BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA
KHU MỎ PYRIT MINH QUANG (BA VÌ) TỚI
MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU ĐẾN MÔI TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ KIM DUNG

HÀ NỘI, NĂM 2017


i

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA
KHU MỎ PYRIT MINH QUANG (BA VÌ) TỚI
MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU ĐẾN MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ KIM DUNG
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN VĂN PHỔ

Trần Thị Kim Dung


ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại Viện Công nghệ Địa chất và Khoáng sản.
Để hoàn thành luận văn, học viên đã nhận được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS
Nguyễn Văn Phổ. Trong quá trình hoàn thành luận văn học viên cũng nhận được sự
động viên, góp ý, giúp đỡ tận tình của các nhà khoa học từ Viện Địa Chất, Tổng cục
Địa chất và Khoáng sản Việt Nam và nhiều nhà khoa học cùng các đồng nghiệp
khác.
Luận văn này là sản phẩm của đề tài cấp Nhà nước mã số KHCN–TB 02T/1318 thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ cấp Nhà nước phục vụ phát triển
bền vững vùng Tây Bắc.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy hướng dẫn,
lãnh đạo các cơ quan, cá nhân, và các nhà khoa học.


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... v
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
1.Tính cấp thiết của luận văn ............................................................................................. 3

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ................................ 22
2.1. Cơ sở lý luận ............................................................................................................ 22
2.1.1. Nguồn ô nhiễm môi trường .................................................................................... 22
2.1.2. Ô nhiễm các kim loại nặng..................................................................................... 25
2.1.3. Ô nhiễm môi trường đất ......................................................................................... 32
2.1.4. Ô nhiễm môi trường nước ...................................................................................... 34
2.2. Phương pháp thực hiện đề tài .................................................................................... 35
2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ............................................................ 35
2.2.2. Công tác khảo sát thực địa và thu thập, bảo quản các loại mẫu ............................. 36
2.2.3. Gia công và phân tích các loại mẫu đất, nước........................................................ 41
2.2.4. Xử lý số liệu, tính toán các chỉ số địa hóa môi trường ............................................ 43
CHƯƠNG 3 ................................................................................................................... 48
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................................... 48
3.1. Thành phần kim loại nặng trong môi trường đất và nước, kết quả tính toán các chỉ số
địa hóa ............................................................................................................................ 48
3.1.1. Thành phần kim loại nặng trong môi trường đất, kết quả tính toán các chỉ số địa hóa
........................................................................................................................................ 48
3.1.2. Thành phần kim loại nặng trong môi trường nước, kết quả tính toán các chỉ số địa
hóa .................................................................................................................................. 60
3.2. Ảnh hưởng của đặc điểm địa hóa khu mỏ tới môi trường đất, nước và đề xuất biện
pháp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.................................................................. 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 98
PHỤ LỤC ............................................................................ Error! Bookmark not defined.


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT


Tổ chức y tế thế giới

PTN:

Phòng thí nghiệm


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu quặng của mỏ pyrit Minh Quang
........................................................................................................................................ 20
Bảng 1.2. Kết quả phân tích ICP –MS thành phần mẫu quặng và bãi thải của ................. 20
mỏ pyrit Minh Quang ...................................................................................................... 20
Bảng 2.1. Phân cấp mức độ ô nhiễm dựa vào các chỉ số địa hóa môi trường ................... 46
Bảng 2.2.Phân cấp các mức độ ô nhiễm theo chỉ số Cd .................................................... 46
Bảng 2.3. Phân cấp các mức độ ô nhiễm theo các chỉ số PIAvgvà PLI............................... 46
Bảng 3.1. Kết quả phân tích mẫu đất khu vực mỏ Minh Quang ........................................ 51
Bảng 3.2. Kết quả tính toán chỉ số tích lũy chất ô nhiễm (Igeo) trong đất .......................... 52
Bảng 3.3. Kết quả tính toán chỉ số ô nhiễm (CF) trong đất .............................................. 55
Bảng 3.4. Kết quả tính toán chỉ số tổng hợp trong môi trường đất ................................... 58
Bảng 3.5. Kết quả phân tích mẫu nước mặt khu vực mỏ Minh Quang .............................. 62
Bảng 3.6. Kết quả tính toán chỉ số tích lũy chất ô nhiễm (Igeo) trong nước ....................... 64
Bảng 3.7. Kết quả tính toán chỉ số nhiễm bẩn (CF) trong nước........................................ 68
Bảng 3.8. Kết quả tính toán chỉ số tổng hợp trong môi trường nước ................................ 72
Bảng 3.9. Thành phần (%) độ hạt của mẫu đất khu mỏ Minh Quang ............................... 75
Bảng 3.10. Thành phần (%) các khoáng vật trong đất khu mỏ Minh Quang..................... 76
Bảng 3.11. Các chỉ số pH, Eh, Ec của môi trường đất khu mỏ Minh Quang..................... 77
Bảng 3.12. Kết quả đo chỉ số địa hóa môi trường nước khu mỏ Minh Quang ................... 82


