Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng loại bỏ một số kim loại nặng vàng niken trong đất của vi khuẩn ưa axit phân lập được từ rác thải khai khoáng mỏ thiếc hà thượng tỉnh thái nguyên

Nghiên cứu khả năng loại bỏ kim loại nặng vàng, niken trong đất bằng vi khuẩn ưa axit từ rác thải mỏ thiếc Hà Thượng, Thái Nguyên.

• Tác giả: Nguyễn Ánh Tuyết
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Tú Cường
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng loại bỏ một số kim loại nặng (Vàng, Niken) trong đất của vi khuẩn ưa axit phân lập được từ rác thải khai khoáng (mỏ thiếc Hà Thượng, tỉnh Thái Nguyên)
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TỪ KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI KHAI KHOÁNG TRONG ĐẤT
• 1.1. Khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam
• 1.2. Ngành khai thác khoáng sản
• 1.3. Hiện trạng khai thác và chế biến một số khoáng sản
• 1.4. Công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam
• 1.5. Ô nhiễm điển hình do khai thác và chế biến khoáng sản
• 1.6. Hiện trạng khai thác và chế biến khoáng sản ở Thái Nguyên
• 1.7. Khai thác và chế biến khoáng sản ở Thái Nguyên
• 1.8. Ô nhiễm môi trường do hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản ở Thái Nguyên
• 1.9. Xử lý chất thải khai khoáng trong đất
• 1.10. Nghiên cứu trên thế giới
• 1.11. Nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.12. Tổng quan về vi khuẩn ưa axit
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm thu mẫu và phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Dụng cụ thiết bị nghiên cứu
• 2.5. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.6. Phương pháp phân lập vi khuẩn truyền thống
• 2.7. Phương pháp nhuộm Gram
• 2.8. Phương pháp soi kính hiển vi
• 2.9. Phương pháp phân tích kim loại nặng
• 2.10. Phương pháp sinh học phân tử
• 2.11. Xác định đặc điểm của chủng vi khuẩn ưa axit phân lập được
• 2.12. Đánh giá khả năng loại bỏ Vàng, Niken trong đất của chủng vi khuẩn phân lập được
• 2.13. Phương pháp tính hiệu suất trong nghiên cứu khả năng loại bỏ kim loại nặng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ
• 3.1. Tình hình ô nhiễm tại mỏ thiếc Hà Thượng – Thái Nguyên
• 3.2. Phân lập vi khuẩn
• 3.3. Phân lập vi khuẩn ưa axit
• 3.4. Định tên vi khuẩn
• 3.5. Hình thái vi khuẩn
• 3.6. Đặc điểm của vi khuẩn ưa axit phân lập được
• 3.7. Đặc điểm sinh trưởng của chủng vi khuẩn ưa axit
• 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự sinh trưởng
• 3.9. Ảnh hưởng của pH tới sự sinh trưởng
• 3.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới khả năng loại bỏ kim loại vàng và niken của chủng vi khuẩn ưa axit phân lập được
• 3.11. Định hướng xử lý kim loại nặng trong đất
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Ô nhiễm môi trường từ khai thác và chế biến khoáng sản

Khai thác khoáng sản ở Việt Nam đã gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản, như tại mỏ thiếc Hà Thượng, Thái Nguyên, đã để lại lượng lớn chất thải công nghiệp, gây tích tụ các kim loại độc hại như vàng và niken. Những chất thải này không được xử lý đúng cách, dẫn đến ô nhiễm môi trường đất và nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Xử lý ô nhiễm từ khai thác khoáng sản đang là vấn đề cấp thiết, đòi hỏi các giải pháp hiệu quả và bền vững.

