Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là môi trường đất tại khu vực khai thác bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng.. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa - Khảo sát và
Trang 1CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là môi trường đất tại khu vực khai thác bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
- Địa điểm nghiên cứu tại: Mỏ bauxit Bảo Lộc (hình 2.1), 62 Lý Thường Kiệt, phường 1, thị xã Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng Tại địa điểm nghiên cứu, chọn hai khu vực thu mẫu khác nhau:
Hình 2.1 Địa điểm nghiên cứu ở Lâm Đồng
Khu vực thu mẫu 1 Khu vực thu mẫu 2
Hình 2.2 Các khu vực thu mẫu
- Thời gian nghiên cứu từ tháng 7/2009 đến tháng 4/2010
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Trang 22.2.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
- Khảo sát và lấy mẫu bùn thải tại vùng khai thác mỏ bauxit Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng: khu vực 1: mỏ Thắng Lợi, khu vực 2: mỏ Đội Đội Chín
- Mẫu được thu làm 2 đợt:
+ Đợt 1: Từ tháng 8/2010, thu 3 mẫu bùn thải sau 1 năm khai thác (điểm 1, 2, 3) tại khu vực 1
+ Đợt 2: Từ tháng 11/2010, thu 3 mẫu bùn thải mới khai thác (điểm 1, 2, 3) tại khu vực
2
- Mẫu bùn thải thu được chứa trong bao có lót nilon và đưa về phòng thí nghiệm và phân tích môi trường thuộc Khoa Sinh – Môi trường, truờng Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng
- Khảo sát tính chất bề mặt đất, thành phần thảm thực vật tại 2 khu vực trên
- Thu thông tin hoạt động khai thác hiện nay tại khu khai thác mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
2.2.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
- Xác định pH mẫu bùn thải bằng cách đo trực tiếp trên máy máy pH Meter hiệu Inolab do Pháp sản xuất
- Phân tích hàm lượng nitơ tổng số có trong mẫu bùn thải bằng phương pháp Kjeldahl, công phá mẫu bằng H2SO4
- Phân tích hàm lượng photpho tổng số có trong mẫu bùn thải, công phá đất bằng hỗn hợp
H2SO4 đặc và HClO4, đo ở bước sóng 725nm
- Phân tích hàm lượng kali dễ tiêu có trong mẫu bùn thải bằng phương pháp Matlova, đo bằng quang kế ngọn lửa
- Phân tích hàm lượng kim loại nặng Cd, Pb bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử ASS
2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu
- Các số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê, xác định sự sai khác các giá trị trung bình bằng phương pháp phân tích Anova một yếu tố và kiểm tra giới hạn sai khác nhỏ nhất LSD [4]
- Xử lý số liệu thống kê và vẽ biểu đồ bằng phần mềm MS Excell [3]
Trang 3CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Hiện trạng khai thác, xả thải, xử lý bùn đỏ bauxit ở mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
Qua quá trình nghiên cứu thực địa và thu thập các thông tin liên quan, mỏ bauxit Bảo Lộc
có tọa độ địa lý là 11033’38,79’’N và 107048’50,15’’E Hiện tại, quặng đang được khai thác tại khu vực mỏ Đội Đội Chín, có tọa độ địa lý 11034’22,28’’N và 107049’17,83’’E
