ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN NHẬT HIẾU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH MỘT SỐ
KIM LOẠI NẶNG CỦA THAN SINH HỌC (BIOCHAR)
VÀ TRO BAY ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM
DO KHAI THÁC KHOÁNG SẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN NHẬT HIẾU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH MỘT SỐ
KIM LOẠI NẶNG CỦA THAN SINH HỌC (BIOCHAR)
VÀ TRO BAY ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM
DO KHAI THÁC KHOÁNG SẢN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Đặng Văn Minh


Cuối cùng, em xin dành một tình cảm biết ơn đến gia đình và bạn bè,
những người đã luôn ở bên cạnh, động viên, chia sẻ cùng em trong suốt thời
gian học tập cũng như quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2017
Học viên

Nguyễn Nhật Hiếu


iii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.

Quy định mức giới hạn kim loại nặng trong đất ..................................... 6

Bảng 1.2.

Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao ................. 8

Bảng 1.3.

Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý
kim loại nặng trong đất ............................................................................ 9

Bảng 1.4.

Số lượng rơm tính theo các loại cây trồng ở Trung Quốc năm 2002.......... 18

Bảng 1.5.



Bảng 3.3.

Phân tích mức độ ô nhiễm kim loại trong đất mỏ chì kẽm Làng Hích ........... 44

Bảng 3.4.

Lượng rơm rạ phát sinh trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ........................ 45

Bảng 3.5.

Tiềm năng sản xuất than sinh học từ rơm rạ tại tỉnh Thái Nguyên ....... 46

Bảng 3.6.

Thành phần, tính chất của than sinh học sản xuất từ rơm rạ ................. 46

Bảng 3.7.

Bảng kết quả phân tích thành phần của đất trước phân tích .................. 47

Bảng 3.8.

Bảng kết quả các chỉ tiêu pH trong quá trình ủ Biochar, tro bay .......... 48

Bảng 3.9.

Bảng kết quả các chỉ tiêu Eh trong quá trình ủ Biochar, tro bay .......... 49

Bảng 3.10. Bảng kết quả các chỉ tiêu EC trong quá trình ủ Biochar, tro bay .......... 50


Biểu đồ lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng và phần trăm sử
dụng tro bay ở Trung Quốc từ 2001-2008............................................. 30

Hình 3.1.

Sơ đồ hành chỉnh tỉnh Thái Nguyên ...................................................... 40


v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... iv
MỤC LỤC ................................................................................................................... v
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu .............................................................................................................. 2
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ............................................................... 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 3
1.1.1. Cơ sở khoa học ......................................................................................... 3
1.1.2. Thực tiễn đề tài ......................................................................................... 3
1.2. Tổng quan về nghiên cứu ô nhiễm KLN trong đất do khai thác khoáng sản ...... 4
1.2.1. Tại Việt Nam ............................................................................................ 4
1.2.2. Tại nước ngoài .......................................................................................... 5
1.2.3. Ngăn chặn ô nhiễm kim loại nặng ............................................................ 6

3.1. Thực trạng việc khai thác khoáng sản và đất bị ô nhiễm KLN trên đất
khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên .................................................................. 40
3.2. Đánh giá nguồn nguyên liệu sản xuất than sinh học (biochar) và tro bay
tại tỉnh Thái Nguyên ............................................................................................. 42
3.2.1. Tình hình phát sinh và thành phần tính chất của tro bay nhà máy
nhiệt điện .......................................................................................................... 42
3.2.2. Nguồn nguyên liệu rơm rạ và thành phần tính chất của than sinh
học sản xuất từ rơm rạ ...................................................................................... 44
3.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại nặng của than hoạt tính, tro bay
trên đất sau khai khoáng ....................................................................................... 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 54
1. Kết luận ............................................................................................................. 54
2. Kiến nghị ........................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 56
PHỤ LỤC


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có số lượng mỏ khoáng sản lớn Đất tại những vùng sau khi khai
thác khoáng sản rất nghèo kiệt và suy thoái nghiêm trọng (Đặng Văn Minh và cs,
2011). Việc suy thoái và ô nhiễm môi trường đất đã làm cho những vùng đất này
không có khả năng canh tác nông nghiệp hoặc nếu trồng được cây nông nghiệp
nhưng hiệu quả thấp và sản phẩm nông nghiệp trồng trên đất này không an toàn cho
người sử dụng (Đặng Văn Can và Đào Ngọc Phong, 2000, Phạm Quang Hà, 2002). Một số
nguyên tố kim loại nặng có tính độc hại cao trong đất sau khai khoáng có thể gây
hại tới động, thực vật và con người (Trịnh Thị Thanh, 2002).
Kim loại nặng (KLN) có thể tồn tại ở trạng thái phản ứng (linh động), hay
không phản ứng (cổ định). Để xử lý kim loại nặng trong đất thường cổ định và ngăn