1.1. Hiện trạng khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên

Thái Nguyên là một trong những khu vực có hoạt động khai thác khoáng sản mạnh mẽ, đặc biệt là thiếc. Tuy nhiên, quá trình khai thác đã để lại nhiều rác thải mỏ, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Các chất thải công nghiệp từ khai thác thiếc chứa nhiều kim loại nặng như niken và vàng, tích tụ trong đất và nước. Điều này đặt ra yêu cầu cấp bách về phục hồi đất và xử lý ô nhiễm để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.2. Tác động của kim loại nặng đến môi trường

Kim loại nặng như niken và vàng có khả năng tích tụ trong đất, gây ô nhiễm lâu dài. Niken là một kim loại độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người, trong khi vàng tuy không độc nhưng có giá trị kinh tế cao. Việc loại bỏ và thu hồi các kim loại này từ đất ô nhiễm là cần thiết để vừa giảm thiểu tác động môi trường, vừa tận dụng nguồn tài nguyên quý giá.

II. Phương pháp xử lý kim loại nặng bằng vi khuẩn ưa axit

Vi khuẩn ưa axit được xem là giải pháp tiềm năng trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Nhóm vi khuẩn này có khả năng chuyển hóa các kim loại nặng thành dạng dễ loại bỏ hoặc thu hồi. Nghiên cứu tập trung vào việc phân lập và ứng dụng vi khuẩn ưa axit từ rác thải mỏ tại Hà Thượng, Thái Nguyên để loại bỏ vàng và niken trong đất. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, phù hợp với công nghệ sinh học hiện đại.

2.1. Phân lập và đặc điểm của vi khuẩn ưa axit

Nghiên cứu đã phân lập được các chủng vi khuẩn ưa axit từ rác thải mỏ tại Hà Thượng, Thái Nguyên. Các chủng vi khuẩn này có khả năng sinh trưởng trong môi trường axit và chuyển hóa kim loại nặng. Đặc điểm sinh trưởng của chúng được nghiên cứu kỹ lưỡng, bao gồm ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng loại bỏ vàng và niken. Kết quả cho thấy, vi khuẩn ưa axit có tiềm năng lớn trong xử lý ô nhiễm và phục hồi đất.

2.2. Ứng dụng vi khuẩn ưa axit trong xử lý đất ô nhiễm

Vi khuẩn ưa axit được ứng dụng để loại bỏ vàng và niken từ đất ô nhiễm. Quá trình này dựa trên khả năng chuyển hóa sinh học của vi khuẩn, giúp tách các ion kim loại từ đất và chuyển vào môi trường nước. Nghiên cứu cũng xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ kim loại, như cơ chất bổ sung, mật độ tế bào và tỷ lệ đất xử lý. Kết quả cho thấy, vi khuẩn ưa axit là giải pháp hiệu quả và bền vững trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chứng minh khả năng loại bỏ vàng và niken trong đất bằng vi khuẩn ưa axit phân lập từ rác thải mỏ tại Hà Thượng, Thái Nguyên. Kết quả cho thấy, các chủng vi khuẩn này có hiệu suất loại bỏ kim loại cao, đặc biệt trong điều kiện tối ưu về nhiệt độ và pH. Nghiên cứu này không chỉ góp phần vào phục hồi đất mà còn mở ra hướng ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại các khu vực khai thác khoáng sản.

3.1. Hiệu quả loại bỏ kim loại nặng

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vi khuẩn ưa axit có khả năng loại bỏ vàng và niken với hiệu suất cao. Các yếu tố như cơ chất bổ sung, mật độ tế bào và tỷ lệ đất xử lý đều ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ. Nghiên cứu cũng xác định được điều kiện tối ưu để nâng cao hiệu suất, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm và phục hồi đất.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng tại các khu vực khai thác khoáng sản. Việc ứng dụng vi khuẩn ưa axit không chỉ giúp loại bỏ kim loại mà còn góp phần phục hồi đất và bảo vệ môi trường. Đây là hướng nghiên cứu tiềm năng, phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ sinh học bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành khai thác khoáng sản tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế với hàng nghìn mỏ và điểm quặng đa dạng, trong đó tỉnh Thái Nguyên là một trong những khu vực trọng điểm với nhiều mỏ khoáng sản như thiếc, sắt, titan, vàng, chì-kẽm. Tuy nhiên, hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản đã gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong đất, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Tại mỏ thiếc Hà Thượng, Thái Nguyên, hàm lượng kim loại nặng như asen, chì, kẽm vượt mức quy chuẩn nhiều lần, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường đất và nước.

Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng loại bỏ kim loại nặng vàng (Au) và niken (Ni) trong đất bằng vi khuẩn ưa axit phân lập từ rác thải khai khoáng tại mỏ thiếc Hà Thượng. Mục tiêu cụ thể là phân lập chủng vi khuẩn ưa axit, nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng và đánh giá hiệu quả loại bỏ kim loại nặng trong điều kiện phòng thí nghiệm. Phạm vi nghiên cứu thực hiện từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2014 tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng, tỉnh Thái Nguyên. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng thân thiện môi trường, đồng thời góp phần thu hồi kim loại quý giá phục vụ kinh tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết vi sinh vật ưa axit (Acidophilic bacteria): Vi khuẩn ưa axit như Acidithiobacillus ferrooxidans và Acidithiobacillus thiooxidans có khả năng sinh trưởng trong môi trường pH thấp, oxy hóa lưu huỳnh và sắt, tạo ra axit sulfuric giúp hòa tan kim loại nặng trong đất.

• Mô hình chuyển hóa sinh học kim loại nặng: Quá trình oxy hóa sinh học của vi khuẩn ưa axit làm giảm pH môi trường, tạo dòng chảy axit hòa tan các ion kim loại từ muối trong đất, từ đó tách chiết kim loại ra khỏi đất.

• Khái niệm về ô nhiễm kim loại nặng trong đất: Kim loại nặng như Ni có độc tính cao, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường, trong khi Au có giá trị kinh tế cao nhưng cũng cần được xử lý để tránh ô nhiễm.

• Phương pháp xử lý sinh học ô nhiễm kim loại nặng: Sử dụng vi sinh vật để loại bỏ hoặc thu hồi kim loại nặng trong đất, ưu điểm là chi phí thấp, thân thiện môi trường và hiệu quả cao.

• Khái niệm về đặc điểm sinh trưởng vi khuẩn: Nhiệt độ, pH, mật độ tế bào và cơ chất ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và hiệu quả loại bỏ kim loại của vi khuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu đất, bùn và nước được thu thập tại mỏ thiếc Hà Thượng, tỉnh Thái Nguyên, gồm 5 mẫu đặc trưng với pH dao động từ 2,61 đến 3,64.

• Phương pháp phân lập vi khuẩn: Sử dụng môi trường chọn lọc có pH 4,4-4,7, bổ sung Sodium thiosulfat, nuôi cấy trong tủ ấm 30°C, cấy chuyển liên tục 3 lần để chọn lọc vi khuẩn ưa axit có khả năng làm giảm pH môi trường.

• Phương pháp xác định vi khuẩn: Nhuộm Gram để phân loại vi khuẩn Gram (+) hoặc Gram (-), soi kính hiển vi để quan sát hình thái tế bào, sinh học phân tử đọc trình tự gen 16S rADN để định danh chủng vi khuẩn.

• Phân tích kim loại nặng: Mẫu đất được công phá bằng dung dịch cường toan, mẫu nước được bảo quản trong dung dịch axit HCl 0.2%, phân tích trên máy quang phổ hấp phụ nguyên tử AAS (Varian 280S + VGA77) để xác định hàm lượng Au, Ni và các kim loại khác.

• Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng: Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, mật độ tế bào và cơ chất bổ sung đến khả năng sinh trưởng và hiệu quả loại bỏ kim loại của vi khuẩn.

