Nghiên Cứu Đánh Giá Khả Năng Giải Phóng Kim Loại Nặng Từ Xỉ Thải Pyrit Lộ Thiên

Nghiên cứu đánh giá khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ thải pyrit lộ thiên, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

• Tác giả: Trịnh Khắc Hoàn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Hồng Côn
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Giải Phóng Kim Loại Nặng Từ Xỉ Thải Pyrit Lộ Thiên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: Giới thiệu chung về Pyrit sắt
• 1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng lân cận và các khu vực khai thác quặng
• 1.1.1. Tại Việt Nam
• 1.1.2. Trên thế giới
• 1.2. Quá trình phong hoá quặng Pyrit
• 1.2.1. Quá trình phong hoá
• 1.2.1.1. Phong hoá vật lý
• 1.2.1.2. Phong hoá hoá học
• 1.2.1.3. Phong hoá sinh học
• 1.2.2. Khái quát quá trình biểu sinh các mỏ sulfua [9]
• 1.2.3. Oxi hoá các khoáng vật đồng sulfua [9]
• 1.3. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến môi trường và cơ thể sống
• 1.3.1. Giới thiệu một số kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng lên cơ thể sống và con người
• 2. Chương 2: Đối tượng nghiên cứu
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Cơ sở phương pháp luận
• 2.3. Danh mục hoá chất, thiết bị cần thiết cho nghiên cứu
• 2.4. Thiết kế thiết bị nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH và nồng độ sắt(II) đến khả năng cộng kết – hấp phụ các kim loại nặng lên sắt(III) hydroxit
• 2.5.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ sắt(II) ban đầu
• 2.5.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH
• 2.5.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phong hoá trong điều kiện bãi thải xỉ pyrit lộ thiên
• 2.5.3. Lấy mẫu và phân tích
• 2.5.3.1. Xác định hàm lượng kim loại nặng
• 2.5.3.2. Xác định hàm lượng As bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân bromua
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Quá trình kết tủa, cộng kết, hấp phụ của các nguyên tố kim loại nặng
• 3.1.1. Quá trình oxi hoá - thuỷ phân và các dạng kết tủa của sắt
• 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ sắt(II) đến khả năng tách loại một số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn
• 3.1.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng tách loại một số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn
• 3.2. Nghiên cứu khả năng phong hoá giải phóng các kim loại nặng trên mô hình bãi thải xỉ pirit lộ thiên
• 3.2.1. Sự biến thiên nồng độ các ion kim loại nặng trong quá trình rửa quặng
• 3.2.2. Sự biến thiên pH và nồng độ các ion kim loại nặng trong điều kiện xung không tích lũy
• 3.2.3. Sự biến thiên pH và nồng độ các ion kim loại nặng trong điều kiện xung có tích lũy
• 3.2.4. Ảnh hưởng của ion photphat đến khả năng giải phóng kim loại nặng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Giải Phóng Kim Loại Nặng Từ Xỉ Pyrit

Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng, là vấn đề toàn cầu cấp bách. Các kim loại nặng, với tỷ khối lớn hơn 5g/cm3, tồn tại trong nhiều mỏ khoáng sản. Một số kim loại như Cu, Zn, Mn, Mo cần thiết cho sinh vật ở ngưỡng nhất định, nhưng đa số lại bền vững, độc hại, tích lũy trong chuỗi thức ăn, bị coi là chất thải nguy hại. Hoạt động khai thác và công nghiệp biến đổi trạng thái tồn tại của chúng, giải phóng ion tự do vào nước hoặc bụi mịn vào không khí, gây suy giảm chất lượng môi trường. Hiệu suất sản xuất hóa chất chưa cao, đặc biệt ở khâu xử lý và đốt quặng, gây thất thoát kinh tế và tác động tiêu cực đến môi trường, sức khỏe con người và động thực vật. Nghiên cứu này tập trung đánh giá khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ thải pyrit lộ thiên, một vấn đề môi trường cấp bách.

1.1. Tổng Quan Về Pyrit FeS2 và Xỉ Thải Pyrit

Pyrit (FeS2), còn gọi là 'vàng của kẻ ngốc', là khoáng vật disulfua sắt phổ biến. Tên pyrit xuất phát từ tiếng Hy Lạp, liên quan đến khả năng tạo ra tia lửa khi va đập. Pyrit thường đi kèm các sulfua, oxit khác trong mạch thạch anh, đá trầm tích, đá biến chất, tầng than và hóa thạch. Đáng chú ý, pyrit có thể chứa một lượng nhỏ vàng, đặc biệt là pyrit asen. Xỉ thải pyrit là chất thải rắn sau khi đốt pyrit để sản xuất axit sunfuric (SO2). Nghiên cứu sử dụng xỉ pyrit từ bãi thải của Công ty Supe photphat và Hóa chất Lâm Thao, Phú Thọ. Quá trình phong hóa pyrit sẽ giải phóng ra kim loại nặng vào môi trường.

1.2. Tác Động Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Đến Môi Trường Sức Khỏe

Kim loại nặng gây ô nhiễm đất, nước, không khí và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học. Chúng có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật. Tiếp xúc lâu dài với kim loại nặng có thể dẫn đến các bệnh nghiêm trọng như ung thư, tổn thương thần kinh, và các vấn đề về sinh sản.

II. Xác Định Vấn Đề Kim Loại Nặng Từ Xỉ Pyrit Thách Thức Môi Trường

Việt Nam có khoảng 5000 mỏ và điểm khoáng sản đang khai thác, đóng góp khoảng 11% vào GDP. Tuy nhiên, hoạt động khai khoáng gây nhiều thách thức, bao gồm sử dụng tài nguyên kém hiệu quả, cạn kiệt tài nguyên, tác động xấu đến cảnh quan và môi trường, ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất đai, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học. Các mỏ khoáng sản là điểm nóng về ô nhiễm kim loại nặng. Ví dụ, mỏ thiếc Hà Thượng và mỏ than núi Hồng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng, gấp 17-308 lần tiêu chuẩn cho phép. Mỏ kẽm chì làng Hích có hàm lượng chì gấp 186 lần tiêu chuẩn, kẽm 49 lần. Việc đánh giá và kiểm soát khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ pyrit là rất quan trọng.