Mỏ bauxit Bảo Lộc có trữ lượng bauxit khoảng 4 triệu tấn trải dài trên 123 ha Hằng năm, công ty khai thác khoảng 150.000 tấn quặng bauxit tinh, với số lượng công nhân trực tiếp sản xuất là 43
Mỏ quặng ở đây khai thác theo kiểu lộ thiên, thường cách mặt đất 2 – 4m, độ dày của lớp quặng khoảng 4 – 6m Để lấy quặng, công ty phải lấy lớp đất đó bằng cách sử dụng các phương tiện cơ giới như: máy ủi, mìn… Sau đó, quặng bauxit được xe chuyên dụng chuyển
về nơi tuyển quặng để loại bỏ tạp chất (hình 3.1)
Hình 3.1 Nơi tuyển quặng bauxit ở mỏ Đội Đội Chín
Tại nơi tuyển quặng, quặng bauxit được cho qua máy nghiền để làm nhỏ quặng Sau đó, quặng tiếp tục đưa qua sàng rung được rửa sạch bằng nước, sàng rung này có cấu tạo theo kiểu mạng lưới với đường kính lỗ 1mm Tùy theo yêu cầu của người mua mà sẽ thu các hạt quặng với kích thước khác nhau, thông thường thu các hạt quặng có kích thước 3×4cm và 1×2cm, quặng sau khi rửa theo băng tải ra nơi chứa quặng tinh, các hạt quặng còn lại được đưa đến bộ phận định lượng, tip 1 để thu hồi các hạt bauxit cỡ lớn hơn 1mm Bùn sét hòa tan trong nước
và quặng có kích thước nhỏ hơn đường kính lỗ màng được thải ra hồ chứa nhân tạo Quá trình loại bỏ tạp chất ở đây còn gọi là quá trình tuyển rửa quặng, quá trình này rất cần thiết vì nó giảm chi phí vật tư (đặc biệt là xút NaOH), chi phí vận hành trong công đoạn hòa tách và đồng thời giảm lượng BĐ thải ra ở công đoạn hòa tách
Trang 4Hình 3.2 Sơ đồ tuyển quặng ở mỏ bauxit Bảo Lộc Qua hình 3.2 cho thấy, các hoạt động sử dụng các thiết bị cơ giới để khai thác quặng và hoạt động xả thải BĐ sẽ tác động đến môi trường đất ở đây
Bauxit ở Tây Nguyên có hàm lượng sét tương đối cao vì vậy cần được tuyển rửa trước khi đưa vào quá trình tinh luyện để tách alumin Phương pháp này đòi hỏi phải có trang thiết bị hiện đại và tiêu thụ một lượng nước rất lớn, khoảng 735.103 m3/năm, trung bình 4,9 m3/tấn bauxit
Theo số liệu quý 1 năm 2010 (bảng 3.1), độ thu hồi quặng của quá trình tuyển rửa ở đây khoảng 32%, cứ 1 tấn quặng thô sẽ thu được 320 kg quặng bauxit, hàm lượng Al2O3 của quặng nguyên khai là 39,19%, sau quá trình tuyển rửa hàm lượng Al2O3 tăng lên 52,07%
Bảng 3.1 Thành phần quặng bauxit ở mỏ Bảo Lộc, Lâm Đồng
Theo kết quả nghiên cứu quá trình tuyển rửa bauxit ở mỏ Gia Nghĩa, với lưới sàng có đường kính lỗ 1mm, độ thu hồi của quá trình tuyển rửa là 51,13%, hàm lượng Al2O3 tăng từ
Quặng nguyên khai
Bể chứa vôi chứa vôi
Hồ chứa nhân tạo
Máy nghiền
Sàng rung
Băng tải
Nơi chứa quặng tinh
Mỏ quặng bauxit Thiết bị cơ giới
Trang 540,3% lên 50,51% [20] Điều đó cho thấy, quặng nguyên khai ở mỏ bauxit Bảo Lộc chứa nhiều tạp chất hơn quặng ở mỏ Gia Nghĩa
Bùn thải trước khi thải ra hồ chứa nhân tạo sẽ được đưa vào các bể hòa trộn có chứa vôi để trợ lắng và trung hòa tính axit của BĐ, lượng vôi sử dụng khoảng 5 bao/30kg/ngày Sau đó, thải ra hồ chứa nhân tạo (hình 3.3), ở đây, BĐ theo thời gian sẽ lắng xuống đáy hồ, còn nước