• Timeline nghiên cứu: Thu mẫu và phân lập vi khuẩn từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2014, thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm tại Viện Công nghệ Môi trường và Trường Đại học Thủy lợi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập và định danh vi khuẩn ưa axit: Đã phân lập thành công các chủng vi khuẩn ưa axit từ mẫu rác thải khai khoáng tại mỏ thiếc Hà Thượng, chủ yếu thuộc nhóm Acidithiobacillus ferrooxidans và Acidithiobacillus thiooxidans. Các chủng này có khả năng làm giảm pH môi trường từ 4,5 xuống dưới 3,0 sau 7 ngày nuôi cấy.

2. Đặc điểm sinh trưởng: Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của vi khuẩn là 25-30°C, pH tối ưu từ 2,5 đến 3,5. Mật độ tế bào ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu quả loại bỏ kim loại, với mật độ 10^7 tế bào/ml đạt hiệu suất loại bỏ Ni lên đến 75% sau 14 ngày.

3. Khả năng loại bỏ kim loại nặng: Vi khuẩn ưa axit phân lập được có khả năng loại bỏ vàng và niken trong đất với hiệu suất lần lượt đạt khoảng 60% và 70% trong điều kiện phòng thí nghiệm. Việc bổ sung cơ chất như lưu huỳnh làm tăng hiệu quả loại bỏ kim loại lên 10-15%.

4. Ảnh hưởng tỷ lệ đất xử lý: Tỷ lệ mẫu đất trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ kim loại, tỷ lệ đất 5% (theo thể tích) cho hiệu quả loại bỏ kim loại cao nhất, giảm dần khi tỷ lệ đất tăng lên.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy vi khuẩn ưa axit có vai trò quan trọng trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại các khu mỏ khai khoáng. Khả năng làm giảm pH môi trường của vi khuẩn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hòa tan và tách chiết kim loại nặng như vàng và niken. So với các nghiên cứu quốc tế, hiệu suất loại bỏ kim loại của các chủng vi khuẩn phân lập tại mỏ Hà Thượng tương đương hoặc cao hơn, chứng tỏ tiềm năng ứng dụng trong xử lý môi trường tại Việt Nam.

Việc bổ sung cơ chất lưu huỳnh giúp tăng cường hoạt động oxy hóa sinh học của vi khuẩn, từ đó nâng cao hiệu quả loại bỏ kim loại. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý còn phụ thuộc vào mật độ tế bào và tỷ lệ đất trong môi trường nuôi cấy, cần tối ưu các điều kiện này để đạt hiệu quả cao nhất. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự thay đổi pH môi trường theo thời gian, biểu đồ hiệu suất loại bỏ kim loại theo mật độ tế bào và tỷ lệ đất.

Kết quả cũng phù hợp với các nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn ưa axit trong xử lý kim loại nặng trên thế giới, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới tại Việt Nam, góp phần phát triển công nghệ sinh học thân thiện môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển công nghệ xử lý sinh học: Áp dụng vi khuẩn ưa axit phân lập từ mỏ thiếc Hà Thượng trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại các khu vực khai khoáng, tập trung vào tối ưu điều kiện sinh trưởng như pH, nhiệt độ, mật độ tế bào để nâng cao hiệu quả xử lý trong vòng 6-12 tháng.

2. Bổ sung cơ chất lưu huỳnh: Khuyến nghị bổ sung lưu huỳnh làm cơ chất trong quá trình xử lý để tăng cường hoạt động oxy hóa sinh học của vi khuẩn, giúp tăng hiệu suất loại bỏ kim loại nặng, thực hiện thí điểm trong 3-6 tháng tại các bãi thải quặng.

3. Quản lý và giám sát môi trường: Thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ hàm lượng kim loại nặng trong đất và nước tại các khu vực khai thác, đặc biệt là mỏ thiếc Hà Thượng, nhằm đánh giá hiệu quả xử lý và kịp thời điều chỉnh biện pháp trong vòng 1 năm.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ kỹ thuật và người dân địa phương về công nghệ xử lý sinh học ô nhiễm kim loại nặng, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường, thực hiện liên tục hàng năm.

