu Phi (Dự án UNESCO/IUGS, 2004) hay thung lũng Tully (Mỹ, Pair & Kappel, 2002): Luận án đã làm sáng tỏ cơ chế bục nước, thẩm thấu chất ô nhiễm trong điều kiện nhiệt đới gió mùa có lượng mưa 24 giờ vượt 100mm, phản ánh đặc thù địa chất karst hóa tại Quỳ Hợp và vùng cát biển ven bờ Thạch Khê.

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp quan trọng vào lý thuyết Địa chất môi trường mỏ (Mining Environmental Geology) và Lý thuyết Tai biến tự nhiên tích hợp nhân sinh (Anthropogenic Geo-hazard Theory):

1. Mở rộng mô hình lý thuyết Đánh giá Tai biến Môi trường: Luận án chuẩn hóa khái niệm: "Tai biến môi trường là biểu hiện về điều kiện, hoàn cảnh, hiện tượng, vụ việc hoặc quá trình, được xuất hiện, diễn biến trong thiên nhiên, trong xã hội, có tiềm năng gây hại, gây nguy hiểm đe dọa đối với an toàn sức khỏe, tính mạng con người, tài sản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội... hoặc phá vỡ tính ổn định, an toàn mang tính hệ thống môi trường tự nhiên, môi trường văn hóa xã hội và môi trường nhân sinh".
2. Khung lý thuyết tương tác Yếu tố Nền - Yếu tố Kích thích (Baseline vs. Triggering Factors): Luận án chứng minh trên phương diện toán học rằng các yếu tố nền (đặc điểm thạch học, mức độ phong hóa, mật độ đứt gãy kiến tạo) đóng vai trò điều kiện cần, xác định ngưỡng chịu tải của sườn dốc; trong khi các yếu tố kích thích nhân sinh (góc dốc cắt tầng vượt thiết kế, rung chấn nổ mìn, sự gia tải của đống thải quặng đuôi kết hợp mưa bão >75-100mm/24h) là điều kiện đủ kích hoạt tai biến tức thời.
3. Mô hình hóa dịch chuyển chất ô nhiễm qua môi trường rỗng không bão hòa: Mở rộng lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm truyền thống bằng cách kết hợp cơ chế thấm không bão hòa với hàm lực hút dính ma trận (matric suction) và đường cong đặc trưng đất - nước (Soil-Water Characteristic Curve - SWCC) đối với bùn thải quặng sa khoáng.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp đa tầng dữ liệu:

• Tích hợp liên ngành: Kết hợp thạch học địa chất, địa chất thủy văn - địa chất công trình, viễn thám vi sai đa phổ và thủy lực dòng thấm.
• Tiếp cận tổng hợp 3 bước: Tiếp cận thừa kế (phân tích lịch sử tai biến trượt lở, bục nước, vỡ đập quặng đuôi) $\rightarrow$ Tiếp cận phát sinh (lượng hóa cơ chế tác động của độ dốc, lượng mưa, nứt nẻ qua GIS) $\rightarrow$ Tiếp cận tổng hợp (chồng ghép lớp thông tin có trọng số qua AHP, Bayes WoE, ANN và CTRAN/W).
• Điều kiện biên xác định (Boundary Conditions): Mô hình được thiết lập với các ngưỡng lượng mưa kích hoạt cụ thể (lượng mưa 24h cực đại, chu kỳ số ngày mưa liên tục >75mm và >100mm), góc dốc tầng khai thác từ $30^\circ$ đến $75^\circ$, và hệ số thấm $k$ biến thiên theo độ chặt của bãi thải mỏ.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế theo trường phái Thực chứng luận (Positivism) kết hợp Hiện thực phê phán (Critical Realism), sử dụng phương pháp hỗn hợp (Mixed-Methods) với trọng tâm là định lượng hóa không gian:

• Quy mô đa cấp: Cấp vùng (toàn tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh, tỷ lệ 1:100.000 đến 1:50.000) và Cấp điểm mỏ chi tiết (Quỳ Hợp, Thạch Khê, tỷ lệ 1:25.000 đến 1:10.000).
• Mẫu khảo sát thực địa toàn diện: Khảo sát 100% các điểm mỏ đang hoạt động, mỏ đóng cửa, mỏ chưa cấp phép và các xưởng chế biến khoáng sản tại 2 cụm trọng điểm; tiến hành đo đạc 94 điểm suất liều bức xạ gamma môi trường, 96 điểm nồng độ radon trong đất/không khí/nước tại mỏ granit Nam Giới.

