Tổng quan nghiên cứu

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến đứng thứ tư thế giới, chỉ sau sắt, nhôm và đồng. Tại Việt Nam, hoạt động khai thác và chế biến kẽm chì đã có lịch sử hàng trăm năm, tập trung chủ yếu ở các tỉnh trung du miền núi phía Bắc như Thái Nguyên, Bắc Kạn và Tuyên Quang. Riêng tại Thái Nguyên, hiện có 6 tổ chức được cấp phép khai thác với 16 mỏ kẽm chì đang hoạt động theo phương pháp hầm lò.

Mỏ kẽm chì Làng Hích tọa lạc tại xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, cách thành phố Thái Nguyên khoảng 30km về phía Tây Bắc. Đây là cơ sở khai thác và chế biến kẽm chì được hình thành sớm nhất trên địa bàn tỉnh, thành lập theo Quyết định số 61/TTg ngày 19/2/1979 của Thủ tướng Chính phủ. Từ năm 1987, dây chuyền khai thác chính thức đi vào hoạt động với tổng diện tích khai thác lên đến 320,7 ha và trữ lượng quặng được phê duyệt lên đến 747.000 tấn. Sau hơn 23 năm xây dựng và phát triển, mỏ đã đóng góp nguồn thu đáng kể cho tỉnh Thái Nguyên, song cũng để lại những hệ lụy môi trường ngày càng nghiêm trọng đối với cộng đồng dân cư xung quanh.

Luận văn thạc sĩ của tác giả Phạm Hồng Hạnh, được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên — Đại học Quốc gia Hà Nội (2012) dưới sự hướng dẫn của PGS. Hoàng Xuân Cơ, đặt ra ba mục tiêu cốt lõi: đánh giá hiện trạng môi trường tại mỏ, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm và suy thoái, đồng thời đề xuất các giải pháp quản lý và khắc phục ô nhiễm trong quá trình khai thác và chế biến kẽm chì tại Làng Hích. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các khai trường và khu vực phụ cận thuộc Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên, với dữ liệu quan trắc môi trường trong giai đoạn 2009–2011 — thời điểm mỏ đang vận hành ở công suất khoảng 22.000 tấn quặng nguyên khai mỗi năm và có kế hoạch nâng lên 50.000 tấn/năm vào giai đoạn sau 2012.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng của hai khung lý thuyết chính trong khoa học môi trường.

Lý thuyết đánh giá tác động môi trường (Environmental Impact Assessment — EIA) được áp dụng nhằm nhận diện, dự báo và đánh giá các tác động tiêu cực của hoạt động khai thác khoáng sản đến hệ sinh thái và cộng đồng. Khung lý thuyết này cho phép phân tích toàn diện các vector ô nhiễm — bao gồm môi trường không khí, môi trường nước và môi trường đất — theo từng giai đoạn của vòng đời mỏ: mở cửa mỏ, khai thác và đóng cửa mỏ.

Lý thuyết quản lý rủi ro môi trường được sử dụng để phân tích và đề xuất các biện pháp kiểm soát chất thải, quản lý bãi thải và xử lý nước thải mỏ. Đây là cơ sở để xây dựng lộ trình cải tạo phục hồi môi trường sau khai thác, đặc biệt đối với các khu vực bãi thải có nguy cơ gây ô nhiễm lan rộng khi có mưa lũ.

Năm khái niệm chuyên ngành trọng tâm của nghiên cứu gồm: ô nhiễm axit mỏ (Acid Mine Drainage — AMD) do nước thải hầm lò có tính axit, chứa hàm lượng kim loại nặng cao; phát tán bụi kẽm-chì trong quá trình khoan nổ mìn và vận chuyển quặng; ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước ngầm do rò rỉ từ bãi thải; suy thoái thảm thực vật do chiếm dụng đất lâm nghiệp; và tác động đến sức khỏe cộng đồng thông qua con đường nhiễm độc chì và kẽm qua thực phẩm, nước uống.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng ba phương pháp chính được phối hợp đồng thời:

Phương pháp kế thừa và thu thập số liệu tổng hợp dữ liệu quan trắc môi trường của Xí nghiệp kẽm chì Làng Hích trong 3 năm liên tiếp (2009, 2010, 2011), cùng với các văn bản pháp lý như Luật Bảo vệ môi trường 2006, Nghị định 80/2006/NĐ-CP và các QCVN hiện hành. Dữ liệu thứ cấp từ nhiều nguồn và nhiều thời điểm khác nhau được đối chiếu, chuẩn hóa và so sánh với lý thuyết thực tế.

Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa được triển khai trực tiếp tại hầu hết các khai trường đang hoạt động, kết hợp quan trắc, chụp ảnh và phỏng vấn cán bộ môi trường, công nhân khai thác và người dân sinh sống trong phạm vi ảnh hưởng của mỏ.

Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm do Trung tâm Quan trắc và Công nghệ Môi trường Thái Nguyên thực hiện. Cỡ mẫu bao gồm các điểm lấy mẫu tại cửa xả nước thải khu khai thác Metis, lò cái 1A – Mỏ Ba, bãi thải Sa Lung, nước ngầm tại nhà dân và đất ven suối. Phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn SMEWW, TCVN và ASTM, đảm bảo độ tin cậy cao. Kết quả được đối chiếu với QCVN 03:2008, QCVN 09:2008, QCVN 19:2009, QCVN 20:2009 và QCVN 40:2011/BTNMT. Thời gian thực hiện nghiên cứu từ năm 2009 đến đầu năm 2012.


Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện 1 — Ô nhiễm không khí ở mức kiểm soát được trong hầm lò, nhưng tiềm ẩn rủi ro tại xưởng tuyển. Kết quả đo tại đường lò khu khai thác 1A – Mỏ Ba cho thấy nồng độ bụi chì (Pb) năm 2009 đạt 0,0174 mg/m³, giảm còn 0,0064 mg/m³ năm 2010 và xuống dưới ngưỡng phát hiện (<0,0001 mg/m³) vào năm 2011, so với TCVN 3733/2002/QĐ-BYT là 0,1 mg/m³. Ô nhiễm bụi kẽm (Zn) cũng giảm từ 0,0459 mg/m³ (2009) xuống còn 0,0028 mg/m³ (2011). Riêng tiếng ồn dao động trong khoảng 62,7 – 67,9 dBA, đều dưới ngưỡng 85 dBA cho phép. Tuy nhiên, ước tính mỗi ngày hoạt động tại các khai trường thải ra khoảng 145 kg CO và 0,45 kg SO₂, chủ yếu từ khí thải động cơ của 22 phương tiện cơ giới.

Phát hiện 2 — Nước thải mỏ chứa hàm lượng kim loại nặng vượt ngưỡng cho phép. Nước thải từ cửa xả khu khai thác và bãi thải Sa Lung ghi nhận hàm lượng chì (Pb), kẽm (Zn) và sắt (Fe) vượt ngưỡng QCVN 40:2011/BTNMT. Nước thải mỏ có tính axit do quá trình hòa tan, rửa lũa quặng sunfua — đặc biệt là sphalerit (ZnS) và galenit (PbS) — khi tiếp xúc với nước mưa và nước ngầm. Khu vực dân cư với 1.380 hộ (5.672 nhân khẩu) tại xã Tân Long sử dụng chủ yếu nước giếng và nước khe núi, chỉ khoảng 200 hộ (khoảng 14,5%) được cấp nước sạch, tạo ra nguy cơ phơi nhiễm kim loại nặng qua đường nước sinh hoạt.

Phát hiện 3 — Đất nông nghiệp ven suối bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng. Kết quả phân tích đất ven suối Metis và khe suối tiếp nhận nước thải lò 1A, mỏ 3 cho thấy hàm lượng Pb và Zn vượt giới hạn QCVN 03:2008/BTNMT. Trong tổng diện tích đất tự nhiên 4.114,7 ha của xã Tân Long, có 1.135,21 ha là đất nông nghiệp — chiếm khoảng 27,6% — đang đối mặt với nguy cơ bồi lấp và ô nhiễm từ bãi thải. Đất đá thải từ bãi thải 3,1 ha không có khả năng tái sử dụng, tạo nền địa hình mấp mô và tăng nguy cơ sạt lở khi mưa lớn, gây bùn đất cuốn xuống ruộng canh tác phía hạ lưu.