Hình 3.7 (a). Phân vùng mức độ ô nhiễm theo kết quả tính toán chỉ số CF .................. 71
các nguyên tố Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As trong nước......................................................... 71
Hình 3.7 (b). Phân vùng mức độ ô nhiễm theo kết quả tính toán chỉ số CF .................. 71
các nguyên tố Cd, Pb trong nước ................................................................................. 71
Hình 3.8. Bản đồ phân vùng ô nhiễm theo kết quả tính toán các chỉ số tổng hợp cho các
nguyên tố trong môi trường nước................................................................................. 73
Hình 3.9 (a). Phân bố hàm lượng các nguyên tố kim loại Mn, Fe, Co, Ni trong đất khu
mỏ Minh Quang........................................................................................................... 79


ix

Hình 3.9 (b). Phân bố hàm lượng nguyên tố Cu, Zn, As, Se, Cd, Pb trong đất .............. 80
khu mỏ Minh Quang .................................................................................................... 80
Hình 3.10. Dòng nước thải từ moong khai thác cũ tại khu mỏ Minh Quang ................. 84
Hình 3.11 (a). Phân bố hàm lượng các nguyên tố Mn, Fe, Ni, Cu trong nước mặt ....... 85
khu mỏ Minh Quang .................................................................................................... 85
Hình 3.11 (b). Phân bố hàm lượng các nguyên tố Zn, As, Cd, Pb trong nước mặt khu mỏ
Minh Quang ................................................................................................................ 86
Hình 3.12. Thân quặng pyrit bị oxy hóa ở khu mỏ Minh Quang ................................... 88
Hình 3.13.Dòng nước thải axid mỏ rỉ ra từ các thân quặng khu mỏ Minh Quang......... 88
Hình 3.14. Bãi quặng thải ở khu mỏ Minh Quang ........................................................ 89
Hình 3.15. Bãi đá thải tại khu mỏ Minh Quang với nước thải axit thấm rỉ ra ............... 90
Hình 3.16. Mô hình hệ thống xử lý nước thải axit mỏ ................................................... 92
Hình 3.17. Cây Rau Mương (a) sống ở đất ẩm trên cạn, và cây rau Dừa Nước (b) sống ở
dưới nước có khả năng tích tụ kim loại nặng ............................................................... 95

