Khóa luận Thử nghiệm khả năng hấp phụ kẽm của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt

ÁC THẢI SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường Lớp: N02 Khoa: Môi Trường Khóa học: 2014 - 2019 Giảng viên hướng dẫn: 1. TS. Dư Ngọc Thành 2. Ths. Dương Thị Minh Hòa Thái Nguyên - năm 2019 i LỜI CẢM ƠN Thực hiện phương châm “Học đi đôi với hành”, thực hiện tốt nghiệp là thời gian để mỗi sinh viên sau giai đoạn học tập, nghiên cứu tại trường có điều kiện củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tế. Đây là giai đoạn không thể thiếu được đối với mỗi sinh viên của trường đại học nói chung và trường Đại học Nông Lâm Thái nguyên nói riêng. Với lòng kính trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn đến thầy giáo TS. Dư Ngọc Thành và cô giáo ThS. Dương Thị Minh Hòa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường, các thầy giáo, cô giáo, cán bộ khoa đã truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong qúa trình học tập và rèn luyện tại trường, luôn luôn tận tâm và nhiệt huyết truyền đạt, dìu dắt để em có nền tảng tri thức vững chắc. Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên khóa luận tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 29 tháng 11 năm 2019 Sinh viên Trần Huyền Trang ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Hàm lượng KLN trong một số loại đất ở khu mỏ hoang Songcheon 6 Bảng 2.2. Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng tại một số điểm mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên........................................................................ 9 Bảng 3.1. Công thức thí nghiệm ..................................................................... 22 Bảng 4.1. Kết quả phân tích một số đặc điểm của tro xỉ ................................ 24 Bảng 4.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong đất bãi thải ....................... 25 Bảng 4.3. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 1 giờ thí nghiệm ................................................................................. 26 Bảng 4.4. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 2 giờ thí nghiệm ................................................................................. 28 Bảng 4.5. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 4 giờ thí nghiệm ................................................................................. 30 Bảng 4.6. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau ......................................................................................................... 32 Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt .................................................................................................. 34 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Biểu đồ kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 1 giờ thí nghiệm ................................................................ 27 Hình 4.2. Biểu đồ kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 2 giờ thí nghiệm ................................................................ 29 Hình 4.3. Biểu đồ hiệu suất cố định Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 4 giờ thí nghiệm ................................................................ 31 Hình 4.4. Biểu đồ hiệu suất xử lý Zn di động trong đất của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 8 giờ thí nghiệm ................................................. 33 Hình 4.5. Biểu đồ hiệu suất xử lý Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt .................................................................................................. 35 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ H Giờ KLN Kim loại nặng TP Thành phố KTKS Khai thác khoáng sản QCVN Quy chuẩn Việt Nam VLHP Vật liệu hấp phụ v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ ii DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. iv MỤC LỤC ......................................................................................................... v PHẦN 1. MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu tổng quát .................................................................................. 