5. Nghiên cứu mở rộng: Khuyến khích các nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng vi khuẩn ưa axit trong xử lý các loại kim loại nặng khác và trong điều kiện thực tế ngoài hiện trường, nhằm hoàn thiện công nghệ và mở rộng phạm vi ứng dụng trong 2-3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Khoa học Môi trường: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu chi tiết về vi khuẩn ưa axit và xử lý ô nhiễm kim loại nặng, hỗ trợ phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.

2. Cơ quan quản lý môi trường và chính quyền địa phương: Thông tin về hiện trạng ô nhiễm và giải pháp xử lý sinh học giúp xây dựng chính sách quản lý, giám sát và phục hồi môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản.

3. Doanh nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản: Áp dụng công nghệ sinh học thân thiện môi trường để xử lý chất thải, giảm thiểu ô nhiễm và tăng hiệu quả thu hồi kim loại quý, nâng cao trách nhiệm xã hội và tuân thủ quy định pháp luật.

4. Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm kim loại nặng và các biện pháp xử lý an toàn, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi khuẩn ưa axit là gì và tại sao chúng được chọn để xử lý kim loại nặng?
   Vi khuẩn ưa axit là nhóm vi sinh vật sinh trưởng trong môi trường có pH thấp, có khả năng oxy hóa lưu huỳnh và sắt tạo axit sulfuric, giúp hòa tan và tách chiết kim loại nặng khỏi đất. Chúng được chọn vì hiệu quả cao, chi phí thấp và thân thiện môi trường.

2. Hiệu quả loại bỏ vàng và niken của vi khuẩn ưa axit đạt được trong nghiên cứu là bao nhiêu?
   Trong điều kiện phòng thí nghiệm, vi khuẩn ưa axit phân lập được có thể loại bỏ khoảng 60% vàng và 70% niken trong đất sau 14 ngày, hiệu quả tăng khi bổ sung cơ chất lưu huỳnh.

3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ kim loại của vi khuẩn?
   Nhiệt độ tối ưu (25-30°C), pH môi trường (2,5-3,5), mật độ tế bào vi khuẩn và tỷ lệ đất trong môi trường nuôi cấy là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ kim loại.

4. Phương pháp phân lập vi khuẩn ưa axit được thực hiện như thế nào?
   Sử dụng môi trường chọn lọc có pH thấp, bổ sung Sodium thiosulfat, nuôi cấy mẫu đất và nước thu thập từ mỏ thiếc Hà Thượng, cấy chuyển liên tục để chọn lọc vi khuẩn có khả năng làm giảm pH môi trường.

5. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này là gì?
   Nghiên cứu mở ra hướng phát triển công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng vi sinh vật tại các khu mỏ khai khoáng, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thu hồi kim loại quý giá phục vụ kinh tế.

Kết luận

• Đã phân lập và xác định được các chủng vi khuẩn ưa axit có khả năng làm giảm pH môi trường và loại bỏ kim loại nặng vàng, niken trong đất tại mỏ thiếc Hà Thượng, Thái Nguyên.
• Nhiệt độ và pH môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng và hiệu quả xử lý của vi khuẩn, với điều kiện tối ưu là 25-30°C và pH 2,5-3,5.
• Việc bổ sung cơ chất lưu huỳnh và điều chỉnh mật độ tế bào giúp nâng cao hiệu suất loại bỏ kim loại nặng lên đến 70%.
• Nghiên cứu góp phần phát triển công nghệ xử lý sinh học ô nhiễm kim loại nặng thân thiện môi trường, phù hợp với điều kiện Việt Nam.
• Đề xuất triển khai thí điểm công nghệ xử lý sinh học tại các khu vực ô nhiễm kim loại nặng trong vòng 1 năm, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong tương lai.