sẽ được thu hồi đề tái chế sử dụng lại Ước tính, cứ tuyển được 1 tấn quặng bauxit tinh sẽ tạo
ra 1 tấn bùn thải Như vậy, với công suất sản xuất 150.000 tấn/năm sẽ thải ra môi trường 150.000 tấn BĐ
Hình 3.3 Hồ chứa bùn đỏ
Quặng sau khi tuyển được chuyển về nhà máy hóa chất Tân Bình ở thành phố Hồ Chí Minh để sản xuất alumina
3.2 Đặc tính và tính chất của bùn đỏ bauxit ở mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
Để đánh giá đặc tính và tính chất của BĐ ở mỏ bauxit Bảo Lộc, tôi đã tiến hành xác định một số chỉ tiêu lý hóa cơ bản của BĐ sau 1 năm khai thác ở mỏ Đồi Thắng Lợi và BĐ mới khai thác ở mỏ Đội Đội Chín Kết quả phân tích mẫu được trình bày ở bảng 3.2 và bảng 3.3 Bảng 3.2 Hàm lượng các chỉ tiêu lý hóa của bùn đỏ sau 1 năm khai thác ở mỏ Đồi Thắng Lợi
STT Chỉ tiêu
Điểm lấy mẫu
Trung bình Đơn vị tính
4 Nts 0,068 0,070 0,064 0,067 ± 0,298.10 -2 %
Trang 65 Pts 0,0023 0,0027 0,0021 0,0024 ± 0,03.10 -2 %
Bảng 3.3 Hàm lượng các chỉ tiêu lý hóa của bùn đỏ mới khai thác ở mỏ Đội Đội Chín STT Chỉ tiêu Điểm lấy mẫu
Trung bình Đơn vị tính
4 Nts 0,070 0,042 0,062 0,058 ± 1,2.10 -2 %
5 Pts 0,0022 0,0018 0,0019 0,002 ± 0,02.10 -2 %
Qua bảng 3.2, 3.3 cho thấy:
- BĐ ở mỏ Đồi Thắng Lợi và mỏ Đội Chín có hàm lượng các chỉ tiêu lý hóa khá giống nhau Vì BĐ sinh ra trong quá trình tuyển quặng chỉ được xử lý bằng cách chứa trong các hồ nhân tạo, rồi để khô tự nhiên nên theo thời gian, hàm lượng các chỉ tiêu của BĐ ít có sự biến đổi (hình 3.4)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Bùn c ũ
Bùn m ớ i
Hình 3.4 Nồng độ các thành phần của bùn cũ và bùn mới
- pH của 2 loại BĐ này nằm trong khoảng 6,38 – 6,70 Ở Bảo Lộc, Lâm Đồng, hoạt động khai thác bauxit chỉ là khai thác, sơ tuyển quặng chứ không có hoạt động tinh chế quặng Mặc
mg/L
Trang 7khác, BĐ trước khi thải ra môi trường (pH = 5,06 – 5,35) được đưa qua bồn chứa Ca(OH)2 để trợ lắng và trung hòa tính axit của chúng Vì vậy, BĐ thải ra từ hoạt động khai thác mỏ ở Bảo Lộc, Lâm Đồng là trung tính So sánh với pH của BĐ thải ra trong quá trình sản xuất alumin (pH = 13), pH ở đây thấp hơn rất nhiều Qua phân tích Anova và kiểm tra LSD với α = 0,05 cho thấy, pH trong BĐ ở mỏ Đội Đội Chín thấp hơn và khác nhau có ý nghĩa so với BĐ cũ (hình 3.5)
5.9 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9
Đ i ể m 1 Đ i ể m 2 Đ i ể m 3
Bùn c ũ Bùn m ớ i
Hình 3.5 pH của bùn cũ và bùn mới
- Hàm lượng Cd trung bình trong BĐ ở mỏ Đồi Thắng Lợi là 3,32 ± 0,16 ppm, ở mỏ Đội Đội Chín là 3,41 ± 0,36 ppm So với QCVN 03:2008/BTNMT - Giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất nông nghiệp, lâm nghiệp (≤ 2 ppm) thì hàm lượng Cd trong BĐ vượt tiêu chuẩn 1,66 – 1,71 lần Với Pb, hàm lượng trung bình trong BĐ ở mỏ Đồi Thắng Lợi là 21,68 ± 6,00 ppm, ở mỏ Đội Đội Chín là 18,03 ± 0,96 ppm, kết quả này nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 03:2008/BTNMT (≤ 50 ppm) Qua phân tích Anova cho thấy, hàm lượng Cd, Pb trong BĐ ở 2 khu vực trên không có sự khác nhau có ý nghĩa (hình 3.6)
pH
Trang 80 5 10 15 20 25