2.1. Thực Trạng Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Các Khu Vực Khai Thác Mỏ Ở VN

Các nghiên cứu cho thấy nhiều mỏ khoáng sản ở Việt Nam bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng. Mỏ thiếc Quỳ Hợp thải trực tiếp nước thải ra suối với hàm lượng As cao (355 mg/kg). Bùn thải từ khu vực khai thác làm ô nhiễm đất nông nghiệp, thu hẹp diện tích canh tác. Việc khai thác khoáng sản làm thay đổi hệ thống tưới tiêu, gây cạn kiệt nguồn nước.

2.2. So Sánh Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Trên Thế Giới Và Tác Động

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng tại các khu vực khai thác quặng trên thế giới cũng rất nghiêm trọng. Trong 10 thành phố ô nhiễm nhất thế giới, có 5 thành phố ô nhiễm do khai thác và xử lý quặng. Ví dụ, tại thành phố Sukinda ở Ấn Độ, 60% nước sinh hoạt chứa crom hóa trị 6, gây ra các bệnh liên quan đến crom. Mỏ vàng Geita ở Tanzanian cũng bị ô nhiễm nặng bởi Hg, As, Cu, Zn.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Giải Phóng Kim Loại Từ Xỉ Pyrit

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp hóa học và phân tích để đánh giá khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ pyrit. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm để mô phỏng quá trình phong hóa trong điều kiện bãi thải xỉ pyrit lộ thiên. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phong hóa như pH, nồng độ sắt (II), nồng độ photphat được khảo sát. Hàm lượng kim loại nặng trong mẫu được xác định bằng các phương pháp phân tích hiện đại. Mục tiêu là xác định các yếu tố quan trọng kiểm soát sự giải phóng kim loại nặng và đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.

3.1. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng pH và Nồng Độ Sắt II Đến Khả Năng Hấp Phụ

Thí nghiệm được thực hiện để nghiên cứu ảnh hưởng của pH và nồng độ sắt (II) đến khả năng cộng kết – hấp phụ các kim loại nặng lên sắt (III) hydroxit. Ảnh hưởng của nồng độ sắt (II) ban đầu và pH đến khả năng tách loại một số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn được khảo sát.

3.2. Mô Phỏng Quá Trình Phong Hóa Trong Điều Kiện Bãi Thải Xỉ Pyrit

Mô hình bãi thải xỉ pyrit lộ thiên được xây dựng trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu khả năng phong hóa giải phóng kim loại nặng. Sự biến thiên nồng độ các ion kim loại nặng, pH được theo dõi trong quá trình rửa quặng trong điều kiện xung không tích lũy và xung có tích lũy.

3.3. Xác Định Hàm Lượng Kim Loại Nặng bằng PP Phân Tích

Mẫu nước và đất được lấy từ mô hình và bãi thải thực tế. Hàm lượng kim loại nặng được xác định bằng phương pháp ICP-MS (Khối phổ plasma cảm ứng) sau khi xử lý mẫu phù hợp. Asen được xác định bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân bromua.

IV. Kết Quả Thảo Luận Giải Phóng Kim Loại Nặng Từ Mô Hình

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình kết tủa, cộng kết, hấp phụ của các nguyên tố kim loại nặng phụ thuộc vào pH và nồng độ sắt (II). Quá trình oxi hóa - thủy phân của sắt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự di chuyển của kim loại nặng. Nghiên cứu trên mô hình bãi thải xỉ pyrit lộ thiên cho thấy nồng độ các ion kim loại nặng biến thiên trong quá trình rửa quặng. Ảnh hưởng của ion photphat đến khả năng giải phóng kim loại nặng cũng được đánh giá. Các kết quả này cung cấp thông tin quan trọng để hiểu rõ hơn về quá trình giải phóng kim loại nặng từ xỉ pyrit và phát triển các biện pháp kiểm soát ô nhiễm.

4.1. Ảnh Hưởng Nồng Độ Sắt II và pH Đến Hiệu Suất Cố Định Kim Loại

Nghiên cứu cho thấy sự thay đổi pH và nồng độ Fe(II) có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng cố định của các kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn trong xỉ pyrit. pH cao có xu hướng làm tăng khả năng cố định kim loại do sự hình thành hydroxit kim loại ít tan.

4.2. Nghiên Cứu Sự Biến Thiên Nồng Độ Kim Loại Trong Quá Trình Rửa Xỉ

Quá trình rửa xỉ cho thấy sự biến thiên nồng độ của các kim loại Cr, Co, Ni, As, Cd, Mn, Cu, Pb, Zn, Fe. Các kim loại có xu hướng được giải phóng nhiều hơn trong giai đoạn đầu của quá trình rửa do sự hòa tan của các khoáng vật dễ tan và sau đó giảm dần do sự hấp phụ hoặc kết tủa.

4.3. Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Ion Photphat Đến Giải Phóng Kim Loại

Ion photphat có ảnh hưởng đến khả năng giải phóng kim loại nặng. Ở pH = 8, photphat có xu hướng ức chế giải phóng Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Zn, Fe. Tuy nhiên, ở các pH thấp hơn (pH = 5, 6, 7), tác động của photphat có thể khác nhau tùy thuộc vào kim loại.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Từ Xỉ Pyrit

Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng từ xỉ pyrit. Các giải pháp có thể bao gồm: (1) Xử lý xỉ pyrit trước khi thải để giảm khả năng giải phóng kim loại nặng. (2) Sử dụng các vật liệu hấp phụ để cố định kim loại nặng trong xỉ pyrit. (3) Kiểm soát pH và độ ẩm của bãi thải để giảm tốc độ phong hóa. (4) Trồng cây xanh để hấp thụ kim loại nặng. Việc áp dụng các giải pháp này sẽ góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

5.1. Ứng Dụng Công Nghệ Hấp Phụ Để Loại Bỏ Kim Loại Nặng

Việc sử dụng vật liệu hấp phụ như zeolit, bentonit, than hoạt tính có thể giúp loại bỏ kim loại nặng từ nước thải và đất bị ô nhiễm. Các vật liệu này có khả năng liên kết với kim loại nặng, ngăn chặn chúng di chuyển vào môi trường.

