BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
-------------------

NGUYỄN TIẾN LONG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC
QUẶNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NÔNG SẢN TẠI KHU VỰC MỎ
SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành:
Mã số:
Hướng dẫn khoa học:

Khoa học môi trường
60.44.03.01
PGS.TS. Lương Thị Hồng Vân

THÁI NGUYÊN - 2012


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Bản Luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
của tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát
và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lương Thị
Hồng Vân.

Thị trấn Trại Cau đã dành thời gian đón tiếp và sẵn sàng giúp đỡ tôi thực hiện công
việc của mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cán bộ của bộ môn Sinh thái - Môi trường, bộ môn
Hóa sinh - Viện Khoa học Sự sống - Đại học Thái Nguyên cùng nhóm nghiên cứu
là các bạn sinh viên trường đại học khoa học, trường đại học nông lâm đã chia sẻ và
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập và nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, người thân và bạn bè, những
người đã luôn động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất cũng như tinh thần trong quá
trình học tập và thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, ngày

tháng

năm 2012

Tác giả

Nguyễn Tiến Long


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................................................................... viii

1.5.3. Sắt (fe) .............................................................................................................................................................................. 26
1.6. Cơ chế chung về chuyển hóa kim loại nặng trong cơ thể sinh vật và
con người ......................................................................................................................................................................................... 28
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ....................................................................................................................................................................................................... 30
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................................................. 30
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................................................................... 30
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................................................................. 33
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu................................................................................................................. 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................................................ 33
2.4. Kỹ thuật phân tích ................................................................................................................................................................ 33
2.4.1. Xác định hàm lượng các kim loại nặng trong đất bằng máy cực
phổ VAC 797............................................................................................................................................................................ 34
2.4.2. Xác định hàm lượng mùn có trong đất ........................................................................................ 34
2.4.3. Xác định các chỉ tiêu đối với mẫu thực vật........................................................................... 34
2.4.4. Xác định các chỉ tiêu đối với mẫu nước thải....................................................................... 34
2.4.5. Xác định các chỉ tiêu đối với mẫu động vật thủy sinh .......................................... 34
2.5. Cỡ mẫu nghiên cứu............................................................................................................................................................. 35
2.6. Xử lý số liệu ................................................................................................................................................................................. 35
2.7. Sơ đồ mô hình nghiên cứu trong đề tài .................................................................................................. 36
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................................. 37
3.1. Thực trạng của hoạt động khai thác quặng sắt và ảnh hưởng của hoạt
động đó đến môi trường vùng nghiên cứu ....................................................................................... 37


v

3.1.1. Thực trạng của hoạt động khai thác quặng sắt tại khu vực mỏ sắt
Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên............................................................................. 37
3.1.2 Ảnh hưởng của hoạt động khai thác quặng sắt đến môi trường ở


vi

3.2.4.3. Mối tương quan giữa hàm lượng Fe trong môi trường và trong
nông sản tại vùng nghiên cứu............................................................................................................................. 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................................................................... 60
KẾT LUẬN ...................................................................................................................................................................................................... 60
1. Thực trạng của hoạt động khai thác quặng sắt tại khu vực mỏ sắt Trại
Cau, huyện Đồng hỷ, tỉnh Thái Nguyên ..................................................................................................... .60
2. Thực trạng môi trường đất vùng nghiên cứu ...................................................................................... 60
3. Thực trạng môi trường nước vùng nghiên cứu................................................................................ 61
4. Ảnh hưởng của môi trường đất và nước vùng khai thác đến chất lượng
nông sản là động vật thủy sinh và thực vật được nuôi trồng tại vùng
nghiên cứu............................................................................................................................................................................................. ..61
5. Mối tương quan giữa ô nhiễm KLN trong môi trường với chất lượng
và độ an toàn của nông sản được sản xuất tại vùng nghiên cứu ................................ 62
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................................................................... 64


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD5

: Biochemical Oxygen Demand (nhu cầu oxy sinh học)

BTNMT


QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam.

TC

: Tiêu chuẩn

TCCP

: Tiêu chuẩn cho phép.

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam.