Hành động tiếp theo là phối hợp với các cơ quan quản lý và doanh nghiệp khai thác để triển khai ứng dụng thực tế, đồng thời đào tạo nhân lực và giám sát hiệu quả xử lý nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TỪ KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI KHAI KHOÁNG TRONG ĐẤT 1. Khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam 1. Ngành khai thác khoáng sản Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đa dạng và đó là nguồn nguyên liệu tiềm năng quý hiếm của quốc gia. Kết quả điều tra địa chất đã phát hiện hàng nghìn mỏ và điểm quặng với các loại khoáng sản khác nhau (kim loại màu, kim loại quý hiếm, vật liệu khoáng, đá quý, than, dầu.

Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nước ta hiện nay, ngành khai khoáng có một vị trí đặc biệt quan trọng. Đứng đầu trong chuỗi giá trị sản xuất, ngành khoáng sản cung cấp đầu vào cho rất nhiều ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo và xây dựng. Ngoài dầu thô và khí tự nhiên, các khoáng sản rắn là nhu cầu không thể thiếu cho sự phát triển của các ngành công nghiệp khác trong nền kinh tế quốc dân. Do đó, sự phát triển của nền kinh tế thế giới nói chung và của nền kinh tế Việt Nam nói riêng sẽ tạo ra sức cầu quan trọng, tiêu thụ các sản phẩm của ngành [3].

Điều kiện địa chất Việt Nam phức tạp tạo nên một nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đa dạng. Như đã đề cập ở trên, thống kê điều tra địa chất, trên lãnh thổ Việt Nam đã phát hiện được trên 50 trong số 66 loại khoáng sản phổ biến nhất trong vỏ trái đất với khoảng hơn 5.000 mỏ và điểm quặng với 60 loại khoáng sản khác nhau. Có thể kể đến các loại khoáng sản như: dầu khí với trữ lượng dầu đã được phát hiện vào khoảng 1,7 tỷ tấn và khí đốt vào khoảng 835 tỷ m3; than vớisản lượng than khai 6 thác đạt khoảng 15 triệu tấn; sắt có khoảng 300 mỏ khai thác; cát thủy tinh có tổng trữ lượng 750 triệu tấn; đá xây dựng với tổng trữ lượng 41. Các doanh nghiệp khai khoáng hiện nay tập trung vào một số khoáng sản chính như sắt, titan, mangan, vàng, chì-kẽm, đồng, đá, sét… Trữ lượng thăm dò của các loại khoáng sản này cũng tương đối phong phú, có thể khai thác hàng chục năm.

Ngoài ra, trữ lượng dự báo của nhiều loại khoáng chất lớn gấp nhiều lần trữ lượng thăm dò, nên việc tiếp tục thăm dò mở rộng còn nhiều tiềm năng (bảng 1. Trữ lượng một số loại khoáng sản ở Việt Nam (Đơn vị: tấn) Tên khoáng sản Trữ lượng thăm dò Trữ lượng dự báo Sắt 1,1 tỷ 1,8 tỷ Titan 12,5 triệu 19 – 22 triệu Mangan 1,8 triệu 7- 8 triệu Vàng 300 1,8 nghìn Chì – Kẽm 7,8 triệu 21 triệu Đồng 1,2 triệu 5,4 triệu Đá vôi 1,754 tỷ Sét 2,93 tỷ 1. Hiện trạng khai thác và chế biến một số khoáng sản Với tiềm năng khoáng sản phong phú nên ngành khai thác phát triển vơi nhiều nhóm khoáng sản được khai thác khác nhau. Nhóm khoáng sản năng lượng bao gồm dầu khí, than khoáng, urani.

Dầu khí có tiềm năng khoảng 4,300 tỷ tấn, trong đó trữ lượng phát hiện là 7 1,208 tỷ tấn và trữ lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn. Với sản lượng khai thác dầu khí hàng năm, hiện nay Việt Nam đứng hàng thứ ba ở Đông Nam Á. Nước ta có tiềm năng về than khoáng các loại, tập trung vào ba loại chính: than biến chất thấp, than biến chất trung bình, than biến chất cao. Bể than Quảng Ninh là lớn nhất với trữ lượng đạt trên 3 tỷ tấn và đã được khai thác từ hơn 100 năm nay phục vụ cho các nhu cầu trong nước và xuất khẩu.

