Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác than tại mỏ Mông Dương đến chất lượng nước sông Mông Dương và đề xuất giải pháp giảm thiểu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Nguyễn Thị Thúy NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƯƠNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG MÔNG DƯƠNG VÀ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Thị Thúy

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG

KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƯƠNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG MÔNG DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Thị Thúy

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG

KHAI THÁC THAN TẠI MỎ MÔNG DƯƠNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG MÔNG DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS ĐỒNG KIM LOAN

TS PHẠM THỊ THU HÀ

Hà Nội - 2017

ii

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin dành những lời đầu tiên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức bổ ích và vô cùng quý báu cho tác giả trong suốt thời gian theo học tại trường

Luận văn này được hoàn thành ngoại sự nỗ lực làm việc của bản thân còn có công rất lớn của hai cô giáo PGS.TS Đồng Kim Loan và TS Phạm Thị Thu Hà (MCB: 1185), những người đã trực tiếp hướng dẫn, đôn đốc, động viên và truyền thụ kiến thức cho tác giả Tác giả xin được gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến các cô

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới PGS TSKH Nguyễn Xuân Hải,

TS Dương Ngọc Bách và tất cả các cán bộ nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường – nơi tác giả đang công tác, đã tạo điều kiện

và giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian tác giả theo học cao học cũng như trong quá trình thực hiện luận văn

Trong suốt quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình

từ PGĐ Đỗ Mạnh Dũng và các anh, chị Phòng Môi trường của Công ty Cổ phân Tin học, Công nghệ, Môi trường – Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến quý Công ty đã tạo điều kiện giúp đỡ

Qua đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ thân tình của gia đình, bạn bè trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Tác giả

Nguyễn Thị Thúy

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vii

BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ than trên thế giới và tại Việt Nam 3

1.1.1 Tình hình khai thác, tiêu thụ than trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình khai thác, tiêu thụ than ở Việt Nam 7

1.2 Giới thiệu về khai thác than ở Quảng Ninh 8

1.2.1 Khai thác than ở Quảng Nınh và các vấn đề môi trường 8

1.2.2 Sơ lược về mỏ than Mông Dương 23

1.3 Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số chất lượng nước WQI 26

1.3.1 Giới thiệu chung 26

1.3.2 Các phương pháp tính toán và ứng dụng chỉ số chất lượng nước 27

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Đối tượng nghiên cứu 33

2.2 Phạm vi nghiên cứu 33

2.3 Phương pháp nghiên cứu 34

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu 34

2.3.2 Phương pháp quan trắc và phân tích 34

2.3.3 Phương pháp đánh giá chất lượng nước 39

2.3.4 Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu 45

Chương 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46

3.1 Các nguồn thải vào suối H10 và sông Mông Dương 46

3.2 Mạng lưới thu gom và hệ thống xử lý nước thải của khu vực Trung tâm mỏ than Mông Dương 47

3.2.1 Nước thải sản xuất 47

iv

3.2.2 Nước rửa trôi ngoài mặt bằng 48

3.2.3 Nước thải sinh hoạt 49

3.2.4 Hệ thống xử lý nước thải 49

3.3 Kết quả phân tích nước thải khu vực Trung tâm mỏ than Mông Dương 50

3.3.1 Nước thải sản xuất 50

3.3.2 Nước thải sinh hoạt 55

3.4 Đánh giá chất lượng nước sông, suối 56

3.4.1 Chất lượng nước suối H10 và sông Mông Dương đoạn qua khu vực mỏ 56

3.4.2 Đánh giá chất lượng nước sông Mông Dương bằng chỉ số chất lượng nước 62

3.5 Đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác than Mông Dương đối với chất lượng nước sông Mông Dương 71

3.6 Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu 74

3.6.1 Giải pháp kỹ thuật, công nghệ 74

3.6.2 Giải pháp quản lý 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 83

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác than của các quốc gia trên thế giới (triệu tấn) 3

Bảng 1.2 Thị trường than thế giới (triệu tấn) 4

Bảng 1.3 Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác hầm lò giai đoạn 2005 – 2011 [8] 9

Bảng 1.4 Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác lộ thiên giai đoạn 2005  2011 [8] 10

Bảng 1.5 Nguồn gây tác động của quá trình khai thác than lộ thiên 11

Bảng 1.6 Các nguồn gây tác động của mỏ khai thác than hầm lò 13

Bảng 1.7 Kết quả phân tích chất lượng nước thải lộ thiên của một số mỏ than điển hình trong TKV ở khu vực Quảng Ninh 15

Bảng 1.8 Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình khu vực Quảng Ninh thuộc TKV 16

Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu 35

Bảng 2.2 Phương pháp bảo quản mẫu đối với các chỉ tiêu phân tích 37

Bảng 2.3 Phương pháp đo nhanh một số chỉ tiêu tại hiện trường 37

Bảng 2.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm 38

Bảng 2.5 Các giá trị qi, BPi 40

Bảng 2.6 Giá trị BPi và qi đối với DO % bão hòa 40

Bảng 2.7 Giá trị BPi và qi đối với thông số pH 41

Bảng 2.8 Bảng phân loại chất lượng nước theo Tổng cục môi trường 42

Bảng 2.9 Bảng phân cấp đánh giá CLN phụ thuộc n 45

Bảng 3.1 Kết quả phân tích nước thải khu vực mỏ Mông Dương đợt 1 [3] 52

Bảng 3.2 Kết quả phân tích nước thải khu vực mỏ Mông Dương đợt 2 [3] 53

Bảng 3.3 Kết quả phân tích nước thải sinh hoạt khu trung tâm Mông Dương 55

Bảng 3.4 Chỉ số phụ qi của các thông số (đợt 1) tương ứng với phân hạng B1 64

Bảng 3.5 Chỉ số phụ qi của các thông số (đợt 1) tương ứng với phân hạng B2 64

Bảng 3.6 Chỉ số phụ qi của các thông số (đợt 2) tương ứng với phân hạng B1 65

Bảng 3.7 Chỉ số phụ qi của các thông số (đợt 2) tương ứng với phân hạng B2 65

Bảng 3.8 Trọng số của các thông số 66

vi

Bảng 3.9 Thang phân cấp đánh giá chất lượng nước 66

Bảng 3.10 WQISI đối với thông số DO 69

Bảng 3.11 WQISI đối với một số thông số quan trắc đợt 1 69

Bảng 3.12 WQISI đối với một số thông số quan trắc đợt 2 70

Bảng 3.13 WQI tại các vị trí quan trắc 70

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ thể hiện sản lượng than xuất khẩu (bên trái) và nhập khẩu (bên

phải) của các quốc gia đứng đầu thế giới 5

Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng than Việt Nam giai đoạn 2010 - 2014 7

Hình 1.3 Biểu đồ sản lượng than xuất nhập khẩu năm 2014 và 2015 8

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và dòng thải từ hoạt động khai thác lộ thiên [8] 10

Hình 1.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và dòng thải từ hoạt động khai thác hầm lò [8] 12

Hình 2.1 Phạm vi không gian khu vực nghiên cứu 33

Hình 2.2 Bản đồ các vị trí lấy mẫu 36

Hình 3.1 Đường ống xả thải của các hộ gia đình cạnh suối 46

Hình 3.2 Đường ống dẫn nước thải từ trạm xử lý nước thải ra suối H10 48

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải hầm lò 49

Hình 3.4 Sông Mông Dương tại thời điểm mùa khô (trái) và mùa mưa (phải) 56

Hình 3.5 Suối H10 tại thời điểm mùa khô (trái) và mùa mưa (phải) 57

Hình 3.6 Nồng độ BOD5 và COD tại các điểm lấy mẫu trong đợt 1 58

Hình 3.7 Nồng độ BOD5 và COD tại các điểm lấy mẫu trong đợt 2 59

Hình 3.8 Nồng độ Amoni trong các mẫu nước mặt 59

Hình 3.9 Hàm lượng Cu trong các mẫu nước được quan trắc 61

Hình 3.10 Hàm lượng Mn trong các mẫu nước được quan trắc 61

Hình 3.11 Chỉ số chất lượng nước tương đối – Đợt 1 67

Hình 3.12 Chỉ số chất lượng nước tương đối – Đợt 2 68

Hình 3.13 Biểu đồ chỉ số WQI theo phương pháp của Tổng cục môi trường 71

Hình 3.14 Nước từ suối H10 đổ ra sông Mông Dương có màu đen 73

Hình 3.15 Lòng sông Mông Dương bị bồi lấp bởi cặn than 74

Hình 3.16 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 76

viii

BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

CLN : Chất lượng nước

IEA : Cơ quan năng lượng quốc tế (International Energy Agency) Mtce : Tỉ tấn cacbon tương đương (Metric Tons Carbon Equivalent) NSF : Quỹ vệ sinh môi trường Hoa Kỳ (National Sanitation