5.2. Ổn Định Hóa Kim Loại Nặng Bằng Biện Pháp Hóa Học

Sử dụng các hóa chất như vôi, photphat có thể giúp ổn định hóa kim loại nặng, biến chúng thành các dạng ít tan, giảm khả năng di chuyển và gây ô nhiễm. Ví dụ, vôi có thể nâng pH của đất, làm tăng khả năng kết tủa của kim loại nặng.

VI. Kết Luận Hướng Đi Tương Lai Kiểm Soát Ô Nhiễm Xỉ Pyrit

Nghiên cứu đã đánh giá khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ pyrit và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về các công nghệ xử lý xỉ pyrit hiệu quả hơn và đánh giá tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe cộng đồng. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, chính phủ và doanh nghiệp để giải quyết vấn đề ô nhiễm xỉ pyrit một cách bền vững.

6.1. Phát Triển Các Công Nghệ Xử Lý Xỉ Pyrit Hiệu Quả và Thân Thiện

Nghiên cứu cần tập trung vào phát triển các công nghệ xử lý xỉ pyrit hiệu quả, chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Các công nghệ này có thể bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học, sinh học hoặc kết hợp các phương pháp.

6.2. Xây Dựng Quy Định và Chính Sách Về Quản Lý Xỉ Thải Pyrit

Cần có các quy định và chính sách rõ ràng về quản lý xỉ thải pyrit, bao gồm các yêu cầu về lưu trữ, xử lý, tái sử dụng và giám sát môi trường. Các chính sách này cần được thực thi nghiêm túc để đảm bảo bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác khoáng sản và công nghiệp hóa chất là ngành kinh tế mũi nhọn, đóng góp khoảng 11% vào tổng sản phẩm quốc nội (GDP) của Việt Nam với hơn 5.000 điểm mỏ cùng 2.000 doanh nghiệp tham gia hoạt động. Tuy nhiên, đi kèm với sự tăng trưởng kinh tế là thách thức môi trường nghiêm trọng do sự tích tụ các bãi xỉ thải lộ thiên. Trong tự nhiên có hơn 70 kim loại nặng với tỉ khối lớn hơn 5 gam/cm³, sở hữu đặc tính bền vững sinh học, khó phân hủy và độc tính cao ngay cả ở nồng độ vết. Quá trình sản xuất axit sunfuric thông qua phản ứng đốt quặng pyrit thường để lại lượng xỉ thải khổng lồ chứa khoảng 5% đến 10% phần quặng chưa cháy hết dưới dạng sulfua ban đầu.

Khi các bãi xỉ này bị phơi nhiễm trực tiếp ngoài không khí, hiện tượng phong hóa diễn ra mạnh mẽ dưới tác động của oxy, độ ẩm và nước mưa. Quá trình này biến đổi trạng thái của các kim loại nặng từ dạng liên kết khoáng vật khó tan thành các ion tự do có khả năng di chuyển linh động, rửa trôi và phát tán vào nguồn nước ngầm, nước mặt và đất nông nghiệp lân cận. Nghiên cứu thực tế tại nhiều điểm mỏ cho thấy nồng độ asen trong đất có thể vượt tiêu chuẩn cho phép từ 17 đến 308 lần, thậm chí mỏ chì kẽm có hàm lượng chì gấp 186 lần tiêu chuẩn.

Được thực hiện trên mẫu xỉ thải lấy từ bãi chứa của Công ty Supephotphat và Hóa chất Lâm Thao (Phú Thọ), đề tài tập trung đánh giá động học giải phóng kim loại nặng trong điều kiện xung thấm nước mô phỏng bãi thải lộ thiên. Nghiên cứu xác định rõ ảnh hưởng của các yếu tố môi trường then chốt như nồng độ sắt hóa trị hai và độ pH dung dịch đến khả năng cố định các nguyên tố độc hại bao gồm đồng, chì, kẽm, asen, cadmi và mangan. Kết quả từ nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp các đơn vị sản xuất và nhà quản lý thiết lập giải pháp kỹ thuật giảm thiểu nguy cơ phát tán kim loại nặng ra môi trường tự nhiên lên tới trên 90%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của ba nền tảng lý thuyết: lý thuyết phong hóa khoáng vật, lý thuyết biến đổi biểu sinh các mỏ sulfua và lý thuyết hóa keo về sự cộng kết - hấp phụ trên bề mặt sắt(III) hydroxit. Pyrit sắt có công thức hóa học là $FeS_2$, chứa khoảng 46,6% Fe và 53,4% S theo khối lượng, có độ cứng Mohs khoảng 6 đến 6,5 và tỷ trọng riêng 4,95 đến 5,10. Dưới tác động của năng lượng bức xạ mặt trời, nước và các chất khí, khoáng vật chịu ba quá trình phong hóa đồng thời: phong hóa vật lý làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, phong hóa sinh học do hoạt động của vi sinh vật và rễ cây, cùng phong hóa hóa học qua các phản ứng oxy hóa, hòa tan và thủy phân.

Trong đới biểu sinh, khoáng vật sulfua không bền vững do ion lưu huỳnh $S^{2-}$ dễ dàng bị oxy hóa thành $SO_4^{2-}$ theo phản ứng điện hóa có thế khử chuẩn $E^0 = 0,16\text{ V}$. Quá trình oxy hóa pyrit diễn ra tuần tự: $$2FeS_2 + 7O_2 + 2H_2O \rightarrow 2Fe^{2+} + 4SO_4^{2-} + 4H^+$$ Sau đó ion sắt(II) bị oxy hóa tiếp thành sắt(III) và thủy phân tạo thành kết tủa sắt(III) hydroxit: $$4FeS_2 + 15O_2 + 14H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 + 8SO_4^{2-} + 16H^+$$