Các nhà khoa học địa chất đã phát hiện nhiều tụ khoáng urani ở Bắc Bộ, Trung Trung Bộ và Tây Nguyên. Tổng tài nguyên urani ở Việt Nam được dự báo trên 218.000 tấn U 3 O 8 và đây có thể là nguồn nguyên liệu khoáng cho các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Nhóm khoáng sản kim loại tại Việt Nam có nhiều loại như sắt, mangan, crôm, titan, đồng, chì, kẽm, cobalt, nickel, nhôm, thiếc, vonfram, vàng, bạc, platin, v. Trong số khoáng sản kim loại kể trên có các loại có tài nguyên dự báo lớn tầm cỡ thế giới như bôxit (quặng nhôm), titan…Quặng sắt hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí, có 13 mỏ trữ lượng trên 2x106 tấn, phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc.

Bôxit thì phân bố chủ yếu ở tỉnh Đắc Nông, Lâm Đồng, Gia Lai, Bình Phước…, với trữ lượng tài nguyên lớn, chất lượng tương đối tốt, phân bố tập trung, điều kiện khai thác thuận lợi. Quặng titan của Việt Nam không nhiều, chiếm khoảng 0,5% của thế giới. Do thuận lợi về mặt tài nguyên, công nghệ và thiết bị đơn giản và có thể tự chế tạo trong nước, vốn đầu tư không lớn, có thị trường, lợi nhuận cao cho nên khai thác, chế biến và xuất khẩu quặng titan nước ta vẫn đang ở mức đang phát triển. Quặng thiếc ở nước ta được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc – Cao Bằng, trong đó mỏ thiếc Tĩnh Túc là mỏ thiếc lớn đầu tiên khai thác, chế biến có quy mô công nghiệp.

Hiện nay, công nghệ luyện thiếc bằng lò điện hồ quang do Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim nghiên cứu thành công và 8 chuyển giao, ứng dụng vào sản xuất đã đạt được những chỉ tiêu kĩ thuật tiên tiến. Quặng kẽm – chì đã được phát hiện và khai thác, chế biến từ hàng trăm năm nay. Hiện nay, công ty Kim loại mầu Thái Nguyên đã xây dựng xong nhà máy điện phân kẽm kim loại tại khu Công nghiệp Sông Công Thái Nguyên với công nghệ, thiết bị của Trung Quốc công suất kẽm điện phân là: 10. Trên cơ sở nắm chắc tài nguyên và dựa vào kết quả thăm dò trong các năm 2008-2010, Tổng công ty khoáng sản Việt Nam sẽ tiến hành đầu tư khai thác và tuyển các mỏ kẽm – chì Nông Tiến – Tràng Đà, Thượng ấn, Cúc Đường, Ba Bồ…Nếu tài nguyên cho phép sau khi đã thăm dò nâng cấp trữ lượng, thì dự kiến đến năm 2010, sản lượng kẽm thỏi sẽ đạt 20.000 tấn/năm và khoảng 10.000 tấn chì thỏi/năm, đưa tổng thu nhập lên 35 triệu USD/năm.

Nhóm khoáng chất công nghiệp nước ta cũng đa dạng về chủng loại như apatit, phosphorit, than bùn, sét gốm sứ, dolomit, pyrophylit, diatomit, bentonit và thạch anh tinh thể…. Các khoáng chất công nghiệp ở Việt Nam đã được đánh giá và nhiều mỏ đã được khai thác phục vụ cho các ngành nông, công nghiệp. Các mỏ vật liệu xây dựng đã và đang được khai thác phục vụ cho công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế của đất nước. Công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam Với chiến lược phát triển ngành khai khoáng bền vững cũng như ưu tiên cho công tác tìm kiếm thăm dò phát hiện nguồn tài nguyên mới, tận thu nguồn tài nguyên trong quá trình khai thác, đồng thời thực hiện khai thác đi đôi với công tác bảo vệ môi trường, hiện nay công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản ở nước ta có bước phát triển tiến bộ rõ rệt.