Phát hiện 4 — Sức khỏe cộng đồng bị ảnh hưởng thông qua con đường nhiễm độc chì. Thực tế tại khu vực kẽm chì Chợ Điền, Bản Thi, Chợ Đồn (tỉnh Bắc Kạn) — điều kiện tương đồng với Làng Hích — toàn bộ giáo viên trường tiểu học Bản Thi sử dụng nước gần khu khai thác đều bị nhiễm độc chì với biểu hiện thoái hóa cột sống, hoa mắt và chóng mặt. Tại xã Tân Long, năm 2012 ghi nhận 1.045 người mắc bệnh mãn tính và 5.885 lượt khám chữa bệnh mỗi năm, với các bệnh hô hấp và tiêu hóa chiếm tỷ lệ lớn — phù hợp với hệ quả của phơi nhiễm bụi kim loại và nước ô nhiễm dài hạn.

Thảo luận kết quả

Kết quả có thể được minh họa trực quan qua biểu đồ cột so sánh nồng độ bụi Pb và Zn qua ba năm 2009–2011 so với ngưỡng TCVN, cùng biểu đồ đường thể hiện xu hướng giảm nồng độ ô nhiễm không khí trong hầm lò — phản ánh hiệu quả tích cực của biện pháp tưới nước và thông gió. Tuy nhiên, bảng so sánh nồng độ kim loại nặng trong nước thải giữa các điểm xả (Metis, lò 1A, bãi thải Sa Lung) cần được hiển thị riêng để làm rõ mức độ ô nhiễm khác nhau theo không gian.

Nguyên nhân sâu xa của ô nhiễm nước và đất xuất phát từ bản chất hóa học của quặng sunfua: sphalerit và galenit khi tiếp xúc với oxy và nước sẽ hình thành axit sunfuric và các ion kim loại hòa tan — quá trình này gọi là oxy hóa axit (Acid Mine Drainage). Đây cũng là vấn đề được ghi nhận tại hầu hết các mỏ kẽm chì hoạt động theo phương pháp hầm lò trên toàn cầu, trong đó 64% sản lượng kẽm thế giới đến từ khai thác hầm lò. So với các khu mỏ kẽm chì khác ở Thái Nguyên (Phú Đô, Bản Tèn, Lũng Chuối…), mỏ Làng Hích có diện tích lớn nhất (320,7 ha) và thời hạn khai thác dài nhất (14 năm), do đó mức độ tích lũy ô nhiễm môi trường cũng đáng kể hơn.


Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đề xuất bốn nhóm giải pháp ưu tiên có tính khả thi cao:

1. Xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải mỏ khép kín — do Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên triển khai trong giai đoạn 2012–2015. Áp dụng quy trình xử lý gồm: lắng sơ cấp, trung hòa axit bằng vôi (nâng pH về trung tính 6–8,5), keo tụ – tạo bông và lọc để loại bỏ hàm lượng Pb, Zn và Fe xuống dưới ngưỡng QCVN 40:2011. Nước sau xử lý được tái sử dụng cho xưởng tuyển, giảm lượng nước thải xả ra môi trường xuống ít nhất 70%. Mô hình hệ thống xử lý nước thải đã được luận văn đề xuất thiết kế theo quy trình chuẩn gồm bể lắng sơ cấp, bể trung hòa, bể keo tụ và hồ chứa tuần hoàn.

2. Kiểm soát phát tán bụi tại xưởng tuyển và tuyến vận chuyển — do bộ phận kỹ thuật mỏ thực hiện ngay trong năm 2012. Cụ thể: phun nước định kỳ trên tuyến đường vận chuyển quặng dài 8 km từ khai trường đến xưởng tuyển, lắp đặt hệ thống thu gom bụi tại điểm đập nghiền và băng tải, mục tiêu giảm nồng độ bụi tổng tại khu vực xưởng tuyển xuống dưới 4 mg/m³ theo TCVN 3733/2002.