[





2

của con người tại khu vực khai thác khoáng sản, ở một số diện tích mỏ đã có hiện
tượng ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là ở những mỏ sulfid đã ngừng khai thác.
Trên thế giới, ô nhiễm môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản cũng rât
phổ biến, nổi tiếng nhất là vụ ô nhiễm cadimi (bệnh itai-itai) từ việc khai thác và
luyện quặng chì kẽm của công ty Mitsui tại khu vực sông Zin Zu, nguồn nước cung
cấp cho tưới tiêu các khu vực trồng lúa và cấp nước sinh hoạt cho cư dân quận
Nagoya in Kanazawa, Nhật Bản làm hàng nghìn người bị nhiễm bệnh. Các lò luyện
chì thủ công tại nhiều nước đang phát triển đang được tổ chức y tế thế giới (WHO)
xếp vào một trong mười vấn đề môi trường trầm trọng nhất trên thế giới, đặc biệt là
tại Trung Quốc, Ấn Độ và Mehico. Trong những năm gần đây, ô nhiễm chì đã ảnh
hưởng đến chất lượng lúa gạo cung cấp cho hàng trăm triệu người ở miền nam
Trung Quốc.
Trong vài chục năm trở lại đây, thế giới đã nhận thức được các ảnh hưởng
nghiêm trọng của công nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường.
Nhiều công trình nghiên cứu đã được tiến hành liên quan đến lĩnh vực môi trường
khai thác mỏ. Các hội nghị quốc tế, các tạp chí chuyên về môi trường, trong đó có
môi trường khai thác mỏ được thành lập. Những đề án đánh giá tác động môi
trường mỏ (IEA), các dự án phục hồi môi trường được tiến hành ráo riết, đặc biệt là
tại những nước phát triển như Đức, Thụy Điển, Canada, Hoa Kỳ, Anh, Australia.
Các nghiên cứu về các biện pháp phòng chống ô nhiễm môi trường, các mô hình xử
lý môi trường sau khai thác cũng như các quy định chặt chẽ về khai thác và bảo vệ
môi trường đã góp phần đáng kể vào việc hạn chế và giảm thiểu tác động của khai
thác mỏ lên môi trường sinh thái và đến cuộc sống của cư dân các nước công
nghiệp phát triển.
Trên lãnh thổ Việt Nam, khai thác khoáng sản đã gâ ra xói mòn đất, làm mất
cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường tại nhiều địa phương như các khu mỏ

phố Hà Nội với trữ lượng quặng 400.000 tấn (Nguyễn Văn Nhân và Nguyễn Thị
Hoàng Hà - 2005) [15]. Khu mỏ này đã được công ty Khoáng sản 3 thuộc Tổng
công ty Khoáng sản đưa vào khai thác từ những năm 80 và 90 của thế kỷ trước
nhằm cung cấp quặng để sản xuất axid sunphuric tại nhà máy superphosphat Lâm


4

Thao. Trong thời kỳ hoàng kim, tại khu mỏ đã tiến hành khai thác và tuyển quặng
pyrit (sản xuất quặng tinh với hàm lượng 35% lưu huỳnh để đưa về nhà máy sản
xuất phân lân). Sau một thời gian tiến hành khai thác, khu mỏ đã dừng hoạt động
vào nửa cuối những năm 90 của thế kỷ trước. Do hoạt động khai thác từ hàng chục
năm trước khi luật bảo vệ môi trường chưa được đưa vào thực hiện nghiêm ngặt nên
công tác bảo vệ môi trường của khu mỏ chưa được chú ý. Việc đóng cửa mỏ không
theo đúng quy trình quy định đã để lại những hậu quả xấu về môi trường, đặc biệt là
môi trường đất và nước. Theo phản ánh của cư dân địa phương, nước thấm rỉ ra từ
các moong khai thác cũ có độ pH rất thấp, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
xung quanh. Ngoài ra, các vật liệu thải trong quá trình khai thác có chứa rất nhiều
kim loại nặng, để lại hậu quả xấu lâu dài đối với môi trường sinh thái. Các kim loại
nặng như As, Pb, Zn, Cu có trong các bãi thải và moong khai thác sẽ bị hòa tan dễ
phát tán vào môi trường đất và nước tại khu vực nghiên cứu. Mặc dù có những nguy
cơ ô nhiễm nghiêm trọng như vậy nhưng cho đến nay vẫn chưa có công trình nào
đánh giá hiện trạng phân bố của các kim loại nặngkhu vực mỏ và các tác động xấu
đến môi trường đất và nước tại khu mỏ và các vùng xung quanh.
Xuất phát từ thực tế đó thì việc nghiên cứu để đánh giá hiện trạng môi trường
khu mỏ, định hướng và đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động xấu của các kim
loại nặng đối với môi trường sinh thái tại khu vực mỏ Minh Quang của huyện Ba Vì
là một vấn đề cấp bách hiện nay góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu những ảnh
hưởng xấu của môi trường đối với cuộc sống của người dân địa phương. Vì vậy học
viên đã lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm địa hóa

- Khảo sát thực địa, quan trắc và đánh giá khái quát hiện trạng ô nhiễm môi
trường đất trong khu vực nghiên cứu.
- Thu thập và phân tích, xác định hàm lượng của các nguyên tố kim loại nặng
(As, Pb, Cd, Cu, …) và các tổ phần độc hại khác trong môi trường đất tại các
moong khai thác cũ và khu vực xung quanh.


