Tổng quan nghiên cứu
Khai thác khoáng sản kim loại màu đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế nhưng cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây suy thoái tài nguyên nước. Tỉnh Bắc Kạn là trung tâm khoáng sản chì - kẽm lớn của vùng Đông Bắc Việt Nam với 77 mỏ và điểm quặng được ghi nhận, trong đó có 22 mỏ tập trung quy mô lớn tại huyện Chợ Đồn. Mỏ chì kẽm Nà Bốp - Pù Sáp tại xã Bằng Lãng do Công ty Cổ phần Khoáng sản Bắc Kạn vận hành với công suất thiết kế khoảng 27.000 tấn quặng nguyên khai mỗi năm. Địa hình mỏ có độ dốc trung bình từ 20% đến 30%, nằm sát lưu vực suối Khau Củm với khoảng cách từ bãi thải mỏ Pù Sáp đến mép suối chỉ 70m và từ bãi thải mỏ Nà Bốp là 180m.
Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là đánh giá mức độ phát tán kim loại nặng và chất ô nhiễm từ hoạt động khai thác hầm lò, khai thác lộ thiên và tuyển quặng đến chất lượng nước mặt, nước dưới đất tại địa bàn xã Bằng Lãng. Mục tiêu cụ thể của đề tài là phân tích hiện trạng công nghệ khai thác, định lượng mức độ ô nhiễm qua các chỉ tiêu hóa lý và kim loại nặng, đánh giá nhận thức cộng đồng và đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật, quản lý nhằm bảo vệ nguồn nước bền vững. Nghiên cứu được triển khai thực hiện trong phạm vi thời gian từ tháng 4 năm 2017 đến tháng 8 năm 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp bộ dữ liệu quan trắc toàn diện tại 10 trạm đo đạc đại diện, kết hợp kết quả điều tra xã hội học từ 60 hộ dân bản địa, làm cơ sở khoa học cho công tác quản lý tài nguyên môi trường của chính quyền địa phương.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phát tán và tích tụ kim loại nặng trong môi trường nước cùng mô hình thủy văn lan truyền chất ô nhiễm dòng chảy mặt tại vùng đồi núi dốc. Hoạt động bóc đất đá và tuyển quặng sulfua làm gia tăng nguy cơ hình thành dòng acid mỏ khi khoáng vật galenit chứa 86,6% chì và sfalerit chứa kẽm tiếp xúc với oxy và nước mưa. Khung phân tích vận hành dựa trên các khái niệm chuyên ngành cốt lõi gồm: chỉ thị ô nhiễm môi trường nước, tải lượng ô nhiễm, nhu cầu oxy sinh hóa, nhu cầu oxy hóa học và quá trình tích lũy sinh học của ion kim loại nặng trong chuỗi thức ăn thủy sinh. Nghiên cứu tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống pháp lý hiện hành bao gồm Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13, Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12, Quyết định số 18/2013/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về cải tạo phục hồi môi trường trong khai thác khoáng sản và hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuyên ngành.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu nghiên cứu kết hợp giữa số liệu thứ cấp từ các báo cáo giám sát môi trường định kỳ giai đoạn 2015 - 2017 của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn với chuỗi số liệu quan trắc sơ cấp thu thập trực tiếp trong 2 đợt vào tháng 3 và tháng 6 năm 2018. Mạng lưới lấy mẫu gồm 10 vị trí quan trắc cố định, bao gồm: 02 điểm nước thải sản xuất tại điểm xả mỏ Nà Bốp và Pù Sáp đổ vào suối Khau Củm, 04 điểm nước mặt suối Khau Củm tại các vị trí cách điểm xả 50m về phía thượng lưu và hạ lưu, 04 điểm nước dưới đất gồm giếng khoan, giếng khơi và bể cấp nước sinh hoạt khu mỏ. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu tổ hợp không gian tại 3 điểm thành phần theo đúng hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011, TCVN 6663-6:2008 và TCVN 6663-11:2011. Phương pháp này được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện cao cho động thái biến đổi chất lượng nước theo mùa khô và mùa mưa.
