MỞ ĐẦU Công nghiệp khai khoáng vẫn được xem là một ngành công nghiệp mũi nhọn đóng góp một phần quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước ta. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác khoáng sản nói chung và quặng thiếc nói riêng đã gây ra rất nhiều tác động xấu tới môi trường cũng như người dân khu vực xung quanh. Những tác động tiêu cực này đầu tiên phải kể đến việc phá rừng để khai thác quặng và làm đường giao thông, tiếp theo đó là các hoạt động khai thác gây ô nhiễm không khí và ô nhiễm môi trường nước trong đó có ô nhiễm KLN. Hiện nay, việc khai thác quặng và hiện trạng ô nhiễm nước ở khu vực khai thác, chế biến quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An đang diễn ra hàng ngày với mức độ rất nghiêm trọng.
Nhiều đơn vị khai thác quặng thiếc tại các dãy núi cao ở các xã Châu Hồng, Châu Thành, Châu Quang, Châu Tiến thường lén xả nước thải bùn từ trên núi xuồng tràn vào ruộng lúa, khu dân cư hoặc tràn qua khe suối khiến cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một số đơn vị khai thác tuy có xây dựng các bể xử lý nhưng thực tế gần như các bể không được hoạt động mà nước thải chủ yếu thải trực tiếp ra môi trường. Tại các khe đầu nguồn nước luôn bị đục và có màu đen thẫm, trong đó hàm lượng asen khá cao do các đơn vị khai thác đã sử dụng nước trong quá trình tuyển thô (sơ bộ). Thêm vào đó việc « mót » quặng diễn ra ngay giữa dòng khe, người dân đào bới và đãi quặng trực tiếp xuống khe khiến cho nguồn nước quanh năm đục ngầu, dòng chảy bị thay đổi, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Bên cạnh việc khai thác khoáng sản (ở Việt Nam cũng như trên thế giới), con người cũng đã quan tâm đến các biện pháp xử lý nhằm giảm sự phát thải các chất ô nhiễm ra ngoài môi trường, mà đặc biệt là kim loại nặng. Tuy nhiên sự quan tâm xử lý và quản lý chưa phải khi nào và ở đâu cũng đúng mực. Thêm nữa, sự quan tâm hầu như cũng mới chỉ dừng lại ở tại các điểm phát thải, mà chưa chú ý nhiều đến sự 1 lan truyền và lắng đọng của các kim loại nặng trong quá trình vận chuyển vào các nguồn tiếp nhận (môi trường đất, nước, không khí và sinh vật); cho nên cũng chưa đưa ra được những lời cảnh báo, các biện pháp thật hữu hiệu và khoa học nhằm ngăn chặn, làm giảm nhẹ, … các tác động do ô nhiễm đối với con người và hệ sinh thái quanh khu vực khai thác mỏ. Chính vì những mục đích như vậy mà đề tài luận văn “Nghiên cứu sự lắng đọng và phát tán một số kim loại nặng trong nước thải từ quá trình khai thác và làm giàu quặng thiếc tại xã Châu Thành, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An” đã được thực hiện với những mục tiêu chính sau: Đánh giá hiện trạng khai thác và chế biến quặng thiếc.
Đánh giá mức độ lắng đọng và lan truyền của một số kim loại nặng bao gồm: As, Zn, Pb, Mn,Fe, Hg, Sn, Cu tại khu vực khai thác mỏ thiếc tại xã Châu Hồng, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An. Đề xuất các biện pháp giảm thiểu kim loại nặng và phương án xử lý ô nhiễm. Tình hình và hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc 1. Tình hình khai thác quặng thiếc [9] Trên thế giới Thiếc (Sn) là một trong những kim loại đầu tiên mà loài người đã phát hiện được.
Việc sử dụng Sn làm hợp kim với đồng đã trải qua một thời kì lâu dài và quan trọng trong thời đại đồ đồng. Đồng đen cổ nhất đã được tìm thấy ở Ơfrat (Messopotania) vào 3500 – 3200 năm trước Công Nguyên. Vào khoảng 1800 – 1500 năm trước Công Nguyên, ở Trung Quốc đã sử dụng rộng rãi đồng đen. Trong thế kỷ 18, ở Anh (mỏ Coocmuon), nam Trung Quốc, Bolivin, Liên Xô đã khai thác thiếc với quy mô lớn.