WHO

: Tổ chức Y tế Thế giới


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Giới thiệu một số kim loại nặng ô nhiễm và tác hại của nó đến
sức khỏe của con người....................................................................................................................................8
Bảng 1.2: Mức độ suy thoái đất lâm nghiệp do khai thác mỏ ................................................ 11
Bảng 1.3: Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp do khai thác mỏ ............................................... 12
Bảng 1.4: Nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa bình quân của các tháng trong năm
2010……………………………………………………………...................................................................................................16

Hình 2.4: Các mẫu nông sản thu được tại vùng nghiên cứu ................................................... 32
Hình 3.1: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng chì trong đất và trong thóc ........... 51
Hình 3.2: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng chì trong đất và trong rau .............. 51
Hình 3.3: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng chì trong nước và trong ốc ........... 52
Hình 3.4: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng chì trong nước và trong cá ........... 52
Hình 3.5: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cadmium trong đất và trong
thóc ............................................................................................................................................................................................ 54
Hình 3.6: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cadmium trong đất và trong
rau ............................................................................................................................................................................................... 54
Hình 3.7: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cadmium trong nước và
trong ốc................................................................................................................................................................................ 55
Hình 3.8: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cadmium trong nước và
trong cá ................................................................................................................................................................................ 55
Hình 3.9: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng sắt trong đất và trong thóc ............ 57
Hình 3.10: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng sắt trong đất và trong rau ........... 57
Hình 3.11: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng sắt trong nước và trong cá ........ 58
Hình 3.12: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng sắt trong nước và trong ốc........ 59


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, khoáng sản là một tài nguyên thiên
nhiên vô cùng quý giá. Chính vì vậy mà nền công nghiệp khai thác khoáng
sản phát triển ở khắp mọi nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Điều này một
mặt giúp cho sự phát triển của đất nước, nhưng mặt khác nó lại tạo ra một lượng
lớn chất thải công nghiệp gây ô nhiễm môi trường tại các khu vực xung quanh.
Đối với chất thải hữu cơ nó có thể tự phân hủy nhanh trong điều kiện tự
nhiên, nhưng trong chất thải của ngành công nghiệp khai thác khoáng sản có

lượng nông sản tại khu vực mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái
Nguyên và đề xuất một số giải pháp nhằm đảm bảo phát triển bền vững
vùng khai thác quặng sắt.
3. Yêu cầu của đề tài
- Đánh giá thực trạng của hoạt động khai thác quặng sắt và ảnh hưởng
của hoạt động đó đến môi trường vùng nghiên cứu.
- Đánh giá thực trạng chất lượng đất và sự ô nhiễm một số kim loại
nặng độc hại trong đất, nước thuộc khu vực khai thác quặng của mỏ sắt Trại
Cau - Thái Nguyên.
- Đánh giá chất lượng và độ an toàn của một số nông sản (lương thực,
thực phẩm) được nuôi trồng và khai thác tại vùng nghiên cứu thông qua một
số chỉ số hoá sinh như Protein tổng số, khoáng tổng số và hàm lượng một số
kim loại nặng như Pb, Cd, Fe.
- Nghiên cứu mối tương quan giữa KLN trong môi trường và KLN
trong các loại nông sản nói trên được sản xuất tại vùng chịu ảnh hưởng của
hoạt động khai thác quặng sắt thuộc mỏ sắt Trại Cau - Thái Nguyên.
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Nâng cao được kiến thức lý thuyết cũng như kiến thức thực tiễn. Có được
kinh nghiệm làm việc trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa của học viên.


3

- Cung cấp cơ sở khoa học cho việc xác lập và quy hoạch vùng sản xuất
nông nghiệp an toàn tại khu vực khai thác quặng kim loại nói chung và quặng
sắt nói riêng.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài này cho thấy được tác động và ảnh
hưởng của việc khai thác quặng sắt đến chất lượng và độ an toàn của một số

tranh trong hang động. Khu mỏ Hoàng Thổ được khai thác xưa nhất được tìm
thấy là ở Bomvu Ridge thuộc Swaziland, Châu Phi.
Từ khi bắt đầu thời kỳ văn minh, con người đã biết sử dụng đá, gốm và
sau đó là kim loại được tìm thấy trên bề mặt Trái Đất. Các loại vật liệu này đã
được sử dụng để tạo ra các công cụ và vũ khí trong thời kỳ này, đặc biệt là đá
lửa được tìm thấy ở miền bắc nước Pháp, miền nam nước Anh được sử dụng


