Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO

Bộ NÔNG NGHIệP Và PTNT

TRƯờNG ĐạI HọC THUỷ LợI
----------

Nguyễn ánh Tuyết

NGHIÊN CứU KHả NĂNG LOạI Bỏ MộT Số KIM LOạI NặNG
(VàNG, NIKEN) TRONG ĐấT CủA VI KHUẩN ƯA AXIT
PHÂN LậP ĐƯợC Từ RáC THảI KHAI KHOáNG
(Mỏ THIếC Hà THƯợNG, TỉNH THáI NGUYÊN)

LUậN VĂN THạC Sĩ

Hà Nội - 2014


Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO

Bộ NÔNG NGHIệP Và PTNT

TRƯờNG ĐạI HọC THUỷ LợI
----------

Nguyễn ánh Tuyết

NGHIÊN CứU KHả NĂNG LOạI Bỏ MộT Số KIM LOạI NặNG
(VàNG, NIKEN) TRONG ĐấT CủA VI KHUẩN ƯA AXIT
PHÂN LậP ĐƯợC Từ RáC THảI KHAI KHOáNG


ng, cán b nghiên c u Vi n Công

ình Thành, gi ng viên Tr

ng

ih c

ng d n tôi r t t n tình, cho tôi nh ng ki n th c

và kinh nghi m quý báu, t o đi u ki n thu n l i cho tôi trong quá trình
th c hi n, hoàn thành lu n v n.
Tôi xin g i l i c m n chân thành t i Ban Lãnh đ o Khoa Môi
tr

ng, tr

trong tr

ng

i h c Th y l i, c m n các th y cô giáo trong khoa,

ng đã d y cho tôi nh ng ki n th c, k n ng quan tr ng.

Tôi xin g i l i c m n sâu s c nh t t i Lãnh đ o Phòng Vi sinh v t
môi tr

ng, Lãnh đ o Vi n Công ngh môi tr

L p: 20MT
Chuyên ngành: Khoa h c môi tr

ng

Mã s : 60-85-02

Khóa h c: K20
Tôi xin cam đoan quy n lu n v n đ
d n c a TS. H Tú C

ng và PGS.TS Lê

c chính tôi th c hi n d

is h

ng

ình Thành v i đ tài nghiên c u

trong lu n v n “Nghiên c u kh n ng lo i b m t s kim lo i n ng (Vàng,
Niken) trong đ t c a vi khu n
khoáng (m thi c Hà Th

a axit phân l p đ

c t

rác th i khai

U ...................................................................................................... 1

CH

NG 1: Ô NHI M MÔI TR

BI N KHOÁNG S N VÀ PH
KHAI KHOÁNG TRONG

NG T

KHAI THÁC, CH

NG PHÁP X

LÝ CH T TH I

T ................................................................ 5

1.1. Khai thác và ch bi n khoáng s n

Vi t Nam.............................. 5

1.2.1. Ngành khai thác khoáng s n..................................................... 5
1.2.2. Hi n tr ng khai thác và ch bi n m t s khoáng s n .............. 6
1.2.3. Công ngh khai thác và ch bi n khoáng s n

Vi t Nam ...... 8

1.2.4. Ô nhi m đi n hình do khai thác và ch bi n khoáng s n ...... 10


ng và ph m vi nghiên c u................................................. 34

2.1.1.

it

2.1.2.

a đi m thu m u và ph m vi nghiên c u.............................. 35

ng nghiên c u .............................................................. 34

2.2. D ng c thi t b nghiên c u .......................................................... 37
2.3. Các ph

ng pháp nghiên c u ....................................................... 38

2.3.1. Ph

ng pháp phân l p vi khu n truy n th ng ...................... 38


2.3.2. Ph

ng pháp nhu m Gram ..................................................... 39

2.3.3. Ph

ng pháp soi kính hi n vi.................................................. 41

3.3.

c đi m c a vi khu n a axit phân l p đ

3.3.1.