Quá trình này giải phóng ion $H^+$, làm giảm mạnh độ pH của môi trường và kích hoạt sự hòa tan của các khoáng vật sulfua kim loại khác. Sự cố định kim loại nặng sau phong hóa tuân theo lý thuyết hấp phụ và cộng kết: kết tủa $Fe(OH)_3$ mới sinh có cấu trúc vô định hình hoạt tính cao, bề mặt tích điện dương do hấp phụ ion $Fe^{3+}$, tạo điều kiện liên kết hóa học trực tiếp với các anion asenat theo hằng số phân ly axit của $H_3AsO_4$ ($pK_1 = 2,3$; $pK_2 = 6,8$; $pK_3 = 11,6$), hoặc hấp phụ các cation kim loại nặng khi môi trường kiềm hóa.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mô hình cột nhồi thực nghiệm để mô phỏng chính xác điều kiện thấm nước mưa tại bãi thải xỉ pyrit lộ thiên. Cột phản ứng có đường kính trong 40 mm, chiều dài 400 mm, bên trong nạp hỗn hợp gồm 33 gam xỉ thải pyrit đồng nhất trộn đều với 300 gam cát thạch anh đã được xử lý làm sạch bằng axit clohydric. Dung dịch nước mưa nhân tạo được pha chế chuẩn hóa với 9 thành phần ion chính: $Ca^{2+}$ (5,6 mg/l), $Mg^{2+}$ (2,7 mg/l), $K^+$ (4,1 mg/l), $Na^+$ (4,4 mg/l), $Cl^-$ (9,2 mg/l), Cacbonat (18,3 mg/l), $NO_3^-$ (4,44 mg/l), $SO_4^{2-}$ (3,29 mg/l) và $NH_4^+$ (0,75 mg/l). Nước mưa được cấp liên tục qua cột với lưu lượng kiểm soát 1 giọt/giây. Mẫu nước rỉ được lấy định kỳ cứ sau mỗi 400 ml thể tích thấm qua cột (trích 100 ml mẫu phân tích), chu kỳ lấy mẫu lặp lại 2 ngày/lần.

Song song với mô hình cột, các thí nghiệm mẻ được thiết kế nhằm khảo sát cơ chế cố định kim loại:

• Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe(II) ban đầu biến thiên từ 10 đến 25 mg/l đối với hệ kim loại gồm Cu (10 mg/l), Zn (10 mg/l), Pb (10 mg/l), Cd (1 mg/l), As (1 mg/l), Mn (4 mg/l), duy trì hàm lượng oxy hòa tan (DO) ở mức 8 mg/l trong 30 phút sục khí.
• Khảo sát ảnh hưởng của pH trong khoảng từ 3,0 đến 7,0 ở nồng độ Fe(II) cố định 20 mg/l.

Phương pháp phân tích được lựa chọn gồm:

• Quang phổ khối plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS) dùng để xác định đồng thời hàm lượng vết của các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd, Mn, Cr, Co, Ni, Fe nhờ độ nhạy vượt trội ở cấp độ ppb.
• Phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân bromua ($HgBr_2$) sau khi khử chuyển hóa asen thành khí $AsH_3$ bằng hỗn hợp kẽm hạt và axit clohydric, cho phép đo quang dải nồng độ 10 đến 80 ppb và 100 đến 800 ppb với hệ số tương quan tuyến tính $R^2$ đạt từ 0,9936 đến 0,9997.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu thực nghiệm đã làm sáng tỏ các quy luật định lượng về khả năng giải phóng và cố định kim loại nặng từ xỉ thải pyrit:

Thứ nhất, nồng độ sắt(II) ban đầu quyết định trực tiếp đến dung lượng hấp phụ và hiệu suất cố định hầu hết các ion kim loại nặng qua quá trình oxy hóa tạo $Fe(OH)_3$. Khi nồng độ Fe(II) tăng từ 10 mg/l lên 25 mg/l:

• Hiệu suất cố định chì (Pb) duy trì ở mức rất cao, tăng từ 99,45% lên 99,73%.
• Hiệu suất loại bỏ đồng (Cu) tăng từ 97,80% lên 99,80% (tăng tương đương 2,00%).
• Khả năng cố định asen (As) tăng mạnh từ 94,62% lên 98,70% (tăng 4,08%).
• Kẽm (Zn) nâng hiệu suất tách loại từ 82,12% lên 88,94% (tăng 6,82%).
• Cadmi (Cd) có hiệu suất cải thiện từ 61,63% lên 65,73% (tăng 4,10%).
• Riêng mangan (Mn), hiệu suất cố định gần như không thay đổi, dao động quanh ngưỡng 60,30% đến 60,70%.

Thứ hai, độ pH của môi trường là yếu tố mang tính quyết định chi phối trạng thái tồn tại và mức độ giải phóng kim loại. Tại môi trường axit mạnh pH = 3,0, nồng độ Fe(II) hòa tan còn lại rất cao ở mức 11,19 ppm, dẫn tới hiệu suất cố định kim loại rất thấp: Zn chỉ đạt 6,42%, Mn đạt 5,62%, Cd đạt 11,84%, Cu đạt 19,64%, As đạt 34,15% và Pb đạt 38,30%. Khi tăng pH lên mức trung tính pH = 7,0:

• Nồng độ Fe(II) trong dung dịch giảm sâu xuống chỉ còn 0,12 ppm do chuyển hóa hoàn toàn thành kết tủa.
• Hiệu suất cố định Cu đạt mức tuyệt đối 100% (tăng 80,36% so với tại pH 3,0).
• Hiệu suất cố định Pb đạt 99,98% (tăng 61,68%).
• Hiệu suất loại bỏ Cd tăng vọt lên 99,60% (tăng 87,76%).
• Hiệu suất giữ As đạt 98,90% (tăng 64,75%).
• Hiệu suất cố định Zn đạt 97,42% (tăng 91,00%).
• Hiệu suất cố định Mn đạt 83,20% (tăng 77,58%).

Thứ ba, động học rửa trôi xỉ pyrit qua cột mô phỏng cho thấy trong các chu kỳ thấm xung ban đầu, lượng muối tan và các ion kim loại linh động bám trên bề mặt xỉ bị rửa trôi nhanh với nồng độ ban đầu cao, sau đó giảm dần và duy trì ở trạng thái giải phóng chậm phụ thuộc vào tốc độ oxy hóa của 5% đến 10% phần quặng pyrit chưa cháy hết.