Bùn c ũ
Bùn m ớ i
Hình 3.6 Hàm lượng Cd, Pb trong bùn mới và bùn cũ
- Hàm lượng chất dinh dưỡng trung bình trong BĐ ở mỏ Đồi Thắng Lợi là: Nts = 0,068 ± 0,298.10-2%, Pts = 0,0024 ± 0,03.10-2%, K+ = 8,10 ± 0,17 mg/100g; ở mỏ Đội Đội Chín là: Nts
= 0,058 ± 1,2.10-2%, Pts = 0,0020 ± 0,02.10-2%, K+ = 8,18 ± 2,18 mg/100g So sánh chỉ tiêu
Nts theo phương pháp Keildahl, đất BĐ ở đây thuộc dạng đất nghèo Nts (≤ 0,08%); so sánh chỉ tiêu Pts theo phương pháp so màu, đất BĐ ở đây thuộc dạng đất rất nghèo Pts (≤ 0,06%); so sánh chỉ tiêu K+ theo phương pháp Matnova, đất BĐ ở đây thuộc dạng đất nghèo K+ (≤ 5mg/100g) Qua phân tích Anova cho thấy, hàm lượng Nts, Pts, K+ của bùn cũ và bùn mới không có sự khác nhau có ý nghĩa (hình 3.7)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
Bùn c ũ
Bùn m ớ i
Hình 3.7 Hàm lượng N, P, K trong bùn đỏ mới và cũ
- Ngoài ra, BĐ có kích hạt rất nhỏ, có đến 90% khối lượng có kích thước dưới 75µm, có
bề mặt riêng khoảng 10 m2/g [8] Do đó, vào mùa khô, các hoạt động khai thác, vận chuyển
ppm
Trang 9quặng dễ phát sinh bụi gây ô nhiễm môi trường không khí xung quanh Mặc khác, vì có kích thước hạt nhỏ nên khi có độ ẩm thích hợp, các hạt sẽ kết dính vào nhau rất chặt, đây cũng là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trên
BĐ
Như vậy, qua quá trình phân tích một số chỉ tiêu lý hóa, BĐ ở mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng thuộc dạng đất nghèo chất dinh dưỡng, có dấu hiệu bị ô nhiễm kim loại nặng Tuy nhiên, BĐ ở đây không chứa nhiều hóa chất độc hại nên nước bùn chứa quặng đuôi có thể khôi phục, cải thiện để sử dụng vào các mục đích khác
3.3 Tác động của quá trình khai thác bauxit đến môi trường đất ở mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
Các hoạt động khai thác bauxit sẽ làm nảy sinh nhiều vấn đề về môi trường như sẽ tác động xấu đến chất lượng môi trường nước, chất lượng môi trường không khí, kinh tế - xã hội…, đặc biệt là chất lượng môi trường đất
Mỏ bauxit ở Bảo Lộc, Lâm Đồng được khai thác theo kiểu lộ thiên, quặng bauxit thuộc loại thảm nằm trên đỉnh đồi, với chiều dày thay đổi từ 4 – 6m Bên trên là lớp đất đỏ bazan có chiều dày từ 0,5 – 3m, bên dưới là lớp đất sét Kaolinite khá dày [9] Để lấy quặng, công ty phải sử dụng các phương tiện cơ giới để lấy đi lớp đất bazan phía trên Do đó, hoạt động khai thác bauxit đã phá vỡ cấu trúc địa chất ở đây, làm cho bề mặt đất bị hạ thấp 4,5 – 9m (hình 3.8), lớp đất bazan bị thay thế bởi lớp đất sét Kaolinite Mặt khác, do hoạt động khai thác phải lấy đi thảm thực vật ở trên nên vào mùa mưa, tại khu vực mỏ Đội Đội Chín và mỏ Đồi Thắng Lợi có nhiều chỗ bị ngập úng cục bộ, xói lở với cường độ mạnh (hình 3.9), đe dọa đến tính mạng người dân xung quanh Còn vào mùa khô, các hoạt động khai thác và vận chuyển quặng tại khu vực mỏ Đội Đội Chín làm phát sinh tiếng ồn và bụi gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh
Hình 3.8 Mặt đất sau khi khai thác quặng bauxit