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................ 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU.................................... 4 2.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản ...................... 4 2.1.1. Tình hình ô nhiễm KLN trên thế giới ..................................................... 4 2.1.2. Tình hình ô nhiễm KLN ở Việt Nam ...................................................... 7 2.1.3. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Thái Nguyên ................................... 8 2.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người ............ 11 2.3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất sau khai thác khoáng sản ......................................................................................................................... 13 2.3.1. Một số phương pháp phổ biến xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng ......... 13 2.3.2. Các phương pháp phổ biến đã áp dụng xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất sau khai thác khoáng sản trên thế giới ............................................. 15 2.3.3. Các nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất sau khai thác khoáng sản ở Việt Nam ................................................................................... 16 2.3.4. Biện pháp xử lý kim loại nặng bằng vật liệu hấp phụ .......................... 17 PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 21 vi 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 21 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 21 3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 21 3.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 22 3.4.1. Phương pháp kế thừa ............................................................................. 22 3.4.2. Phương pháp thiết kế thí nghiệm .......................................................... 22 3.4.3. Phương pháp phân tích .......................................................................... 23 3.4.4. Phương pháp xử lí số liệu ..................................................................... 23 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 24 4.1. Thành phần, tính chất của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt ........................ 24 4.2. Hiện trạng môi trường đất bãi thải mỏ chì kẽm làng Hích ...................... 25 4.3. Thử nghiệm khả năng hấp phụ kim loại Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt. .................................................................................................. 26 4.3.1. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 1 giờ thí nghiệm ........................................................................................................ 26 4.3.2. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 2 giờ thí nghiệm ........................................................................................................ 28 4.3.3. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 4 giờ thí nghiệm ........................................................................................................ 30 4.3.4. Kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt sau 8 giờ thí nghiệm ........................................................................................................ 32 4.3.5. Tổng hợp kết quả hấp phụ Zn di động của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt .. 33 Phần 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 36 5.1. Kết luận .................................................................................................... 