- Đánh giá nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ sau thu hoach) để tạo
than sinh học và nguồn nguyên liệu tro bay tại Thái Nguyên.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ KLN của các loai than sinh học (sản xuất từ
phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ) và tro bay từ phê thải của các nhà máy nhiệt
điện để xủ lý đất bị ô nhiễm KLN do khai thác khoáng sản.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu về tính chất của than sinh học và tro bay và thành phần kim loại
nặng có trong đất sau khai khoáng. Phân tích, đánh giá được những chỉ tiêu trong
đất và hàm lượng kim loại nặng trong đất thay đổi như thế nào với các công thức ủ
than sinh học và tro bay khác nhau.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu khả năng xử lý đất bị ô nhiễm do bị ô nhiễm kim loại nặng do
khai thác khoáng sản bằng các vật liệu rẻ tiền và sẵn có tại các địa phương như than
sinh học, tro bay.


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1.1. Cơ sở khoa học
Than sinh học (TSH) được sản xuất từ rơm rạ hiện thường được coi là phế phụ
phẩm nông nghiệp. Các loại TSH đều có đặc điểm chung: Độ xốp cao có khả năng
giữ không khí, giữ nước, chất dinh dưỡng, môi trường sống thích hợp cho một số vi
khuẩn và sự phát triển của thực vật, đồng thời có khả năng hấp thụ của các KLN.
Tro bay là một loại chất thải rắn sinh ra từ quá trình đốt than từ các nhà máy
nhiệt điện. Mỗi năm, các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tiêu thụ gần 14 triệu tấn than
và thải ra khoảng 4,5 triệu tấn tro xỉ phế thải. Đến năm 2020, lượng tro xỉ thải lên
đến 16 triệu tấn/năm. Thành phần hóa học của tro bay chủ yếu là hỗn hợp các ôxit

loại bỏ KLN trong nước và sử vật liệu hấp phụ bằng thực vật.
Đất là một trong những thành phần chủ yếu của môi trường, do đó công tác
quản lý đất là hết sức quan trọng và cấp thiết có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến
chất lượng, môi trường đất. Các hoạt động đô thị, khai khoáng, nông nghiệp là
nguyên nhân gây suy giảm chất lượng đất và các hình thức bảo vệ nguồn tài nguyên
đất là yêu cầu khẩn cấp, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong đất.
Việc khai thác, sản xuất và sử dụng các sản phẩm hóa học (ví dụ như ắc quy,
chất thải công nghiệp, cặn bùn,…) gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Bản thân kim
loại nặng cũng tồn tại tự nhiên trong đất nhưng hiếm khi tồn tại ở mức độ độc hại.
Sự tích lũy kim loại nặng quá mức trong đất gây độc hại cho người dân và
những động vật khác. Các thói quen thải kim loại nặng bừa bãi (trong thời gian dài)
làm thay đổi chuỗi thức ăn. Ngộ độc cấp tính từ kim loại nặng hiếm khi do ăn vào
hoặc tiếp xúc qua da nhưng cũng hoàn toàn có thể. Việc tiếp xúc với kim loại nặng
lâu ngày sẽ gây nên các loại bệnh:
- Chì: Gây thần kinh mệt mỏi và rối loạn
- Cd: Ảnh hưởng đến gan, thận và bộ phận GI
- Arsenic: Đầu độc da, thận và hệ nơ ron trung ương.
Vấn đề thường gây ra bởi các cation kim loại (những nguyên tố trong đất là
do các cation Pb2+ …) như Hg, Cd, Pb, Niken, Cu, Zn, Cl và Mn. Các anion xung
quanh thường là (những nguyên tố trong đất kết hợp với oxy và có điện tích âm:
MnO42- …) Arsenic, molybdenum, Solenium và Bo. (Theo GS. Lê Huy Bá, Viện
KHCN và QLMT thành phố HCM).
Bên cạnh đó, tro bay và diatomit được biến tính sau đó đưa vào đất ô nhiễm
KLN để khảo sát khả năng hấp phụ Pb2+ và Cd2+ của chúng. Sử dụng vật liệu điều


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full