5

để tạo ra lửa. Các mỏ đá lửa được tìm thấy trong các khu vực có đá phấn, ở
đây các vỉa đá được đào ở dạng hầm. Các mỏ ở Grimes Graves rất nổi tiếng
và cũng giống như hầu hết các mỏ đá lửa khác có tuổi thuộc thời kỳ đồ đá
mới (khoảng 4000 TCN - 3000 năm TCN).
Sau khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc, điều kiện kinh tế thuận lợi,
phát triển cùng với vấn đề tăng dân số đã kéo theo hàng loạt nhu cầu của cuộc
sống tăng theo, để đáp ứng được các yêu cầu này con người đã đẩy mạnh khai
thác tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là nguồn tài nguyên hóa thạch. Với sự hỗ
trợ của máy móc kỹ thuật hiện đại trong quá trình khai thác, con người đã và
đang khai thác ngày càng mạnh mẽ nguồn tài nguyên không tái tạo này. Việc
khai thác khoáng sản đã phần nào đáp ứng được các nhu cầu của con người
nhưng mặt khác việc khai thác quá mức đã và đang làm khan hiếm và cạn kiệt
nguồn tài nguyên vô cùng quý giá này.
Mặc dù khai khoáng có lợi cho kinh tế, tuy nhiên việc khai thác đó đã
làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái. Khai mỏ luôn ẩn chứa
những mối nguy hiểm cho môi trường dù ít hay nhiều. Ngay cả ở Mỹ, với các
kỹ thuật hiện đại nhưng vẫn bị ô nhiễm môi trường. Ví dụ, ô nhiễm các chất
Cyanit và kim loại nặng nước đầu nguồn phụ lưu sông Rio Grande, là kết quả
của hoạt động khai thác vàng ở Summitville, Colorado,1993, mà 8 năm sau
đó mỏ mới mở cửa trở lại được. Các vùng suối đã đưa các chất độc đó đi xa

nước Châu Á trầm trọng hơn, nồng độ asen trung bình trong nguồn nước
ngầm ở Tây Nam Đài Loan là 0,671 mg/l. Ở Tây Bengal Ấn Độ nồng độ asen
trung bình trong nước giếng khoan của các quận dao động từ 0,193 đến 0,737
mg/l, có mẫu lên tới 3,7 mg/l.
Theo nghiên cứu của Flegal cho biết lượng chì (Pb) có trong nước bề mặt
không bị ô nhiễm là 0,02µg/l. Wiebe và các đồng nghiệp phân tích trên 2000
mẫu nước ở Hawaii (Mỹ) thấy rằng hàm lượng chì lên tới 20 - 700 µg/l,
trong khi theo WHO lượng chì cho phép trong nước bề mặt là < 10µg/l.


7

Từ 1961, người ta nhận thấy hàm lượng chì trong nước biển đã đạt tới
mức độ cao do hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải của con người và
gây ô nhiễm cho hệ động - thực vật biển.
Năm 1986, khi tiến hành phân tích các loại hàu, tôm, ốc, sò ở biển Hồng
Kông, Trung Quốc đã phát hiện thấy chì, thuỷ ngân, thiếc, antimon tăng lên
liên tục trong các loài hải sản đó (hàm lượng chì cao nhất ở tôm cua, cá đối và
vẹm). Điều đó khiến người ta lo ngại khả năng gây nhiễm độc cho người bởi
các hải sản này chiếm vị trí quan trọng trong món ăn hàng ngày của người
dân địa phương.
Ở vùng Địa Trung Hải thuộc Tây Ban Nha cũng đã phát hiện 31 loài cá,
nhuyễn thể, giáp xác có chứa hàm lượng chì, cadmi và thuỷ ngân tăng lên 30
lần từ mùa hè năm 1994 và có thể gây nhiễm độc cho người qua dây
chuyền thực phẩm. Khi phân tích các lớp trầm tích ở các hồ tại Thụy
Điển, người ta đã thấy sự gia tăng lớp chì ở đáy hồ xảy ra vào thế kỷ XIX
và tăng nhanh trong thế kỷ XX do việc sử dụng xăng pha chì đạt mức cao
nhất vào năm 1970. Vì vậy, nước hồ và các loại thuỷ sản ở đây đã bị ô nhiễm
bởi chì.
Vào đầu thập kỷ 80, nhiều trẻ em ở Paris (Pháp) mắc một chứng bệnh rất

