Luận văn nghiên cứu sử dụng than sinh học sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản

Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản, đang là vấn đề cấp bách. 55 trang · Đại học Thái Nguyên · 2016.

• Tác giả: Lê Huyền Trang
• Người hướng dẫn: Th.S. Dương Thị Minh Hòa
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Than Sinh Học Để Xử Lý Đất Ô Nhiễm Kim Loại Nặng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
• 1.2.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.1.1. Cơ sở lý luận
• 2.1.1.1. Môi trường là gì?
• 2.1.1.2. Ô nhiễm môi trường là gì?
• 2.1.1.3. Khái niệm ô nhiễm môi trường đất
• 2.1.1.4. Khái niệm kim loại nặng
• 2.1.1.5. Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng trong đất
• 2.1.1.6. Cơ sở pháp lý
• 2.2. Cơ sở thực tiễn
• 2.2.1. Thực trạng khai thác khoáng sản trên thế giới và Việt Nam
• 2.2.1.1. Trên thế giới
• 2.2.1.2. Ở Việt Nam
• 2.2.1.2.1. Thực trạng khai thác khoáng sản ở Thái Nguyên
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian thực hiện
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu phân tích
• 3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp
• 3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.4.3. Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp lấy mẫu
• 3.4.4. Phương pháp phân tích
• 3.4.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 4.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác tại mỏ thiếc Hà Thượng
• 4.2.1. Tình hình khai thác quặng thiếc và việc quản lý, sử dụng đất sau khai thác thiếc trên địa bàn xã Hà Thượng
• 4.2.2. Thực trạng môi trường đất
• 4.3. Nghiên cứu thành phần, tính chất của than sinh học sản xuất từ rơm rạ
• 4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất lý học của TSH từ rơm rạ
• 4.3.2. Thành phần, hàm lượng các nguyên tố có trong TSH từ rơm rạ
• 4.4. Nghiên cứu ứng dụng TSH sản xuất từ rơm rạ để xử lý Pb di động trong đất sau khai thác khoáng sản
• 4.4.1. Hiệu quả xử lý Pb di động sau 4 tuần nghiên cứu
• 4.4.2. Hiệu quả xử lý Pb di động sau 8 tuần nghiên cứu
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Than Sinh Học Xử Lý Đất Ô Nhiễm

Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản, đang là vấn đề cấp bách. Đất sau khai thác thường suy thoái, mất khả năng canh tác hoặc cho năng suất thấp, không an toàn. Trong khi đó, lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp dư thừa lại chưa được quản lý hiệu quả, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Than sinh học, sản phẩm nhiệt phân yếm khí từ sinh khối hữu cơ, nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Nó có khả năng cải thiện tính chất đất, nâng cao năng suất cây trồng và đặc biệt là xử lý ô nhiễm, bao gồm cả kim loại nặng. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng than sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản.

1.1. Thực trạng ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản

Hoạt động khai thác khoáng sản gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường đất. Đất bị suy thoái, mất khả năng canh tác, ô nhiễm bởi các chất thải và kim loại nặng. Theo nghiên cứu của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, nhiều mẫu đất tại các khu vực khai khoáng có hàm lượng kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và an toàn thực phẩm. Cần có giải pháp hiệu quả để khắc phục tình trạng này.

1.2. Tiềm năng của than sinh học trong cải tạo đất

Than sinh học được ví như "vàng đen" của ngành nông nghiệp nhờ khả năng cải thiện tính chất đất, tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng. Cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn của than sinh học giúp hấp phụ các chất ô nhiễm, bao gồm cả kim loại nặng, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Việc sử dụng than sinh học còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Giải Pháp Than Sinh Học

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các kim loại nặng như chì (Pb), cadimi (Cd), asen (As) có thể tích tụ trong đất và xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây ra các bệnh nguy hiểm. Các phương pháp xử lý truyền thống thường tốn kém và không thân thiện với môi trường. Than sinh học nổi lên như một giải pháp thay thế hiệu quả, chi phí thấp và bền vững. Nó có khả năng cố định kim loại nặng, giảm thiểu khả năng di chuyển và hấp thụ của chúng vào cây trồng.

2.1. Tác động của kim loại nặng đến sức khỏe con người

Tiếp xúc với kim loại nặng có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm tổn thương thần kinh, suy giảm chức năng thận, ung thư và các bệnh tim mạch. Trẻ em và phụ nữ mang thai là những đối tượng đặc biệt dễ bị tổn thương. Việc kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng là vô cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2.2. Cơ chế hấp phụ kim loại nặng của than sinh học

Than sinh học có khả năng hấp phụ kim loại nặng thông qua nhiều cơ chế, bao gồm hấp phụ vật lý, hấp phụ hóa học, trao đổi ion và kết tủa. Diện tích bề mặt lớn và các nhóm chức năng trên bề mặt than sinh học đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại than sinh học, loại kim loại nặng, pH đất và các điều kiện môi trường khác.

2.3. So sánh than sinh học với các phương pháp xử lý khác

So với các phương pháp xử lý truyền thống như cô lập, rửa đất hoặc ổn định hóa học, than sinh học có nhiều ưu điểm vượt trội. Nó là một vật liệu tái tạo, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có khả năng cải thiện tính chất đất. Than sinh học cũng có thể được sản xuất từ các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp, góp phần giảm thiểu chất thải và thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn.