6

3.4. Xử lý số liệu, khoanh vùng những nơi đất và nước bị ô nhiễm
- Đánh giá hiện trạng các kim loại nặng trong nền đất tại khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá hiện trạng các kim loại nặng trong môi trường nước mặt tại khu
vực nghiên cứu
- Đặc điểm địa hóa môi trường đất và nước mặt khu vực nghiên cứu
- Mối liên hệ giữa đặc điểm địa hóa và sự phân bố hàm lượng kim loại trong
khu vực nghiên cứu.
3.5. Đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường
Nghiên cứu ảnh hưởng của khai thác mỏ đối với môi trường của Thế giới và
Việt Nam. Xây dựng cơ sở và xử lý, đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động xấu đến
môi trường.
4. Cách tiếp cận đề tài
Mỏ quặng và các vật liệu thải là một hệ tự nhiên không thể tách rời, bởi lẽ thông
qua các phương pháp khai thác mà từ quặng tạo ra vật liệu thải. Bản chất tự nhiên
của khoáng sản cung cấp lượng thông tin về những biến đổi địa hóa tự nhiên liên
quan tới những ảnh hưởng của việc khai thác, chế biến quặng. Bởi vậy cách tiếp cận
nghiên cứu xuất phát từ quan điểm địa hóa môi trường. Việc đánh giá môi trường
không chỉ là xem xét những tác động nhìn thấy mà cần đề cập được những nguy cơ
môi trường tiềm ẩn xuất phát từ bản chất các quá trình địa hóa của mỏ quặng liên
quan tới sự tạo dòng acid mỏ và quá trình phát tán các kim loại độc hại vào môi
trường. Thành phần khoáng vật nguyên sinh của mỏ khoáng là nguồn cơ bản của

và nước, đặc điểm phân bố của các kim loại nặng và hàm lượng của chúng trong
môi trường đất-nước khu mỏ pyrit Minh Quang; nhằm đánh giá và dự báo những
ảnh hưởng có thể có từ sự ô nhiễm môi trường đất và nước đối với môi trường sinh
thái và sức khỏe của người dân tại khu mỏ pyrit Minh Quang (Ba Vì), từ đó đề xuất
các biện pháp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.


8

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan khu vực Ba Vì – Hà Nội
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
a. Vị trí địa lý
Ba Vì là một huyện ngoại thành của Hà Nội và nằm về phía tây bắckhu vực
trung tâm của thủ đô Hà Nội, có tổng diện tích hơn 420 km2.
Huyện Ba Vì tiếp giáp với các huyện và tỉnh lân cận như sau:
- Phía Bắc giáp tỉnh Vĩnh Phúc
- Phía Tây giáp tỉnh Phú Thọ
- Phía Nam giáp huyện Thạch Thất và tỉnh Hòa Bình
- Phía Đông giáp thị xã Sơn Tây (Hình 1.1)

Hình 1.1. Vị trí địa lý khu vực Ba Vì
b. Đặc điểm địa hình


9

Nhìn chung vùng nghiên cứu là một vùng có địa hình phức tạp. Địa hình của
vùng mang tính chất chuyển tiếp giữa đồng bằng và miền núi, địa hình thấp dần từ