Thảo luận kết quả

Cơ chế cố định vượt trội của asen và các kim loại nặng được giải thích thông qua sự hình thành pha rắn sắt(III) hydroxit. Sau 30 phút sục khí với DO đạt 8 mg/l, sắt(II) bị oxy hóa nhanh chóng thành các hạt keo vô định hình $Fe(OH)_3$ có hoạt tính bề mặt cực lớn. Theo thời gian làm muồi khoảng 90 phút, các hạt keo này chuyển dần sang dạng vi tinh thể bền vững. Đối với asen, quá trình cố định diễn ra đồng thời theo hai cơ chế: tạo liên kết hóa học tạo pha không tan $[FeAsO_4]$ và hấp phụ tĩnh điện của các dạng anion $H_2AsO_4^-$, $HAsO_4^{2-}$ lên bề mặt keo sắt tích điện dương.

Đối với đồng, ở giá trị pH = 7,0, tích số tan của kết tủa $Cu(OH)_2$ đạt $T = 10^{-19,7}$, kết hợp với lực hút hấp phụ mạnh mẽ lên khung kết tủa sắt giúp tách loại hoàn toàn 100% lượng đồng trong nước. Đối với chì và kẽm, cơ chế thủy phân tạo hydroxit khó tan chiếm ưu thế khi độ kiềm tăng. Trái lại, mangan khó bị oxy hóa bởi oxy không khí ở pH thấp nên chỉ đạt hiệu suất tách loại 83,20% khi môi trường đạt độ trung tính.

Dữ liệu thực nghiệm này khi biểu diễn qua các đồ thị biến thiên tương quan dạng đường và biểu đồ cột đa trục sẽ phản ánh rõ nét điểm uốn đột biến trong khoảng pH từ 4,0 đến 5,5. Đây chính là vùng chuyển pha quan trọng mà tại đó sắt(II) kết tủa ồ ạt, kéo theo sự suy giảm nồng độ kim loại tự do trong pha lỏng. Kết quả này tương đồng với các công bố quốc tế về dòng thải axit mỏ tại vùng mỏ Dexing và Daduk, khẳng định vai trò cốt lõi của việc kiểm soát pH và hàm lượng sắt trong việc hạn chế sự lan truyền ô nhiễm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng thực nghiệm về động học giải phóng và cơ chế cố định kim loại, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất nhằm kiểm soát triệt để ô nhiễm từ các bãi xỉ pyrit:

1. Thiết lập quy trình trung hòa và kiểm soát độ pH bãi thải:

   • Hành động: Rải bổ sung định kỳ các tác nhân kiềm hóa như vôi bột ($Ca(OH)_2$) hoặc đá vôi nghiền mịn ($CaCO_3$) lên bề mặt bãi xỉ thải.
   • Target metric: Nâng và duy trì ổn định độ pH của khối bãi thải và nước rỉ ở ngưỡng từ 7,0 đến 7,5, đảm bảo hiệu suất cố định Cu, Pb, Zn, As, Cd đạt trên 97%.
   • Timeline: Thực hiện định kỳ hàng quý (3 tháng/lần) và tăng cường trước mùa mưa.
   • Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp trực tiếp sản xuất hóa chất, phân bón và quản lý bãi xỉ (điển hình như Công ty Supephotphat và Hóa chất Lâm Thao).

2. Tăng cường công nghệ oxy hóa sắt và đồng kết tủa tại hệ thống thu gom:

   • Hành động: Xây dựng các bể sục khí cưỡng bức kết hợp lắng cặn đối với toàn bộ nước rỉ từ bãi xỉ trước khi xả thải.
   • Target metric: Duy trì nồng độ Fe(II) hòa tan ban đầu ở mức tối thiểu 20 đến 25 mg/l và DO đạt 8 mg/l, đảm bảo hiệu suất loại bỏ asen tự nhiên đạt trên 98,70%.
   • Timeline: Vận hành liên tục 24/7 song hành cùng quá trình phát sinh nước thải.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ phận kỹ thuật môi trường và vận hành trạm xử lý nước thải của nhà máy.

3. Thi công hệ thống mái che và lớp lót chống thấm cô lập bãi xỉ:

   • Hành động: Lắp đặt màng chống thấm địa kỹ thuật (HDPE) ở đáy bãi thải và xây dựng mái che phủ bề mặt nhằm ngăn chặn triệt để sự tiếp xúc giữa nước mưa và xỉ pyrit.
   • Target metric: Cắt giảm tối thiểu 85% lưu lượng nước mưa thấm qua khối xỉ, triệt tiêu chu trình oxy hóa - hòa tan của 5% đến 10% lượng quặng sulfua chưa cháy hết.
   • Timeline: Triển khai thi công hoàn thiện trong vòng 12 đến 18 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Ban lãnh đạo doanh nghiệp phối hợp cùng các nhà thầu xây dựng công trình môi trường.

4. Lắp đặt hệ thống quan trắc tự động và giám sát định kỳ các điểm nóng:

   • Hành động: Lắp đặt trạm quan trắc tự động đo pH, DO, độ dẫn điện và lấy mẫu phân tích định kỳ các kim loại nặng As, Pb, Cd, Cu, Zn trong nước mặt và nước ngầm tầng nông quanh khu vực bãi thải.
   • Target metric: Đảm bảo nồng độ As $\le 0,05$ mg/l, Cd $\le 0,005$ mg/l, Pb $\le 0,05$ mg/l theo đúng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt và nước mặt.
   • Timeline: Đo đạc dữ liệu tự động liên tục và lấy mẫu phân tích phòng thí nghiệm 2 ngày/lần trong mùa mưa, 1 tháng/lần trong mùa khô.
   • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường địa phương phối hợp cùng đơn vị quan trắc độc lập.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Kỹ sư công nghệ môi trường và cán bộ quản lý chất thải công nghiệp:

   • Lợi ích & Use case: Nắm vững quy luật động học giải phóng kim loại nặng để thiết kế các module xử lý nước rỉ bãi xỉ, tính toán lượng hóa chất trung hòa ($Ca(OH)_2$) và tối ưu hóa thời gian sục khí oxy hóa sắt nhằm đạt hiệu suất tách loại kim loại tối đa với chi phí vận hành thấp nhất.

2. Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Hóa Môi trường:

   • Lợi ích & Use case: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp thiết lập mô hình cột nhồi rửa trôi mô phỏng nước mưa tự nhiên, cơ chế tạo phức bề mặt, quy trình phân tích vết asen bằng phương pháp so màu giấy tẩm $HgBr_2$ và phân tích đa nguyên tố trên hệ thống ICP-MS.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên khoáng sản và bảo vệ môi trường:

   • Lợi ích & Use case: Cung cấp căn cứ khoa học định lượng để xây dựng các văn bản hướng dẫn kỹ thuật, quy chuẩn an toàn lưu chứa xỉ thải ngành sản xuất axit sunfuric, phục vụ công tác thanh tra, kiểm toán môi trường tại các khu công nghiệp hóa chất.

4. Doanh nghiệp luyện kim và đơn vị nghiên cứu thu hồi tài nguyên thứ cấp:

   • Lợi ích & Use case: Đánh giá hàm lượng sắt (Fe) và lưu huỳnh (S) còn tồn dư trong xỉ quặng (chiếm tỷ lệ sắt cao tương đương hematit) để xây dựng phương án tái chế, tận thu xỉ pyrit làm phụ gia sản xuất xi măng hoặc nguyên liệu luyện gang thép, thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao xỉ thải pyrit sau khi đã qua lò đốt nhiệt độ cao vẫn tiếp tục giải phóng kim loại nặng ra môi trường? Trong thực tế sản xuất công nghiệp, do hiệu suất đốt chưa đạt mức tuyệt đối nên xỉ thải vẫn còn tồn đọng khoảng 5% đến 10% khoáng vật sulfua chưa cháy hết. Khi lưu giữ lộ thiên ngoài trời, lượng sulfua này tiếp tục bị oxy hóa bởi oxy không khí và nước mưa (chứa các ion như $SO_4^{2-}$ 3,29 mg/l, $NO_3^-$ 4,44 mg/l), sinh ra axit $H_2SO_4$ nội sinh và hòa tan các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, As, Cd vào pha lỏng.

2. Độ pH môi trường đóng vai trò như thế nào trong việc kiểm soát sự phát tán kim loại nặng từ bãi xỉ? Độ pH là yếu tố mang tính quyết định. Tại pH = 3,0, hầu hết kim loại tồn tại ở dạng cation tự do với hiệu suất cố định rất thấp (Zn chỉ đạt 6,42%, Cd đạt 11,84%). Khi điều chỉnh pH lên mức 7,0, sắt(II) bị oxy hóa và kết tủa hoàn toàn (hàm lượng dư chỉ còn 0,12 ppm), kéo theo sự kết tủa hydroxit và hấp phụ triệt để các kim loại nặng, nâng hiệu suất cố định Cu lên 100%, Pb đạt 99,98% và Cd đạt 99,60%.

3. Cơ chế nào giúp kết tủa sắt(III) hydroxit giữ lại một lượng lớn asen độc hại? Quá trình giữ asen diễn ra theo hai cơ chế song song: tạo hợp chất không tan $[FeAsO_4]$ trực tiếp giữa $Fe(OH)_3$ mới sinh với $H_3AsO_4$, đồng thời các hạt keo sắt tích điện dương trên bề mặt sẽ hấp phụ tĩnh điện các anion asenat ($H_2AsO_4^-$ và $HAsO_4^{2-}$). Khi nồng độ Fe(II) đạt 25 mg/l, hiệu suất giữ asen đạt tới 98,70%.

4. Thành phần nước mưa tự nhiên ảnh hưởng ra sao đến tốc độ phong hóa xỉ thải? Nước mưa tự nhiên mang theo lượng oxy hòa tan bão hòa (DO $\approx$ 8 mg/l) cùng nhiều ion hòa tan ($Ca^{2+}$ 5,6 mg/l, $Cl^-$ 9,2 mg/l, Cacbonat 18,3 mg/l). Oxy hòa tan là tác nhân kích hoạt chu trình oxy hóa sắt(II) và sulfua, trong khi dòng chảy thấm liên tục tạo động lực rửa trôi các sản phẩm hòa tan ra khỏi khối xỉ.

5. Phương pháp phân tích nào đảm bảo độ chính xác cao khi xác định hàm lượng kim loại nặng trong nghiên cứu? Nghiên cứu kết hợp thiết bị ICP-MS để phân tích đa nguyên tố ở nồng độ vết (ppb) với độ nhạy cao cho Cu, Pb, Zn, Cd, Mn, Cr, Co, Ni. Riêng asen được định lượng chuyên biệt bằng phương pháp so màu tạo khí $AsH_3$ phản ứng trên giấy tẩm $HgBr_2$, cho hệ số tương quan tuyến tính $R^2$ đạt trên 0,9936, đảm bảo độ tin cậy khoa học tuyệt đối.

Kết luận

• Luận văn đã xác định rõ xỉ thải pyrit lộ thiên chứa từ 5% đến 10% sulfua chưa cháy hết, liên tục bị phong hóa sinh axit và giải phóng các kim loại nguy hại như As, Pb, Cd, Cu, Zn, Mn vào nguồn nước.
• Thực nghiệm chứng minh nồng độ Fe(II) ban đầu tăng từ 10 lên 25 mg/l giúp nâng cao vượt bậc hiệu suất cố định kim loại: Pb đạt 99,73%, Cu đạt 99,80%, As đạt 98,70% và Zn đạt 88,94%.
• Kiểm soát pH môi trường ở mức trung tính (pH = 7,0) là giải pháp then chốt giúp giảm nồng độ sắt dư xuống 0,12 ppm và cố định trên 97% đến 100% các kim loại nặng độc hại thông qua cơ chế kết tủa và cộng kết - hấp phụ trên $Fe(OH)_3$.
• Đề xuất hệ thống giải pháp toàn diện gồm kiềm hóa bãi xỉ định kỳ hàng quý, oxy hóa sục khí nước rỉ 24/7, phủ màng chống thấm trong 12 đến 18 tháng và duy trì mạng lưới quan trắc tự động liên tục.
• Đây là công trình nghiên cứu thực nghiệm có giá trị thực tiễn cao, khuyến khích các nhà máy hóa chất, doanh nghiệp khai khoáng và cơ quan quản lý áp dụng ngay các thông số kỹ thuật tối ưu này vào quy trình xử lý chất thải rắn nhằm bảo vệ bền vững môi trường sinh thái.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Pyrit và xỉ thải pyrit 1. Giới thiệu chung về Pyrit. Pyrit hay pyrit sắt, là khoáng vật disunfua sắt với công thức hóa học FeS2.