36 5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 37 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề quan tâm của tất cả các nước trên thế giới. Các nhà môi trường thế giới đã cảnh báo rằng: cùng với ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước thì ô nhiễm đất cũng là vấn đề đáng lo ngại hiện nay. Trong đó, ô nhiễm kim loại nặng (KLN) do hoạt động khai thác khoáng sản đã để lại những hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường đặc biệt là môi trường đất. Hoạt động khai thác khoáng sản đã phát triển mạnh mẽ từ thập kỷ trước ở nhiều quốc gia giàu tài nguyên như Nga, Mỹ, Australia, Trung Quốc, Ấn Độ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng nguyên liệu khoáng của thế giới như: Quặng sắt, chì, kẽm, than đá, đồng và các khoáng sản khác. Thái Nguyên là một trong những tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng về chủng loại, trong đó có loại khoáng sản có ý nghĩa cao như khoáng sản vonfram đa kim, sắt, than, chì, kẽm Các hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh ngày càng phát triển mạnh, mang lại lợi ích lớn về kinh tế nhưng vấn đề đặt ra là các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường sau khai thác khoáng sản vẫn chưa được triệt để, gây nên những tác động xấu tới môi trường, đặc biệt là ô nhiễm KLN trong môi trường đất. Đồng Hỷ là một huyện thuộc tỉnh Thái Nguyên có các hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra mạnh mẽ như: khai thác mỏ chì - kẽm tại làng Hích, mỏ sắt Trại Cau. Theo các tài liệu nghiên cứu thì hàm lượng Pb, Zn, Cd, As trong đất ở làng Hích đều cao hơn so với các khu vực khác, hàm lượng Zn cao hơn quy chuẩn TCVN 7209:2002 khoảng 45 lần (Trần Thị Phả, 2014) [9]. Zn là nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, nó ảnh hưởng tới 50% chất lượng và năng suất cây trồng, song nếu nó tồn tại trong đất với một 2 lượng lớn sẽ thành chất độc gây nguy hại cho cây trồng và con người. Trước thực trạng trên, vấn đề cấp bách đặt ra là phải có những giải pháp, xử lý thích hợp cho những vùng đất bị ô nhiễm KLN sau khai thác khoáng sản. Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp hóa – lý khác nhau được sử dụng để xử lý KLN trong đất: công nghệ rửa đất, công nghệ cố định tại chỗ, công nghệ xử lý bằng điện động học, công nghệ sử dụng thực vật hấp thụ KLN Tuy nhiên, với xu hướng ô nhiễm môi trường đất diễn ra trên quy mô rộng như hiện nay thì phương pháp hóa - lý thông thường chưa mang lại hiệu quả như mong muốn do chi phí xử lý cao. Hiện nay, các nhà khoa học đang hướng tới phương pháp hấp phụ KLN trong đất bằng các vật liệu có sẵn, chi phí xử lý thấp, dễ áp dụng và thân thiện với môi trường. Do phương pháp này có khả năng loại bỏ được nhiều chất ô nhiễm có độc tính cao mà phương pháp khác không thể xử lý hoặc xử lý không triệt để. Hơn nữa, phương pháp hấp phụ còn có ưu điểm là quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí xử lý thấp. Tìm ra loại vật liệu hấp phụ mới cũng là xu hướng được các nhà khoa học hiện nay đang rất quan tâm. Chính vì vậy đề tài của em chọn là “Thử nghiệm khả năng hấp phụ kẽm (Zn) của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt” . 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu thành phần và tính chất của tro xỉ từ lò đốt rác thải sinh hoạt và thử nghiệm khả năng hấp phụ Zn trong đất bãi thải mỏ chì kẽm làng Hích của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu thành phần, tính chất của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt và tro được biến tính bằng axit H2SO4 0,05N. 3 - Thử nghiệm khả năng hấp phụ kim loại Zn của tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt, tro xỉ được biến tính bằng axit H2SO4. 1.3. Ý nghĩa của đề tài - Đề tài sẽ là cầu nối giữa kiến thức học tập và thực tế, là cơ hội tiếp cận với thực tế, vận dụng những kiến thức đã học để hiểu rõ bản chất vấn đề nghiên cứu. - Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu tham khảo. - Đề tài là cơ sở để lựa chọn, áp dụng biện pháp để thực hiện đánh giá chính xác nhất khả năng xử lý và hiệu quả cải tạo vùng đất ô nhiễm do KLN. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản 2.1.1. Tình hình ô nhiễm KLN trên thế giới Hiện nay, các khu vực khai thác mỏ, khoáng sản, các khu công nghiệp và các thành phố lớn là những nguồn phát thải ra một lượng lớn KLN, chúng có khả năng tồn tại trong môi trường, vấn đề không đáng lo ngại nhiều nếu chúng không xâm nhập được vào cơ thể sinh vật và hệ sinh thái. Điều đáng quan tâm là KLN có tính bền vững khó phân hủy, có khả năng xâm nhập và tích lũy đến mức độ gây độc cho con người, sinh vật và hệ sinh thái. Từ mức độ nhiễm chì trong đất trồng đến các độc tố trong nước và không khí bị nhiễm phóng xạ, học viện Blacksmith đã đưa ra các khu vực “thảm họa sinh thái học” của thế giới. Năm 2000, vụ tai nạn hầm mỏ xảy ra tại công ty Aurul (Rumani) đã thải ra 50-100 tấn xianua và kim loại nặng (như đồng) và dòng sông gần Baia Mare( thuộc vùng Đông – Bắc Rumani). Sự nhiễm độc này đã khiến các loài thủy sản ở đây chết hàng loạt, tồn tại đến hệ thực vật và làm bẩn nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân. Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác Pb thì hàm lượng Pb trong đất khoảng 1500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xung quanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng chì trong đất 7600 µg/g. Hàm lượng Pb trong bùn cống, rãnh ở một số thành phố công nghiệp tại Anh dao động từ 120µg/g – 3000 µg/g (Berrow và Webber, 1993), trong khi tiêu chuẩn cho phép tại đây là không quá 1000 µg/g [3]. Theo nghiên cứu của viện Blacksmith (2007) [18], tại La Oroya – một thành phố khai mỏ của Peru gần như 100% trẻ em ở đây có hàm lượng chì trong máu vượt mức cho phép của tất cả các loại tiêu chuẩn trên thế giới. Còn 5 ở Kabwe (Zambia) các mỏ khai thác và lò nấu chì đã ngừng hoạt động từ lâu, nhưng nồng độ chì ở đây vẫn ở mức khủng khiếp. Tính trung bình thì trẻ em ở Kabwe có nồng độ chì cao gấp 10 lần mức cho phép của Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ và có thể gây tử vong. Khi các chuyên gia của Mỹ lấy mẫu máu của trẻ em tại Kabwe để phân tích, các thiết bị của họ trục trặc liên tục vì mọi chỉ số đều vượt ngưỡng tối đa. Thiên Anh, Trung Quốc là một thành phố công nghiệp, Thiên Anh chiếm khoảng hơn một nửa sản lượng chì của Trung Quốc. Thứ kim loại độc hại này ngấm vào nước và đất trồng của Thiên Anh và ngấm vào máu trẻ em sinh ra tại đây. Đó có thể là nguyên nhân dẫn tới việc các em nhỏ ở Thiên Anh có chỉ số IQ thấp. Qua kiểm tra, lúa mỳ trồng ở Thiên Anh chứa lượng chì cao gấp 24 lần chuẩn của Trung Quốc [18]. Kabwe, Zambia khi các mỏ chì lớn được phát hiện gần Kabwe năm 1902, Zambia là một thuộc địa của Anh, và có rất ít quan tâm tới ảnh hưởng của kim loại độc hại với người dân nới đây. Đáng buồn thay, tình trạng này tới nay hầu như không được cải thiện. Và cho dù công việc khai thác, chế biến chì không còn hoạt động nhưng mức ô nhiễm chì ở Kabwe là rất lớn. Tính trung bình, mức nhiễm chì ở trẻ em cao hơn chuẩn cho phép của Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ từ 5-10 lần, và có thể thậm chí còn cao hơn mức gây tử vong. Song cũng có một tia hy vọng khi Ngân hàng Thế giới gần đây đã thông báo một dự án làm sạch môi trường trị giá 40 triệu USD [18]. Công trình nghiên cứu của Kabata và Henryk (1985) [11] tại 53 thành phố, thị xã ở nước Anh cho thấy hầu hết đất có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm, năm 1993 có khoảng 200.000 ha đất bị ô nhiễm KLN. Khi nghiên cứu nước mưa chảy ra từ các đường cao tốc một số vùng tây nam Scotland theo nghiên cứu của hai tác giả Neill Mc.A. và Olley S.(1998) [11] nhận thấy rằng do ảnh hưởng của hoạt động giao thông, các chất thải ra 6 từ các động cơ đốt trong của các phương tiện tham gia giao thông chính là các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước mặt. Theo hai tác giả này trong tổng số 63 mẫu nghiên cứu, nồng độ Cu (không hoà tan) dao động từ 0,001 – 0,036 ppm, đạt trung bình là 0,011 ppm, nồng độ Zn tổng số dao động trong khoảng 0,001 – 0,132ppm, trung bình đạt 0,029 ppm. Hàm lượng Cu (không hoà tan) và Zn tổng số đều vượt 0,007 lần tiêu chuẩn cho phép [11]. Những tác động đến môi trường của hoạt động khai thác khoáng sản không chỉ dừng lại trong quá trình khai thác mà sau khi hoạt động khai thác kết thúc ảnh hưởng của hoạt động vẫn tiếp diễn đặc biệt là môi trường đất. Một số nhà khoa học đã tiến hành lấy mẫu và xác định nồng độ kim loại nặng chứa trong đất để tiến hành đánh giá hiện trạng đất thì thấy rằng đất ở những khu vực này vẫn còn bị ô nhiễm kim loại nặng với nồng độ cao. Như tại mỏ vàng – bạc Soncheon của Hàn Quốc, Lim H.S và cộng sự đã xác định được hàm lượng các kim loại nặng tại một số loại đất như bảng 1.3 [19]. Bảng 2.1 Hàm lượng KLN trong một số loại đất ở khu mỏ hoang Songcheon Đơn vị: ppm Đất bình Nguyên Đất trang Bãi thải quặng Đất vùng núi thường trên tố trại thế giới As 3.584- 143.813 695 -3.082 7-626 6 Cd 2,2- 20 1,32 0,75 0,35 Cu 30-749 36- 89 13-673 30 Pb 125 – 50.803 63- 428 23-290 35 Zn 580- 7541 115 – 795 63-110 90 Hg 0,09- 1,01 0,19- 0,55 0,09-4,90 0,06 Nguồn: Theo Lim H. S và cộng sự (2004)[19] 7 Theo các tác giả Lim H.S thì bãi thải đuôi quặng ở đây là nguồn điểm gây ô nhiễm các kim loại cho đất ở những khu vực xung quanh. Hàm lượng các kim loại cao trong đất trang trại là do sự phát tán kim loại bởi gió, nước từ các bãi quặng đuôi. Đa số cây trồng ở các khu đất bị nhiễm kim loại đã bị nhiễm As và Zn ở mức cao. 2.1.2. Tình hình ô nhiễm KLN ở Việt Nam Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú và đa dạng với hơn 5000 điểm mỏ thuộc 60 loại khoáng sản khác nhau được phát hiện và khai thác. Nhưng hầu hết các loại khoáng sản có trữ lượng lớn sau khai thác được đều xuất khẩu thô sang các nước khác ít khoáng sản được tinh luyện ngay trong nước như dầu mỏ, than đá Ngành khai thác khoáng sản ở Việt Nam đã có lịch sử phát triển hàng trăm năm, tuy nhiên sự phát triển và hiệu quả đóng góp của ngành đối với nền kinh tế còn chưa xứng đáng với tiềm năng [13] [15]. Nguyễn Ngọc Quỳnh và cộng sự (2002), tại TP. HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngâm, crom, trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích công nghiệp. Trong đó hàm lượng cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần, kẽm vượt quá 1,76 lần [11]. Các kết luận tương tự cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2001) đưa ra khi nghiên cứu hàm lượng Cu, Pb, Zn trong các loại đất: phù sa, đất vàng nhạt trên đá cát, đất nâu đỏ phát triển trên đá vôi, đất nâu đỏ phát triển trên đá bazan ở một số vùng của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong đất nâu đỏ phát triển trên đá vôi lấy tại Ninh Bình có hàm lượng Cu và Zn khá cao (106 mg/kg và 153 mg/kg) nhưng lại thấp trong đất vàng nhạt trên đá cát lấy tại Bắc Giang (16 mg/kg và 32 mg/kg). 8 Tại Thành phố Đà Nẵng, với 6 khu công ngiệp và 300 doanh nghiệp đang hoạt động, có tốc độ phát triển công nghiệp nhanh nhưng đi kèm với nó là dấu hiệu ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng. Khu vực hạ lưu sông Cu Đê nơi nhận nguồn nước thải của KCN Hòa Khánh và KCN Liên Chiều có hàm lượng KLN vượt từ 1 – 10 lần tiêu chuẩn cho phép. Ô nhiễm KLN ở Việt Nam chưa xảy ra trên diện rộng tuy nhiên, đã có hiện tượng ô nhiễm cục bộ ở một số khu vực đặc biệt là một số KCN và các làng nghề tái chế kim loại [2]. 2.1.3. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Thái Nguyên Thái Nguyên là một tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng về chủng loại, do vậy, những tác động tiêu cực tới môi trường: ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm môi trường nước, ô nhiễm môi trường đất... do hoạt động sản xuất, khai thác, chế biến là không thể tránh khỏi. Ở mỏ than núi Hồng ( xã Yên Lãng), mỏ thiếc (xã Hà Thượng, huyện Đại Từ), mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì - kẽm làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Kết quả phân tích mẫu đất cho thấy, mỏ than núi Hồng là điểm nóng về ô nhiễm asen trong đất, thường hàm lượng từ 202 – 3.690 ppm, gấp 17 – 308 lần tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng asen trong đất [9]. Trong khi đó, mỏ kẽm, chì làng Hích có hàm lượng chì và kẽm tương ứng là 13.028 ppm và 9.863 ppm, gấp 186 lần tiêu chuẩn cho phép đối với chì và 49 lần đối với kẽm. Mỏ thiếc xã Hà Thượng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng, có nơi hàm lượng asen trong đất lên đến 15.146 ppm, gấp 1.262 lần quy định [9]. Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm KLN đã và đang thách thức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các đô thị Việt Nam là ô nhiễm nguồn nước mặt, ô nhiễm bụi, ô nhiễm KLN và các chất độc hại như Pb, Zn, Hg, As. 9 Bảng 2.2. Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng tại một số điểm mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Đơn vị: mg/kg Hàm lượng kim loại nặng tại các mỏ khai thác Mỏ Khai KH Trung Trung Trung Trung Thác Mẫu Zn Pb Cd As bình bình bình bình Mỏ chì - Đ1 2311,36 321,98 34,38 185,49 kẽm Cuội Đ2 2011,52 1987,89 342,80 318,67 32,82 29,46 176,70 204,17 Nắc Đ3 1640,80 291,24 21,18 250,31 Đ4 1871,12 340,56 24,96 114,39 Mỏ titan Đ5 1284,80 189,92 18,24 141,75 Cây Châm 1523,94 277,04 25,01 183,30 Đ6 1137,12 351,68 30,48 256,12 1 Đ7 1802,72 225,98 26,34 220,94 Đ8 1632,96 375,68 37,14 269,64 Mỏ sắt Đ9 2222,72 1964,8 357,12 302,55 35,22 34,6 182,35 285,33 Trại Cau Đ10 2038,72 174,84 31,44 404,01 Mỏ titan Đ11 1147,22 1566,89 6,81 53,64 Cây Châm Đ12 1510,87 1471,94 718,23 1365,21 2,99 5,16 154,80 109,83 2 Đ13 1757,73 1810,52 5,69 121,05 Mỏ chì - Đ14 1432,98 1293,62 4,64 61,20 kẽm Làng Đ15 1085,40 1574,03 1016,24 1149,26 5,76 4,40 122,40 104,55 Hích Đ16 2203,71 1137,93 2,79 130,05 QCVN 03- 200 70 2 12 MT:2015/BTNMT Nguồn: Trần Thị Phả, 2014 [9] Theo kết quả nghiên cứu của Trần Thị Phả, mẫu đất tại các mỏ nghiên cứu đều chứa hàm lượng của 4 nguyên tố KLN. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là hàm lượng KLN ở tất cả các mẫu phân tích đều vượt quá quy chuẩn cho phép. Ở mỏ chì kẽm Cuội Nắc, hàm lượng Zn gấp 8,2 - 11,5 lần, hàm lượng Pb gấp 4,2 - 4,9 lần, hàm lượng Cd gấp 10 - 17 lần; hàm lượng As gấp 14,7 - 10 20,9 lần tiêu chuẩn cho phép (QCVN 03-MT:2015/BTNMT). Hàm lượng Zn tại đây cao nhất trong 5 mỏ nghiên cứu là do cấu tạo địa chất của mỏ Cuội Nắc và do quá trình tuyển rửa, khai thác lượng Zn theo nước thải và chất thải rắn không được xử lý nên đã tích tụ ngày càng nhiều trong đất dẫn tới ô nhiễm nghiêm trọng. Mỏ titan Cây Châm 1 có hàm lượng Zn gấp 5,7 - 9,36 lần, hàm lượng Pb gấp 2,7 - 5 lần, hàm lượng Cd gấp 9,1 - 15,2 lần, hàm lượng As gấp 9,5 - 21,3 lần tiêu chuẩn cho phép (QCVN 03-MT:2015/BTNMT). Mỏ titan Cây Châm 2 có hàm lượng Zn gấp 5,7 - 8,8 lần, hàm lượng Pb gấp 10,2 - 25,8 lần, hàm lượng Cd gấp 1,5 - 3,4 lần, hàm lượng As gấp 4,4 - 12,9 lần tiêu chuẩn cho phép (QCVN 03-MT:2015/BTNMT). Hàm lượng Pb trung bình là 1365,21 mg/kg và cao hơn 4 mỏ còn lại do nước thải và chất thải rắn không được xử lý đổ bừa bãi ra khai trường và khu vực xử lý. Mỏ sắt Trại Cau có hàm lượng Zn gấp 8,2 - 11,1 lần, hàm lượng Pb gấp 2,5 - 5,4 lần, hàm lượng Cd gấp 15,7 - 18,6 lần, hàm lượng As gấp 15,1 - 33,6 lần tiêu chuẩn cho phép (QCVN 03-MT:2015/BTNMT). Tại đây, lượng Cd, As cao hơn so với các mỏ khác là do Cd, As luôn đi kèm với các loại quặng sắt, sau quá trình khai thác không được quản lý khoa học nên lượng Cd càng nhiều trong môi trường đất. Mỏ chì kẽm Làng Hích có hàm lượng Zn, Pb, Cd và As gấp lần lượt tương ứng là 5,4 - 11 lần, 14,5 - 18,5 lần, 2,3 - 2,9 lần, 5,1 - 10,8 lần tiêu chuẩn cho phép (QCVN 03-MT:2015/BTNMT). Số liệu phân tích trên cho chúng ta thấy, sau quá trình khai thác, môi trường đất tại các mỏ hiện đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, vượt QCVN 03- MT:2015/BTNMT rất nhiều. Có thể dễ dàng nhận thấy hàm lượng KLN tại sườn đồi thấp hơn so với tại chân đồi do quá trình rửa trôi các KLN theo dòng nước và gió. 11 2.