canh tác trồng trọt và chăn nuôi.
Ngoài ra trong vùng nghiên cứu có rất nhiều con sông nhỏ bắt nguồn từ sườn
núi Ba Vì đổ vào hồ Suối Hai.
Hệ thống suối trong vùng phát triển khá dày đặc nhưng có sự phân bố không
đồng đều, tập trung phần lớn về hướng đông nam của vùng nghiên cứu.Trong vùng
hầu hết các suối đều bắt nguồn từ núi Ba Vì đổ về hai phía, hướng chảy vuông góc
hoặc gần vuông góc với đường phương của đá. Dựa theo phương phát triển của
chúng có thể chia ra 3 hệ thống chính:
- Hệ thống suối chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc bao gồm: suối Giao đổ
về sông Con, suối Quanh, suối Chằm Soi, suối Đê đổ vào hồ Suối Hai.
- Hệ thống suối chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam bao gồm: suối Làng
Gy, suối Ngòi Lặt đổ ra sông Đà.
- Hệ thống suối chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam gồm: suối Ngòi Rút,
suối Ngòi Tôm đổ ra sông Đà.
d. Đặc điểm khí hậu
Vùng nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mang tính chất của vùng trung
du và miền núi. Có hai mùa rõ rệt:
- Mùa mưa (nóng) bắt đầu từ tháng 4 đến hết tháng 9. Nhiệt độ cao nhất từ 30390C, thấp nhất từ 10-190C, trung bình từ 27-310C (tháng 6,7,8 là ba tháng nóng
nhất trong năm). Sự chênh lệch nhiệt độ trong mùa mưa khá lớn gây ra hiện tượng
phong hóa đá gốc mạnh mẽ tạo một lớp phủ bề mặt dày, dẫn đến khó khăn trong thi
công các công trình địa chất.
- Mùa khô (lạnh) bắt đầu từ tháng 10 đến hết tháng 3 năm sau. Mùa này nhiệt
độ thấp, thường có nhiều sương mù. Nhiệt độ cao nhất từ 21-290C, thấp nhất từ 6150C. Mùa này khá thuận lợi để tiến hành các lộ trình thực địa.


11

Nhiệt độ trung bình hàng năm khá cao thường từ 20 – 220C.
Lượng mưa trung bình hàng năm vào khoảng 1.500 – 2.000mm và phân bố
không đều trong năm.

b. Kinh tế
Ba Vì phát triển: nông – lâm nghiệp, công nghiệp, thủ công nghiệp.
Là vùng có vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi do đó Ba Vì phát triển
được cả kinh tế trung ương và kinh tế địa phương.
Trong vùng có các xí nghiệp công nghiệp, nông trường quốc doanh nhằm khai
thác tiềm năng của địa phương. Nông trường lớn nhất là nông trường dâu tơ Sông
Đà có khoảng 1.600 cán bộ công nhân viên, hàng năm cung cấp lượng dâu tơ đáng
kể cho nhà nước.
Trong vùng có liên hiệp công nghiệp chăn nuôi gia súc, gia cầm do Cu Ba hợp
tác xây dựng cũng rất phát triển bao gồm các trại bò giống, gà giống, thỏ giống với
nhiều thiết bị hiện đại cung cấp một lượng đáng kể thịt, sữa, trứng cho thành phố.
Các lâm trường chủ yếu làm nhiệm vụ tu bổ, bảo vệ và trồng mới rừng. Việc
phát nương làm rẫy ở rừng đầu nguồn vùng Ba Vì đã được ngăn chặn và bảo vệ
được hệ thực động vật quý hiếm.
Lâm trường Ba Vì có khoảng 3.000 cán bộ công nhân viên và sinh học nghề,
hiện nay vẫn đang tập trung nhiều vào việc cải tạo đồi trọc để trồng một số cây công
nghiệp như: thông, tre, nứa. Ngoài ra trong vùng còn một số trại chăn nuôi và trồng
chè nhằm tự cung tự cấp. (Hình 1.3)


13

Hình 1.3. Cánh đồng dưới chân núi Ba Vì
c. Thương nghiệp và dịch vụ du lịch

Hình 1.4. Khu nghỉ mát Hồ Suối Hai
Mạng lưới thương nghiệp của vùng không phát triển mạnh chỉ tồn tại dưới
dạng trao đổi mua bán nhỏ. Vùng này chỉ có các cửa hàng tư nhân nhỏ do nhân dân
tự mua hàng ở nơi khác về bán và trao đổi lấy các sản phẩm của dân tộc ít người.
Hiện nay trong vùng phát triển mạnh dịch vụ du lịch với những điểm du lịch

chảy qua vùng nghiên cứu, chứa nhiều nước nhất. Nguồn cung cấp nước cho sông là
các suối bắt nguồn từ các dãy núi.