III. Cách Sản Xuất Than Sinh Học Từ Phế Phụ Phẩm Nông Nghiệp

Việc sản xuất than sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp không chỉ giúp xử lý ô nhiễm đất mà còn giải quyết vấn đề chất thải nông nghiệp. Rơm rạ, trấu, bã mía và các loại phế phụ phẩm khác có thể được chuyển đổi thành than sinh học thông qua quá trình nhiệt phân yếm khí. Quá trình này không chỉ tạo ra than sinh học mà còn sản xuất ra các sản phẩm phụ có giá trị như khí sinh học và dầu sinh học.

3.1. Quy trình sản xuất than sinh học từ rơm rạ

Quy trình sản xuất than sinh học từ rơm rạ bao gồm các bước: thu gom và chuẩn bị nguyên liệu, nhiệt phân yếm khí ở nhiệt độ cao (300-700°C), làm nguội và nghiền than sinh học. Các thông số nhiệt độ, thời gian và tốc độ gia nhiệt ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của than sinh học.

3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất than sinh học

Nhiệt độ nhiệt phân có ảnh hưởng lớn đến tính chất của than sinh học. Nhiệt độ cao hơn thường dẫn đến diện tích bề mặt lớn hơn, hàm lượng carbon cao hơn và khả năng hấp phụ tốt hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể làm giảm năng suất than sinh học và tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn.

3.3. Nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất than sinh học

Việt Nam có nguồn sinh khối nông nghiệp dồi dào, bao gồm rơm rạ, trấu, bã mía, vỏ cà phê và các loại phế phụ phẩm khác. Việc sử dụng các nguồn nguyên liệu này để sản xuất than sinh học không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra một nguồn thu nhập mới cho nông dân.

IV. Ứng Dụng Than Sinh Học Xử Lý Đất Ô Nhiễm Pb Hiệu Quả

Nghiên cứu ứng dụng than sinh học sản xuất từ rơm rạ để xử lý ô nhiễm chì (Pb) trong đất cho thấy hiệu quả đáng kể. Than sinh học giúp giảm hàm lượng Pb di động trong đất, làm giảm nguy cơ Pb xâm nhập vào cây trồng và nguồn nước. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào liều lượng than sinh học sử dụng và thời gian ủ.

4.1. Kết quả nghiên cứu xử lý Pb di động bằng than sinh học

Kết quả thí nghiệm cho thấy việc bổ sung than sinh học vào đất ô nhiễm Pb giúp giảm đáng kể hàm lượng Pb di động sau 4 và 8 tuần. Hiệu quả xử lý tăng lên khi tăng liều lượng than sinh học sử dụng. Điều này chứng tỏ than sinh học có khả năng cố định Pb trong đất, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm.

4.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý Pb

pH đất có ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Pb bằng than sinh học. pH cao hơn thường tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ Pb của than sinh học. Việc điều chỉnh pH đất có thể giúp tăng cường hiệu quả xử lý ô nhiễm Pb.

4.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng than sinh học

Việc sử dụng than sinh học để xử lý ô nhiễm Pb có hiệu quả kinh tế cao so với các phương pháp truyền thống. Than sinh học có chi phí sản xuất thấp, dễ dàng tiếp cận và có thể được sản xuất từ các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp. Ngoài ra, việc sử dụng than sinh học còn giúp cải thiện tính chất đất và tăng năng suất cây trồng, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài.

V. Tiềm Năng Ứng Dụng Than Sinh Học Trong Nông Nghiệp Bền Vững

Than sinh học không chỉ là một giải pháp xử lý ô nhiễm mà còn là một công cụ quan trọng trong nông nghiệp bền vững. Nó có thể được sử dụng để cải thiện tính chất đất, tăng năng suất cây trồng, giảm sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu, đồng thời góp phần giảm phát thải khí nhà kính. Việc ứng dụng than sinh học trong nông nghiệp có tiềm năng lớn để tạo ra một hệ thống sản xuất bền vững và thân thiện với môi trường.

5.1. Cải thiện tính chất đất bằng than sinh học

Than sinh học giúp cải thiện nhiều tính chất của đất, bao gồm tăng khả năng giữ nước, tăng độ thoáng khí, tăng khả năng trao đổi cation (CEC) và cải thiện cấu trúc đất. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng và tăng năng suất.

5.2. Giảm sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu

Than sinh học có khả năng giữ lại các chất dinh dưỡng từ phân bón và giảm thiểu sự thất thoát do rửa trôi. Nó cũng có thể hấp phụ các chất độc hại từ thuốc trừ sâu, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học và thuốc trừ sâu, tạo ra một hệ thống sản xuất bền vững hơn.

5.3. Góp phần giảm phát thải khí nhà kính

Than sinh học có khả năng lưu trữ carbon trong đất trong thời gian dài, giúp giảm lượng khí CO2 trong khí quyển. Việc sử dụng than sinh học trong nông nghiệp là một biện pháp hiệu quả để giảm phát thải khí nhà kính và ứng phó với biến đổi khí hậu.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Than Sinh Học

Nghiên cứu này khẳng định tiềm năng của than sinh học sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp trong việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là chì. Việc ứng dụng than sinh học không chỉ giúp cải thiện môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế và xã hội. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng than sinh học trong thực tế.

6.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo về than sinh học

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất than sinh học từ các nguồn nguyên liệu khác nhau, nghiên cứu ảnh hưởng của than sinh học đến hệ vi sinh vật đất, đánh giá hiệu quả của than sinh học trong việc xử lý các loại kim loại nặng khác và phát triển các phương pháp ứng dụng than sinh học hiệu quả hơn trong nông nghiệp.