của gan, làm suy giảm trí tuệ người lớn. Điều ít được biết là chì làm tăng
huyết áp ở phụ nữ mang thai. Chì ở liều lượng thấp cũng ngăn cản sự phát
triển sinh lý và trí tuệ của trẻ sơ sinh và trẻ em. Liều độc của axetat chì là 1mg
và của cacbonat chì là 2 - 4g đối với người lớn. Việc điều trị nhiễm độc chì rất
phức tạp, tỷ lệ khỏi bệnh rất thấp.


9

Bảng 1.1: Giới thiệu một số kim loại nặng ô nhiễm và tác hại của nó đến
sức khỏe của con người
Stt
1

2

3
4
5
6

7
8

Nguyên
tố
As

Cd


B
tẩy rửa, chất thải công
nghiệp
Cr
Mạ kim loại
Các nguồn địa chất tự
nhiên, chất thải công
F(ion)
nghiệp, chất bổ sung vào
nước
Công nghiệp mỏ, than
Pb
đá, xăng, hệ thống ống
dẫn

9

11

Nguồn thải

Chất thải công nghiệp
mỏ.
Chất thải công nghiệp
mỏ, thuốc trừ sâu, than
đá
Các nguồn địa chất tự
nhiên, than đá
Chất thải công nghiệp,
mạ kim loại, hệ thống

quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập trung
chủ yếu ở vùng núi phía Bắc. Hàng năm, số lượng quặng sắt khai thác và chế
biến ở Việt Nam đạt từ 300.000 - 450.000 tấn. Công suất khai thác của mỏ
hiện nay là thấp hơn rất nhiều so với công suất thiết kế được phê duyệt. Công
nghệ và thiết bị khai thác, chế biến ở mức trung bình, một số thiết bị khai thác
cũ và lạc hậu, nên công suất bị hạn chế và không đảm bảo khai thác hết công
suất theo các dự án được phê duyệt. Các mỏ cấp giấy phép tận thu không có
thiết kế khai thác, hoặc có nhưng khi khai thác không theo thiết kế. Vì chạy
theo lợi nhuận trước mắt, các doanh nghiệp khai thác tận thu đã làm tổn thất
tài nguyên (Không thu được quặng cám cỡ hạt từ 0 - 8mm) mặt khác còn làm
cho môi trường bị ảnh hưởng.


11

Bảng 1.2: Mức độ suy thoái đất lâm nghiệp do khai thác mỏ

TT

Tên mỏ, khu khai thác

Diện tích
(ha)

Mức độ suy thoái
Đất rừng bị đào phá và bỏ
hoang hóa
Thu hẹp RTN và rừng trồng.
Đất rừng bị đào phá, xáo trộn
Đất đồi bị đào phá, hoang


Rừng tự nhiên bị thu hẹp. Đất
đồi hoang bị đào phá

6

Khu khai thác than Thái
Nguyên

671

Đất rừng bị thu hẹp để làm
khai trường và bãi thải

7

Các mỏ kim loại ở Bắc
Cạn, Thái Nguyên

960

Rừng và đất rừng bị thu hẹp
để làm khia trường và bãi
thải

8

Khu khai thác Quỳ Hợp,
Nghệ An



Diện tích
(ha)

1

Mỏ than núi Hồng

274

2

Mỏ than Khánh Hòa

100

3

Các mỏ vàng Bắc Thái

4

Các mỏ ở huyện Quỳ Hợp

145

5

Các mỏ ở huyện Quỳ
Châu

chính ở các địa phương có hoạt động khoáng sản tập trung như Quảng Ninh,
Bắc Thái, Lào Cai, Nghệ An.