Ánh kim và sắc vàng đồng từ nhạt tới thông thường của khoáng vật này đã tạo nên tên hiệu riêng của nó là vàng của kẻ ngốc do nó trông tương tự như vàng. Pyrit là phổ biến nhất trong các khoáng vật sulfua. Tên gọi pyrit bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp πσρίτης (puritēs) nghĩa là “của lửa” hay "trong lửa”, từ πύρ (pur) nghĩa là “lửa”. Tên gọi này có lẽ là do các tia lửa được tạo ra khi pyrit va đập vào thép hay đá lửa.

Tính chất này làm cho pyrit trở thành phổ biến trong sử dụng để làm cơ chế đánh lửa bằng bánh xe trong các dạng súng cổ. Pyrit thông thường được tìm thấy ở dạng gắn liền với các sulfua hay ôxít khác trong các mạch thạch anh, đá trầm tích, đá biến chất cũng như trong các tầng than, và trong vai trò của khoáng vật thay thế trong các hóa thạch. Mặc dù có tên hiệu là vàng của kẻ ngốc, nhưng một lượng nhỏ vàng đôi khi cũng được tìm thấy trong quặng chứa khoáng vật này. Vàng và asen xuất hiện như là sự thay thế đi kèm nhau trong cấu trúc pyrit.

Tại khu trầm tích vàng ở Carlin, Nevada, pyrit asen chứa tới 0,37 % theo trọng lượng là vàng[4]. Pyrit chứa vàng là loại quặng vàng có giá trị. Pyrit bị lộ thiên ra ngoài không khí trong quá trình khai thác mỏ và khai quật sẽ phản ứng với ôxy và nước để tạo thành sunfat, gây ra sự thoát nước mỏ axít. Quá trình axít hóa này còn tạo ra từ phản ứng của vi khuẩn chi Acidithiobacillus, các dạng vi khuẩn tìm kiếm nguồn năng lượng của chúng bằng cách ôxi hóa các ion sắt II (Fe 2+) thành các ion sắt III (Fe3+) với việc sử dụng ôxy như là tác nhân ôxi hóa.

Các ion sắt III đến lượt mình lại tấn công pyrit để sinh ra ion sắt II và sunfat. Sắt hóa trị 2 lại được tạo ra sắt hóa trị 3 và chu trình này tiếp diễn cho đến khi pyrit cạn kiệt. Pyrit thông thường hay bị nhầm lẫn với khoáng vật marcasit, mà tên gọi của nó có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập để chỉ pyrit, do các đặc trưng tương tự của chúng. 12 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Marcasit là dạng đa hình của pyrit, nghĩa là nó có cùng một công thức như pyrit nhưng khác về cấu trúc và vì thế khác biệt về hình dáng tinh thể và tính đối xứng.

Tuy nhiên, trạng thái ôxi hóa hình thức là giống như trong pyrit do các nguyên tử lưu huỳnh xuất hiện trong các cặp tương tự như persulfua[5]. Marcasit/pyrit có lẽ là cặp đa hình phổ biến bậc nhất chỉ sau cặp kim cương/graphit (than chì). Bề ngoài của marcasit có ánh bạc nhiều hơn một chút. Marcasit là họ hàng ở trạng thái ổn định giả (giả bền) của pyrit và nó sẽ dần dần chuyển sang dạng pyrit nếu bị đốt nóng hay thời gian đủ dài.

Marcasit là tương đối hiếm, nhưng có thể là phổ biến cục bộ trong một vài kiểu quặng trầm tích, chẳng hạn như có trong quặng Pb-Zn kiểu thung lũng Mississippi. Marcasit dường như chỉ hình thành từ dạng dung dịch lỏng. Pyrit thông thường cũng được dùng trong nghề kim hoàn mỹ nghệ để làm các chuỗi hạt hay vòng đeo tay. Mặc dù là tương tự về thành phần, nhưng marcasit lại không thể sử dụng trong lĩnh vực này do nó có xu hướng bị vỡ vụn ra thành dạng bột.

Bổ sung cho sự lộn xộn và nhầm lẫn giữa marcasit và pyrit là việc sử dụng từ marcasit như là tên gọi thương phẩm cho đồ kim hoàn mỹ nghệ từ pyrit. Thuật ngữ này được áp dụng cho các viên đá nhỏ được đánh bóng và tạo mặt, được dát vào bạc thật (hay bạc sterling, chứa 92,5% bạc và 7,5% kim loại khác). Tuy các viên đá này được gọi là marcasit, nhưng trên thực tế chúng chính là pyrit. Thành phần hóa học, cấu trúc và đặc tính vật lý của Pyrit sắt.

Hình ảnh quặng pyrit 13 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thành phần hóa học của pyrit là: Fe – 46,6%; S – 53,4%. Pyrit thường chứa các tạp chất đồng hình As, Co, Ni, đôi khi Au, Ag, Cu tồn tại ở dạng phi bào thể. Cấu trúc tinh thể kiểu NaCl trong đó vị trí của nguyên tử clo được thay thế bằng [S2]2-, phân bố dọc theo trục bậc 3, còn ion Fe2+ ở tâm của hình 8 mặt. Hệ lập phương.

Dạng đối xứng m3. Ô mạng cơ sở chứa Fe 4S8. Nhóm không gian Pa3; a0 = 5,4176Ao. Tinh thể có dạng lập phương có dạng vết khía vuông góc trên bề mặt của các mặt tinh thể.