Trang 10Hình 3.9 Tình trạng ngập úng và xói lở do khai thác quặng bauxit
Để khai thác quặng, công ty phải sử dụng đến các thiết bị cơ học như: xe ủi, xe múc, xe tải… Do đó, đất đá không có quặng sẽ bị nhiễm dầu nhớt do rò rỉ từ những động cơ, tuy nhiên không đáng kể Mặc khác, để khai thác bauxit, người dân xung quanh phải di dời đến nơi khác
để sinh sống, làm cho việc sử dụng đất đai trong lâm nghiệp, nông nghiệp trở nên khó khăn Ngoài ra, trong quá trình tuyển quặng còn thải ra môi trường lượng lớn BĐ Trung bình cứ
2 tấn quặng nguyên khai thì thu hồi được 1 tấn quặng tinh và thải ra 1 tấn quặng đuôi, với công suất khai thác trung bình 150.000 tấn quặng tinh/năm sẽ thu được 150.000 tấn BĐ/năm
Do đó, phải tiêu tốn một diện tích đất mỏ để xây hồ chứa BĐ, giả sử hồ chứa này có độ sâu trung bình 4m thì diện tích xây hồ chứa sẽ chiếm 50% tổng diện tích mỏ
3.4 Các giải pháp phục hồi môi trường đất
3.4.1 Các giải pháp phục hồi môi trường đất tại khu vực mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
Ở đây, BĐ được xử lý bằng cách để khô tự nhiên trong các hồ chứa nhân tạo, rồi chuyển đến những vùng đã khai thác quặng xong để tiến hành trồng cây, phục hồi lại môi trường đất Hiện tại, mỏ bauxit Bảo Lộc đã tiến hành trồng thử nghiệm cây keo lai trên 15 ha đất có
BĐ ở mỏ Đồi Thắng Lợi Đầu tiên, phủ 1 lớp đất thịt khoảng 0,3 – 0,5m lên trên lớp BĐ dày khoảng 2 – 3m Sau đó, trồng cây keo lai lên (hình 3.10) Kết quả sau hơn 1 năm, cây keo lai phát triển khá tốt, độ cao cao trung bình khoảng 1,3 –1,7m
Trang 11Hình 3.10 Trồng thử nghiệm cây keo lai để phục hồi môi trường đất
Với giải pháp này, các vùng khai thác khác có thể được phủ xanh lại, giảm tình trạng ngập úng và xói lở đất Tuy nhiên, giải pháp này không phục hồi lại được cấu trúc địa chất của khu vực khai thác, BĐ ở phía dưới có thể ít được cải thiện về chất lượng vì các hạt BĐ rất nhỏ nên
có kết cấu chặt, rễ cây keo lai khó có thể phát triển sâu vào Mặc khác, cây keo lai mới chỉ phát triển có 1 năm nên chưa thể đánh giá được kết quả chính xác
3.4.2 Đề xuất giải pháp phục hồi môi trường đất tại mỏ bauxit Bảo Lộc, Lâm Đồng
Qua quá trình nghiên cứu, các giải pháp phục hồi môi trường đất ở Bảo Lộc vẫn còn tồn tại một số hạn chế như: không phục hồi được cấu trúc địa chất, ít cải thiện được chất lượng
BĐ, vẫn còn đó tình trạng ngập úng và xói lở,… Do đó tôi xin đề xuất một số giải pháp phục hồi môi trường đất như sau:
3.4.2.1 Giải pháp khai thác bauxit và phục hồi môi trường theo kiểu cuốn chiếu
Phương pháp này gồm các bước như sau (hình 3.11):
Bước 1: Khi khai thác quặng, cạo lớp đất mùn cây để sang một bên, cạo lớp đất đá không có quặng để sang một bên khác
Bước 2: Sau khi lấy quặng, lấp lại những hố sau khi khai thác quặng bằng đất đá đã để dành
Bước 3: Phủ lớp đất đá đó bằng đất mùn cây đã để dành
Bước 4: Trồng cây đã ươm trước hay giao đất cho nông dân muốn canh tác
Bước 5: Nếu trồng lại rừng thì thả sinh vật muốn nuôi trong rừng mới này
Bước 6: Giám sát địa thế trong vài năm và điều chỉnh nếu cần