6.2. Chính sách hỗ trợ phát triển than sinh học

Để thúc đẩy việc ứng dụng than sinh học trong thực tế, cần có các chính sách hỗ trợ từ nhà nước, bao gồm hỗ trợ nghiên cứu và phát triển, khuyến khích sản xuất và sử dụng than sinh học, xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về chất lượng than sinh học và tạo ra một thị trường than sinh học ổn định.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hoạt động khai thác khoáng sản tại Việt Nam đóng góp đáng kể vào tăng trưởng kinh tế nhưng đồng thời để lại những hệ lụy môi trường nghiêm trọng. Tỉnh Thái Nguyên có 85 điểm mỏ khoáng sản được cấp phép với diện tích khai thác hơn 3.191 ha. Quá trình bóc xúc tầng phủ và thải bỏ đất đá (như tại mỏ than Khánh Hòa ~3 triệu m³/năm, mỏ sắt Trại Cau ~2 triệu m³/năm, mỏ than Phấn Mễ >1 triệu m³/năm) làm suy thoái tài nguyên đất, phá vỡ cấu trúc thổ nhưỡng và gây ô nhiễm kim loại nặng. Đất sau khai khoáng thường có độ chua cao, nghèo dinh dưỡng và chứa các độc tố kim loại vượt ngưỡng quy chuẩn, gây rủi ro suy giảm năng suất cây trồng và tích lũy chất độc vào chuỗi thức ăn.

Song song với áp lực suy thoái đất, ngành nông nghiệp Việt Nam hàng năm phát sinh khoảng 84,5 triệu tấn chất thải trồng trọt, trong đó có hơn 40 triệu tấn rơm rạ và 8 triệu tấn trấu. Tập quán đốt rơm rạ trực tiếp trên đồng ruộng tại các vùng nông thôn không chỉ lãng phí nguồn sinh khối lớn mà còn phát thải khí nhà kính và gây ô nhiễm không khí. Việc chuyển hóa rơm rạ thành than sinh học (biochar) thông qua nhiệt phân yếm khí tạo ra vật liệu xốp, giàu cacbon cố định, có diện tích bề mặt lớn, tính kiềm và dung tích trao đổi cation cao. Ứng dụng than sinh học được xác định là giải pháp kỹ thuật có tiềm năng kép: vừa xử lý triệt để phụ phẩm nông nghiệp, vừa cố định kim loại nặng và cải tạo lý hóa tính cho đất sau khai thác khoáng sản.

Khóa luận xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Nghiên cứu thành phần, tính chất của than sinh học sản xuất từ rơm rạ.
2. Nghiên cứu ứng dụng than sinh học sản xuất từ rơm rạ để xử lý Chì (Pb) di động trong đất ô nhiễm do khai thác khoáng sản.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Mẫu đất thu thập tại khu vực bãi thải mỏ thiếc xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên và than sinh học sản xuất từ nguồn nguyên liệu rơm rạ.
• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát thực trạng môi trường đất tại mỏ thiếc Hà Thượng và thực nghiệm xử lý hàm lượng Pb di động trong đất bãi thải bằng than sinh học rơm rạ ở các tỷ lệ phối trộn khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở pháp lý

Nghiên cứu dựa trên các khái niệm chuẩn hóa về môi trường, ô nhiễm môi trường đất và độc tính của kim loại nặng theo Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam 2014 và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Kim loại nặng được xác định là các nguyên tố có tỷ trọng lớn hơn 4 hoặc 5 g/cm³ (như Pb, Cd, Cu, Zn, Co, Ni) và các á kim (As, Se), có khả năng tồn tại lâu dài, tích tụ sinh học và gây độc cho sinh thái. Cơ chế cố định kim loại nặng của than sinh học trong đất bao gồm: tăng độ pH làm kết tủa ion kim loại dưới dạng hydroxit/cacbonat khó tan, trao đổi cation kiềm (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺), tạo phức bề mặt với các nhóm chức hữu cơ và hấp phụ vật lý trong cấu trúc mao quản xốp.

Hệ thống văn bản pháp lý làm căn cứ đối chiếu:

• Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014;
• Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12;
• Nghị định số 15/2012/NĐ-CP và Nghị định số 19/2015/NĐ-CP của Chính phủ;
• Thông tư 38/2015/TT-BTNMT về cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản;
• QCVN 03:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

• Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp: Kế thừa số liệu điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất từ UBND xã Hà Thượng; các tài liệu đánh giá môi trường mỏ thiếc Đại Từ và nghiên cứu về than sinh học của các công trình đã công bố.
• Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên từ ngày 17/8/2015 đến 30/12/2015. Đất bãi thải được phơi khô trong điều kiện phòng, giã mịn và rây qua cỡ hạt 1 mm. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 3 công thức phối trộn, mỗi công thức nhắc lại 3 lần (tổng số 9 chai thí nghiệm, mỗi chai chứa 1 kg đất):
  • Công thức 1 (CT1 - Đối chứng): 100% đất bãi thải (0% than sinh học).
  • Công thức 2 (CT2): Đất bãi thải phối trộn 5% than sinh học rơm rạ theo khối lượng.
  • Công thức 3 (CT3): Đất bãi thải phối trộn 10% than sinh học rơm rạ theo khối lượng.
  • Định kỳ tưới nước 2 lần/tuần để duy trì độ ẩm ổn định. Mẫu đất được lấy phân tích tại 2 thời điểm: sau 4 tuần và sau 8 tuần.
• Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:
  • Đo độ pH đất: Đo bằng máy đo pH meter tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường.
  • Hàm lượng Pb di động: Phân tích tại Viện Môi trường Nông nghiệp theo phương pháp TCCS 08:2012/TTPT.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm SAS và Microsoft Excel, kiểm định sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức xác suất 5% (LSD₀.₀₅) và tính hệ số biến động (CV%).