Foundation) OECD : Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organisation for

Economic Co-operation and Development) QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

RWQI : Chỉ số chất lượng nước tương đối (Relative Water Quality

Index) SMEWW : Phương pháp chuẩn xét nghiệm nước, nước thải (Standard

methods for Examination of Water and Wastewater) TCMT : Tiêu chuẩn môi trường

TCCP : Tiêu chuẩn cho phép

TKV : Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam

TWQI : Chỉ số chất lượng nước tổng cộng (Total Water Quality Index) VINACOMIN : Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (Vietnam

National Coal – Mineral Industries Holding Coporation Limited VITE : Công ty Cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường (Vinacomin

Informatics Technology, Environment Joint Stock Company) WQI : Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index)

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là quốc gia có vị trí địa lý, địa chất độc đáo, là nơi giao cắt của hai vành đai sinh khoáng lớn Thái Bình Dương và Địa Trung Hải, lại là nước nhiệt đới gió mùa phát triển mạnh các quá trình phong hoá thuận lợi cho sự hình thành khoáng sản do đó ở Việt Nam có mặt hầu hết các khoáng sản quan trọng trên Trái Đất

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của cả nước, các hoạt động khai thác than và khoáng sản đã và đang góp phần to lớn vào công cuộc đổi mới đất nước Ngành công nghiệp khai mỏ ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam Đi cùng với những lợi ích đem lại, hoạt động khai thác than cũng làm phát sinh nhiều vấn đề như: gây sạt lở đất đá, suy thoái tài nguyên rừng, bồi lắng lòng hồ, ô nhiễm nguồn nước, làm phát sinh nhiều khói bụi và chất thải rắn… tác động nghiêm trọng tới chất lượng môi trường cũng như ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe và đời sống của người dân

Mỏ than Mông Dương là một trong những mỏ khai thác quan trọng của tỉnh Quảng Ninh Trong những năm qua, mỏ than Mông Dương đã đóng góp đáng kể vào sản lượng khai thác chung của toàn ngành, đóng góp không nhỏ vào sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Quảng Ninh Song trong quá trình khai thác vẫn tồn tại những hoạt động tác động xấu tới môi trường xung quanh Nước thải do hoạt động khai thác, chế biến than tác động tiêu cực tới nguồn nước mặt do hiện tượng bồi lắng lòng sông, suối làm thay đổi dòng chảy, hạn chế khả năng tiêu thoát nước, làm thay đổi chất lượng nước, ảnh hưởng lớn đến khả năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất Đặc biệt, hoạt động khai thác và chế biến than ở mỏ Mông Dương hiện đã được mở rộng hơn nhiều về quy mô nên mức tác động đến môi trường (trong đó có sông Mông Dương là nơi tiếp nhận gần như toàn bộ nước thải của hoạt động khai thác) có thể cũng gia tăng

2

Xuất phát từ những lý do đó, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động

khai thác than tại mỏ Mông Dương đến chất lượng nước sông Mông Dương và đề xuất giải pháp giảm thiểu” được thực hiện

2 Mục đích

Xem xét thực trạng ô nhiễm và hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại mỏ

để đề xuất các giải pháp công nghệ và quản lý nhằm giảm thiểu tác động xấu đến chất lượng nước sông Mông Dương

3 Nội dung nghiên cứu

 Điều tra các nguồn thải đổ vào suối H10 ra sông Mông Dương đoạn tiếp giáp với mỏ than Mông Dương, gồm: Các nguồn thải từ khu dân cư, từ các nhà máy/xí nghiệp xung quanh và các nguồn thải từ mỏ than Mông Dương;

 Điều tra mạng lưới thu gom nước thải mỏ, gồm: nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt, nước mưa chảy tràn;

 Quan trắc, lấy mẫu và phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước;

 Đánh giá chất lượng nước sông theo chỉ tiêu riêng lẻ và chỉ tiêu tổng hợp;

 Đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác than Mông Dương đối với chất lượng nước sông Mông Dương;

 Đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý để giảm thiểu

3

Chương 1 – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình khai thác và tiêu thụ than trên thế giới và tại Việt Nam

1.1.1 Tình hình khai thác, tiêu thụ than trên thế giới

Trong cơ cấu sử dụng năng lượng, than được coi là nguồn năng lượng truyền thống và cơ bản Than được dùng rộng rãi trong sản xuất và đời sống 65,5% sản lượng than toàn cầu được dùng để sản xuất điện và nhiệt; ở các quốc gia thuộc Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organization for Economic Co-operation and Development- OECD) là 82,7% (năm 2015) [16]

 Tình hình khai thác than trên thế giới

Tổng sản lượng ngành than toàn thế giới năm 2016 là 7268,6 triệu tấn, giảm 458,2 triệu tấn so với năm 2015, đây là mức giảm đáng kể nhất kể từ năm 1971 Mức sụt giảm này thậm chí còn gấp đôi mức sụt giảm hồi năm 2015 (221 triệu tấn) Tuy nhiên, mức giảm này vẫn lớn hơn sản lượng năm 2000 tới 56,7% (2,63 tỷ tấn [16] Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng này đó là do việc đặt hạn ngạch khai thác than ở Trung Quốc, cũng như do sự phát triển của ngành dầu khí

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác than của các quốc gia trên thế giới (triệu tấn)

Trong 10 quốc gia sản xuất than lớn nhất, chỉ có ba quốc gia có sản lượng khai thác tăng trong năm 2016 là Ấn Độ (+24,5 triệu tấn), Nga (+13,8 triệu tấn) và Indonesia (+7 triệu tấn) Indonesia, một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu than đá

 Thị trường xuất nhập khẩu than

Mặc dù sản lượng khai thác than đá, than cốc, và than nâu đều giảm trong năm 2016 nhưng thị trường thương mại quốc tế năm 2016 lại có bước phát triển đi lên, với lượng nhập khẩu tăng 1,5% (lên 1313,3 triệu tấn)

Bảng 1.2 Thị trường than thế giới (triệu tấn)

Xuất khẩu than đá

Xuất khẩu than cốc

Xuất khẩu than nâu

1048,6 312,4 8.4

995,3 303,9 8,9

1010,4 314,1 9,0 Nhập khẩu than đá

Nhập khẩu than cốc

Nhập khẩu than nâu

1112,1 295,3 5,2

1038,5 267,9 5,1

1045,0 282,1 4,2 Tổng sản lượng xuất khẩu

Tổng sản lượng nhập khẩu

Cán cân thương mại

1369,3 1412,5 43,2

1308,1 1311,5 3,4

1333,5 1331,3 -2,2

(Nguồn: IEA, 2017) [16]

5

Tính đến năm 2016 thì sản lượng than xuất khẩu tăng 21,7 % so với 2010,

và tăng gấp đôi (105,3%) kể từ năm 2000 Thị trường xuất khẩu tất cả các loại than năm 2016 tăng 1,9%; so với 2015 (1308,1 triệu tấn) Xuất khẩu than đá tăng 14,6 triệu tấn (1,5%), than cốc tăng 10,2 triệu tấn (3,4%)

Úc và Indonesia tiếp tục giữ vững vị trí là hai quốc gia xuất khẩu than lớn nhất thế giới năm 2016, chiếm 29,2% và 27,7% Liên bang Nga với mức xuất khẩu 171,1 triệu tấn (chiếm 12,8% thị phần) đứng thứ ba trong bảng xếp hạng Nam Phi, Colombia và Mongolia có bước tăng kỷ lục trong năm 2016, với mức tăng lần lượt 1,3%; 7,1%; 78,3% với năm 2015 [16]