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Thu thập dữ liệu viễn thám đa thời gian:
   • Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 5 TM (giai đoạn 1990-1995), Landsat 7 ETM+ (2000-2005) và Landsat 8 OLI (2015-2017) thuộc các cảnh Path/Row 126/47 và 127/47 với độ phủ mây kiểm soát dưới 10%.
   • Nắn chỉnh hình học sai số $<1\text{ pixel}$; phân loại lớp phủ sử dụng thuật toán Phân loại xác suất cực đại (Maximum Likelihood Classification - MLC) và Ánh xạ góc phổ (Spectral Angle Mapper - SAM) để nhận diện các moong khoáng sản và bãi thải lộ thiên sáng màu, loang lổ.
2. Thiết bị quan trắc hiện trường chuẩn quốc tế:
   • Định vị không gian: Máy định vị vệ tinh GPS 12 Garmin.
   • Quan trắc khí độc hại: Bộ thiết bị DSTOX-ST-PPC và GrayWolf (USA).
   • Đo nồng độ bụi: Bơm lấy mẫu bụi thể tích chuẩn BD Portable Air Sampling Pump Model 5959P (USA).
   • Đo ồn và chấn động: Máy đo mức âm tích phân Extech 407780, Extech 45160 (Đài Loan), thiết bị NL-04.
   • Quan trắc vi khí hậu: Đầu đo kỹ thuật số TESTO 615.
3. Tiêu chuẩn kiểm chuẩn chất lượng môi trường:
   • Nước mặt: QCVN 08-MT:2015/BTNMT.
   • Nước ngầm: QCVN 09-MT:2015/BTNMT.
   • Nước thải công nghiệp: QCVN 40:2011/BTNMT.
   • Đất và chất thải rắn: QCVN 03-MT:2015/BTNMT.
   • Không khí xung quanh và tiếng ồn: QCVN 05:2013/BTNMT, QCVN 26:2010/BTNMT.

Data và phân tích

Hệ thống xử lý phân tích dữ liệu đa biến bao gồm:

• Mô hình toán thống kê nhạy cảm trượt lở: Sử dụng Tỷ số tần suất (Frequency Ratio - FR), Trọng số bằng chứng Bayes (Weight of Evidence - WoE), Hệ số tin cậy (Certainty Factor - CF), Hồi quy Logistic (LR) và Mạng nơ-ron nhân tạo đa tầng truyền thẳng (ANN - Multi-layer Perceptron Back-propagation). Đánh giá độ chính xác qua ma trận sai số (Confusion Matrix) và đường cong đặc trưng hoạt động của bộ thu (ROC - AUC).
• Mô hình đánh giá đa chỉ tiêu (MCDA - Saaty AHP): Thiết lập ma trận so sánh cặp đôi cho 12 chỉ tiêu tự nhiên và nhân sinh (độ dốc, độ cao DEM, hướng sườn, thạch học, mật độ đứt gãy lineament, điều kiện ĐCCT, ĐCTV, vỏ phong hóa, chỉ số thực vật NDVI, mật độ dòng chảy, loại đất, lượng mưa cực đại), tính toán chỉ số nhất quán ngẫu nhiên ($CR < 0.1$).
• Mô hình phần tử hữu hạn GeoStudio 2012 (SEEP/W & CTRAN/W): Giải bài toán dòng thấm bão hòa - không bão hòa 2 chiều kết hợp phương trình vi phân truyền chất bình suy - phân tán (advection-dispersion equation), mô phỏng bước phát tán chất ô nhiễm tại bãi thải quặng thiếc Bản Cô và mỏ đá vôi Châu Hồng qua các mốc 250, 500, 750, 1000, 1250, 1500, 1750 và 2000 ngày.