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ hai áp lực môi trường thực tế: tình trạng suy thoái, ô nhiễm kim loại nặng tại các khu vực mỏ khoáng sản ở Thái Nguyên và sự lãng phí, ô nhiễm do đốt bỏ phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ). Xác lập mục tiêu kép về mặt khoa học và thực tiễn, đồng thời đưa ra các yêu cầu khắt khe về độ chính xác và tính khách quan trong bố trí thí nghiệm chậu/chai trong phòng thí nghiệm.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Tổng hợp cơ sở lý thuyết về môi trường đất, kim loại nặng và cơ chế hấp phụ của biochar. Phân tích hiện trạng khai thác khoáng sản trên thế giới (Anh, Thụy Điển, Australia, Malaysia...) và tại Việt Nam. Điểm qua các phương pháp xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng hiện nay (xử lý thực vật, nhiệt phi hấp thụ, rửa đất bằng tác nhân tạo phức EDTA/axit, xử lý điện động học, kết tủa hóa học và phân hủy sinh học). Tổng hợp tiềm năng sinh khối tại Việt Nam với hơn 60 triệu tấn phế phụ phẩm/năm, trong đó rơm rạ và trấu chiếm 40,8 triệu tấn/năm.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết đối tượng mẫu đất mỏ thiếc Hà Thượng và than sinh học rơm rạ. Quy định địa điểm và khung thời gian nghiên cứu (tháng 8/2015 đến tháng 12/2015). Xây dựng quy trình xử lý mẫu đất, nguyên tắc thiết kế thí nghiệm CRD 3 công thức x 3 lần nhắc lại, quy trình duy trì ẩm và phương pháp đo đạc các chỉ tiêu pH, Pb di động theo quy chuẩn hiện hành.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này tập trung vào 4 nội dung thực nghiệm và phân tích chính:

1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội xã Hà Thượng

Xã Hà Thượng có diện tích tự nhiên 1.534,35 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 72,03% (1.104,97 ha), đất phi nông nghiệp chiếm 27,04% (414,88 ha) và đất chưa sử dụng chiếm 0,93% (14,20 ha). Thổ nhưỡng chủ yếu là đất Feralit đỏ vàng và đất đỏ vàng trên đá macma axit (chiếm 60% tổng diện tích), thích hợp cho phát triển cây chè. Toàn xã có 1.678 hộ với 5.468 nhân khẩu, kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp và khai khoáng.

2. Thực trạng khai thác thiếc và ô nhiễm đất tại xã Hà Thượng

Hoạt động khai thác thiếc lộ thiên do Xí nghiệp thiếc Đại Từ (cấp phép từ năm 1987 trên diện tích 76 ha, công suất thiết kế 20.000 tấn, khai thác tận thu đuôi quặng 15.000 m³/năm, sản xuất 140 tấn quặng thiếc 70% Sn/năm) và Công ty TNHH Xuất nhập khẩu tổng hợp Thái Nguyên thực hiện. Mỏ dừng khai thác từ năm 2009. Diện tích đất mỏ gồm 21 ha đã khai thác (19 ha hoàn thổ, 2 ha chưa hoàn thổ). Khảo sát 30 hộ dân cho thấy 26 hộ bỏ hoang đất (chiếm 20,57% diện tích bị mất) do đất cằn cỗi và ô nhiễm, chỉ có 4 hộ cải tạo trồng keo (chiếm 79,43% diện tích bị mất) nhưng cây phát triển kém.

Vị trí lấy mẫu	pH	Fe (mg/kg)	Mn (mg/kg)	Zn (mg/kg)	Cd (mg/kg)	Pb (mg/kg)	As (mg/kg)	Cu (mg/kg)	Pb di động (mg/kg)
Đất ven suối nhận nước thải (1)	4,50	4.059,0	156,0	87,5	10,45	285,75	22,75	39,25	-
Đất bãi thải xí nghiệp (2)	5,40	6.496,0	222,5	<9,0	12,00	310,00	162,50	82,50	0,185
Đất giáp hồ chứa nước thải (3)	3,50	23.144,5	62,0	46,5	12,21	308,25	19,40	94,15	-
QCVN 03:2008/BTNMT	-	-	-	300	10	300	12	100	-

Kết quả cho thấy đất có độ chua cao (pH từ 3,5 đến 5,4). Hàm lượng Asen tại bãi thải vượt quy chuẩn xấp xỉ 13 lần (162,5 mg/kg so với ngưỡng 12 mg/kg). Hàm lượng Cadimi (12,00 mg/kg) và Chì tổng số (310,00 mg/kg) đều vượt quy chuẩn cho phép. Hàm lượng Pb di động ban đầu trong đất bãi thải là 0,185 mg/kg.

3. Thành phần và tính chất của than sinh học từ rơm rạ

Than sinh học rơm rạ thể hiện tính kiềm mạnh và độ kiềm tăng theo nhiệt độ nhiệt phân: ở 300–450°C (mẫu TD1) đạt pH 9,60; ở 450–600°C (mẫu TD2) đạt pH 10,42; ở 600–850°C (mẫu TD3) đạt pH 11,31. Dung tích trao đổi cation dao động từ 694,52 đến 701,32 mmol/kg.

Thành phần nguyên tố của than sinh học rơm rạ gồm: Cacbon tổng số (50,20%), Cacbon cố định (47,50%), chất hữu cơ bay hơi (10,50%), Oxy (5,89%), Hydro (0,92%), Nitơ (0,85%) và Lưu huỳnh (0,14%). Hàm lượng dinh dưỡng có xu hướng giảm khi tăng nhiệt độ nhiệt phân do sự phân hủy nhiệt: Nitơ tổng số giảm từ 4,1 mg/g (TD1) xuống 1,5 mg/g (TD3); Photpho tổng số giảm từ 2,4 mg/g (TD1) xuống 0,6 mg/g (TD3); Kali tổng số đạt 2,4 mg/g ở TD1, giảm xuống 1,0 mg/g ở TD2 và tăng lại 2,0 mg/g ở TD3.