c đi m sinh tr

c ............................ 57

ng c a ch ng vi khu n a axit................ 57

3.3.2. nh h

ng c a nhi t đ t i s sinh tr

3.3.3. nh h

ng c a pH t i s sinh tr

ng ........................... 60

ng ................................... 62

3.4.1. Nghiên c u nh h ng c a m t s y u t t i kh n ng lo i
b kim lo i vàng và niken c a ch ng vi khu n a axit phân l p
đ c..................................................................................................... 64
3.4.2.

nh h


B ng 3.3. S thay đ i pH d ch nuôi c y qua các l n c y chuy n (m i
tu n 1 l n)…………………………….………………………………… . .51
B ng 3.4. S thay đ i pH d ch nuôi c y (ban đ u 4,5) khi c y ng
l i ch ng vi khu n phân l p đ

c tr

c……………………………………..…..52


DANH M C HÌNH
Trang
Hình 1. 1. Khai thác khoáng s n l thiên gây nh h
tr

ng và s c kh e con ng

Hình 2. 1. M t s

m

ng tiêu c c t i môi

i .. …………………………………………...17
khai thác khoáng s n thu c t nh Thái

Nguyên…….............................................................................................. .. 36
Hình 3. 1.



khu n a axit……………………………………………………………... 59
Hình 3. 7.

nh h

ng c a nhi t đ t i kh n ng sinh tr

vi khu n a axit phân l p đ
Hình 3. 8. nh h
a axit phân l p đ

ng c a ch ng

c………………………………………… ...60

ng c a pH t i s sinh tr

ng c a các ch ng vi khu n

c………………………………..………………. .. ….63

Hình 3. 9. Kh n ng lo i b kim lo i n ng c a vi khu n a axit trong
môi tr

ng không b sung c ch t…………………………………… . …66

Hình 3. 10. Kh n ng lo i b kim lo i c a vi khu n a axit trong môi
tr



c (sau 14 ngày)…….……… ………71


1
M

U

1. Tính c p thi t và ý ngh a c a đ tài nghiên c u
Th i gian qua, n

c ta đã đ t đ

c nh ng thành t u quan tr ng trong

phát tri n kinh t , trong đó riêng ngành công nghi p khai thác khoáng s n
đã có nhi u đóng góp to l n. Tuy nhiên, bên c nh nh ng thành t u không
th ph nh n đ

c thì vi c khai thác khoáng s n đã đ l i nh ng h u qu

n ng n v môi tr

ng, vi c khai thác đào x i, tuy n qu ng gây thu h p

di n tích đ t canh tác, tích t ch t th i r n trong lòng h kênh m
qu ng đuôi sau khi khai thác th

ng đ


ng t i s c kh e mà là m t ngu n kim

lo i có giá tr l n v m t kinh t và

ng d ng cho nhi u m c đích khác. Vì

v y c n có bi n pháp x lý phù h p đ có th đáp ng đ

c hai m c tiêu,

v a có th lo i b đ tránh gây ô nhi m, v a có th thu h i đ ph c v cho
nh ng m c đích kinh t khác.
Hi n nay, vi c s d ng vi sinh v t đ

c đánh giá là phù h p cho x lý

kim lo i n ng b i giá thành th p, v n hành đ n gi n và thân thi n v i môi
tr

ng. Vi sinh v t có vai trò quan tr ng trong giai đo n chuy n hoá sinh

h c các kim lo i, chúng thúc đ y nhanh quá trình phân gi i qu ng đuôi,
làm gi m pH môi tr

ng t o dòng ch y axit và qua đó tách các ion kim lo i

t đ t chuy n vào môi tr

ng n


Vi t Nam v n còn r t h n ch .

ng, t nh Thái Nguyên là m t đi n hình v ô nhi m

kim lo i n ng do quá trình khai thác và ch bi n khoáng s n, đây c ng là
đ a đi m đã đ

c nhi u nhà khoa h c ch n l a cho vi c nghiên c u ng

d ng các công ngh x lý kim lo i n ng. Vì v y m thi c Hà Th
Thái Nguyên đã đ

ng, t nh

c ch n l a đ ti n hành th c hi n đ tài “Nghiên c u

kh n ng lo i b m t s kim lo i n ng (Vàng, Niken) trong đ t c a vi
khu n a axít phân l p đ

c t rác th i khai khoáng (m thi c Hà Th

ng,

t nh Thái Nguyên)”.
2. M c đích nghiên c u c a đ tài lu n v n
- Phân l p đ
Th

c ch ng vi khu n

3
- Ph m vi nghiên c u: ti n hành nghiên c u các đ c tính lý hóa (hình
thái t bào, khu n l c, kh n ng làm gi m pH) và các đ c đi m sinh tr
( nh h

ng nhi t đ và pH môi tr

ng

ng) c a vi khu n a axit phân l p đ

c

trong th i gian t tháng 4/2014 đ n tháng 10/2014, m u thu t i m thi c Hà
Th

ng, Thái Nguyên.

ng th i, nghiên c u v các y u t

nh h

ng (c

ch t, m t đ t bào, t l đ t) đ n quá trình tách chi t kim lo i ra kh i đ t
b ô nhi m.
4. Ph

ng pháp nghiên c u
- Ph

ng pháp soi kính hi n vi

- Ph

ng pháp sinh h c phân t (đ c trình t gen 16S rADN đ xác

đ nh tên vi khu n)
- Ph

ng pháp phân tích kim lo i

5. N i dung c a lu n v n
N i dung c a lu n v n t p trung nghiên c u các v n đ sau:
- Thu m u t khu v c m Hà Th

ng Thái Nguyên

- Ti n hành phân l p vi khu n trên môi tr
- Xác đ nh tên vi khu n phân l p đ

ng ch n l c.

c thông qua trình t 16S rADN


4
- Xác đ nh m t s đ c đi m c a vi khu n (hình thái l c khu n, hình
thái t bào, xác đ nh nhóm vi khu n Gram (-) hay Gram (+), kh n ng làm
thay đ i pH môi tr



ng nh sau:

ng 1: Ô nhi m môi tr

ng t khai thác, ch bi n khoáng s n và

ng pháp x lý ch t th i khai khoáng trong đ t
ng 2:

it

ng, ph m vi, n i dung và ph

c u
- Ch

ng 3: K t qu nghiên c u

ng pháp nghiên


5
CH

NG 1: Ô NHI M MÔI TR

BI N KHOÁNG S N VÀ PH

NG T


giá tr s n xu t, ngành khoáng s n cung c p đ u vào cho r t nhi u ngành
công nghi p s n xu t, ch t o và xây d ng. Ngoài d u thô và khí t nhiên,
các khoáng s n r n là nhu c u không th thi u cho s phát tri n c a các
ngành công nghi p khác trong n n kinh t qu c dân. Do đó, s phát tri n
c a n n kinh t th gi i nói chung và c a n n kinh t Vi t Nam nói riêng s
t o ra s c c u quan tr ng, tiêu th các s n ph m c a ngành [3].
i u ki n đ a ch t Vi t Nam ph c t p t o nên m t ngu n tài nguyên
khoáng s n phong phú, đa d ng. Nh đã đ c p

trên, th ng kê đi u tra đ a

ch t, trên lãnh th Vi t Nam đã phát hi n đ

c trên 50 trong s 66 lo i

khoáng s n ph bi n nh t trong v trái đ t v i kho ng h n 5.000 m và
đi m qu ng v i 60 lo i khoáng s n khác nhau. Có th k đ n các lo i
khoáng s n nh : d u khí v i tr l

ng d u đã đ

c phát hi n vào kho ng

1,7 t t n và khí đ t vào kho ng 835 t m3; than v is n l

ng than khai


6


Tên khoáng s n

Tr l

S t

1,1 t

1,8 t

Titan

12,5 tri u

19 – 22 tri u

Mangan

1,8 tri u

7- 8 tri u

Vàng

300

1,8 nghìn

Chì – K m

c khai thác khác nhau.
ng bao g m d u khí, than khoáng, urani.

D u khí có ti m n ng kho ng 4,300 t t n, trong đó tr l

ng phát hi n là


7
1,208 t t n và tr l

ng d u khí có kh n ng th

ng m i là 814,7 tri u

t n. V i s n l

ng khai thác d u khí hàng n m, hi n nay Vi t Nam đ ng

hàng th ba

ông Nam Á. N

c ta có ti m n ng v than khoáng các lo i,

t p trung vào ba lo i chính: than bi n ch t th p, than bi n ch t trung bình,
than bi n ch t cao. B than Qu ng Ninh là l n nh t v i tr l
t t n và đã đ
trong n


bôxit (qu ng nhôm),

titan…Qu ng s t hi n nay đã phát hi n và khoanh đ nh đ
có 13 m tr l

c trên 216 v trí,

ng trên 2x106 t n, phân b không đ u, t p trung ch y u

vùng núi phía B c. Bôxit thì phân b ch y u
Gia Lai, Bình Ph

c…, v i tr l

t nh

c Nông, Lâm

ng tài nguyên l n, ch t l

ng t

ng,
ng đ i

t t, phân b t p trung, đi u ki n khai thác thu n l i. Qu ng titan c a Vi t
Nam không nhi u, chi m kho ng 0,5% c a th gi i. Do thu n l i v m t tài
nguyên, công ngh và thi t b đ n gi n và có th t ch t o trong n

c, v n

c phát hi n và khai thác, ch bi n t hàng

tr m n m nay. Hi n nay, công ty Kim lo i m u Thái Nguyên đã xây d ng
xong nhà máy đi n phân k m kim lo i t i khu Công nghi p Sông Công
Thái Nguyên v i công ngh , thi t b c a Trung Qu c công su t k m đi n
phân là: 10.000 t n/n m. Trên c s n m ch c tài nguyên và d a vào k t
qu th m dò trong các n m 2008-2010, T ng công ty khoáng s n Vi t Nam
s ti n hành đ u t khai thác và tuy n các m k m – chì Nông Ti n – Tràng
à, Th

ng n, Cúc

th m dò nâng c p tr l

ng, Ba B …N u tài nguyên cho phép sau khi đã
ng, thì d ki n đ n n m 2010, s n l

ng k m th i

s đ t 20.000-30.000 t n/n m và kho ng 10.000 t n chì th i/n m, đ a t ng
thu nh p lên 35 tri u USD/n m.
Nhóm khoáng ch t công nghi p n

c ta c ng đa d ng v ch ng lo i

nh apatit, phosphorit, than bùn, sét g m s , dolomit, pyrophylit, diatomit,
bentonit và th ch anh tinh th …. Các khoáng ch t công nghi p
đã đ

c đánh giá và nhi u m đã đ

ng, hi n nay công ngh khai thác và ch
c phát tri n ti n b rõ r t. Vi c áp d ng

công ngh khai thác tiên ti n nh t đã đ

c quan tâm đ u t áp d ng đem l i


9
hi u qu cao trong khai thác và ch bi n khoáng s n, bao g m có hai ph n:
ph n tuy n qu ng và hòa tách qu ng
a) Ph n tuy n qu ng
Công ngh đ

c l a ch n là s d ng k t h p tuy n tr ng l c b ng

máy l ng phân c p và tuy n n i.
Tuy n tr ng l c: qu ng khai thác t h m lò đ
x

ng tuy n. T i đây qu ng đ

15 mm. Sau đó đ

c v n chuy n v

c đ a vào máy đ p hàm, đ p đ n c h t ≤

c đ a vào máy nghi n bi cùng lúc v i vi c cung c p vôi


đ

i đáy

c chuy n qua công đo n tuy n tr ng l c đ thu h i b t kim lo i.

b) Công ngh hòa tách
Hi n nay công ngh hòa tách kim lo i
ph

ng nói riêng, đ c bi t là đ i v i ng

Vi t Nam nói chung và đ a

i dân làm không có gi y phép

đang r t l c h u. Ch t th i sau khi hòa tách th i ra môi tr

ng c c k đ c


10
kh c ph c đi u này, ph

h i.

ng án hòa tách m i k t h p v i vi c t n

thu m t s các kim lo i khác đ t n thu tài nguyên, ti t ki m nguyên nhiên
li u, b o đ m an toàn lao đ ng. Toàn b qui trình khép kín, và dung d ch


môi tr

ng, tr thành v n đ c p bách mang tính chính tr và xã h i c a

c ng đ ng m t cách sâu s c.
Tác đ ng môi tr

ng c a ho t đ ng khai khoáng là vô cùng l n nh :

xói mòn, s t đ t, m t đa d ng sinh h c, ô nhi m đ t, n

c ng m, n

cm t

do hóa ch t t ch bi n qu ng. Vi c khai thác khoáng s n đang ngày càng
phá v cân b ng đi u ki n sinh thái đ
n m, gây ô nhi m n ng n đ i v i môi tr

c hình thành t hàng ch c tri u
ng, tr thành v n đ c p bách

mang tính chính tr và xã h i c a c ng đ ng b i nh ng v n đ sau:
 Thay đ i c nh quan: không ho t đ ng nào mà c nh quan b thay đ i
nghiêm tr ng nh khai thác l thiên hay khai thác d i, làm t n h i giá tr
c a môi tr

ng t nhiên c a nh ng vùng lân c n. Khai thác than theo d i


b b hoáng ch đ n khi tr l i dáng c và c i t o. N u khai m đ

cc p

phép thì c dân ph i di d i kh i khu v c này và nh ng ho t đ ng kinh t
nh nông nghi p, s n b n, thu hái th c ph m, d
Khai m l thiên nh h
n

ng t i th y v n c a khu v c. Ch t l

phù sa đ

ng cao các ch t r n hòa tan trong n

c thoát ra t m và l

ng l n

c đ a vào sông su i.

 Tác đ ng đ n n

c: Khai thác m l thiên c n m t l

r a c ng nh kh c ph c b i.
c m t và n

th p m c n
c ng m.


đ u có than ho c các ch t th i t ho t đ ng khai thác than,

t ng ho t đ ng l c có th t ng ch y tràn c a n

c ch t l

ng kém và xói


12
mòn c a nh ng đ ng ph th i, t đó n p n

c ch t l

ng m nông ho c đ a ch t l

c sông, su i gây ô nhi m c

n

c m t và n

ng kém vào n

c ng m. Axit đ

ng kém vào n

c

c t nhiên. Nh ng th c v t này cung c p ngu n th c n c n

thi , n i làm t và tr n tránh k thù. Ho t đ ng h y ho i th c v t g n h ,
đ m l y và đ t ng p n

c khác đã làm gi m s l

ng và ch t l

c nh. Nh ng đ ng v t l n và nh ng đ ng v t khác có th b c

ng sinh

ng ch đ n

nh ng vùng lân c n mà nh ng vùng này c ng đã đ t t i m c ch u đ ng t i
đa, s quá t i gây xu ng c p sinh c nh, gi m s c ch u đ ng và gi m s c
sinh s n, t ng c nh tranh n i loài. T đó gây gi m s l
v is l

ng ch ng qu n so

ng ban đ u khi m i b di d i.

 M t đ t m t: bóc l p đ t đá n m phía trên qu ng n u không h p lý
s chôn vùi và m t đ t m t, đá m l ra t o m t vùng đ t ki t r ng l n do
quá trình phong hóa. N u không có bi n pháp h i ph c l i đ t ban đ u s
làm m t sinh c nh nguyên s t đó gây hoang hóa đ t và thay đ i toàn b
h th ng không gian khu khai thác m .
 Tác đ ng t i tính th m m và các di tích l ch s : Khai thác m l


ng b n v ng, xóa đói gi m nghèo c a đ t n

mi n là ph i c u trúc đ

c m i liên k t các l nh v c liên quan gi a ngành

kinh t và đánh giá tác đ ng môi tr

c

ng m t cách khách quan tránh gây

th m h a lên các l nh v c kinh t - xã h i. Tuy nhiên, n u qu n lý kém thì
chính ngu n tài nguyên này l i là nguyên nhân c a nghèo đói, tham nh ng
và xung đ t. Kinh nghi m c a các n

c cho th y, s tham gia m t cách có

hi u qu c a t t c các bên liên quan trong đ u t và ch bi n khoáng s n
có th tránh đ

c nh ng mâu thu n trong t

ng lai và giúp t i u hóa ph n

đóng góp c a khoáng s n vào phát tri n b n v ng, xóa đói gi m nghèo.
Ngoài ra, s ti n thu đ

c t ngành khai thác khoáng s n nh m đóng góp


c ta hi n nay,

ngành khai khoáng có m t v trí đ c bi t quan tr ng. N

c ta v n luôn

đ

c bi t đ n v i ngu n tài nguyên khoáng s n khá phong phú, đa d ng

v i trên 5.000 m và đi m qu ng c a h n 60 lo i khoáng s n khác nhau.
Thái Nguyên là m t t nh

ông B c, ti p giáp v i th đô Hà N i và là t nh

n m trong quy ho ch vùng th đô Hà N i. Ho t đ ng khai thác và ch bi n
khoáng s n là th m nh kinh t c a t nh. Theo báo cáo c a S Tài nguyên
và Môi tr

ng t nh Thái Nguyên (2009), trên đ a bàn t nh công nghi p

khai khoáng và luy n kim g m: than, s t, chì, k m, thi c, đôlômit, pirit,
barit, titan, đá xây d ng, sét…đ
thi c đ

c phân b

các huy n phía B c. Tr



ng H ), m titan t i


15
xã

ng

t (huy n Phú L

ng), m vàng sa khoáng t i xã Th n Sa

(huy n Võ Nhai) [7].
Khoáng s n kim lo i c a T nh Thái Nguyên qua th ng kê s b , toàn
t nh Thái Nguyên hi n có 47 m .
huy n Ð ng H v i tr l

i m m qu ng s t phân b ch y u

ng nghiên c u đ a ch t

m c đ th m dò là

40,9 tri u t n, trong đó có 2 c m m l n là c m m Tr i Cau (tr l
tri u t n) và c m m Ti n B (tr l
M titan v i s l

ng titan c a c n



ng còn l i 665 t n, qu ng chì k m tr l

còn l i nh (m Lang Hích) là 272.673 t n, qu ng volfram phân b
Ð i T v i tr l

ng

huy n

ng l n.

Than đá phân b ch y u

huy n Ð i T và Tây B c thành ph Thái

Nguyên. Trong đó than antraxit có 2 m chính là: m Núi H ng tr l
còn l i đ n 31/12/2001 là 8,34 106 t n, m Khánh Hoà tr l

ng

ng còn l i

trên 40 106 t n. Than m có 2 m là B c Làng C m và Nam Làng C m,
t ng tr l

ng 9,3 106 t n. Tr l

Nh v y, có th th y đ



c nh ng ph n tr

ng giàu nh t, b đi toàn b qu ng nghèo và khoáng s n đi kèm, d n đ n

lãng phí tài nguyên do m c đ c gi i hóa th p và công ngh khai thác l c
h u. Vì v y, c n có nh ng bi n pháp, chính sách khai thác h p lý đ đ m
b o tính lâu dài, tránh lãng phí ngu n tài nguyên và đi song song là b o v
môi tr

ng.

1.2.2. Ô nhi m môi tr
s n

ng do ho t đ ng khai thác và ch bi n khoáng

Thái Nguyên

1.2.2.1. Ô nhi m môi tr

ng đ t

Ho t đ ng khai thác khoáng s n trên đ a bàn t nh Thái Nguyên đã và
đang phát tri n nhanh chóng. Tuy nhiên, do s d ng công ngh l c h u, đa
ph n khai thác theo ki u l thiên… nên đ t t i các khu v c khai khoáng
đ u b ô nhi m, nh h
h

ng tr c ti p đ n ch t l