Năm 2016, sản lượng xuất khẩu của Indonesia tăng 0,9% (từ 365,7 triệu tấn năm 2015 lên 368,9 triệu tấn) Sự gia tăng này một phần là do mức nhập khẩu lớn của Trung Quốc Mặc dù Trung Quốc tiếp tục cắt giảm nhu cầu tiêu thụ than, nhưng

do sự sụt giảm sản lượng khai thác nội địa nên mức nhập khẩu vẫn tăng Nhập khẩu than của Trung Quốc chiếm 26,7% tổng lượng xuất khẩu của Indonesia năm 2016

Hình 1.1 Biểu đồ thể hiện sản lượng than xuất khẩu (bên trái) và nhập khẩu

(bên phải) của các quốc gia đứng đầu thế giới

(Nguồn: IEA, 2017) [16]

6

Tổng sản lượng than nhập khẩu năm 2016 là 1331,3 triệu tấn, tăng 1,5% so với năm 2015 Quốc gia đóng góp lớn nhất cho sự gia tăng này chính là Trung Quốc, với mức nhập khẩu tăng tới 25,2% đạt ngưỡng 255,6 triệu tấn, trái ngược hẳn với mức sụt giảm 30,0% năm 2015 [16]

 Tình hình tiêu thụ than trên thế giới

Tổng lượng than tiêu thụ toàn cầu trong lĩnh vực năng lượng năm 2016 giảm 1,9% tương đương với 105,7Mtce (Million tonnes of carbon equivalent - triệu tấn cacbon tương đương), tiêu thụ than của nhóm các quốc gia OECD giảm 70,8 Mtce (tương đương 5,3%) và các quốc gia ngoài nhóm OECD giảm 34,9 Mtce (0,9%) Mức tiêu thụ than của OECD là 1273,1 Mtce – mức thấp nhất kể từ năm 1979 và nếu so sánh với mức tiêu thụ than lớn nhất của các quốc gia OECD năm 2007 (1665,3 Mtce) thì con số này thậm chí còn thấp hơn 23,5% [16]

Trong năm 2016, tiêu thụ than của Trung Quốc giảm 1,8% (tương ứng với 51,2 Mtce) Nguyên nhân của hiện tượng này là do nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố thay đổi mô hình tăng trưởng kinh tế cũng như sự quan tâm nhiều hơn đối với vấn

đề ô nhiễm không khí

Ngành sản xuất thép và xi măng là những ngành công nghiệp phụ thuộc rất lớn vào than, trong khi đó Trung Quốc lại là nhà sản xuất lớn nhất thế giới trong lĩnh vực này Năm 2015, Trung Quốc sản xuất được 446 triệu tấn cốc lò cao (coke oven coke) (chiếm 66,0% sản lượng toàn cầu), 804 triệu tấn thép nguyên khối (chiếm 49,6% sản lượng toàn cầu), 696 triệu tấn gang (59,9% sản lượng toàn cầu)

và xấp xỉ 2,35 tỉ tấn xi măng (57,3% sản lượng toàn cầu) [16]

Đối với nhóm các quốc gia OECD, sự thay đổi trong sản lượng tiêu thụ của

Mỹ và Vương quốc Anh là yếu tố then chốt làm thay đổi tổng sản lượng tiêu thụ

Mỹ giảm tiêu thụ 41,6 Mtce; Vương quốc Anh giảm 17,2 Mtce; 33 quốc gia còn lại cắt giảm tiêu thụ than cho sản xuất điện, thay vào đó là chuyển sang sử dụng khí thiên nhiên và tài nguyên tái tạo [16]

7

1.1.2 Tình hình khai thác, tiêu thụ than ở Việt Nam

Việt Nam vốn là quốc gia có truyền thống xuất khẩu than, nhưng từ 2005 đã trở thành quốc gia nhập khẩu than Sản lượng nhập khẩu đạt ngưỡng 13,3 triệu tấn năm 2016, tăng 6,4 triệu tấn so với năm 2015

Năm 2016, sản lượng than Việt Nam khai thác được khoảng 44 triệu tấn, thấp hơn sản lượng năm 2015 khoảng 3% Những năm trước đây, do sản lượng khai thác thường lớn hơn nhu cầu tiêu thụ, nên Việt nam chủ yếu xuất khẩu than Nhưng gần đây, do nhu cầu về điện tăng cao, Việt Nam chú trọng phát triển nhiệt điện nên sản lượng xuất khẩu bắt đầu chững lại và nhanh chóng trở thành quốc gia nhâp khẩu than ròng vào năm 2015 Lượng than nhập khẩu năm 2015 nhiều gấp đôi so với thời

kì trước (lên con số 7,7 triệu tấn), trong khi sản lượng xuất khẩu giảm xuống còn 1,9 triệu tấn [18]

Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng than Việt Nam giai đoạn 2010 - 2014

(Nguồn: US.EIA, 2017) [18]

Theo số liệu của Tổng cục Hải quan, năm 2016 cả nước nhập khẩu 13,3 triệu tấn than – phải chi 927 triệu USD Điều này khiến cho năm 2016 trở thành năm có giá trị than nhập khẩu bằng nhiều năm trước cộng lại và Việt Nam chính thức trở thành nước nhập khẩu than, trong đó nhập khẩu chủ yếu là than Antraxit và than Bitum [9] Các nước xuất khẩu than lớn nhất sang Việt Nam lần lượt là Úc, Nga và Trung Quốc

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

8

Hình 1.3 Biểu đồ sản lượng than xuất nhập khẩu năm 2014 và 2015

(Nguồn: Tổng cục Hải Quan, 2015-2017) [9]

1.2 Giới thiệu về khai thác than ở Quảng Ninh

1.2.1 Khai thác than ở Quảng Nınh và các vấn đề môi trường

Quảng Ninh là một trọng điểm kinh tế, một đầu tàu của vùng kinh tế trọng điểm phía Băc, trong đó nổi bật là khai thác than và du lịch Quảng Ninh xếp thứ 5

cả nước về thu ngân sách nhà nước (2014) Trữ lượng than ở Quảng Ninh chiếm 90% trữ lượng than của cả nước Tuyến mỏ than Quảng Ninh dài 150 km từ đảo Kế Bào (Vân Đồn) tới Mạo Khê (Đông Triều) với tổng trữ lượng địa chất đã tìm kiếm thăm dò có thể khai thác là 6,633 tỷ tấn, cho phép khai thác 30-40 triệu tấn /năm

1.2.1.1 Hiện trạng khai thác than

Khai thác than tại Quảng Ninh được triển khai theo hai phương thức: khai thác hầm lò và khai thác lộ thiên Hiện nay, tại vùng than Quảng Ninh có trên 30

mỏ hầm lò đang hoạt động, trong đó chỉ có 9 mỏ có trữ lượng huy động lớn, có công nghệ và cơ sở hạ tầng tương đối hoàn chỉnh, khai thác với sản lượng hầm lò từ 1,0 triệu tấn/năm trở lên bao gồm như mỏ: Mạo Khê (1,6 tr.tấn), mỏ Nam Mẫu (1,5 tr.tấn), mỏ Vàng Danh (3,1 tr.tấn), mỏ Hà Lầm (1,77 tr.tấn), mỏ Ngã Hai (Quang Hanh, 1,05 tr.tấn), mỏ Khe Chàm (1,01 tr.tấn), mỏ Khe Tam (Dương Huy 2,0 tr.tấn), mỏ Lộ Trí (Thống Nhất 1,59 tr.tấn) và mỏ Mông Dương (1,5 tr.tấn) khai thác trong năm 2009 Các mỏ còn lại sản lượng khai thác dưới 1,0 triệu tấn/năm, kế

9

hoạch thăm dò, dây chuyền công nghệ và cơ sở hạ tầng chưa đầy đủ bao gồm các mỏ: Bắc Cọc Sáu (C.ty TNHH MTV than Hạ Long- Vinacomin), mỏ Tây Bắc Khe Chàm (Tổng công ty Đông Bắc), mỏ Đồng Vông-Uông Thượng (C.ty TNHH MTV than Uông Bí- Vinacomin) [8] Bảng 1.3 dưới đây trình bày về tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác hầm lò giai đoạn 2005  2011

Bảng 1.3 Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác hầm lò giai đoạn

2005 – 2011 [8]

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

 700 ngàn tấn/năm và một số điểm khai thác mỏ nhỏ và lộ vỉa với sản lượng than khai thác nhỏ hơn 100 ngàn tấn/năm Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác lộ thiên giai đoạn 2005  2011 trình bày trong bảng 1.4 sau:

10

Bảng 1.4 Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác lộ thiên giai đoạn