4. Khả năng xử lý Pb di động và biến thiên pH đất

Kết quả thực nghiệm theo dõi sau 4 tuần và 8 tuần được thể hiện cụ thể ở bảng số liệu sau:

Thời điểm theo dõi	Chỉ tiêu phân tích	CT1 (0% TSH)	CT2 (5% TSH)	CT3 (10% TSH)	CV%	LSD₀.₀₅
Sau 4 tuần	pH trung bình	5,41	5,56	5,70	0,9944	0,1104
	Pb di động TB (mg/kg)	0,159	0,080	0,050	5,0140	0,0096
Sau 8 tuần	pH trung bình	6,53	6,72	6,98	0,9183	0,1237
	Pb di động TB (mg/kg)	0,120	0,044	<0,020	6,6630	0,0082

• Biến thiên pH: Bổ sung than sinh học làm tăng pH đất rõ rệt theo tỷ lệ phối trộn và thời gian. Sau 4 tuần, pH tăng từ 5,41 (CT1) lên 5,70 (CT3). Sau 8 tuần, pH ở CT1 đạt 6,53, CT2 đạt 6,72 và CT3 đạt mức trung tính 6,98 (tăng 1,07 lần so với CT1). Cơ chế tăng pH là do các oxit, hydroxit và cacbonat kim loại kiềm trong than sinh học hòa tan và hoạt động như chất cung cấp vôi cải tạo đất.
• Khả năng cố định Pb di động: Sau 4 tuần, nồng độ Pb di động giảm từ 0,185 mg/kg ban đầu xuống 0,159 mg/kg ở CT1; 0,080 mg/kg ở CT2 (giảm 56,7%) và 0,050 mg/kg ở CT3 (giảm 73,0%). Sau 8 tuần, nồng độ Pb di động ở CT2 giảm xuống còn 0,044 mg/kg (giảm 76,2%) và ở CT3 giảm xuống dưới ngưỡng phát hiện (<0,020 mg/kg, giảm hơn 89,2%). Nồng độ Pb di động tỷ lệ nghịch với giá trị pH và tỷ lệ than sinh học bổ sung vào đất.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả phân tích về đặc tính kiềm của than sinh học và hiệu quả cố định Pb di động trong đất mỏ thiếc. Đề xuất kiến nghị tiếp tục mở rộng nghiên cứu thử nghiệm trên đồng ruộng thực tế và khảo sát hiệu quả cố định đối với các kim loại nặng khác.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Xác lập bức tranh ô nhiễm thực tế tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng: đất bãi thải bị chua hóa (pH 3,5–5,4), ô nhiễm Asen nghiêm trọng (162,5 mg/kg, vượt chuẩn gần 13 lần), tích lũy Chì tổng số (310 mg/kg), Cadimi (12 mg/kg) và Pb di động ban đầu ở mức 0,185 mg/kg.
• Xác định than sinh học rơm rạ có tính kiềm mạnh (pH 9,60–11,31), hàm lượng cacbon cố định cao (47,50%) và dung tích trao đổi cation lớn (694,52–701,32 mmol/kg).
• Chứng minh hiệu quả cố định kim loại nặng trong đất: Sau 8 tuần ủ đất, công thức phối trộn 5% than sinh học làm giảm hàm lượng Pb di động từ 0,185 mg/kg xuống 0,044 mg/kg; công thức 10% than sinh học đưa hàm lượng Pb di động về dưới 0,020 mg/kg, đồng thời nâng pH đất từ mức chua 5,4 lên mức trung tính 6,98.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Chính quyền địa phương và đơn vị khai thác cần có biện pháp cải tạo, xử lý ô nhiễm và san lấp hoàn thổ dứt điểm diện tích đất mỏ để giao lại cho người dân canh tác an toàn.
• Cần mở rộng nghiên cứu thử nghiệm than sinh học rơm rạ trên quy mô ngoài đồng ruộng, kết hợp theo dõi sinh trưởng và mức độ tích lũy kim loại nặng trên các đối tượng cây trồng cụ thể.
• Tiếp tục đánh giá khả năng hấp phụ và cố định của than sinh học đối với các kim loại nặng độc hại khác có trong đất mỏ như As, Cd, Cu, Zn.
• Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn tối ưu nhằm đảm bảo hiệu quả kỹ thuật xử lý môi trường đồng thời tiết kiệm chi phí cho người dân.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm định lượng về khả năng cố định kim loại chì hòa tan bằng than sinh học từ rơm rạ trên đối tượng đất bãi thải mỏ khoáng sản tại Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu chứng minh tính khả thi của giải pháp tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp địa phương để xử lý suy thoái đất khai khoáng, góp phần định hướng công nghệ kinh tế tuần hoàn trong quản lý môi trường đất.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (bố trí trong chai nhựa dung tích 1 kg đất), chưa phản ánh đầy đủ tác động phức tạp của điều kiện tự nhiên ngoài đồng ruộng (như chế độ mưa, dòng rửa trôi bề mặt, xói mòn và hoạt động của vi sinh vật bản địa).
• Thời gian theo dõi thực nghiệm giới hạn trong 8 tuần (với 2 mốc phân tích tại tuần 4 và tuần 8), chưa đánh giá được độ bền vững lâu dài của phức chất hấp phụ và nguy cơ tái giải phóng Pb khi môi trường đất thay đổi.
• Nghiên cứu mới chỉ tập trung phân tích đơn chỉ tiêu kim loại nặng dạng linh động là Chì (Pb di động), chưa đánh giá đồng thời sự chuyển biến của các kim loại nặng có độc tính rất cao khác trong mẫu đất bãi thải như Asen (162,5 mg/kg) hay Cadimi (12 mg/kg).