Đôi khi có dạng tinh thể 12 mặt ngũ giác, tinh thể 8 mặt. Pyrit thường có dạng hạt, dạng khối đặc sít. Khoáng vật này có mặt như là các tinh thể đẳng cực thường xuất hiện dưới dạng các khối lập phương. Các mặt của lập phương có thể có sọc (các đường song song trên mặt tinh thể hay mặt cát khai) do kết quả của sự xen kẽ các khối lập phương với các mặt diện pyrit.

Pyrit cũng hay xuất hiện dưới dạng các tinh thể bát diện và dạng diện pyrit (hình thập nhị diện với các mặt ngũ giác). Nó có mặt gãy hơi không đều và concoit, ánh kim, hệ số phản xạ 53%, độ cứng Mohs khoảng 6–6,5, tỷ trọng riêng khoảng 4,95–5,10[1]. Nó giòn và có thể nhận dạng trên thực địa do có mùi đặc trưng để phân biệt, được giải phóng ra khi mẫu vật bị tán nhỏ. Không hòa tan trong HCl, hòa tan trong HNO3; ở dạng bột dễ bị hòa tan hơn.

Nguồn gốc Pyrit là khoáng vật sunlfua phổ biến nhất. Pyrit được tạo thành trong các quá trình địa chất khác nhau: magma, nhiệt dịch, trầm tích, biến chất. Trong đới oxy hóa, pyrit không bền vững, biến đổi thành limonit. Trong trường hợp này, lưu huỳnh tham gia vào sự tạo thành thạch cao và các sunfua.

Thường hay gặp giả hình của limonit theo pyrit. Những mũ sắt của những mỏ quặng thường được tạo thành do phá hủy sulfua, chủ yếu là pyrit. Ở Việt Nam, pyrit có ở nhiều nơi như mỏ pyrit ở Giáp Lai, Vĩnh Phúc, Ba Trại. 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Xỉ thải pyrit. Pyrit là nguyên liệu quan trọng để điều chế axit sunfuric. Sau khi đốt pyrit để thu SO2, phần rắn còn lại là xỉ pyrit được thải ra môi trường. Phản ứng xảy ra trong quá trình đốt pyrit 4FeS2 + 11O2  t0  2Fe2O3 + 8SO2 Xỉ pyrit được dùng trong quá trình nghiên cứu của luận văn chúng tôi lấy tại bãi thải của Công ty Supephotphat và hóa chất Lâm thao – Phú Thọ.

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng lân cận và các khu vực thải xỉ 1. Tại Việt Nam Việt Nam hiện nay có tới 5000 mỏ và điểm khoáng sản đang khai thác bao gồm 60 loại khoáng sản khác nhau với khoảng 2.000 doanh nghiệp tham gia hoạt động khai thác [7]. Mặc dù đóng góp của nền công nghiệp khai khoáng vào GDP của Việt Nam chiếm khoảng 11% nhưng công nghiệp khai khoáng đang đứng trước nhiều thách thức: khai thác sử dụng chưa có hiệu quả làm cho tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt; đặc biệt tác động xấu tới cảnh quan và môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất đai, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và nhiều nghành kinh tế khác. Từ đầu năm 2007, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Môi Trường – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Đại học Quốc gia Hà Nội đã lấy hàng trăm mẫu đất và cây tại các vùng mỏ để phân tích thành phần, hàm lượng kim loại nặng.

Qua phân tích cho thấy, tất cả các mỏ đều là điểm nóng về ô nhiễm, điển hình là mỏ thiếc xã Hà Thượng và mỏ than núi Hồng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng, với hàm lượng asen trong đất gấp 17 – 308 lần tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam, thậm chí có nơi hàm lượng asen trong đất lên đến 15.262 lần theo quy định. Mỏ kẽm, chì làng Hích cũng có hàm lượng chì gấp 186 lần tiêu chuẩn và kẽm 49 lần. Việc khai thác mỏ thiếc, đuôi quặng thường chứa arsenopyrit (1 – 2%), chalcopyrit (1%) và pyrit (10 – 15%) [3]. Các khoáng vật sunfua này bị oxi hoá tạo ra 15 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] dòng thải axit mỏ và dung dịch giàu kim loại.

Sự lan toả của As và sự oxi hoá các kim loại độc hại như Cu, Cd từ các dòng rỉ từ dòng thải axit mỏ qua các đống thải cũng không được chú ý. Có nơi nước thải từ mỏ và xưởng tuyển được thải trực tiếp ra cánh đồng lúa với hàm lượng asen gấp 30 lần nước bình thường. Ở mỏ thiếc Quỳ Hợp, dòng thải của nhà máy được thải trực tiếp ra con suối gần đó. Hàm lượng As trong chất thải rắn rất cao (355 mg/kg) so với hàm lượng được coi là không ô nhiễm trên thế giới là 5 – 20 mg/kg.

Ngoài việc làm ô nhiễm nguồn nước, các loại bùn thải từ khu vực khai thác đổ ra các khu vực xung quanh, theo thời gian chúng làm ô nhiễm đất tại các khu vực này, diện tích đất nông nghiệp không những bị thu hẹp mà còn bị hoang hoá, ô nhiễm không sử dụng canh tác được. Mặt khác, do sử dụng nguồn nước tương đối lớn nên ngoài việc làm ô nhiễm, giảm chất lượng nguồn nước, việc khai thác khoáng sản đã làm cho hệ thống tưới tiêu thay đổi, nguồn nước cạn kiệt, do đó, diện tích đất nông nghiệp bị ảnh hưởng rất nhiều. Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp do khai thác mỏ TT Tên mỏ, khu khai thác Diện tích Mức độ ô nhiễm (ha) 1 Mỏ than núi Hồng 274 Chiếm dụng đất làm khai trường, bãi thải và thải nước thải làm ô nhiễm đất nông nghiệp 2 Mỏ than Khánh hoà 100 Chiếm dụng đất làm khai trường, bãi thải và thải nước thải làm ô nhiễm đất nông nghiệp 3 Các mỏ vùng Bắc Thái 114,5 Chiếm dụng đất làm khai trường, bãi thải. Đổ thải làm ô nhiễm đất 4 Các mỏ ở huyện Quỳ Hợp 145 Đất nông nghiệp bị ô nhiễm do 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.