13

Giai đoạn 1996 - 2000 chương trình Môi trường của nhà nước có đề tài
KHCN.07.09 của Viện khoa học vật liệu do Nguyễn Đức Quý chủ trì đề cập
đến ảnh hưởng sau giai đoạn khai thác tài nguyên khoáng sản. Đây là những
công trình nghiên cứu cơ bản về môi trường khai thác khoáng sản ở nước ta.
Cho đến nay, đã có rất nhiều đề tài, chương trình nghiên cứu khác về hoạt động
khai thác khoáng sản ảnh hưởng tới môi trường được tiến hành, có ý nghĩa
khoa học rất lớn trong việc quản lý tài nguyên và đưa ra các giải pháp nhằm
phục hồi môi trường, góp phần thúc đẩy kinh tế - xã hội phát triển bền vững.
Tại tỉnh Thái nguyên: Trong các tỉnh miền núi phía bắc thì Thái
Nguyên là một tỉnh có trữ lượng tài nguyên tương đối lớn và phong phú. Vì
vậy mà hoạt động khai thác tại đây diễn ra cũng tương đối phức tạp. Nhiều
hoạt động khai thác không có sự quản lý của nhà nước mà do tự phát của
người dân, việc này không chỉ gây tổn thất về tài nguyên cho quốc gia mà nó
còn gây hậu quả nghiêm trọng cho môi trường.
Thái Nguyên nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc
vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương. Qua các kết quả điều tra, tìm kiếm và
thăm dò của các đoàn địa chất đã phát hiện được nhiều mỏ và các điểm quặng
trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Hiện có khoáng 34 loại hình khoáng sản phân
bố tập trung vào các vùng lớn như Đại Từ, Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ
Nhai)… Nhìn chung, tài nguyên khoáng sản của tỉnh Thái Nguyên rất phong
phú về chủng loại, trong đó có nhiều loại có ý nghĩa cả nước, vùng… điều
này tạo cho Thái Nguyên một lợi thế lớn trong việc phát triển các ngành công
nghiệp luyện kim, khai khoáng…
Hiện nay, một số mỏ khai thác lớn như: sắt, chì, kẽm, barit đã và đang

Thị trấn Trại Cau là trung tâm tiểu vùng phía Đông - Nam của huyện
Đồng Hỷ, là ngã ba giao lưu với huyện Phú Bình và tỉnh Bắc Giang. Thị trấn
Trại Cau được thành lập ngày 19/10/1962 có tổng diện tích tự nhiên là 627,1
ha, bao gồm 16 tổ nhân dân.
- Phía Bắc giáp xã Cây Thị và xã Nam Hòa.


15

- Phía Đông và phía Nam giáp xã Tân Lợi.
- Phía Tây - Tây Bắc giáp xã Nam Hòa.
So với các vùng khác trong huyện Đồng hỷ, Thị trấn Trại Cau có một vị
trí đặc biệt quan trọng về nhiều mặt, là nơi đầu mối giao lưu và trao đổi hàng
hóa với các xã tiểu vùng. Thị trấn Trại Cau có cơ sở hạ tầng phát triển, giao
thông thuận tiện, đặc biệt có tỉnh lộ 269 chạy qua thị trấn với chiều dài
khoảng 4 km đảm bảo cho việc lưu thông đến các xã trong huyện, qua xã Hợp
Tiến đến Xuân Lương - Yên Thế của tỉnh Bắc Giang.
1.2.1.2. Điều kiện địa hình - khí hậu - đất đai - địa chất
a. Địa chất - Địa hình
Địa hình của thị trấn Trại Cau thuộc dạng địa hình đồng bằng trong núi,
có độ cao tuyệt đối dao động từ 40 – 50 m, được cấu tạo bởi trầm tích bở rời
nguồn gốc aluvi,proluvi,deluvi, bề mặt bằng phẳng hơi nghiêng.
Kiến tạo địa chất ở đây đã thành tạo nên những mỏ khoáng sản có giá trị
công nghiệp rất lớn. Theo thuyết địa máng, vào giai đoạn cuối của địa máng,
sự tạo khoáng nhiệt dịch phát triển rộng rãi đã tạo thành các thành hệ quặng
manhetit, hematit..Sau đó, từ vị trí nguồn cung cấp bị phá hủy, đã có sự dịch
chuyển những vật liệu vụn mảnh và phóng hóa theo sườn dốc tạo ra sa
khoáng sườn tích tạo thành quặng có nguồn gốc đeluvi.
Theo kết quả thăm dò (nguồn: Báo cáo về công tác thăm dò của
Đoàn 8 tiến hành tại các mỏ sắt Thái Nguyên và Trại Cau năm 1961 –