Hướng nghiên cứu tiếp

• Triển khai mô hình ô thí nghiệm ngoài hiện trường tại khu vực bãi thải mỏ thiếc Hà Thượng, kết hợp trồng các loại cây cải tạo đất (cây họ đậu, cỏ vetiver, keo).
• Đo đạc đồng thời phổ kim loại nặng đa nguyên tố (As, Cd, Cu, Zn, Pb) ở các dạng liên kết khác nhau (dạng trao đổi, dạng liên kết oxit Fe-Mn, dạng liên kết hữu cơ) theo quy trình chiết phân đoạn.
• Nghiên cứu cơ chế giải hấp phụ và tính ổn định của than sinh học trong đất theo thời gian nhiều năm.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai, Nông học: Tham khảo quy trình bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) trong đánh giá đất ô nhiễm; phương pháp xử lý thống kê nông hóa bằng SAS/Excel và phương pháp phân tích kim loại nặng di động.
• Cán bộ quản lý môi trường và các đơn vị phục hồi mỏ: Kế thừa số liệu thực trạng ô nhiễm đất sau khai thác mỏ thiếc tại Đại Từ, Thái Nguyên; tham khảo định lượng liều lượng bón than sinh học (5% và 10%) nhằm trung hòa độ chua và cố định kim loại độc hại trước khi tiến hành tái định canh hoặc trồng rừng hoàn thổ.
• Các nghiên cứu về công nghệ Biochar: Dữ liệu thành phần nguyên tố, dinh dưỡng khoáng (N, P, K) và biến thiên pH, CEC của than sinh học rơm rạ theo nhiệt độ nhiệt phân (300–850°C).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng tại bãi thải mỏ thiếc Hà Thượng trước khi xử lý như thế nào?

Theo số liệu phân tích, đất bãi thải mỏ thiếc có tính axit mạnh với pH đạt 5,40. Hàm lượng Asen đạt 162,50 mg/kg, vượt quy chuẩn QCVN 03:2008/BTNMT xấp xỉ 13 lần (ngưỡng cho phép là 12 mg/kg). Hàm lượng Chì tổng số là 310,00 mg/kg (ngưỡng 300 mg/kg), Cadimi đạt 12,00 mg/kg (ngưỡng 10 mg/kg) và hàm lượng Pb di động ban đầu ghi nhận ở mức 0,185 mg/kg.

2. Nhiệt độ nhiệt phân ảnh hưởng thế nào đến tính chất của than sinh học rơm rạ?

Nhiệt độ nhiệt phân tỷ lệ thuận với giá trị pH của than sinh học: ở khoảng nhiệt độ 300–450°C đạt pH 9,60; từ 450–600°C đạt pH 10,42 và từ 600–850°C đạt pH 11,31. Dung tích trao đổi cation (CEC) biến động nhẹ trong khoảng 694,52–701,32 mmol/kg. Ngược lại, hàm lượng các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt như Nitơ tổng số và Photpho tổng số giảm mạnh khi nhiệt độ nhiệt phân tăng cao.

3. Hiệu quả cố định Pb di động của than sinh học sau 8 tuần thực nghiệm đạt mức nào?

Sau 8 tuần, ở công thức đối chứng CT1 (0% than sinh học), Pb di động giảm tự nhiên còn 0,120 mg/kg. Ở công thức CT2 (5% than sinh học), hàm lượng Pb di động giảm xuống 0,044 mg/kg (giảm 76,2% so với ban đầu). Ở công thức CT3 (10% than sinh học), hàm lượng Pb di động giảm xuống dưới ngưỡng phát hiện (<0,020 mg/kg, giảm hơn 89,2%).

4. Mối quan hệ giữa sự gia tăng pH đất và nồng độ Pb di động được ghi nhận ra sao?

Nồng độ Pb di động trong dung dịch đất tỷ lệ nghịch với giá trị pH. Sau 8 tuần, khi pH đất tăng từ 6,53 (ở CT1) lên 6,72 (ở CT2) và đạt 6,98 (ở CT3), nồng độ Pb di động tương ứng giảm từ 0,120 mg/kg xuống 0,044 mg/kg và dưới 0,020 mg/kg. Tính kiềm của than sinh học thúc đẩy quá trình kết tủa Pb dưới dạng không tan và tăng khả năng giữ cation của phức hệ hấp thu đất.

5. Hiện trạng quản lý và sử dụng đất sau khai thác tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng diễn ra như thế nào?