2005  2011 [8]

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

 Đối với hoạt động khai thác than lộ thiên

Các nguồn gây tác động đến môi trường do khai thác lộ thiên được thể hiện trong hình dưới đây

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và dòng thải từ hoạt động khai thác lộ thiên [8]

11

Bảng 1.5 Nguồn gây tác động của quá trình khai thác than lộ thiên

TT Nguồn phát sinh Nhân tố tác động Đối tượng chịu tác động

I Nguồn tác động liên quan đến chất thải

- Sửa chữa bảo dưỡng

thiết bị, máy móc, phương

II Nguồn tác động không liên quan đến chất thải

1

- Nổ mìn

- Bốc xúc đất đá, than

- Vận chuyển và đổ thải

- Sửa chữa bảo dưỡng

thiết bị, máy móc, phương

cơ cấu lao động trong vùng

Nền kinh tế, cơ sở hạ tầng khu vực, công nhân, dân cư trong

đánh, mất an toàn giao thông

Người lao động, dân cư trong khu vực

12

 Đối với hoạt động khai thác hầm lò

Sơ đồ nguồn gây tác động đến môi trường từ hoạt động khai thác hầm lò được thể hiện trong hình 1.5 dưới đây

Hình 1.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ và dòng thải từ hoạt động khai thác

hầm lò [8]

Có thể phân loại các nguồn gây tác động và đối tượng chịu tác động theo bảng 1.6 dưới đây:

13

Bảng 1.6 Các nguồn gây tác động của mỏ khai thác than hầm lò

TT Nguồn phát sinh Nhân tố tác động Đối tượng chịu tác động

I Nguồn tác động liên quan đến chất thải

- Sửa chữa bảo dưỡng thiết bị,

máy móc, phương tiện vận

chuyển

Khí thải

Khí quyển và môi trường không khí xung quanh, sức khoẻ người lao động

Chất thải rắn:

- Đất đá thải, chất thải nguy hại (dầu mỡ thải, bình ắc quy )

- Chất thải sinh hoạt:

thức ăn thừa, giấy, gỗ )

Bồi lắng lòng suối; ô nhiễm nước mặt, đất; hệ sinh thái

Nước thải sản xuất trên mặt bằng công nghiệp (dầu mỡ, kim loại) và nước thải hầm lò khai thác than (thường có pH thấp, độ đục lớn)

Môi trường nước mặt, nước ngầm, đất, hệ sinh thái, sức khoẻ người lao động

II Nguồn tác động không liên quan đến chất thải

Tiếng ồn và độ rung

Địa hình, đất đai, hệ sinh thái, hệ thống thuỷ văn, cơ sở hạ tầng của khu vực, văn hoá xã hội, kinh tế của địa phương, sức khỏe người lao động

Tiếng ồn và độ rung

Địa hình, đất đai, hệ sinh thái, mực nước ngầm, sức khỏe người lao động

Nền kinh tế, cơ sở hạ tầng khu vực, công nhân, dân cư trong khu vực

Rủi ro sự cố: trượt lở đất, sụt lún, cháy nổ khí, bục nước

Người lao động trong khu vực, địa hình, thảm thực vật, các công trình, vật tư, kinh tế của mỏ

III Các rủi ro, sự cố môi trường

rộng

Địa hình, đất đai, hệ sinh thái, hệ thống thuỷ văn, người lao động trong khu vực

14

b Đặc trưng nước thải của ngành khai thác than

 Đối với nước bơm thoát từ khai trường

Trong than và đất đá ở mỏ có nhiều chất với thành phần hóa học khác nhau như lưu huỳnh, Fe, Mn… Quá trình nước được lưu trong moong, có các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học diễn ra đã hình thành một dạng nước có những đặc tính cơ bản cho nước thải mỏ than lộ thiên đó là có độ pH thấp (3<PH<5), hàm lượng Fe,

Mn, SO42-, TSS cao tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước và thời điểm xả thải nước

ra môi trường

Quá trình tạo axit của nước thải mỏ như sau: Lưu huỳnh trong than tồn tại ở dạng vô cơ và hữu cơ, nhưng ở dạng vô cơ chiếm tỷ trọng cao Lưu huỳnh vô cơ ở dạng khoáng pyrit hay chalcopyrite, khi bị oxy hóa trong môi trường có nước sẽ tạo thành axit theo các phản ứng:

FeS2 + 7/2 O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4 (1) 2FeSO4 + ½ O2 + H2SO4 = Fe (SO4)3 + H2O (2) FeS2 + Fe2(SO4)3 = 3 FeSO4 + 2S (3)

S + H2O + 3/2 O2 = H2SO4 (4)

Fe2(SO4)3 + 2H2O = 2Fe(OH)SO4 + H2SO4 (5) Các vi sinh vật ưa khí và sử dụng lưu huỳnh làm chất dinh dưỡng như chủng Thiobacillus ferooxidans… hay tồn tại trong môi trường nước mỏ, khi tham gia phản ứng có tác dụng như chất xúc tác, làm tăng cường độ và phạm vi của phản ứng

Các phản ứng (1), (2), (4) xảy ra dưới tác động của các vi sinh vật còn các phản ứng (3), (5) là các phản ứng hóa học

Bảng dưới đây thể hiện kết quả phân tích chất lượng nước thải từ quá trình khai thác lộ thiên của một số mỏ điển hình ở Quảng Ninh

15

Bảng 1.7 Kết quả phân tích chất lượng nước thải lộ thiên của một số mỏ than

điển hình trong TKV ở khu vực Quảng Ninh

TT Thông

số Đơn vị Dương Huy

Mạo Khê

Quang Hanh

QCVN 40:2011/BTNMT (cột

(Nguồn: Viện Khoa học mỏ, 2012)[13]

 Đối với nước mưa rửa trôi bề mặt khai trường

Trên bề mặt đất khai trường có nhiều chất với thành phần hóa học khác nhau với hàm lượng nhỏ không đáng kể, tuy nhiên lượng đất đá bị rửa trôi theo bề mặt lớn do khai trường không có thảm thực vật Mặt khác, tại khu vực sửa chữa cơ khí

có thể có hàm lượng dầu nhất định Tại khu vực sinh hoạt, khi có chất thải sinh hoạt nếu không được thu gom xử lý cũng làm cho nước có hàm lượng BOD, coliform cao…

 Đối với nước thải nhà máy tuyển than

Nước thải nhà máy sàng tuyển than mang nhiều hạt than mịn và các hạt khoáng vật, sét lơ lửng, các dạng chất hòa tan khác Tính chất ô nhiễm của nước thải nhà máy tuyền là hàm lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng các kim loại như Fe,

Mn và một số kim loại khác

 Đối với nước thải từ dưới lò

Quá trình lưu trong các đường lò, hầm bơm, quá trình di chuyển đã kéo theo các hợp chất trong lò, kết hợp với các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học đã hình

lò tiếp xúc nhiều với than như lò xuyên vỉa, lò đi trong than thì nước thải tại các đường lò này mang tính axit do nước thải có điều kiện tiếp xúc với lưu huỳnh trong than để sinh axit, tính axit càng mạnh đối với các cửa lò có thời gian tồn tại lâu Tại các đường lò đào trong đá, nếu ít liên hệ với các đường lò than thì nước thải ở đây

là trung tính, nhưng chứa nhiều Fe, Mn do tiếp xúc với đất, đá

Nước thải mỏ ngoài đặc tính có độ pH thấp, hàm lượng cặn lơ lửng cao và các kim loại độc hại, trong nước thải có chứa bùn đất và than, khi thoát nước mỏ, bùn đất và than được bơm cùng nước ra ngoài mỏ

Như vậy, nước thải mỏ than hầm lò có thể mang tính axit hoặc trung tính, nhưng đa phần nước có chứa Fe, Mn, sunphat và TSS khá cao Đối với nước thải hầm lò của các mỏ than tại khu vực Quảng Ninh, nước thải có tính axit, hàm lượng than và bùn đất trong nước thải cao tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước thải và thời điểm xả thải nước ra môi trường Thành phần và tính chất nước thải hầm lò của một

số mỏ than thuộc TKV ở khu vực Quảng Ninh năm 2012 được nêu trong bảng dưới đây

Bảng 1.8 Đặc tính nước thải một số mỏ than hầm lò điển hình khu vực Quảng

Lò +

122 Vàng Danh

Cửa lò + 13 Lộ Trí Thống Nhất

Hàm bơm -

10 Khe Chàm

QCVN 40:2011/BTNMT (cột B)