3. Quản lý và cải tạo bãi thải nhằm ngăn ngừa xói mòn lan rộng — do UBND huyện Đồng Hỷ phối hợp với doanh nghiệp thực hiện theo lộ trình 3–5 năm. Trồng cây bản địa phủ xanh 3,1 ha bãi thải để ổn định bề mặt, xây dựng hệ thống tường chắn và rãnh thoát nước nhằm ngăn bùn thải tràn xuống đất canh tác. Chỉ tiêu mục tiêu: giảm tỷ lệ đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại nặng xuống dưới 10% so với hiện trạng.

4. Triển khai chương trình giám sát sức khỏe cộng đồng định kỳ — do trạm y tế xã Tân Long (hiện có 1 bác sĩ, 4 y sĩ và 5 giường bệnh) phối hợp với Sở Y tế Thái Nguyên. Xét nghiệm hàm lượng chì trong máu định kỳ 2 lần/năm cho trẻ em và lao động làm việc tại mỏ, thiết lập ngưỡng cảnh báo sớm. Song song đó, UBND xã cần đẩy nhanh tiến độ cấp nước sạch cho các hộ dân còn lại, hướng đến mục tiêu 100% hộ dân (so với mức 200 hộ/1.380 hộ hiện nay) được tiếp cận nước sạch trước năm 2020.


Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhà quản lý và hoạch định chính sách môi trường tại Sở Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên, UBND huyện Đồng Hỷ và các cơ quan quản lý khoáng sản địa phương sẽ tìm thấy trong luận văn bộ số liệu quan trắc thực tế 3 năm (2009–2011) làm cơ sở xây dựng quy chuẩn giám sát, lập kế hoạch cấp phép có điều kiện và thiết kế chương trình quan trắc định kỳ cho 16 mỏ kẽm chì đang hoạt động trên địa bàn tỉnh.

Doanh nghiệp khai thác khoáng sản — đặc biệt Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên và các đơn vị cùng ngành — có thể tham khảo thiết kế hệ thống xử lý nước thải mỏ, quy trình tuyển quặng sunfua kẽm chì hai vòng (vòng tuyển chì và vòng tuyển kẽm) và phương án cải tạo phục hồi môi trường khai trường, công trình dân dụng và bãi thải sau khi kết thúc khai thác.

Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các ngành Khoa học Môi trường, Địa chất, Kỹ thuật Mỏ và Y tế Cộng đồng có thể sử dụng luận văn như một case study hoàn chỉnh về quy trình đánh giá tác động môi trường mỏ kẽm chì hầm lò, với đầy đủ bảng phân tích chỉ tiêu nước thải, nước ngầm, không khí và đất theo 4 phương pháp chuẩn (SMEWW, TCVN, ASTM và QCVN).

Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội dân sự tại khu vực xung quanh các mỏ khai thác khoáng sản có thể dựa trên kết quả nghiên cứu để hiểu rõ con đường phơi nhiễm kim loại nặng qua nước sinh hoạt và đất canh tác, từ đó chủ động yêu cầu cơ quan chức năng thực hiện giám sát và can thiệp bảo vệ quyền lợi sức khỏe cho cộng đồng 5.672 người đang sinh sống tại xã Tân Long.


Câu hỏi thường gặp

1. Mỏ kẽm chì Làng Hích gây ô nhiễm môi trường nào nghiêm trọng nhất? Ô nhiễm nước là nghiêm trọng nhất. Nước thải mỏ có tính axit, chứa kim loại nặng như Pb, Zn, Fe và As vượt ngưỡng QCVN 40:2011/BTNMT. Riêng tại xã Tân Long, chỉ khoảng 14,5% hộ dân (200/1.380 hộ) được cấp nước sạch; phần lớn còn lại dùng nước giếng hoặc nước khe núi có nguy cơ nhiễm kim loại nặng từ bãi thải và cửa xả nước thải mỏ.

2. Quặng kẽm chì tại Làng Hích có thành phần hóa học gì đặc biệt? Quặng chủ yếu là sphalerit (ZnS) và galenit (PbS), kèm pyrite và arsenopyrit. Hàm lượng kẽm đầu vào xưởng tuyển đạt khoảng 6%, chì đạt 2,15%. Đặc biệt, trong galenit khu vực Đông Metis và Mỏ Ba – Lò 1A có hàm lượng bạc lên tới 0,09%, cùng hàm lượng cadmi khá cao — đây là nguồn ô nhiễm thứ cấp cần được theo dõi kỹ trong nước thải.