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

      So Sánh Mức Độ Ô Nhiễm Nguồn Nước & Đất Tại Vùng Mỏ Ven Biển Thạch Hà

1. Thực trạng suy thoái và ô nhiễm nguồn nước mặt - nước ngầm nghiêm trọng:
   • Tại lưu vực suối Chùa Tran (dài 8km, cấp nước 200 hộ dân và 820ha đất nông nghiệp các xã Thạch Đỉnh, Thạch Khê, Thạch Hải), nước có màu trắng đục, nồng độ pH từ 4,86 đến 5,94 (thấp hơn quy chuẩn QCVN 08-MT:2015 1,01-1,23 lần), COD dao động 19-47 mg/l (vượt quy chuẩn 1,9-4,7 lần), $\text{BOD}_5$ từ 13-26 mg/l (vượt 3,25-6,5 lần). Nước ngầm giếng sinh hoạt ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng với hàm lượng COD 28-56 mg/l, vượt quy chuẩn QCVN 09-MT:2015 từ 7 đến 14 lần do nước thải các mỏ đá Thạch Hải, Công ty 999 và mỏ sắt Thạch Khê xả trực tiếp.
   • Tại suối Đồng Bàn (xã Thạch Văn, cấp nước 50 hộ dân, 195ha đất lúa), nước mặt có pH 5,18-5,52; COD 22-58 mg/l (vượt 2,2-5,8 lần); $\text{BOD}_5$ 12-23 mg/l (vượt 3-5,8 lần). Nước ngầm nhiễm bẩn nặng nề với COD đạt ngưỡng 21-70 mg/l, vượt quy chuẩn từ 5,2 đến 17,5 lần từ nguồn xả thải của mỏ khai thác quặng titan sa khoáng.
2. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất vượt ngưỡng sinh thái:
   • Khu vực Thạch Khê (900ha đất canh tác ven chân núi Nam Giới): Hàm lượng Asen (As) dao động 15,5-29,7 ppm (vượt QCVN 03-MT:2015 từ 1,29 đến 2,48 lần), $\text{Cr}^{6+}$ đạt 368 ppm (vượt 1,47 lần).
   • Khu vực Thạch Văn (400ha đất canh tác): Hàm lượng As từ 15,0 đến 18,1 ppm (vượt 1,25-1,51 lần), $\text{Cr}^{6+}$ đạt 317 ppm (vượt 1,27 lần) do tích tụ quặng mịn và nước thải đuôi quặng titan.
3. Hiện trạng bức xạ gamma và khí phóng xạ tự nhiên:
   • Kết quả đo 94 điểm gamma môi trường và 96 điểm Radon tại mỏ đá granit núi Nam Giới ghi nhận suất liều gamma từ 0,06 đến 0,43 $\mu\text{Sv/h}$, trong đó có 13 điểm ghi nhận suất liều $\ge 0,3\ \mu\text{Sv/h}$ (vượt tiêu chuẩn an toàn thứ cấp, tập trung cục bộ tại diện tích bóc đá gốc). Nồng độ khí Radon trong đất ghi nhận biến thiên 96,5-1620 $\text{Bq/m}^3$, trong không khí 0-54,4 $\text{Bq/m}^3$ và trong nước 32-182 $\text{Bq/m}^3$.
4. Cơ chế lan truyền chất ô nhiễm theo mô hình phần tử hữu hạn CTRAN/W:
   • Kết quả mô phỏng động lực học phát tán chất ô nhiễm tại bãi thải quặng thiếc sa khoáng Bản Cô (xã Châu Thành) và mỏ đá vôi Châu Hồng (Quỳ Hợp) chứng minh: Quầng ô nhiễm kim loại nặng mở rộng bán kính thâm nhập sâu vào tầng chứa nước ngầm theo gradient thủy lực sau 500-1000 ngày, và đạt trạng thái lan truyền ổn định diện rộng sau 1500-2000 ngày, đe dọa trực tiếp các bồn trũng canh tác lúa hạ lưu.
5. Độ chính xác vượt trội của mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) trong dự báo trượt lở:
   • Kết quả đối chuẩn ma trận sai số khẳng định mô hình ANN đạt diện tích dưới đường cong AUC cao nhất ($>88%$), theo sau là mô hình Bayes WoE ($>83%$) và mô hình Hệ số tin cậy CF ($>81%$), chỉ ra các điểm nóng nguy cơ trượt tầng cao nhất tập trung tại các xã Châu Hồng, Châu Lộc và bản Na Kỳ (xã Liên Hợp).

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp bằng chứng thực nghiệm khẳng định sự tương tác phi tuyến giữa tải trọng bãi thải mỏ và trường ứng suất địa chất; củng cố khung lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm đa môi trường.
• Về mặt phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình tích hợp liên thông giữa GIS, ảnh viễn thám đa thời kỳ phân giải cao và mô hình địa kỹ thuật phần tử hữu hạn, có khả năng chuyển giao áp dụng cho toàn bộ các tỉnh vùng mỏ Tây Bắc và Tây Nguyên.
• Về mặt ứng dụng thực tiễn: Cung cấp bộ giải pháp công trình chi tiết gồm: thiết kế góc dốc bờ moong an toàn $\le 45^\circ-60^\circ$ theo cấu trúc thạch học, xây dựng hệ thống hào thoát nước đón đỉnh sườn bãi thải, ứng dụng sơ đồ nổ mìn vi sai phi điện (Non-electric delay blasting) giảm chấn động nứt nẻ đá vôi, và gia cố đập hồ lắng quặng đuôi bằng vải địa kỹ thuật kết hợp bẫy bùn sinh thái.
• Về mặt chính sách quản lý nhà nước: Đề xuất cơ chế thẩm định báo cáo ĐTM bắt buộc phải tích hợp bản đồ số hóa dự báo lan truyền ô nhiễm và nguy cơ vỡ đập quặng đuôi; bổ sung quy định ký quỹ cải tạo phục hồi môi trường mỏ lũy tiến theo mức độ nhạy cảm sinh thái địa phương.

---

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả đột phá, luận án thẳng thắn chỉ ra 04 giới hạn khoa học mang tính khách quan:

1. Độ phân giải của dữ liệu viễn thám: Nguồn ảnh Landsat (độ phân giải không gian 30m) tuy tối ưu cho phân tích chuỗi thời gian lịch sử nhưng chưa thể hiện được các vết nứt vi mô ($\le 1-2\text{m}$) trên từng bờ moong khai thác cục bộ.
2. Dữ liệu quan trắc khí tượng cực đoan: Số lượng trạm quan trắc lượng mưa tự động tại vùng núi cao Quỳ Hợp còn thưa, việc nội suy trường mưa $24\text{h}$ dựa vào mô hình không gian có thể xuất hiện sai số cục bộ tại các thung lũng karst kín.
3. Giới hạn không gian mô phỏng thấm 2D: Mô hình GeoStudio CTRAN/W được áp dụng trên các lát cắt địa chất 2D đại diện, chưa phản ánh đầy đủ hiệu ứng dòng thấm 3D phức tạp trong cấu trúc hang caxtơ ngầm phát triển bất đối xứng.
4. Chuỗi số liệu quan trắc kim loại nặng theo mùa: Việc lấy mẫu môi trường nước và đất tập trung vào các đợt quan trắc định kỳ chính, chưa phản ánh liên tục 24/7 sự biến thiên nồng độ ô nhiễm tức thời trong các đợt lũ quét cực đoan.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

• Ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám siêu cao (Sentinel-2 10m, ảnh UAV Flycam LiDAR) và kỹ thuật giao thoa sóng radar viễn thám (InSAR) để quan trắc biến dạng sườn tầng mỏ với độ chính xác milimét theo thời gian thực.
• Mở rộng mô hình lan truyền chất ô nhiễm từ 2D sang không gian 3D ngầm đa pha (FEFLOW, MODFLOW-USG) tích hợp mạng lưới dòng chảy karst ngầm.
• Phát triển hệ thống cảnh báo sớm tai biến thời gian thực (Real-time Early Warning System - EWS) dựa trên nền tảng cảm biến IoT kết hợp thuật toán học sâu (Deep Learning).

---

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật (Academic Impact): Công trình là tài liệu tham khảo mẫu mực trong đào tạo tiến sĩ và sau đại học các chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Địa kỹ thuật công trình, Địa chất kinh tế tại Đại học Mỏ - Địa chất, Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường (ĐHBK Hà Nội) và Đại học Quốc gia Hà Nội; mở ra hướng công bố trên các tạp chí ISI/Scopus Q1 về địa kỹ thuật và môi trường mỏ.
• Tác động chuyển đổi ngành khai khoáng (Industry Transformation): Định hình lại quy chuẩn an toàn bãi thải và hồ lắng quặng đuôi cho các doanh nghiệp khoáng sản (Công ty CP Sắt Thạch Khê, Tổng Công ty Khoáng sản & Thương mại Hà Tĩnh, các hiệp hội đá hoa Quỳ Hợp), thúc đẩy chuyển dịch sang công nghệ khai thác mỏ xanh và kinh tế tuần hoàn chất thải mỏ.
• Tác động quản trị chính sách (Policy Influence): Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn giúp Sở Tài nguyên & Môi trường Nghệ An và Hà Tĩnh rà soát, đình chỉ các cơ sở chế biến xả thải trái quy chuẩn; trực tiếp phục vụ công tác khoanh định các khu vực cấm và tạm thời cấm hoạt động khoáng sản theo Luật Khoáng sản.
• Lợi ích kinh tế - xã hội: Bảo vệ an toàn nguồn nước sinh hoạt cho hơn 250 hộ dân hạ lưu, ngăn ngừa nguy cơ hoang mạc hóa và ô nhiễm kim loại nặng cho hơn 1.300 ha đất canh tác nông nghiệp tại các lưu vực suối Chùa Tran, Đồng Bàn và Quỳ Hợp.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh & Nhà khoa học: Tiếp cận khung phân tích phương pháp luận hoàn chỉnh tích hợp giữa toán học xác suất, mô hình phần tử hữu hạn và công nghệ viễn thám địa không gian.
• Giảng viên & Viện nghiên cứu: Sử dụng bộ cơ sở dữ liệu thực địa chuẩn hóa gồm 36 bảng số liệu và 66 sơ đồ/bản đồ chuyên đề làm tài liệu giảng dạy chuyên sâu về Quản lý rủi ro môi trường.
• Doanh nghiệp khai khoáng: Nắm bắt quy chuẩn kỹ thuật an toàn nổ mìn, góc dốc moong khai thác và quy trình gia cố đập quặng đuôi nhằm triệt tiêu rủi ro sự cố công trình gây thiệt hại kinh tế.
• Cơ quan quản lý nhà nước (Bộ TN&MT, UBND cấp Tỉnh/Huyện): Sở hữu công cụ số hóa phục vụ công tác thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), cấp phép khai thác và kiểm tra thanh tra sau cấp phép.

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào?

Luận án đã mở rộng Lý thuyết Đánh giá Rủi ro Tai biến Tự nhiên - Nhân sinh (Coupled Human-Natural Hazards Theory) của IPCC AR5 và JTC1 bằng cách định lượng hóa mối quan hệ phi tuyến giữa các yếu tố nền địa chất (vỏ phong hóa, đứt gãy kiến tạo) với các tác nhân kích hoạt nhân sinh mỏ (góc dốc cắt tầng, độ rung chấn nổ mìn, tải trọng đống thải quặng đuôi). Đột phá nằm ở việc tích hợp thành công phương trình thấm - tán xạ phi bão hòa qua hàm lực hút dính ma trận đất đá thải vào bài toán dự báo tai biến môi trường diện rộng.

2. Tính đổi mới trong phương pháp nghiên cứu khi so sánh với ít nhất 2 nghiên cứu quốc tế trước đây?

So với nghiên cứu của Lan và cộng sự (2004) tại Trung Quốc chỉ dùng mô hình Bayes WoE tĩnh cho sạt lở tự nhiên và nghiên cứu của Chalkias và cộng sự (2014) tại Hy Lạp dùng chỉ số LSI dựa trên dữ liệu địa hình - lượng mưa, luận án đổi mới vượt bậc bằng cách: (1) Kết hợp so sánh chéo đồng thời 04 mô hình (WoE, CF, LR, ANN) để loại bỏ sai số chủ quan; (2) Tích hợp chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian (1990-2017) nhận diện động thái bóc phủ moong mỏ trái phép; (3) Sử dụng mô hình số phần tử hữu hạn GeoStudio 2012 CTRAN/W để mô phỏng động học lan truyền chất ô nhiễm từ 250 đến 2000 ngày.

3. Phát hiện bất ngờ nhất (counter-intuitive/surprising finding) có bằng chứng thực nghiệm là gì?

Phát hiện bất ngờ nhất là tại khu vực mỏ sắt Thạch Khê và mỏ sa khoáng titan Thạch Văn: dù địa hình ven biển tương đối bằng phẳng (độ dốc $<5^\circ$, năng lượng địa hình thấp), nhưng mức độ ô nhiễm nước ngầm và đất nông nghiệp lại đạt ngưỡng đặc biệt nghiêm trọng (COD nước ngầm vượt tới 17,5 lần, Asen vượt 2,48 lần, $\text{Cr}^{6+}$ đạt 368 ppm). Điều này phản ánh rằng trong địa hình đồng bằng cát ven biển, cơ chế thẩm thấu trọng lực và lan truyền hóa chất trong tầng chứa nước bở rời nguy hiểm hơn gấp nhiều lần so với các tai biến động lực hình thái sườn dốc vùng núi.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân bản (Replication Protocol) rõ ràng không?

Có. Luận án thiết lập một giao thức chuẩn hóa 5 bước nghiêm ngặt: (1) Thu thập và chuẩn hóa cơ sở dữ liệu GIS địa không gian 12 lớp chỉ tiêu; (2) Xử lý ảnh viễn thám Landsat bằng thuật toán MLC và SAM với sai số nắn chỉnh $<1\text{ pixel}$; (3) Thiết lập ma trận trọng số chuyên gia Saaty AHP kết hợp học máy ANN; (4) Khảo sát thực địa đo đạc mẫu khí, bụi, nước, đất bằng thiết bị chuyên dụng chuẩn Mỹ (GrayWolf, 5959P, Extech); (5) Chạy mô phỏng phần tử hữu hạn CTRAN/W với các thông số đặc trưng đất nước SWCC đo đạc thực nghiệm.

5. Kế hoạch nghiên cứu 10 năm (10-year research agenda) được vạch ra như thế nào?

Kế hoạch 10 năm tập trung vào: (1) Xây dựng mạng lưới trạm quan trắc địa kỹ thuật - hóa môi trường tự động IoT tại 100% các mỏ quặng đuôi trọng điểm; (2) Phát triển nền tảng bản đồ số Digital Twin mô phỏng tai biến địa môi trường mỏ thời gian thực cho toàn lãnh thổ Việt Nam; (3) Nghiên cứu sâu về độc học sinh thái học (Ecotoxicology) sự chuyển hóa kim loại nặng vào chuỗi thức ăn nông nghiệp tại các vùng mỏ hoàn nguyên.

---

Kết luận

1. Thành lập cơ sở dữ liệu địa môi trường mỏ toàn diện: Xây dựng thành công hệ thống dữ liệu không gian tích hợp 12 lớp chỉ tiêu tự nhiên, công nghệ và hiện trạng khai thác cho 02 vùng trọng điểm Quỳ Hợp (Nghệ An) và Thạch Hà - Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh).
2. Lượng hóa nguy cơ và kiểm chuẩn mô hình khoa học: Chứng minh mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và mô hình thống kê xác suất Bayes (WoE) mang lại độ chính xác cao nhất (AUC $>83-88%$) trong việc phân vùng dự báo nhạy cảm trượt lở sườn tầng và lũ bùn đá do vỡ đập quặng đuôi.
3. Làm sáng tỏ động học phát tán ô nhiễm: Xác lập thành công mô hình phần tử hữu hạn CTRAN/W dự báo bán kính lan truyền chất ô nhiễm từ bãi thải quặng thiếc và đá vôi qua các mốc thời gian từ 250 đến 2000 ngày, cung cấp bằng chứng thực nghiệm về mức độ ô nhiễm nước ngầm (COD vượt tới 17,5 lần) và đất (As vượt 2,48 lần).
4. Hệ thống giải pháp giảm thiểu đa tầng: Đề xuất đồng bộ 03 nhóm giải pháp công trình (hào đón nước, đập lắng, nổ mìn vi sai phi điện), phi công trình (quan trắc GIS viễn thám tự động) và cơ chế chính sách ký quỹ cải tạo môi trường mỏ.
5. Mở ra các nhánh nghiên cứu tiên phong: Đặt nền móng cho các hướng nghiên cứu ứng dụng AI trong địa kỹ thuật mỏ, mô phỏng 3D dòng chảy karst ngầm và giám sát biến dạng vi mô mỏ bằng công nghệ vệ tinh Radar InSAR tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án Một số khái niệm - Tai biến môi trường: Tai biến môi trường là biểu hiện về điều kiện, hoàn cảnh, hiện tượng, vụ việc hoặc quá trình, được xuất hiện, diễn biến trong thiên nhiên, trong xã hội, có tiềm năng gây hại, gây nguy hiểm đe dọa đối với an toàn sức khỏe, tính mạng con người, tài sản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội của một bộ phận cộng đồng loài người, hoặc có nguy cơ đe dọa, thậm chí phá vỡ tính ổn định, an toàn một bộ phận, cho đến toàn cục mang tính hệ thống môi trường tự nhiên, môi trường văn hóa xã hội và môi trường nhân sinh ([1], [2]). - Tai biến môi trường trong hoạt động khoáng sản: là các dạng tai biến môi trường nêu trên được xuất hiện, diễn biến có liên quan hoạt động thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản. - Khoáng sản: khoáng sản là khoáng vật, khoáng chất có ích được tích tụ tự nhiên hàng ngàn, hàng nghìn năm ở thể rắn, thể lỏng, thể khí tồn tại trong lòng, trên mặt đất.

Khoáng sản là tài nguyên hầu hết không tái tạo được, là tài sản quan trọng của quốc gia. - Hoạt động khoáng sản: Theo quy định của pháp luật về Khoáng sản (Điều 2, Luật Khoáng sản) thì Hoạt động khoáng sản bao gồm hoạt động thăm dò khoáng sản, hoạt động khai thác khoáng sản và chế biến khoáng sản. - Thăm dò khoáng sản là hoạt động nhằm xác định trữ lượng, chất lượng khoáng sản và các thông tin khác phục vụ khai thác khoáng sản. - Khai thác khoáng sản là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu và các hoạt động khác có liên quan.

- Chế biến khoáng sản: Chế biến khoáng sản là quá trình sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp các phương pháp cơ-lý-hóa để làm thay đổi tính chất của khoáng sản sau khi khai thác nhằm tạo ra các sản phẩm có quy cách, chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp với yêu cầu sử dụng và có giá trị thương mại cao hơn khoáng sản sau khai thác. + Quặng đuôi: Quặng đuôi, còn được gọi là tailings, quặng cuối, là vật liệu được thải ra trong quá trình chế biến khoáng sản. Trong quặng đuôi vẫn còn hàm lượng khoáng sản có ích vì quá trình chế biến khoáng sản không bao giờ đạt hiệu quả 100%. + Đứt gãy: Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất.

Đứt gãy chia làm nhiều loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt bằng. Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án Theo Luật Bảo vệ Môi trường mới nhất ban hành năm 2014, tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để bảo vệ môi trường. 7 - Môi trường không ô nhiễm: là môi trường có các thông số nằm trong trong mức cho phép của tiêu chuẩn về chất lượng môi trường (TCCLMT). - Môi trường ô nhiễm: là môi trường có một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm vượt quá TCCLMT.

- Môi trường ô nhiễm nghiêm trọng: là môi trường có hàm lượng của 1 hoặc nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 3 lần trở lên hoặc nhiều chất ô nhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên. - Môi trường ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (hàm lượng của 1 hoặc nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên, hoặc nhiều chất ô nhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 10 lần trở lên. Mức độ ô nhiễm môi trường được xác định chi tiết cho từng thông số dựa trên cơ sở so sánh giữa kết quả phân tích mẫu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về TCCLMT. Đối với nước mặt so sánh theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT; nước ngầm theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; nước thải công nghiêp theo QCVN 40-2011/BTNMT; đất và chất thải rắn theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT; môi trường không khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT.

Cụ thể, hàm lượng xác định các mức ô nhiễm của các thông số môi trường được trình bày cụ thể tại bảng 1 phần phục lục của luận án. Tổng quan các dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản Công nghiệp khai thác khoáng sản tăng trưởng mới cả về quy mô và việc áp dụng các công nghệ tiên tiến đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới đất nước. Tuy vậy, hoạt động khoáng sản đã gây tiêu cực đến môi trường, làm cạn kiệt tài nguyên, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe và an toàn của người lao động. Có nhiều cách để phân chia các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản tuy nhiên với đặc thù của vùng nghiên cứu nên vấn đề tác động môi trường tự nhiên do hoạt động khai thác khoáng sản được chia ra 3 dạng: Các tai biến vật lý, tai biến hóa học và tai biến sinh thái [3].

- Tai biến vật lý: Các dạng tai biến vật lý liên quan đến quá trình khai thác khoáng sản bao gồm các hiện tượng như đổ lở, trượt tại các moong khai thác, lũ bùn đá do các bãi thải mỏ bị phá vỡ. - Các dạng tai biến hóa học: Với đặc thù là khai thác và chế biến đá, các dự án khi đi vào hoạt động sẽ phát sinh các nguồn ô nhiễm như bụi và khí thải phát sinh chủ yếu từ các hoạt động của phương tiện vận chuyển, từ quá trình nổ mìn, nghiền sang, bốc xúc… Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan nổ sẽ thúc đẩy các quá trình hoà tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quá trình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không được quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên. là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý và thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ. Việc khai thác và tuyển quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặng như asen, antimoan, các loại quặng sunfua, có thể rửa lũa hoà tan vào nước.

8 - Các tai biến sinh thái liên quan đến môi trường: Hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động liên quan ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới với mức độ khác nhau: Bị phá huỷ hoàn toàn hoặc bị ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát triển. Không những thế, các chất thải của quá trình khai thác như bụi, khí thải, chất thải rắn cũng có ảnh hưởng nhất định tới hệ thực vật khu vực xung quanh do khả năng lan truyền trong môi trường. Bụi là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, như đối với thực vật, bụi lắng đọng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm năng suất cây trồng. Chất thải rắn và khí độc hại làm ảnh hưởng tới sự sinh sản của các loài động vật.

Tiếng ồn và chấn động khi nổ mìn cũng ảnh hưởng đến sức khỏe tinh thần của người dân. Bên cạnh đó, quá trình khai thác khoáng sản chiếm dụng đất nông nghiệp và lâm nghiệp. Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước Trên thế giới Trên thế giới công tác nghiên cứu về tai biến và rủi ro môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản thường được tiến hành cùng với quá trình điều tra, thăm dò và khai thác khoáng sản. Trong đó, các nghiên cứu tập trung đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình khai thác tới môi trường tự nhiên cũng như nhân sinh, đặc biệt là sau Thập kỷ Quốc tế về Giảm thiểu Thiên tai (1990), các nghiên cứu, điều tra về tai biến và rủi ro đã được các nhà khoa học, các nhà quản lý quan tâm thúc đẩy và đã thể hiện sự phát triển rất mạnh mẽ ở nhiều quốc gia.

Các dự án lớn mang tính toàn cầu có thể kể đến như: Dự án kết hợp của UNESCO và Liên đoàn địa chất quốc tế (IUGS) về đánh giá tác động môi trường và sức khoẻ con người do khai thác khoáng sản tại Châu Phi [4], Chương trình Giảm thiểu thiệt hại sau khai thác mỏ tại Mỹ [5], Nhật Bản [6], Dự án giảm thiểu nguy cơ tai biến từ năm 2004 đến 2012 của Ngân hàng Thế giới (WB) [7], Chương trình Giảm thiểu và Ứng phó với tai biến và rủi ro của Quỹ Môi trường Toàn cầu (GEF) [8] ….đều có đánh giá về các tai biến liên quan đến hoạt động khai khoáng. Thành quả đạt được của các dự án này là đã cung cấp cho cộng đồng nhận thức về các dạng tai biến cũng như nguy cơ rủi ro môi trường do khai thác khoáng sản gây ra, giúp cho các chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý nhà nước có những chiến lược hiệu quả trong phòng tránh thiên tai, giảm thiểu hậu quả và tìm kiếm những biện pháp khắc phục. Các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản diễn ra khá phổ biến, nguy hiểm và đôi khi gây ra những thảm họa nghiêm trọng về tính mạng con người, phá hủy nhiều công trình dân sinh kinh tế. Trên thế giới, việc nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng nhằm hướng tới mục tiêu phòng tránh các thiệt hại do tai biến gây ra luôn được đặc biệt quan tâm trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội.

Nhiều nghiên cứu về tai biến và đánh giá rủi ro môi trường đã được tiến hành chi tiết, đặc biệt tại một số quốc gia như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Úc, Ấn Độ, Đức, Nhật, Trung Quốc. nơi hàng năm những thiệt hại do các tai biến địa chất và môi trường gây lên tới hàng tỷ USD. Từ năm 2000, Mỹ đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến địa chất”, trong đó các tai biến liên quan đến khai thác khoáng sản đóng một phần rất quan trọng. Tại Trung Quốc, từ những năm 1989-1990, đã tiến hành xây dựng atlas về phòng ngừa các tai biến địa chất, trong đó nghiên cứu về nguyên nhân hình thành, các đặc trưng, mức độ nguy hại và cách phòng trị.