Trong tổng số 21 ha đất đã khai thác tại mỏ thiếc, có 19 ha đã được hoàn thổ và 2 ha chưa hoàn thổ. Khảo sát trên 30 hộ dân bị ảnh hưởng cho thấy có tới 26 hộ bỏ hoang đất (tương ứng 20,57% diện tích bị mất) do đất bị suy thoái và ô nhiễm; chỉ có 4 hộ sử dụng đất để trồng keo (tương ứng 79,43% diện tích bị mất) nhưng cây trồng sinh trưởng chậm.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Huyền Trang đã phản ánh thực trạng suy thoái và ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng tại khu vực bãi thải mỏ thiếc Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh than sinh học sản xuất từ rơm rạ có tính kiềm cao, hàm lượng cacbon cố định lớn và có khả năng trung hòa độ chua của đất hiệu quả. Việc bổ sung than sinh học ở tỷ lệ 5% và 10% giúp giảm mạnh hàm lượng Pb di động từ 0,185 mg/kg xuống dưới 0,020 mg/kg sau 8 tuần theo dõi. Kết quả này khẳng định tính khả thi của giải pháp sử dụng than sinh học từ phế phụ phẩm rơm rạ để cố định kim loại nặng, mở ra hướng ứng dụng thiết thực trong công tác phục hồi và cải tạo môi trường đất sau khai thác khoáng sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay ô nhiễm môi trƣờng đã trở thành vấn đề cấp bách của xã hội. Do nhiều nguyên nhân khác nhau mà môi trƣờng ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng. Đặc biệt không thể không kể đến sự ô nhiễm môi trƣờng đất do hoạt động khai thác khoáng sản. Việt Nam nói chungvà tỉnh Thái Nguyên nói riêng có số lƣợng mỏ khoảng sản khá lớn.

Đất tại những vùng sau khi khai thác khoáng sản thƣờng bị suy thoái nghiêm trọng làm cho đất không có khả năng canh tác nông nghiệp hoặc nếu trồng đƣợc cây nông nghiệp thì hiệu quả thấp và sản phẩm nông nghiệp trồng trên đất này không đƣợc an toàn cho ngƣời sử dụng. Thực tế hiện nay, do điều kiện kinh tế phát triển và sản xuất nông nghiệp bằng cơ giới hóa, từ đó thói quen sử dụng phụ phẩm nông nghiệp của ngƣời dân đã thay đổi dẫn đến dƣ thừa một lƣợng rất lớn. Theo Báo Nông nghiệp Việt Nam ngày 05/03/2012, hoạt động sản xuất nông nghiệp phát thải trên 84,5 triệu tấn chất thải từ trồng trọt, chúng không đƣợc quản lý tốt ở khắp các vùng miền ở Việt Nam. Tình trạng vứt bỏ rơm rạ, trấu ở trên đồng ruộng, kênh rạch dẫn đến việc phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí metan, ô nhiễm không khí, sự phân hủy chất hữu cơ làm rửa trôi photpho, kim loại nặng trong môi trƣờng đất gây ô nhiễm nguồn nƣớc.

Ngoài ra, việc đốt rơm, rạ không những gây ô nhiễm môi trƣờng, làm gia tăng khí nhà kính trong khí quyển mà còn ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời. Than sinh học là sản phẩm đƣợc nhiệt phân yếm khí từ các loại sinh khối hữu cơ giàu cacbon và có nhiều tác dụng trong sản xuất và đời sống.Không phải ngẫu nhiên mà than sinh học đƣợc các nhà khoa học ví nhƣ “vàng đen” của ngành nông nghiệp.Sự đề cao này xuất phát từ những đặc tính 2 ƣu việt của than sinh học trong việc cải thiện tính chất đất và nâng cao suất cây trồng. Ngoài ra, than sinh học có thể tồn tại nhiều năm trong đất với cấu trúc tơi xốp, diện tích bề mặt lớn và độ hấp phụ các chất cao nhờ đó còn đƣợc sử dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trƣờng đất và môi trƣờng nƣớc bởi các tác nhân nhƣ: kim loại nặng, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,… Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó đƣợc sự nhất trí của Ban Giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Môi trƣờng Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của ThS. Dƣơng Thị Minh Hòa, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu sử dụng than sinh học sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản”.Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1.

Mục tiêu của đề tài -Nghiên cứu thành phần, tính chất của than sinh học sản xuất từ rơm rạ. - Nghiên cứu ứng dụng than sinh học sản xuất từ rơm rạ để xử lý Pb di động trong đất ô nhiễm do khai thác khoáng sản. Yêu cầu của đề tài - Thí nghiệm đƣợc bố trí trong Phòng Thí nghiệm, đƣợc thực hiện, theo dõi, ghi chép cụ thể. - Việc bố trí công thức thí nghiệm phải thực hiện 1 cách ngẫu nhiên.

- Mẫu đƣợc lấy ngẫu nhiên. - Số liệu phải chính xác, khách quan. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Giúp cho bản thân nắm đƣợc thực trạng ô nhiễm môi trƣờng đất do khai thác khoáng sản và việc sử dụng than sinh học trong xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng.

- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra nhiều kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này. - Vận dụng đƣợc các kiến thức đã học vào thực tiễn. Ý nghĩa thực tiễn - Góp phần cải tạo môi trƣờng đất, sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp bị dƣ thừa triệt để, cải thiện tính chất lý hóa của đất, cố định kim loại nặng và nâng cao năng suất nông nghiệp. - Góp phần giảm phát thải khí nhà kính thông qua hoạt động bón than sinh học trả lại cho đất.

4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài 2. Cơ sở lý luận * Môi trƣờng là gì? Môi trƣờng là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh, có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật. - Theo UNESCO,môi trƣờng đƣợc hiểu là “Toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con ngƣời tạo ra xung quanh mình, trong đó con ngƣời sinh sống và bằng lao động của mình đã khai thác tài nguyên thiên nhiên hoặc nhân tạo nhằm thỏa mãn những nhu cầu của con ngƣời” (Hoàng Văn Hùng, 2008) - Theo Luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam 2014, chƣơng 1, điều 3: “Môi trƣờng là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con ngƣời và sinh vật” [10].

* Ô nhiễm môi trƣờng là gì? - Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) thì “Ô nhiễm môi trƣờng là sự đƣa vào môi trƣờng các chất thải nguy hại hoặc năng lƣợng đến mức ảnh hƣởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe con ngƣời hoặc làm suy thoái chất lƣợng môi trƣờng”. - Theo Luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam 2014, chƣơng 1, điều 8: “Ô nhiễm môi trƣờng là sự biến đổi của các thành phần môi trƣờng không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng và tiêu chuẩn môi trƣờng gây ảnh hƣởng xấu đến con ngƣời và sinh vật” [10]. 5 * Khái niệm ô nhiễm môi trƣờng đất: “ Ô nhiễm môi trƣờng đất đƣợc xem là tất cả các hiện tƣợng làm nhiễm bẩn môi trƣờng đất bởi các chất gây ô nhiễm”(Lƣơng Văn Hinh và cs, 2014)[5]. * Khái niệm kim loại nặng Kim loại nặng là thuật ngữ dùng để chỉ những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 4 hoặc 5.

Chúng bao gồm: Pb (d=11,34), Cd (d=8,60), Ag (d=10,50), Bi (d=9,80), Co (d=8,90), Cu (d=8. Ngoài ra các á kim nhƣ As, Se cũng đƣợc xem nhƣ là các kim loại nặng. * Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng trong đất - Ô nhiễm kim loại nặng trong đất: Có một số hợp chất kim loại nặng bị thụ động và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hòa tan dƣới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất là do độ chua trong đất, của nƣớc mƣa. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thể phát tán rộng vào nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt và gây ô nhiễm đất.

- Hậu quả của ô nhiễm môi trƣờng đất do kim loại nặng:Đất ô nhiễm gây tác động đến sức khỏe con ngƣời tiếp xúc trực tiếp (qua da) hoặc qua đƣờng ăn uống (chất độc chuyển vào tế bào rau quả, khi ăn uống không rửa tay hoặc rau quả sạch sẽ. Sự tích tụ các chất độc hại, các kim loại nặng trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại cho cây trồng, vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hƣởng xấu tới sức khỏe con ngƣời hay làm thay đổi cấu trúc tế bào gây ra nhiều bệnh di truyền, bệnh về máu, bệnh ung thƣ. Cơ sở pháp lý Các văn bản mang tính pháp lý liên quan đến lĩnh vực đề tài đang có hiệu lực: 6 - Luật Bảo vệ Môi trƣờng năm 2014 đƣợc Quốc hội nƣớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23 tháng 6 năm 2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 01 năm 2015. - Luật số 60/2010/QH12: Luật Khoáng sản có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 07 năm 2010.

- Nghị định số 15/2012/NĐ-CP ngày 9/3/2012 của Chính Phủ vêf việc quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật khoáng sản. - Nghị định 19/2015/NĐ-CP Ngày 14/02/2015 của Chính phủ về việc quy định chi tiết thi hành một số điều trong Luật Bảo vệ môi trƣờng. - Thông tƣ 38/2015/TT-BTNMT: Thông tƣ về cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong hoạt động khai thác khoáng sản có hiệu lực thi hành ngày 17 tháng 8 năm 2015. - QCVN 03: 2008/ BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép kim loại nặng trong đất.

Cơ sở thực tiễn 2. Thực trạng khai thác khoảng sản trên thế giới vàViệt Nam 2. Trên thế giới Hoạt động khai thác khoáng sản đã phát triển mạnh từ thập kỷ trƣớc ở nhiều quốc gia giàu tài nguyên nhƣ Nga, Mỹ, Australia, Campuchia, Indonesia, Phillipines, Trung Quốc, Ấn Độ, … nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng nguyên liệu khoáng của thế giới nhƣ quặng sắt, chì, kẽm, thiếc, than đá, đồng và các loại khoáng sản khác, mặc dù khai thác khoáng sản là nguồn thu quan trọng, thúc đẩy tăng trƣởng kinh tế của nhiều quốc gia, nhƣng ngành này cũng gắn liền với những tác động môi trƣờng và xã hội nghiêm trọng, đặc biệt là hiện tƣợng mất đất canh tác, xói lở, suy thoái tài nguyên rừng và nguồn nƣớc. 7 Do đặc thù, nên ngành khai thác khoáng sản là ngành sử dụng diện tích đất rất lớn.

Hoạt động khai thác khoáng sản dẫn tới suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên nƣớc là rất lớn. Các phƣơng pháp khai thác mỏ hiện nay nhƣ nổ mìn hoặc khoan đều rất thô sơ.Tác động môi trƣờng tiêu cực từ khai mỏ thƣờng xảy ra ngay trong chính bản thân quá trình khai thác và các hoạt động liên quan nhƣ dọn mặt bằng mỏ, vận chuyển và chế biến quặng. Suy thoái rừng và ô nhiễm nƣớc do khai thác khoáng sản không chỉ tác động tới hệ sinh thái mà còn tác động tới sinh kế của ngƣời dân sống phụ thuộc vào nguồn tài nguyên này. Điều đáng tiếc là các công ty khai khoáng ở các nƣớc đang phát triển trên thế giới đều rất ít quan tâm đến tác động môi trƣờng.

Vấn đề này lại càng trở nên trầm trọng hơn bởi một thực tế là thỏa thuận khai thác khoáng sản giữa chính phủ và các doanh nghiệp còn thiếu minh bạch, và nỗ lực nhằm kiểm soát nghiêm minh các hoạt động khai khoáng còn bị làm ngơ do sức hấp dẫn của lợi nhuận mang lại. Những khu vực bị tàn phá do khai thác thƣờng bị bỏ quên, và tổn hại môi trƣờng hầu nhƣ không thể ngăn chặn đƣợc.