Công tác điều tra xã hội học được thực hiện trên cỡ mẫu 60 hộ dân sinh sống xung quanh khu vực mỏ bằng phiếu hỏi kết hợp phỏng vấn trực tiếp nhằm thu thập ý kiến khách quan về tác động môi trường. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm sử dụng máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử theo tiêu chuẩn SMEWW để định lượng các kim loại nặng gồm chì, kẽm, cadimi, asen, thủy ngân và phương pháp chuẩn độ, so màu đối với các thông số hữu cơ. Dữ liệu sau đó được đối soát trực tiếp với QCVN 08-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước mặt, QCVN 09-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước dưới đất và QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Phân tích chất lượng nguồn nước thải tại hai điểm xả NT-1 và NT-2 cho thấy nước thải tuyển quặng chưa qua hệ thống lắng lọc triệt để có nồng độ chất rắn lơ lửng và kim loại nặng rất cao. Đặc biệt vào đợt quan trắc tháng 3, hàm lượng chì và kẽm tại điểm xả mỏ Pù Sáp ghi nhận mức vượt ngưỡng cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT khoảng 15% đến 25% do lưu lượng dòng chảy tự nhiên thấp làm giảm khả năng pha loãng chất ô nhiễm.
Chất lượng nước mặt suối Khau Củm có sự phân hóa rõ rệt giữa hai khu vực trước và sau điểm tiếp nhận nước thải. Tại các trạm quan trắc hạ lưu NM2 và NM4, hàm lượng chì và kẽm hòa tan tăng từ 30% đến 45% so với trạm thượng lưu đối chứng NM1 và NM3. Trong mùa mưa với những trận mưa lớn đạt đỉnh điểm tới 340mm/ngày, dòng chảy tràn cuốn theo lượng lớn đất đá vụn từ bãi thải làm độ đục và hàm lượng chất rắn lơ lửng tại lòng suối tăng vọt gấp 2 đến 3 lần giới hạn quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột A2.
Đối với môi trường nước dưới đất, các giếng khoan tầng sâu ở độ sâu trung bình trên 25m duy trì các chỉ tiêu hóa lý ổn định và nằm trong ngưỡng an toàn theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, tại mẫu nước giếng khơi nông tầng Đệ Tứ gần khu dân cư, nồng độ ion kẽm và độ cứng tổng số có dấu hiệu tăng cục bộ trong mùa mưa do hiện tượng ngấm thẩm thấu từ tầng phong hóa mặt đất. Kết quả điều tra từ 60 hộ gia đình cho thấy hơn 70% người dân phản ánh hiện tượng bồi lắng lòng suối, nước có màu đục và lo ngại về nguy cơ ảnh hưởng lâu dài đến nguồn nước tưới tiêu nông nghiệp.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm nước mặt là do quặng sulfua chì - kẽm bị vỡ vụn trong quá trình khai thác hầm lò và lộ thiên, khi gặp oxy và nước mưa đã xảy ra phản ứng oxy hóa sinh ra acid mỏ hòa tan kim loại nặng. Bãi thải nằm ở cao độ +305m đến +310m có sườn dốc lớn, thiếu rãnh thoát nước bê tông kiên cố khiến đất đá dễ bị cuốn trôi trực tiếp xuống suối Khau Củm.
Khi so sánh với các nghiên cứu khai thác khoáng sản tại vùng núi Đông Bắc như Thái Nguyên hay Tuyên Quang, mức độ ô nhiễm tại mỏ Nà Bốp - Pù Sáp có tính chất mùa vụ rất đặc trưng. Diễn biến này có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh nồng độ chì và kẽm giữa thượng lưu - hạ lưu qua hai đợt quan trắc, kết hợp đồ thị đường thể hiện biến thiên hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng và nhu cầu oxy sinh hóa giai đoạn 2015 - 2017 để minh họa rõ nét hiệu quả của các biện pháp xử lý cơ học theo thời gian.
Đề xuất và khuyến nghị
Nhằm kiểm soát ô nhiễm và phục hồi chất lượng tài nguyên nước tại xã Bằng Lãng, các nhóm giải pháp đồng bộ cần được triển khai quyết liệt:
- Xây dựng và kiên cố hóa hệ thống đập chắn, rãnh thu gom nước mưa tràn xung quanh toàn bộ bãi thải mỏ Nà Bốp và Pù Sáp: Công ty Cổ phần Khoáng sản Bắc Kạn cần thi công hệ thống hồ lắng ba bậc lót đáy chống thấm trước quý 4 năm 2018 nhằm mục tiêu cắt giảm từ 60% đến 70% lượng chất rắn lơ lửng phát tán ra suối Khau Củm.
- Nâng cấp trạm xử lý nước thải sản xuất và tuyển khoáng: Áp dụng công nghệ trung hòa acid bằng vôi bột kết hợp keo tụ tạo bông để kết tủa hoàn toàn ion chì và kẽm, đảm bảo 100% nước thải đạt cột A của QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra môi trường, hoàn thành lắp đặt và chạy thử trong thời hạn 6 tháng.
- Tăng cường thanh tra, kiểm tra và quan trắc định kỳ: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn phối hợp cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Chợ Đồn duy trì tần suất quan trắc tối thiểu 4 lần mỗi năm tại 10 vị trí trọng điểm, đồng thời tiến hành kiểm tra đột xuất công tác vận hành hồ lắng trong mùa mưa bão.
- Thiết lập cơ chế giám sát cộng đồng và kênh phản hồi nhanh: Ủy ban nhân dân xã Bằng Lãng thành lập tổ giám sát môi trường cơ sở với sự tham gia của đại diện 60 hộ dân bản địa, thiết lập đường dây nóng tiếp nhận phản ánh sự cố môi trường với cam kết xử lý thông tin trong vòng 48 giờ.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm độc giả chuyên ngành:
- Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường các tỉnh trung du miền núi có thể sử dụng số liệu thực chứng của 10 trạm quan trắc để xây dựng quy hoạch cấp phép mỏ, xác định mức ký quỹ cải tạo phục hồi môi trường và hoàn thiện quy chế giám sát xả thải khoáng sản.
- Doanh nghiệp và chủ đầu tư khai thác khoáng sản kim loại: Các đơn vị khai khoáng chì - kẽm có thể tham khảo thiết kế kỹ thuật của hệ thống thu gom nước mặt, hồ lắng nhiều bậc và quy trình trung hòa kim loại nặng để áp dụng trực tiếp tại các dự án khai thác tương đồng nhằm tối ưu chi phí tuân thủ môi trường.
- Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên sau đại học: Các nhà khoa học thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường, Địa chất Thủy văn có thể sử dụng luận văn như tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận lấy mẫu tổ hợp không gian, quy trình phân tích trắc quang hấp thụ nguyên tử và kỹ thuật đánh giá tải lượng ô nhiễm mỏ.
- Chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội vùng mỏ: Lãnh đạo Ủy ban nhân dân cấp xã và các đoàn thể cộng đồng có thêm căn cứ dữ liệu để bảo vệ quyền lợi sinh kế của người dân, nâng cao năng lực giám sát độc lập và truyền thông nâng cao nhận thức bảo vệ nguồn nước sinh hoạt.
Câu hỏi thường gặp
Hoạt động khai thác chì kẽm tại mỏ Nà Bốp - Pù Sáp tác động mạnh nhất đến nguồn nước nào? Nghiên cứu chỉ ra nguồn nước mặt suối Khau Củm chịu ảnh hưởng tiêu cực rõ rệt nhất, đặc biệt tại đoạn suối 50m sau điểm tiếp nhận nước thải với nồng độ ion chì và kẽm tăng từ 30% đến 45% so với thượng lưu. Nước dưới đất ở tầng sâu trên 25m cơ bản vẫn an toàn nhờ tầng chắn địa chất tự nhiên.
Nồng độ kim loại nặng trong nước thải mỏ có vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia không? Kết quả kiểm nghiệm tại các điểm xả thải NT-1 và NT-2 cho thấy hàm lượng chì và kẽm trong mùa khô vượt ngưỡng cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT khoảng 15% đến 25% do nước thải tuyển khoáng chưa được xử lý lắng đọng triệt để trước khi thoát ra dòng suối tự nhiên.
Khoảng cách từ bãi thải mỏ đến dòng suối có ảnh hưởng như thế nào đến mức độ ô nhiễm nước? Khoảng cách từ bãi thải mỏ Pù Sáp đến suối chỉ 70m và bãi thải mỏ Nà Bốp là 180m trên sườn núi dốc 20% đến 30%. Khi xuất hiện mưa lớn cực đoan lên tới 340mm/ngày, nước chảy tràn cuốn trực tiếp đất đá chứa khoáng vật sulfua xuống suối gây hiện tượng bồi lắng và đục nước nghiêm trọng.
Người dân địa phương xung quanh khu vực mỏ đánh giá thế nào về chất lượng môi trường nước? Khảo sát thực tế trên 60 hộ dân bản địa ghi nhận trên 70% số hộ lo ngại sâu sắc về tình trạng nước suối bị bồi lắng cặn quặng và suy giảm chất lượng nước tưới tiêu. Một số hộ sử dụng giếng khơi nông phản ánh nguồn nước có vị lạ trong mùa mưa lũ.
Giải pháp công trình nào cần được doanh nghiệp ưu tiên thực hiện ngay để ngăn chặn ô nhiễm? Doanh nghiệp cần ưu tiên xây dựng hoàn thiện đê bao chắn đất đá và hệ thống hồ lắng ba bậc kiên cố quanh bãi thải trong vòng 6 tháng, kết hợp trạm xử lý nước tuyển bằng phương pháp trung hòa vôi để giảm trên 65% tải lượng chất rắn lơ lửng và kim loại nặng.
Kết luận
- Hoạt động khai thác và chế biến quặng tại mỏ chì kẽm Nà Bốp - Pù Sáp gây tác động tiêu cực cục bộ đến chất lượng nước mặt suối Khau Củm với sự gia tăng đáng kể của hàm lượng chất rắn lơ lửng, chì và kẽm.
- Cơ chế gây ô nhiễm chính được xác định là dòng chảy tràn qua bãi thải lộ thiên dốc cao trong mùa mưa lũ và nước thải tuyển khoáng chưa qua xử lý đạt chuẩn.
- Nguồn nước dưới đất tầng sâu cơ bản được bảo vệ tốt, nhưng các giếng khơi nông tầng Đệ Tứ của người dân có nguy cơ suy thoái nếu không có biện pháp che chắn.
- Điều tra xã hội học khẳng định hơn 70% trong tổng số 60 hộ dân được phỏng vấn yêu cầu doanh nghiệp và chính quyền phải nâng cao trách nhiệm kiểm soát ô nhiễm.
- Hệ thống giải pháp kỹ thuật công trình gồm đê chắn, hồ lắng bậc thang và trạm xử lý trung hòa hóa lý có tính khả thi cao, cần được hoàn thành dứt điểm trong giai đoạn 2018 - 2020.
Đóng góp khoa học lớn nhất của luận văn là đã định lượng hóa bức tranh phát tán kim loại nặng tại một mỏ đa kim đặc thù vùng núi Đông Bắc, kết hợp nhuần nhuyễn giữa dữ liệu quan trắc hóa lý và đánh giá xã hội học. Để áp dụng hiệu quả kết quả nghiên cứu, các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần bắt tay thực hiện ngay lộ trình quan trắc giám sát định kỳ 4 đợt mỗi năm kể từ quý 4 năm 2018. Kính mời các nhà khoa học, nhà quản lý và bạn đọc quan tâm tiếp tục khai thác trọn vẹn bộ tư liệu để nhân rộng mô hình bảo vệ tài nguyên nước cho các vùng khai khoáng trên cả nước.