Lò +

122 Vàng Danh

Cửa lò + 13 Lộ Trí Thống Nhất

Hàm bơm -

10 Khe Chàm

QCVN 40:2011/BTNMT (cột B)

(Nguồn: Viện Khoa học mỏ, 2012)[13]

Các kết quả quan trắc nước thải hầm lò mỏ than TKV khu vực Quảng Ninh cho thấy: pH trong nước thải hầm lò mỏ than thấp, về mùa khô phần lớn nằm ở mức

pH = 3,5÷ 5,5 và mùa mưa pH = 4÷ 6,5; hàm lượng Fe cao dao động từ 2÷15 mg/L (về mùa khô) và 0,5÷5,5 mg/L (về mùa mưa); hàm lượng Mn dao động từ 1,5÷ 10 mg/L (về mùa khô) và 0,5÷ 7,5 mg/L (về mùa mưa); hàm lượng cặn lơ lửng dao động từ 50÷300 (về mùa khô) và 150÷500 mg/L (về mùa mưa) Các giá trị vượt QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) nhiều lần

c Tác động đến các thành phần môi trường

 Môi trường không khí

Tác động chủ yếu của hoạt động khai thác than đối với môi trường không khí

là bụi Bụi được phát sinh trong hầu hết các khâu của quá trình khai thác, đặc biệt là khai thác lộ thiên (công đoạn khoan nổ mìn, xúc bốc, vận chuyển, đổ thải đất đá ) Bụi làm giảm chất lượng không khí tại ngay khu khai mỏ, tổn hại thực vật, và sức khỏe của công nhân mỏ cũng như vùng lân cận [12]

Khu vực khai thác than vùng Hòn Gai có nồng độ bụi trong không khí cũng

ở mức cao (dao động trong khoảng từ 0,31÷0,37 mg/m3

) Tuy nhiên, so với khu vực Cẩm Phả nồng độ bụi trong khai trường, trong khu vực sản xuất của Tập đoàn than – khoáng sản tại Hòn Gai nhỏ hơn Nồng độ bụi trong không khí của khu vực này cao hơn giá trị của quy chuẩn cho phép không nhiều, chỉ từ 1,03 ÷ 1,06 lần [8]

Ở khu vực Đông Triều - Uông Bí, nồng độ bụi trong khu vực sản xuất dao động khoảng từ 0,37 ÷ 0,45 mg/m3

, cao hơn giá trị cho phép của quy chuẩn QCVN 05:2009/BTNMT trung bình 1h từ 1,2 ÷ 1,5 lần [8]

 Môi trường nước

Theo thống kê của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) năm 2010 thì tổng lượng nước thải ngành than khu vực Quảng Ninh là 236.850 m3/ngày tương đương 86,45 triệu m3

/năm Riêng nước thải mỏ là 220.414

m3/ngày, tương đương 80,45 triệu m3/năm [5] Các kết quả quan trắc nước thải hầm

lò cho thấy nhiều thông số không đáp ứng được QCVN 40:2011/ BTNMT cột B,

ví dụ như: pH trong nước thải hầm lò mỏ than thấp, về mùa khô phần lớn nằm ở mức pH=3,5 ÷ 5,5 và mùa mưa pH=4 ÷ 6,5; hàm lượng Fe cao dao động từ 2mg/L

÷ 15mg/L (về mùa khô) và từ 0,5 đến 5,5 mg/L (về mùa mưa); hàm lượng Mn dao động từ 1,5mg/L ÷ 10mg/L(về mùa khô) và 0,5mg/L ÷ 7,5 mg/L (về mùa mưa); hàm lượng cặn lơ lửng (TSS) dao động từ 50 mg/L ÷ 300mg/L (về mùa khô) và 150 mg/L ÷ 500mg/L (về mùa mưa) [5]

 Môi trường nước mặt

Chất lượng nước mặt tại các điểm sông, suối, hồ khu vực lân cận các mỏ than trên địa bàn 3 vùng Quảng Ninh đã bị suy giảm, các chỉ tiêu ô nhiễm nước đặc trưng là: cặn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ và vô cơ (COD, BOD5), Fe, nhóm dinh

19

dưỡng (amoni, nitrit) và dầu mỡ khoáng,… [8] Chất lượng nước mặt tại khu vực Quảng Ninh có dấu hiệu ô nhiễm nặng, do ảnh hưởng từ hoạt động khai thác than từ nhiều năm để lại

Tuy nhiên, từ năm 2010 trở về đây TKV đã đầu tư hàng trăm tỷ đổng để xây dựng các hệ thống xử lý nước thải cho các mỏ hầm lò và lộ thiên nên ô nhiễm nước mặt đã có xu hướng giảm rõ rệt

 Nước dưới đất

Trữ lượng nước ngầm hiện nay đang bị suy giảm, đồng thời chất lượng cũng

bị suy giảm nghiêm trọng Kết quả quan trắc môi trường TKV từ năm 2005÷2012 cho thấy [2, 8]:

Nước ngầm tại Quảng Ninh đã bị ô nhiễm amoni và vi sinh hầu như tại các điểm quan trắc khu vực nhà dân xung quanh các mỏ than (Mạo Khê, Hà Tu, Cọc Sáu,…) Do ảnh hưởng từ hoạt động khai thác than từ thời thuộc địa, khai thác than trái phép, đặc biệt là hoạt động khai thác than lộ thiên đã làm hạ thấp tầng chứa nước ngầm dẫn đến trữ lượng nước ngầm ở Quảng Ninh suy giảm và có nguy cơ bị axit hóa

Theo số liệu phân tích tại một số điểm nước giếng tại tỉnh Quảng Ninh cho thấy: nước giếng tại các điểm khu dân cư, khu mỏ than vẫn có dấu hiệu ô nhiễm amoni và coliform, tuy nhiên mức độ ô nhiễm ở mức độ nhỏ Theo số liệu của báo cáo quan trắc môi trường của TKV quí III/2012 và kết quả của đoàn khảo sát chất lượng nước ngầm năm 2012 tại các khu vực khai thác than trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh cho thấy:

+ Đối với nước ngầm khu vực Cẩm Phả-Quảng Ninh đã bị ô nhiễm coliform, tuy nhiên mức độ nhỏ và có xu hướng tăng so với thời kỳ năm 2005 ÷ 2014 [2]

+ Đối với nước ngầm khu vực Hòn Gai-Quảng Ninh, chất lượng nước ngầm vẫn bị suy giảm, nước ngầm bị nhiễm coliform ở mức độ tương đối cao so với QCVN 09:2008/BTNMT về chất lượng nước ngầm [2]

20

+ Nước ngầm khu vực Đông Triều-Uông Bí tiếp tục bị suy giảm, nước ngầm

có dấu hiệu ô nhiễm amoni và coliform Đối với chỉ tiêu amoni đã giảm so với thời

kỳ năm 2005-2011; đối với chỉ tiêu coliform thì có dấu hiệu tăng mạnh [2]

 Nước biển ven bờ

Kết quả phân tích chất lượng nước biển tại các điểm quan trắc nước biển ven

bờ từ năm 2005 ÷ 2012 tại một số cảng rót than: Cảng rót than Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng, Bến rót than Cảng than Công ty than Đèo Nai, Bến rót than Cảng Km6 C.ty than Dương Huy, Bến rót than Cảng Km6 Tổng Công ty Đông Bắc, Bến rót than cảng Cửa Ông và Bến rót than cảng Cẩm Y,… thuộc địa phận nước biển ven bờ tỉnh Quảng Ninh cho thấy [8]:

+ Cặn lơ lửng tại các bến cảng rót than hầu như những năm 2005÷2007 vượt quá giới hạn cho cho phép đối với nước biển ven bờ dùng vùng bãi tắm, thể thao dưới nước (vượt từ 1,2 ÷ 2,6 lần) Tuy nhiên, đến quý III năm 2012 hàm lượng cặn

lơ lửng trong nước đã giảm đáng kể, một số cảng: Bến rót than Cảng Km6 Tổng Công ty Đông Bắc, bến rót than cảng Cẩm Y có hàm lượng cặn lơ lửng trong nước biển giảm hơn so với năm 2010 ÷ 2011 và thấp hơn QCVN cho phép đối với nước biển ven bờ dùng vùng bãi tắm, thể thao dưới nước