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người * Kẽm (Zn) Quá trình khai khác khoáng sản gây ô nhiễm và suy thoái môi trường đất ở mức độ nghiêm trọng nhất và là một thực tế đáng báo động. Các dạng ô nhiễm môi trường tại những mỏ đã và đang khai thác rất đa dạng như ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm với các tác nhân gây ô nhiễm là axit, KLN, các loại khí độc v.v Hiện tượng suy giảm chất lượng nước mặt, nước ngầm ở nhiều nơi do ô nhiễm KLN có nguồn gốc công nghiệp như Ni, Cr, Pb, As, Cu, Se, Hg, Cd cần phải sớm có giải pháp xử lý. Nhiều KLN rất độc đối với con người và môi trường cho dù ở nồng độ rất thấp. Mặc dù Zn là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng Zn vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều Zn làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion Zn tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với thực vật, động vật không xương sống và thậm chí là cả động vật có xương sống. Mô hình hoạt động của ion tự do đã được công bố trong một số ấn phẩm, cho thấy rằng chỉ một lượng nhỏ mol ion kẽm tự do cũng giết đi một số sinh vật. Khi hàm lượng kẽm trong đất nhiều sẽ gây độc hại tới thực vật, làm rễ không phát triển được, mất diệp lục, lá nhỏ, có màu vàng, gây ra những hậu quả nghiêm trọng, dẫn đến làm giảm năng suất cây trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm đa dạng sinh học.. Nhiều diện tích đất canh tác nông nghiệp phải bỏ hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên. Sự tích tụ hàm lượng Zn cao trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng, vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người. Zn thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, gây ra các bệnh về gan, viêm da, mù màu, ung thư * Chì (Pb) Chì là nguyên tố thuộc nhóm IV, số hiệu nguyên tử là 82, có hai trạng thái oxy hóa bền là Pb(II) và Pb(IV), có bốn đồng vị là 204Pb, 206Pb, 207Pb, 12 208Pb. Chì là kim loại nặng có khối lượng 207,2 đ.v.c, trọng lượng riêng là 11,3 g/cm3, màu trắng xám, dễ nóng chảy ở nhiệt độ 3270C. Pb có tính mềm, dễ cán mỏng, dễ cắt và dễ định hình. Chính vì vậy mà nó được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp. Trong môi trường, Pb tồn tại trong đất từ 150 đến 5000 năm và chủ yếu tồn tại dưới dạng ion của các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người. Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc. Chì đi vào cơ thể con người qua nước uống, không khí và thức ăn bị nhiễm chì. Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hoá vitamin D. * Crom (Cr) Nước thải từ công nghiệp mạ điện, công nghiệp khai thác mỏ, nung đốt các nhiên liệu hóa thạch, là các nguồn gây ô nhiễm crom. Crom có trong nước thải thường gặp ở dạng Cr(III) và Cr(VI). Cr(III) không độc nhưng Cr(VI) rất độc hại đối với cơ thể người, nó gây nguy hiểm cho gan, thận và đường hô hấp, gây ra các bệnh về răng, miệng, kích thích da,... * Mangan Mangan là một trong các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sức khoẻ con người trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Do mangan được hấp thụ rất ít qua đường ruột nên hầu như không ai bị ngộ độc do ăn hoặc uống thực phẩm có chứa nhiều mangan hơn nhu cầu cần thiết (2 – 5mg/ngày). Tuy nhiên, ngộ độc mangan vẫn có thể xảy ra, gây rối loạn hoạt động thần kinh với biểu hiện rung giật kiểu Parkinson. Cũng có một số trường hợp ngộ độc mangan là do 13 nguồn nước uống bị ô nhiễm nặng mangan do rò rỉ từ bãi chôn pin, ắc quy vào nguồn nước sinh hoạt, uống thuốc có chứa mangan liều cao và kéo dài, hoặc do tắm hơi nước khoáng có nhiều mangan thường xuyên. * Niken Niken được sử dụng nhiều trong các ngành công ng