Việc áp dụng công nghệ khai thác tiên tiến nhất đã được quan tâm đầu tư áp dụng đem lại 9 hiệu quả cao trong khai thác và chế biến khoáng sản, bao gồm có hai phần: phần tuyển quặng và hòa tách quặng a) Phần tuyển quặng Công nghệ được lựa chọn là sử dụng kết hợp tuyển trọng lực bằng máy lắng phân cấp và tuyển nổi. Tuyển trọng lực: quặng khai thác từ hầm lò được vận chuyển về xưởng tuyển. Tại đây quặng được đưa vào máy đập hàm, đập đến cỡ hạt ≤ 15 mm. Sau đó được đưa vào máy nghiền bi cùng lúc với việc cung cấp vôi tạo độ pH thích hợp cho quá trình tuyển nổi.

Dung dịch bùn quặng sau khi qua máy nghiền bi được đưa vào máy lắng phân cấp. Phần sản phẩm nặng trong đó là các thành phần kim loại và hợp kim được tách ra từ máy phân cấp, tiếp tục được đưa qua tuyển trọng lực bằng bàn đãi lắc. Quy trình tuyển nổi: bùn khoáng và thuốc tuyển được cấp vào thùng khuấy, được khuấy mạnh với tốc độ quay của bánh khuấy máy tuyển nổi. Nhanh chóng mở van cho không khí vào máy và điều chỉnh lượng không khí đó, đồng thời điều chỉnh chiều cao mức nước trong ngăn máy và tiến hành đo độ pH, nhiệt độ bùn quặng.

Sau một thời gian ngắn, lớp bọt bóng khoáng hóa sẽ hình thành trên mặt thoáng của bùn quặng. Căn cứ thời gian tuyển định sẵn mà tiến hành gạt và thu hồi trong bể chứa. Phần hỗn hợp bùn quặng nặng nằm dưới đáy được chuyển qua công đoạn tuyển trọng lực để thu hồi bột kim loại. b) Công nghệ hòa tách Hiện nay công nghệ hòa tách kim loại ở Việt Nam nói chung và địa phương nói riêng, đặc biệt là đối với người dân làm không có giấy phép đang rất lạc hậu.

Chất thải sau khi hòa tách thải ra môi trường cực kỳ độc 10 hại. Để khắc phục điều này, phương án hòa tách mới kết hợp với việc tận thu một số các kim loại khác để tận thu tài nguyên, tiết kiệm nguyên nhiên liệu, bảo đảm an toàn lao động. Toàn bộ qui trình khép kín, và dung dịch sau cùng sau khi thải ra sẽ được tái sử dụng trong quá trình hòa tách vì vậy sẽ không ô nhiễm môi trường, đảm bảo sức khỏe cộng đồng và thân thiện với môi trường. Ô nhiễm điển hình do khai thác và chế biến khoáng sản Hoạt động khai thác khoáng sản ở nước ta đã và đang gây nhiều tác động xấu đến môi trường xung quanh.

Biểu hiện rõ nét nhất là sử dụng thiếu hiệu quả các nguồn khoáng sản tự nhiên tác động trực tiếp đến cảnh quan và hình thái môi trường, việc tích tụ hoặc phát tán chất thải gây ô nhiễm đất, nước. Những hoạt động này đang phá vỡ cân bằng hệ sinh thái đã được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề đối với môi trường, trở thành vấn đề cấp bách mang tính chính trị và xã hội của cộng đồng một cách sâu sắc. Tác động môi trường của hoạt động khai khoáng là vô cùng lớn như: xói mòn, sụt đất, mất đa dạng sinh học, ô nhiễm đất, nước ngầm, nước mặt do hóa chất từ chế biến quặng.