3. Quá trình tuyển quặng kẽm chì tại Làng Hích được thực hiện thế nào? Quặng nguyên khai được đập 2 lần đến cỡ hạt -25mm, nghiền bi đến 85% cỡ hạt -0,074mm rồi qua hai vòng tuyển nổi bằng hóa chất xanthate. Vòng tuyển chì (1 khâu chính + 3 khâu tinh + 3 khâu vét) cho sản phẩm tinh quặng Pb ≥ 53%, thực thu chì 80%. Vòng tuyển kẽm cho tinh quặng Zn ≥ 50%, thực thu kẽm 90%. Toàn bộ dây chuyền xử lý khoảng 20.000–22.000 tấn quặng nguyên khai mỗi năm.

4. Tác động của khai thác kẽm chì đến sức khỏe cộng đồng như thế nào? Nhiễm độc chì mãn tính là rủi ro lớn nhất. Tại Bắc Kạn, giáo viên dùng nước nhiễm Pb từ khu khai thác đã bị thoái hóa cột sống, hoa mắt và chóng mặt. Tại xã Tân Long, năm 2012 có 1.045 người mắc bệnh mãn tính và bệnh đường hô hấp chiếm tỷ lệ lớn trong 5.885 lượt khám/năm — phù hợp với hệ quả phơi nhiễm bụi kẽm-chì và hơi hóa chất dài hạn từ hoạt động tuyển quặng.

5. Cần làm gì để phục hồi môi trường sau khi khai thác kết thúc? Luận văn đề xuất ba nội dung phục hồi bắt buộc: san gạt, ổn định mặt bằng khai trường và lấp các hố sâu; tháo dỡ công trình công nghiệp và dân dụng, thu gom phế thải; trồng cây phủ xanh bãi thải 3,1 ha kết hợp xây dựng hệ thống thoát nước kiểm soát. Toàn bộ quá trình phục hồi cần hoàn thành theo lộ trình được UBND tỉnh Thái Nguyên phê duyệt, đảm bảo hàm lượng kim loại nặng trong đất về mức QCVN 03:2008 trước khi bàn giao đất cho cộng đồng.


Kết luận

Luận văn "Nghiên cứu những vấn đề môi trường đã, đang và sẽ nảy sinh do hoạt động mỏ kẽm chì Làng Hích, Thái Nguyên" của Phạm Hồng Hạnh (2012) có những đóng góp học thuật và thực tiễn đáng ghi nhận:

  • Lập bộ dữ liệu quan trắc toàn diện với 21 bảng số liệu phân tích chất lượng không khí, nước thải, nước ngầm và đất cho giai đoạn 2009–2011, phục vụ dự báo xu hướng ô nhiễm đến khi kết thúc khai thác.
  • Xác định rõ ba vector ô nhiễm chính: nước thải axit mỏ chứa kim loại nặng, bụi kẽm-chì từ khoan nổ mìn và vận chuyển, và ô nhiễm đất do bãi thải thiếu kiểm soát.
  • Đề xuất hệ thống xử lý nước thải mỏ khép kín với quy trình trung hòa-keo tụ-lắng, đảm bảo đáp ứng QCVN 40:2011/BTNMT.
  • Xây dựng phương án cải tạo, phục hồi môi trường cho ba khu vực: khai trường, công trình công nghiệp và bãi thải.
  • Đặt nền tảng nghiên cứu cho các đề tài tiếp theo về sức khỏe cộng đồng quanh mỏ và đánh giá hiệu quả các biện pháp phục hồi đất sau khai thác.

Các cơ quan quản lý, doanh nghiệp khai thác và cộng đồng nghiên cứu nên tham chiếu kết quả này khi xây dựng chính sách quản lý môi trường khoáng sản giai đoạn 2020–2030, hướng tới mục tiêu khai thác khoáng sản bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng 5.672 người tại xã Tân Long cũng như các vùng phụ cận.