+ Kim loại: một số hàm lượng Cu và Mn, Cd đã vượt quá giới hạn cho phép đối với nước biển ven bờ dùng vùng bãi tắm, thể thao dưới nước, cụ thể như sau:

Vùng Hòn Gai: Hàm lượng Cu trong cả hai mẫu nước biển ven bờ của khu vực Hòn Gai (Cảng rót than nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng; Cảng rót than Nam Cầu Trắng - Công ty kho vận Hòn Gai – Hàm Vinacomin) thời điểm quí III năm 2012 cao gấp 4,27 ÷ 4,80 lần so với giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 10:2008/BTNMT Hàm lượng Mn2+ trong nước cao gấp 2 ÷ 3 lần so với giới hạn tối

đa cho phép theo QCVN 10:2008/BTNMT

Vùng Cẩm Phả: Theo kết quả phân tích, nước biển ven bờ tại các vị trí lấy mẫu thời điểm quan trắc quí III năm 2012 bị ô nhiễm Cd, Cu, Mn2+

Hàm lượng Cd trong 100% số mẫu nước phân tích đều cao quá giới hạn tối đa cho phép theo

21

QCVN 10:2008/BTNMT (giới hạn đối với các nơi khác) Hàm lượng Cu trong tất

cả các mẫu nước biển ven bờ của khu vực Cẩm Phả đều không đạt QCVN 10:2008/BTNMT Kết quả phân tích lớn hơn giá trị tối đa cho phép từ 3,07 ÷ 4,6 lầnlượng Mn2+

không đạt QCVN 10:2008/BTNMT tại 05/05 mẫu nước biển ven bờ khu vực Cẩm Phả Kết quả phân tích lớn hơn giá trị tối đa cho phép từ 4 ÷ 8 lần So sánh với các kết quả quan trắc cùng kì năm 2011 nhận thấy hàm lượng các kim loại

Cd, Cu và Mn2+ trong nước biển ven bờ của khu vực Cẩm Phả tăng lên đến mức ô nhiễm

+ Amoni: ở khu vực Hòn Gai -Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, tại thời điểm quý III năm 2012 cho thấy tại các khu vực cảng, bến rót than tăng cao so với thời kỳ từ năm 2006 ÷ 2011 và vượt quá giới hạn cho phép đối với nước biển ven bờ dùng vùng nuôi trồng thủy sản, bảo tồn thủy sinh Tuy nhiên, đối với các khu vực bãi tắm, thể thao dưới nước và các nơi khác thì hàm lượng amoni trong nước biển nằm trong giới hạn cho phép

+ Dầu mỡ: khu vực ven biển Quảng Ninh đã bị ô nhiễm dầu với mức độ từ nhẹ đến nặng, hàm lượng dầu mỡ khoáng tại các điểm quan trắc bến rót than cảng than vượt quá ngưỡng cho phép dùng vùng bãi tắm, thể thao dưới nước

 Tác động đến môi trường đất, cảnh quan và đa dạng sinh học

Hoạt động khai thác than lộ thiên làm thay đổi cảnh quan nghiêm trọng, làm tổn hại môi trường tự nhiên của những vùng đất lân cận Khai thác than lộ thiên sẽ phá hủy hoàn toàn hệ thực vật, phá hủy phẫu diện đất phát sinh, di chuyển hoặc phá hủy sinh cảnh động thực vật, thay đổi cách sử dụng đất hiện tại và ở mức độ nào đó thay đổi vĩnh viễn địa hình tổng quan của khu vực khai mỏ Nhìn chung, nhiễu loạn đất và đất bị nén sẽ dẫn đến xói mòn Di chuyển đất từ khu vực chuẩn bị khai mỏ sẽ làm thay đổi hoặc phá hủy nhiều đặc tính tự nhiên của đất và có thể giảm năng suất nông nghiệp hoặc đa dạng sinh học Cấu trúc đất có thể bị nhiễu loạn do bột hóa hoặc vỡ vụn kết tập [12]

Nhiều loài hoang dã phụ thuộc chặt chẽ vào những thực vật sinh trưởng trong điều kiện thoát nước tự nhiên Những thực vật này cung cấp nguồn thức ăn cần thiết, nơi làm tổ và trốn tránh kẻ thù Hoạt động hủy hoại thực vật gần hồ, hồ chứa, đầm lầy và đất ngập nước khác đã làm giảm số lượng và chất lượng sinh cảnh cần thiết cho chim nước và nhiều loài ở cạn khác Phương pháp san lấp bằng cách ủi chất thải vào một vùng đất trũng tạo nên những thung lũng dốc hẹp là nơi sinh sống quan trọng của nhưng loài động thực vật quý hiếm Nếu đất được tiếp tục đổ vào những nơi này sẽ làm mát sinh cảnh quan trọng và làm tuyệt diệt một số loài

 Tai biến môi trường

Các sự cố môi trường, tai biến thiên nhiên liên quan đến hoạt động khai thác, chế biến than chủ yếu là nguy cơ sạt lở, ngập lụt, cháy nổ Hầu hết các loại than đều

có khả năng tự cháy trong những điều kiện môi trường nhất định (cháy nội sinh) Nguyên nhân cơ bản dẫn đến hiện tượng tự cháy của than là quá trình oxy hoá của than Khi tiếp xúc với không khí than hấp thụ oxy và xảy ra quá trình oxy hóa Quá trình này kèm theo sự sinh nhiệt vào môi trường xung quanh sẽ làm cho khối than

bị tích nhiệt Khi nhiệt độ tăng đến khoảng 800C sẽ xuất hiện ngọn lửa Ở giai đoạn này sinh ra các khí cacbon oxit (CO2, CO) và các hidrocacbon (CH4, C2H2,

C2H4,…) Ngoài ra nó còn có thể là nguồn lửa gây ra cháy nổ khí mê tan và bụi than [1] Hiện tượng tự cháy thường xảy ra tại những khu vực lộ vỉa than do tiếp xúc với không khí Khi khai thác than bằng phương pháp hầm lò, trong lòng đất thường để lại các trụ than bảo vệ Dưới áp lực mỏ tạo ra nhiều khe nứt nẻ ở các trụ than này Đây là điều kiện dẫn đến quá trình lọt gió vào các khối than và có thể gây ra hiện

23

tượng tự cháy của than Công tác khai thác than hầm lò ngày càng được mở rộng và khai thác xuống sâu, do đó khả năng khai thác vào các vỉa than có tính tự cháy cao

sẽ ngày càng nhiều hơn

Sự chiếm diện tích, phá hủy lớp thảm thực vật, bồi lấp sông suối do đất đá thải mỏ, san lấp mặt bằng gây cản trở thoát nước trong mùa mưa bão, tăng tốc độ dòng chảy và xói lở trên bề mặt của hoạt động khai thác và chế biến than cũng góp phần làm tăng sức tàn phá của thời tiết cực đoan do biến đổi khí hậu Kỹ thuật đổ thải chưa tuân thủ đúng kỹ thuật đổ thải phân tầng sẽ gây sạt lở bãi thải, tạo ra lũ bùn đe dọa an toàn cho người, tài sản các khu dân cư, công trình hạ tầng dưới chân bãi thải [2]

1.2.2 Sơ lược về mỏ than Mông Dương

 Khu trung tâm

Khu trung tâm có diện tích khoảng 6km2 và giới hạn tọa độ X = 28.500 ÷ 30.500, Y = 428.500 ÷ 433.000 Phía Bắc giáp với sông Mông Dương, phía Nam giáp khu Bãi thải Bắc Cọc Sáu, khu Quảng Lợi; phía Tây và Tây Nam giáp các mỏ than Cao Sơn, Khe Chàm; phía Đông giáp khu Đông Bắc Mông Dương [3]

 Khu Đông Bắc

Khu Đông Bắc có phía Bắc và phía Đông tiếp giáp biển, phía Tây giáp khu Trung Tâm, Phía Nam giáp sông Mông Dương Khu Đông Bắc nằm trong giới hạn tọa độ: X = 28.000 ÷ 32.500, Y = 430.800 ÷ 434.100

1.2.2.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

 Đặc điểm khí hậu

24

Khu mỏ Mông Dương nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Mưa thường lớn nhất vào tháng 7, 8 hàng năm Các thông số chủ yếu lượng mưa như sau:

- Lượng mưa lớn nhất trong ngày là 324 mm (ngày 11/7/1960);

- Lượng mưa lớn nhất trong tháng là 1.089,3 mm (tháng 8/1968);

- Lượng mưa lớn nhất trong mùa mưa là 2.850,8 mm (1960);

- Số ngày mưa nhiều nhất trong mùa mưa là 103 ngày (năm 1960);

- Lượng mưa lớn nhất trong một năm là 3.076 mm (năm 1966);

- Số ngày mưa nhiều nhất trong 1 năm là 151 ngày

Vào mùa khô, nhiệt độ thay đổi từ 9÷180C, trung bình là 150C; vào mùa mưa nhiệt độ cao hơn so với mùa khô, từ 23÷370C và trung bình là 270C Độ ẩm tương đối trung bình năm là 65 ÷ 67% [3]

 Đặc điểm thủy văn

Nước mặt trong khu mỏ được lưu thông và tàng trữ chủ yếu ở sông Mông Dương và hai suối chính bắt nguồn từ khu Cọc Sáu, Quảng Lợi chảy qua khu mỏ đổ vào sông Mông Dương Hai suối này thường có nước quanh năm, lưu lượng nước thay đổi từ 10 – 20L/s (mùa khô) đến 150L/s (mùa mưa) Sông Mông Dương có chiều dài gần 10km và được hình thành bởi 5 chi lưu chính Trong đó suối Bàng Tẩy, Đá Mài, Khe Chàm nằm phía thượng lưu sông Mông Dương, suối Hà Ráng, H10, Vũ Môn đổ vào trung lưu sông Mông Dương [4]

- Suối Bàng Tẩy: Bắt nguồn từ khu vực Bàng Tẩy chảy dọc theo đường nối của đường Khe Chàm với đường 18B Nhánh này thu nước từ Bàng Tẩy và Bắc Khe Chàm về hợp lưu với suối Khe Chàm tại vị trí cầu Trung Quốc Lòng suối hẹp, sâu, chênh lệch độ cao của dòng chảy không lớn

- Suối Đá Mài - Khe Chàm: Bắt nguồn từ khu vực Bàng Nâu, chảy qua khu vực khai thác Đá Mài, Khe Chàm và hợp lưu với suối Bàng Tẩy ở vị trí cầu Trung Quốc Đoạn từ Bàng Nâu đến cầu Giám đốc (Yên Ngựa) gọi là suối Đá Mài, đoạn

25

từ cầu Giám Đốc đến cầu Trung Quốc gọi là suối Khe Chàm Do ảnh hưởng của khai thác than, lòng suối bị biến đổi, thu hẹp nhiều, chênh lệch độ cao dòng chảy tương đối lớn

- Suối Hà Ráng: Nằm phía tả ngạn (Bắc) sông Mông Dương, chảy qua văn phòng Công ty than Khe Chàm và đổ vào sông Mông Dương tại cầu Ngầm Khe Chàm, suối có nước quanh năm

- Suối Vũ Môn: Nằm trong khu vực Mông Dương, đổ vào sông Mông Dương ở phần trung lưu Suối có nước quanh năm

- Suối H10: Nằm trong khu vực Trung tâm Mông Dương, đổ vào sông Mông Dương ở phần trung lưu Suối có nước quanh năm Phần hạ lưu sông Mông Dương không có các chi lưu lớn

Lưu lượng nước sông Mông Dương mùa khô nhỏ Qmin = 110 L/s, lưu lượng mùa mưa lớn Qmax 100 L/s, nước chảy xiết Lòng sông rộng 40  50m, bị bồi lấp bởi sét, cát, cuội, sỏi Mực nước sông thay đổi theo mùa và thuỷ triều, mực nước lớn nhất vào mùa mưa Hmax = 4,2m, mức nước cạn nhất vào mùa khô Hmin= 0,4m Nước mặt thoát nhanh, ít gây ngập lụt, cá biệt vào mùa mưa năm 1979, 1986 làm ngập mặt bằng trong thời gian một vài ngày, khi mực nước lên cao tới h = 6,7m, làm các bờ dốc, nền đường bị xói mòn, sạt lở Với lượng mưa lớn của khu vực, sông Mông Dương thường có lũ Mang đặc tính sông miền núi, lũ ở đây thường xảy ra trong thời gian ngắn, tuỳ thuộc vào thời gian kéo dài của mưa Đỉnh lũ cao nhất tại khu vực cầu Giám đốc, hợp lưu của suối Đá Mài và Khe Tam, Bàng Nâu đạt mức +50,8 Tại khu vực gần cửa suối Khe Chàm đạt +13,57 [3,4]

Lưu lượng nước tại suối Khe Chàm đạt 20,6m3

/s, suối từ bãi thải Đông Cao Sơn nhập vào suối Khe Chàm đạt 20m3

/s Lưu lượng nước trong khu vực khai thác chính của thượng nguồn sông tới 41m3/s Lưu lượng này nhập với lượng nước từ nhánh phía Bắc Khe Chàm, Bàng Tẩy đổ về tạo nên một lưu lượng của thượng lưu sông tới 91,7m3/s

26

Hạ lưu sông chịu ảnh hưởng của chế độ thuỷ triều, mang tính chất nhật triều, chu kỳ biến thiên 2 kỳ trong 1 tháng (khoảng 14 ngày 1 chu kỳ thủy triều), biên độ triều ở đây lớn nhất khoảng 4 m vào thời kỳ triều cường Theo tài liệu quan trắc trạm Cửa Ông từ 1963 đến nay cho thấy: mực nước thuỷ triều cao nhất là +4,67m, thấp nhất là +0,07m và mực nước trung bình nhiều năm +2,30m [4]

1.3 Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số chất lượng nước WQI

1.3.1 Giới thiệu chung

“Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index – WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm” [10, 11] Hiện có rất nhiều quốc gia/địa phương đã xây dựng và áp dụng chỉ

số WQI Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau có thể thu được một chỉ số duy nhất Sau đó chất lượng nước được so sánh với nhau thông qua chỉ số này Đây là phương pháp đơn giản so với việc phân tích một loạt các thông

số Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:

- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên;

- Phân vùng chất lượng nước;

- Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/không đáp ứng của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành;

- Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian;

- Công bố thông tin cho cộng đồng;

- Nghiên cứu khoa học: Các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nước thường không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ

mô khác như đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải…

27

1.3.2 Các phương pháp tính toán và ứng dụng chỉ số chất lượng nước

Bắt đầu vào năm 1965, Horton (Mỹ) đã đề xuất công thức tính toán đầu tiên với ý tưởng dùng một chỉ số để tổng hợp các số liệu cần thiết khi đánh giá chất

lượng nước mặt (U.S Environmental Protection Agency (1978)) Đến nay, chỉ số

chất lượng nước (WQI) đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trên thế giới để đánh giá chất lượng nước tại Mỹ, Canada, Bỉ, Thổ Nhĩ Kỳ, Ấn Độ, Thái Lan, Malayxia, Đài Loan …

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI trên thế giới và tại Việt Nam được tổng hợp và giới thiệu tại phụ lục 2 Hầu hết các nước trên thế giới và cả Việt Nam đều xây dựng công thức tính WQI cho môi trường nước mặt và đã ứng dụng một số phương pháp chính sau đây [7]:

- Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước của Quỹ Vệ sinh Môi trường Mỹ (National Sanitation Foundation - NSF) Đây là phương pháp sử dụng hàm trung bình cộng hoặc trung bình nhân (có trọng số hoặc không có trọng số) Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở nhiều nghiên cứu về chỉ số chất lượng nước cũng như

áp dụng để đánh giá phân loại chất lượng nước trong thực tế tại nhiều bang ở Mỹ và nhiều nước khác Ưu điểm của phương pháp này là cách tính khá đơn giản và cho kết quả khá chính xác nếu các chỉ số phụ không chênh lệch nhau quá lớn

Do tính che khuất của hàm trung bình cộng, Lu C.Y và Gray N.E đã đề xuất cải tiến dạng trung bình cộng thông thường thành trung bình cộng dạng Solway vào

năm 1979 và 1996 (Chaiwat Prakirake, Pawinnee Chaiprasert and Sudarut

Tripetchekul (2009)) Dạng trung bình cộng Solway đã được áp dụng để đánh giá

chất lượng nước cấp tại Thái Lan, nước cửa sông tại Nam Phi và trong các nghiên cứu về nước mặt của Wepener và nnk (2006), Tyson và House (1989), Gray (1996),