Sản lượng thiếc khai thác trên thế giới từ năm 1940 đến năm 2006 được thống kê trong bảng 1. Sản lượng khai thác thiếc trên thế giới theo thời gian (nghìn tấn) Năm 1940 1957 1975 1991 2000 2005 2006 Sản lượng 240 200 234.8 340 Năm 1940, thế giới khai thác được 240. Năm 1957, thế giới sản xuất được 200. Liên Xô đã phát hiện được nhiều vùng quặng thiếc rất lớn (Zabaical, tiểu Khingan, Xkhote – Albitin và đặc biệt là trên lãnh thổ rộng lớn miền đông bắc).
Ở Việt Nam [9] Ở Việt Nam quặng thiếc có ở nhiều nơi, nhưng trữ lượng lớn nhất là 3 khu vực chính: Cao Bằng, Sơn Dương và Quỳ Hợp. Theo kết quả tìm kiếm – thăm dò đã xác định tài nguyên thiếc vào cỡ 80 nghìn tấn, trữ lượng công nghiệp 50 nghìn tấn, trong đó trữ lượng ở các vùng quặng như sau: - Tĩnh Túc (Cao Bằng): 15 nghìn tấn thiếc - Sơn Dương (Tuyên Quang): 11 nghìn tấn thiếc - Quỳ Hợp (Nghệ An): 23 nghìn tấn thiếc Tổng sản lượng khai thác được thể hiện ở bảng 2. Sản lượng khai thác thiếc qua các thời kỳ như sau (tấn SnO2) Năm 1850 1913 1937 1941 1945 1950 1955 1960 1966 1971 1981 1991 1995 Sản 84 127 196 244,5 87 164 170 137 166 185 243 197 250 lượng Từ 1910 đến 1914 thực dân Pháp đã khai thác ở Pia Oac (Cao Bằng) được 3.247 tấn Sn kèm theo 137 kg Au. Từ năm 1950 đến năm 1956 khai thác thủ công được 440 tấn SnO2; 1957 – 1980 sản lượng khai thác ở vùng Pia Oac đạt 9.901 tấn SnO2 với mật độ trung bình 1305 g/m 3.
Ở Tam Đảo đạt 3.500 tấn SnO 2 với mật độ trung bình 1348 g/m3. Trước năm 1988, sản lượng hàng năm chỉ đạt 600 tấn, năm cao nhất 1000 tấn. Ở Sơn Dương khai thác từ 1965 đến 1984 được 4 nghìn tấn, trung bình 210 tấn/năm. Ở Quỳ Hợp khai thác từ 1961 với qui mô nhỏ.
Hiện trạng ô nhiễm do khai thác và chế biến quặng thiếc Trên thế giới [21,24] Hiện nay, các khu mỏ khai thác và chế biến quặng thiếc trên thế giới đa số đều đang ở trong tình trạng ô nhiễm kim loại nặng. Ở những nước có mỏ thiếc và có sản lượng khai thác thiếc lớn như Indonesia, Trung Quốc, Nga … hàm lượng kim loại nặng có mặt trong nước đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Một khu vực ô nhiễm là lưu vực sông Citarum ở Tây Java của Indonesia, nơi 9 triệu người sinh sống nhưng có tới 2. Dòng sông Citarum, vốn được sử dụng để phục vụ các nhu cầu hàng ngày của người dân ở đây cũng như để cung cấp nước tưới cho đồng ruộng, đã bị ô nhiêm bởi nhiều loại chất độc, trong đó có nhôm và mangan.
Kiểm tra mẫu nước uống ở đây cho thấy hàm lượng chì vượt quá 1.000 lần mức tiêu chuẩn của WHO (0,05 mg/L).[21] Nhiều thập niên khai thác mỏ đa kim chì – thiếc bừa bãi ở thành phố Kabwe, Zambia đã gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân Kabwe, nơi hơn 300.000 người được cho là bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm. Năm 2006, lượng chì trong máu trẻ em ở Kabwe được phát hiện cao gấp 5-10 lần mức được khuyến nghị.[24] Ở Việt Nam [3, 14] 4 Qua phân tích mẫu đất của một số khu vực khai thác mỏ thiếc đã nhận thấy tất cả đều là những điểm nóng về ô nhiễm kim loại nặng (KLN), điển hình là mỏ thiếc xã Hà Thượng, Thái Nguyên và mỏ thiếc Quỳ Hợp, Nghệ An. Phân tích sơ bộ nhận thấy đất ở xung quanh 2 mỏ thiếc này đều bị nhiễm As nghiêm trọng, trong đó tại mỏ thiếc Hà Thượng hàm lượng As trong đất gấp 17 – 308 lần tiêu chuẩn cho phép. Mỏ thiếc tại Quỳ Hợp ,tình trạng môi trường đất tại các khu vực Châu Cường, Bản Poòng, Thung Lũng I, Khê Đổ, Châu Tiến,… (Quỳ Hợp- Nghệ An) cũng đã gây hậu quả làm thu hẹp diện tích đất canh tác và làm giảm chất lượng đất của nhân dân địa phương.[3] Ở mỏ thiếc Quỳ Hợp, dòng thải của nhà máy được thải trực tiếp ra một con suối nhỏ 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 (5- 20mg/kg). Các khoáng vật sulfua này bị oxi hoá tạo ra dòng thải axit mỏ và giàu kim loại. Sự lan toả của As và sự ôxy hoá các kim loại độc hại như Cu, Cd từ các nguồn rỉ dòng thải axit mỏ qua các đống thải cũng không hề được chú ý. Có nơi nước thải từ mỏ và xưởng tuyển được thải trực tiếp ra cánh đồng lúa với hàm lượng As gấp 30 lần nước tự nhiên.[14] Đa phần, các mỏ quặng thiếc đều là mỏ đa kim chứa các kim loại như: Fe, Au, Ag, Cu, Ti, W, Mo, Zn, Pb, Ga, Ta, Nb, In … Khai thác thiếc ngoài những yếu tố ảnh hưởng xấu đến môi trường như tạo bụi, tiếng ồn, đào bới, vùi lấp phá hoại cảnh quan, nó còn ảnh hưởng rất xấu đến môi trường nước, thảm thực động vật và sức khoẻ con người do trong quặng đa khoáng có chứa các nguyên tố rất độc hại như asen, chì, molipđen….
Đặc biệt để phân kim vàng - một kim loại màu quý hiếm có hầu hết trong quặng đa kim chứa thiếc, tại các khu khai thác, người ta đã sử dụng phương pháp xianua, sản phẩm nước thải của phương pháp này ra môi trường có thuỷ ngân, là một chất vô cùng độc hại và nguy hiểm, đã gây ra các vụ ô nhiễm, nhiễm độc ở sông Cầu – Thái Nguyên, ở Bồng Miêu - Quảng Nam…[14] 5 1. Các kim loại nặng xuất hiện trong quá trình khai thác, chế biến quặng thiếc và tác động đến môi trường Như đã nói ở trên, đa phần các mỏ thiếc ở Việt Nam đều là các mỏ đa kim; do đó, trong quá trình khai thác và chế biến quặng thiếc sẽ xuất hiện rất nhiều kim loại nặng gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường và con người. Các kim loại nặng thường xuyên xuất hiện ở mỏ thiếc bao gồm: Hg, Cu, Pb, Zn, Fe, Sn, Mn và As. Asen [3,6,15] Asen (As) là nguyên tố tồn tại có độc tính cao và thường xuất hiện trong môi trường dưới dạng các anion trong các hợp chất.
Trong tự nhiên, asen tương đối phổ biến, hàm lượng asen trong vỏ trái đất ở khoảng 2-10 mg/kg. Tuy nhiên, các trường hợp nhiễm độc asen chủ yếu là do asen được thải ra bởi các hoạt động của con người.