Bordalo (2006), Moore (1990) (Pham Thi Minh Hanh (2009))

Liou S (Đài Loan) đã đề xuất một công thức kết hợp cả trung bình cộng và trung bình nhân nhằm hạn chế tính che khuất của hàm trung bình cộng khi các chỉ

số phụ khác nhau quá lớn (Liou S., Lo S., Wang S (2004)) Dựa trên công thức của

28

Liou S., Phạm Thị Minh Hạnh đã cải tiến và đưa ra công thức tính WQI cho môi

trường nước mặt lục địa của Việt Nam trong luận án tiến sĩ của mình (Pham Thi

Minh Hanh (2009)) Dựa vào nghiên cứu này, ngày 01 tháng 7 năm 2011 Tổng cục

Môi trường Việt Nam đã ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước

- Phương pháp tính toán chất lượng nước của Canada [14] Ưu điểm của phương pháp này là không hạn chế số lượng các thông số tính toán Hạn chế của công thức tính toán theo phương pháp này là chưa chỉ rõ trọng số của từng thông số, giá trị F1 (Tỉ lệ % giữa số thông số không đạt tiêu chuẩn và tổng số thông số) ảnh hưởng quá lớn đến kết quả tính WQI, thiếu các hướng dẫn chọn các thông số tối ưu

theo mục đích sử dụng, yêu cầu nhiều số liệu tính toán … (CCME National Water

Quality Index Workshop (2003)) Trong điều kiện của Việt Nam, phương pháp tính

toán này khó có thể áp dụng được vì để tính được “Tần suất không đạt tiêu chuẩn – F2 (trong công thức tính WQI)” cần phải đo đạc chất lượng nước nhiều lần

- Một số phương pháp khác

Phương pháp của Bỉ dùng hệ thống cho điểm từ 1 đến 4 để phân hạng chất lượng nước, chưa tính đến mức độ quan trọng của từng thông số và số lượng thông

số tính toán còn hạn chế

New Zealand xác định chất lượng nước cho hoạt động giải trí có tiếp xúc với

nước bằng giá trị chỉ số phụ nhỏ nhất (Nagels JW, Davies Colley RJ, Smith DG

(2001)) Phương pháp này cũng đã được áp dụng trong nghiên cứu của Smith D G

(1990)

Theo mô hình Bhargava (Ấn Độ), WQIi được tính cho mỗi mục đích sử dụng nước (chẳng hạn, cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) theo phương pháp trung bình nhân không trọng số và WQI tổng quát được tính bằng trung bình cộng không trọng số của các WQIi [17]

Trong một số nghiên cứu về WQI của Malaysia, Trung Quốc, Ấn Độ… trong

những năm gần đây, các tác giả đã bước đầu áp dụng logic mờ để tính WQI

Hồ (năm 2011) đã cải tiến cách đánh giá chất lượng thành phần môi trường bằng chỉ tiêu tổng hợp có trọng số và quy chuẩn về một thông số tại mốc tính toán ban đầu

Ưu điểm của phương pháp tính toán của GS TS Phạm Ngọc Hồ là không hạn chế

số lượng các thông số tính toán, thang phân loại chất lượng nước và trọng số của các thông số khách quan

Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (USEPA, U.S Environmental Protection

Agency, 1978) đã đưa ra một số tiêu chí nên được sử dụng khi xem xét xây dựng

công thức tính WQI như sau:

1 Tính toán dễ dàng;

2 Mô tả được mức độ quan trọng của các thông số tính toán;

3 Bao gồm các thông số được đo đạc thường xuyên và thường được sử dụng;

4 Bao gồm các thông số có mức độ ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thủy sinh hoặc hoạt động giải trí của con người;

5 Bao gồm chất độc hại;

6 Dễ dàng kết hợp thêm các thông số mới;

7 Được tính toán dựa trên các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn đã có;

8 Có cở sở khoa học rõ ràng;

9 Được kiểm tra với số liệu thực tế và cho kết quả hợp lý;

10 Có khoảng phân loại rõ ràng;

30

11 Tránh được tính che khuất và tính mơ hồ;

12 Nhạy cảm với sự thay đổi giá trị chất lượng nước;

13 Có thể áp dụng để đánh giá sự thay đổi theo thời gian, so sánh chất lượng nước ở những khu vực khác nhau, cung cấp thông tin cho các nhà ra quyết định và công chúng;

14 Có hướng dẫn rõ ràng về cách tính khi thiếu số liệu;

15 Các hạn chế của WQI phải được chỉ ra

1.3.3 Các thông số tính toán

Trong các công thức tính WQI, chỉ có công thức của Canada và của GS TS Phạm Ngọc Hồ (2012) không giới hạn các thông số tính toán Ưu điểm của các công thức này là có thể áp dụng với tất cả các chuỗi số liệu đo đạc Tuy nhiên trong thực tế, để đánh giá chất lượng một nguồn nước cho một mục đích sử dụng nào đó, cần phải chọn ra các thông số đại diện Do vậy các công thức này còn thiếu các hướng dẫn chọn các thông số tối ưu theo mục đích sử dụng hoặc mục đích đánh giá Mặt khác trong công thức của GS.TS Phạm Ngọc Hồ, các chỉ số phụ qi (chỉ số đơn lẻ của thông số i) chưa tính đến độ biến thiên của qi so với đơn vị (khi qi = 1) Do vậy, trong một số trường hợp, TWQI có thể cho kết quả không phù hợp với thực tế

Theo Ott W.R (Ott W.R (1978)), các tiêu chí lựa chọn thông số đại diện để

tính chỉ số chất lượng nước như sau:

1 Thông số được đo đạc thường xuyên và thường được sử dụng;

2 Thông số có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thủy sinh hoặc hoạt động giải trí của con người;

3 Thông số có nguồn gốc nhân sinh, gắn với các hoạt động xả thải;

4 Thông số dễ dàng kiểm soát thông qua các chương trình giảm thiểu ô nhiễm;

5 Thông số có khoảng giá trị phản ánh rõ ràng mức độ ô nhiễm, từ không ô nhiễm đến ô nhiễm nặng

31

Ott W.R (1978)) và Dunnette D.A (1979) đã khuyến nghị rằng các thông số tính WQI cần được lựa chọn trong năm nhóm chỉ thị suy giảm chất lượng nước, bao gồm (1) nhóm tiêu hao oxy, (2) nhóm phú dưỡng, (3) nhóm tác động đến sức khỏe, (4) nhóm đặc tính vật lý và (5) nhóm chất rắn lơ lửng Trong “Báo cáo tính toán và phân tích số liệu quan trắc dùng chỉ số chất lượng nước” của Trung tâm Quan trắc Môi trường – Tổng cục Môi trường, khuyến nghị của Ott W.R (1978) và Dunnette D.A (1979) được sử dụng như một tiêu chí lựa chọn thông số tính WQI Tuy nhiên cần chú ý rằng các khuyến nghị của Ott W.R (1978)) và Dunnette D.A (1979) là

áp dụng cho môi trường nước mặt lục địa (nước ngọt) Kết quả tổng hợp trong phụ lục 2 cho thấy, các thông số thường được chọn để đánh giá chất lượng nước mặt là: nhiệt độ, pH, DO (hoặc % oxy bão hòa), chất rắn lơ lửng, BOD5, NH4

+

(NH3), PO4

3-, coliform

Trong báo cáo phân tích độ nhạy của chỉ số chất lượng nước Canada

(Canadian Council for Ministers of the Environment (2001)), một kiến nghị đưa ra

cho quá trình lựa chọn thông số tính WQI là không nên lựa chọn quá nhiều thông số đại diện để tính WQI Việc sử dụng nhiều thông số ít khi vượt quá giới hạn cho

phép sẽ làm tăng giá trị WQI và làm tăng tính che khuất của WQI (Canadian

Council for Ministers of the Environment (2001)) Kết quả tổng hợp ở phụ lục 2 cho

thấy, số lượng các thông số dùng để tính WQi thường từ 8 đến 10 thông số

1.3.4 Trọng số và chỉ số phụ

Trong thực tế, mỗi thông số hoặc nhóm thông số trên có tầm quan trọng khác nhau trong chất lượng nước Trên thế giới, trọng số có thể xác định bằng phương pháp các phương pháp sau: