(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất lý hóa nước suối tân long dưới tác động của nước thải mỏ than khánh hòa tỉnh thái nguyên môi trường và bảo vệ môi trường

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu

Mỏ than Khánh Hòa tọa lạc tại xã Phúc Hà, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam Khu vực này nằm ở phía Tây - Tây Bắc của trung tâm thành phố, với tọa độ địa lý cụ thể.

Tiếp giáp các phía của mỏ như sau:

- Phía Đông giáp cánh đồng lúa

- Phía Tây giáp khu dân cư và phụ lưu suối Tân Long

- Phía nam giáp khu dân cư và cánh đồng lúa

- Phía Bắc giáp khu dân cư và lưu vực suối Tân Long

Mỏ nằm ở phía Đông và phía Bắc xã Phúc Hà, gần trụ sở UBND xã và trường tiểu học Khu vực xung quanh mỏ có khoảng 100 hộ dân sinh sống.

Khu vực khai trường cách hộ dân gần nhất là: 500m

Khu vực bãi thải cách hộ dân gần nhất là: 50m

Khu vực mỏ có hệ thống sông suối gồm suối Khánh Hoà (suối Huyền), suối Nam Tiền và suối Sơn Cẩm, là những phụ lưu chính đổ vào suối Tân Long, nơi tiếp nhận nước thải từ mỏ than Khánh Hoà.

1.1.2 Điều kiện khí tƣợng, thuỷ văn khu vực mỏ than Khánh Hoà a/ Điều kiện khí tượng:

Mỏ than Khánh Hòa tọa lạc tại xã Phúc Hà, thành phố Thái Nguyên, sở hữu đặc điểm khí hậu đặc trưng của khu vực này và vùng trung du miền núi Bắc Bộ Khí hậu nơi đây được phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.

- Nhiệt độ trung bình năm đạt khoảng 36 0 C trong đó có nhiệt độ trung bình cao nhất đạt 28,8 0 c và trung bình thấp nhất khoảng 17 0 C

- Độ ẩm không khí của khu vực khá cao, trung bình đạt 82%, độ ẩm trung bình lớn nhất 88%và trung bình thấp nhất đạt 77%

- Tổng số giờ nắng trung bình tháng khoảng 113giờ/tháng

- Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất là tháng 7 và tháng nhỏ nhất là tháng 2

- Hướng gió thịnh hành tại khu vực mỏ là Đông Bắc (mùa đông) và Đông Nam (mua hè) b/ Điều kiện thuỷ văn:

Trong khu vực mỏ than, hệ thống nước mặt chủ yếu bao gồm các suối như Sơn Cẩm, Khánh Hoà, Huyền và Nam Tiền Những phụ lưu này chảy vào suối Tân Long trước khi đổ ra sông Cầu Thông tin về lưu lượng của các suối được trình bày trong bảng 1.1.

Bảng 1.1 Thống kê lưu lượng các suối chính

Suối Khánh Hoà (Suối Huyền)

Lớp phủ đệ tứ chứa nước có thành phần chủ yếu là cuội, sạn, cát, sét và đất trồng, với độ dày từ vài mét đến 9-10 mét Vào mùa mưa, lớp phủ này thường gần như bão hòa nước, trong khi vào mùa khô, nước gần như cạn kiệt Nguồn cung cấp nước chủ yếu đến từ mưa, và nước sẽ thoát ra qua các tầng đá của tầng chứa than.

Tầng chứa nước trong địa tầng chứa than chủ yếu bao gồm đá vôi, sét, cùng với một số lớp cát, bột kết và bột kết vôi Đặc biệt, phần nông trong các lớp đá vôi sét thường có sự xuất hiện của hang cactơ.

1.1.3 Đặc điểm địa hình địa chất mỏ than Khánh Hoà a/ Địa hình mỏ than Khánh Hoà:

Mỏ than Khánh Hoà nằm trong thung lũng dài khoảng 6km, rộng 600-700m, có địa hình dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam với độ cao trung bình từ 32m đến 28m Phía Nam và Đông Nam thung lũng là các dải đồi thấp từ +30m đến +70m, một số đỉnh đồi cao tới +150m Về địa chất, trầm tích chứa than của mỏ Khánh Hoà thuộc hệ trias, thống lượng, bậc Nori-Rêti, điệp Bá Sơn (T 3 n-rbs Bá Sơn), phân bố từ Cao Ngạn qua Quán Triều dọc theo thung lũng Nam Tiền làng Ngò An Khánh-Bá Sơn với chiều dài trên 6km.

Các lớp hạt thô: gồm sạn kết, bột kết chiếm tỉ lệ không lớn

1.1.4 Hoạt động khai thác và đổ thải tại mỏ than Khánh Hòa

Từ năm 1954 đến 2006, mỏ than Khánh Hòa đã khai thác gần 5 triệu tấn than, trong đó từ năm 1980 đến 2006, tổng sản lượng đạt 3.702.331 tấn Quá trình khai thác lộ thiên đã làm thay đổi địa hình khu vực Trong 5 năm gần đây, sản lượng than khai thác tăng đáng kể, với 705.000 tấn than nguyên khai được khai thác trong năm 2011 Một vấn đề môi trường cấp bách là các bãi thải và nước thải từ mỏ, vì để sản xuất 1 tấn than, cần bốc xúc hơn 10 tấn đất đá Điều này dẫn đến việc các bãi thải ngày càng cao, ảnh hưởng lớn đến môi trường và cộng đồng xung quanh Hơn nữa, quy mô khai thác ngày càng tăng, diện tích moong mở rộng, và lượng nước thải phát sinh lớn (>3.000 m³/ngày) không được xử lý triệt để, gây ô nhiễm môi trường nước và thay đổi chất lượng nước suối tiếp nhận.

Hoạt động khai thác tại mỏ than Khánh Hòa và những vấn đề về ô nhiễm môi trường

Hoạt động khai thác than quy mô lớn hiện nay đã dẫn đến tình trạng quá tải tại các bãi thải xung quanh mỏ than, với sự quản lý lỏng lẻo khiến chúng dần trở thành những núi thải cao vượt mức cho phép hàng chục mét, tiềm ẩn nguy cơ sạt lở Tác động của các bãi thải này đến môi trường diễn ra rộng rãi và sâu sắc.

- Tác động đến địa hình, địa mạo

- Thay đổi độ cao: phức tạp hoá địa hình, tăng độ tương phản, tăng độ chênh cao tương đối giữa các dạng địa hình, giảm thế năng địa hình

- Thay đổi độ dốc tự nhiên của địa hình khu vực sẵn có

- Thay đổi cấu trúc cảnh quan tự nhiên về độ phủ xanh, địa hình tự nhiên…

Biến đổi lưu vực và các bồn thu nước dẫn đến sự hình thành các bồn trũng mới rất sâu, làm thay đổi hướng chảy của dòng nước mặt và phân tán nguồn nước Đồng thời, hiện tượng này cũng tạo ra các vỉa nước ngầm mới trong các lớp đất đá tại các bãi thải.

Sụt lún đất tạo ra các vùng trũng, nếp lõm và đứt gãy, đồng thời có thể hình thành sự tổng hợp của nhiều dạng khác nhau trên bề mặt, tùy thuộc vào mức độ và kiểu sụt lún.

Tác động đến lớp thổ nhưỡng có thể làm thay đổi thành phần, đặc tính và cấu trúc của đất, ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất do sự lộ đá gốc.

- Quá trình đổ thải làm thay đổi đáng kể các đặc tính vật lý, hoá học của cả hệ thống tự nhiên [15]

1.2.1 Thành phần chất thải và đặc điểm các bãi thải mỏ

Sau khi khai thác và sàng lọc than, một lượng lớn đất đá và lưu huỳnh sẽ được thải ra Công ty Than Khánh Hòa hiện có hai bãi đổ thải, bao gồm bãi thải Nam và bãi thải Tây, tọa lạc tại xã Phúc Hà.

Bãi thải Nam hiện có 6 tầng, với đỉnh cao nhất đạt gần +190m, vượt mức thiết kế tối đa là +150m, trong khi bãi thải Tây chỉ có 3 tầng và cao nhất là +80m Từ chân bãi thải Nam đến đỉnh cao nhất là 300m, và trong bán kính 200m từ chân bãi thải, có 288 hộ dân sinh sống cùng nhiều công trình hành chính địa phương như trụ sở Đảng ủy, UBND xã, trường mầm non và trạm y tế Cụ thể, có 112 hộ nằm trong khoảng 0m - 12m, 85 hộ trong khoảng 50m - 100m, và 91 hộ trong khoảng 100m - 200m tính từ chân bãi thải.

1.2.2 Ảnh hưởng của nước thải mỏ đến môi trường nước ở các lưu vực xung quanh Ảnh hưởng từ nước thải mỏ đã làm cho chất lượng nước mặt tại các điểm sông, suối, ao, hồ khu vực lân cận mỏ than bị suy giảm Trong đó, chất lượng nước mặt tại lưu vực bao quanh mỏ có dấu hiệu ô nhiễm nặng về chất rắn lơ lửng, độ đục Trong nước thải mỏ có nguyên tố lưu huỳnh là kết quả quá trình hoạt động của vi sinh vật Than để lâu ngày, lưu huỳnh sunphat sinh ra thay thế dần lưu huỳnh pyrit Sunphat nằm ở dạng muối sắt và axit sunfuric là những chất tan trong nước, đây cũng là nguyên nhân làm cho hàm lượng các ion SO 4 2- cao trong nước thải mỏ cũng như các lưu vực bao quanh mỏ

Hoạt động khai thác than lộ thiên còn làm hạ thấp tầng chứa nước ngầm, làm suy giảm trữ lượng nước và có nguy cơ bị axit hóa cao

Mỗi ngày, hoạt động khai thác hầm lò thải ra môi trường khoảng 3 - 10 m³ nước thải cho mỗi tấn than khai thác, trong khi đó, mỏ lộ thiên thải ra 2 m³ và quy trình tuyển than thải 0,5 m³ nước thải cho mỗi tấn than sạch.

Lượng nước thải phát sinh từ các loại hình khai thác than gồm:

Trong hầm than, nước tích tụ từ nguồn nước ngầm hoặc do hiện tượng rò rỉ từ bề mặt, cần phải được xử lý bằng cách làm khô hoặc bơm ra ngoài Do đó, cả mỏ than lộ thiên và mỏ than hầm lò đều phát sinh nước thải.

Khối lượng nước trong các mỏ than phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng vùng Cụ thể, ở một số khu vực, mỗi tấn than được bóc tách cần bơm 1 m³ nước ngầm, trong khi ở các mỏ than lộ thiên, lượng nước ngầm lên đến 7,75 m³/tấn than Ngược lại, tại các mỏ than có lớp phủ, lượng nước ngầm chỉ là 0,96 m³/tấn than Nước trong hầm mỏ thường có độ pH thấp và chứa nhiều chất rắn lơ lửng, sunphat, cũng như các kim loại nặng như sắt (Fe) và mangan (Mn).

* Nước thải từ moong khai thác

Nguồn thải từ mỏ khai thác lộ thiên chủ yếu là nước mưa chảy tràn qua các khu vực khai thác, bãi thải và tuyến đường Trong mùa mưa, nước mưa mang theo bùn sét, đất đá, bụi than và xăng dầu từ hoạt động của phương tiện và máy móc trên công trường Ngược lại, vào mùa khô, lượng nước từ moong khai thác là không đáng kể.

1.2.3 Nguy cơ tiềm ẩn tại các bãi đổ thải do đặc tính keo của sét trong thành phần thải

Trên toàn cầu, nhiều vụ sạt lở đã xảy ra tại các khu vực có nền địa chất yếu và bãi đổ thải, chủ yếu do hoạt động của khoáng sét trong đất Khoáng sét có khả năng hút nước, trương nở và di chuyển trong môi trường lỏng khi ở trạng thái tán keo Do đó, việc xác định khả năng di động của khoáng sét là rất quan trọng trong công tác quản lý và ngăn ngừa các thảm họa sạt lở tại các bãi đổ thải.

1.2.3.1 Cơ chế hoạt động của keo sét và vấn đề ô nhiễm môi trường nước xung quanh bãi thải mỏ

Các keo sét là loại keo vô cơ, thuộc nhóm khoáng vật thứ sinh alumin silicat, hình thành từ sự biến đổi của khoáng vật nguyên sinh trong quá trình phong hoá đất Chúng phổ biến trong nhiều loại đất và là thành phần chính của cấp hạt sét, do đó được gọi là khoáng vật sét Các khoáng vật này có đặc điểm là mức độ phân tán cao và không tan trong nước.

Trong đất, keo sét đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là các loại kaolinit, montmorilonit và hydromica Những keo sét này có cấu trúc lớp tương tự như mica và đặc điểm thay thế đồng hình.

+ Cấu tạo lớp của keo sét được tạo thành do sự liên kết của phiến khối tứ diện ôxit silic và phiến khối bát diện gipxit

+ Hiện tượng thay thế đồng hình

Trong một số khoáng vật, đặc biệt là khoáng sét, có hiện tượng thay thế đồng hình, trong đó các nguyên tố trong mạng lưới tinh thể có thể được thay thế bởi các nguyên tố khác từ bên ngoài Hiện tượng này không làm thay đổi hình dạng của khoáng vật, nhưng lại ảnh hưởng đến các tính chất của chúng.

1.2.3.2 Cơ chế phân tán khoáng sét

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu

Các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của mẫu nước được xác định theo các phương pháp liệt kê trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích nước

STT Thông Số Phương Pháp (*) Mô tả

2 pH Máy đo pH Đo điện thế dùng điện cực thuỷ tinh

3 Độ đục Máy đo độ đục

Dựa vào việc so sánh cường độ phân tán ánh sáng của một chất lơ lửng trong các điều kiện xác định với cường độ phân tán ánh sáng của mẫu trong cùng điều kiện, chúng ta có thể rút ra những kết luận quan trọng về tính chất quang học của chất lơ lửng đó.

Mẫu được lọc qua giấy lọc 0,45 àm, sấy ở 103 - 105°C trong thời gian 4 - 6 giờ Cân giấy lọc đã sấy ngay sau khi nguội

Cho nước cần phân tích vào đầy bình 300ml, cung cấp cho mẫu một lượng ôxy bão hòa, đậy kín và ủ ở 20 o C Đo

DO trước và sau khi ủ 5 ngày bằng máy đo DO

Oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng hỗn hợp bicromat và axit sunfuric trong cuvet đậy kín ở 150 o C trong 2 giờ; đo độ hấp thụ quang ở 420 nm

7 Sunphat (SO 4 2- ) Trọng lượng và đo quang

Dựa vào kết tủa ion sunphat bằng bari clorid trong môi trường axit, lọc dung dịch qua giấy lọc không tro Sau đó, nung kết tủa ở nhiệt độ 800°C, để nguội trong bình hút ẩm và thực hiện cân để xác định khối lượng.

Để kiểm tra chất lượng đất, ta dựa vào khả năng kết tủa của ion SO4²- trong dịch lọc khi kết hợp với Ba²+ để tạo ra kết tủa BaSO4 màu trắng Độ đục của dung dịch được đo ở bước sóng 600 nm.

Von-ampe hòa tan xung vi phân (DP-ASV) trên điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE)

Để phân tích mẫu nước, cần đun sôi với hỗn hợp axit nhằm phân hủy các chất hữu cơ Đối với mẫu trầm tích, quá trình phân hủy cũng được thực hiện bằng hỗn hợp axit và sau đó lọc để tiến hành phân tích.

• Quy trình phân tích Cu II , Pb II , Zn II ,

Cd II bằng DP- ASV dùng HMDE:

+ Các kim loại được tập trung lên HMDE bằng cách điện phân ở thế -

Trong môi trường đệm axetat (pH 4,5), quá trình điện phân được thực hiện ở điện áp 1000 mV (so với Ag/AgCl) trong 120 giây Dung dịch phân tích được khuấy đều bằng thanh khuấy từ bọc nhựa teflon Sau khi hoàn tất giai đoạn điện phân làm giàu, cần ngừng khuấy trong 30 giây.

Giai đoạn hòa tan được thực hiện bằng cách quét thế từ -1000 mV đến -100 mV theo chiều dương Đường von-ampe hòa tan được ghi lại thông qua kỹ thuật xung vi phân.

- Nồng độ kim loại được xác định bằng phương pháp đường chuẩn

(*)SMEWW - Standard Methods for Examination of Water and Wastewater

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu mẫu trầm tích và mẫu đất

- Quy trình tách cấp hạt sét:

Cấp hạt sột (< 2 àm) được tách ra khỏi các cấp hạt có kích thước lớn hơn trong mẫu đất bằng phương pháp phân tán và gạn trong cột lắng Hạt sét tách ra từ cột lắng được hòa trong nước cất 2 lần, tạo thành dung dịch huyền phù với hàm lượng sét khoảng 5 mg.mL -1, phục vụ cho các thí nghiệm tán keo Quy trình thực hiện cụ thể được mô tả như sau:

50g mẫu trầm tích được hòa vào 1L nước cất và lắc trong 23 giờ Sau đó, huyền phù được chuyển vào cột lắng cao 40 cm Sau 22 giờ 11 phút, dung dịch phía trên (0-30 cm) chứa cấp hạt sét được hút ra qua ống hút Quá trình này được lặp lại 4 lần để tối đa hóa hiệu suất tách sét Huyền phù chứa cấp hạt sét sau đó được pha loãng với nước cất hai lần để tạo ra dung dịch làm việc với hàm lượng 5mg.mL^-1 Dung dịch này sẽ được sử dụng để nghiên cứu các thí nghiệm tụ keo và tán keo.

- Xác định thành phần khoáng sét bằng nhiễu xạ tia X:

Phương pháp nhiễu xạ định hướng (Oriented-mount) là kỹ thuật xác định thành phần khoáng sét trong mẫu đất và trầm tích Thiết bị sử dụng chùm tia X song song chiếu vào lớp mỏng mẫu bột phân tán trên mặt phẳng, thường là mặt lam kính Các tia X này được phân tách bởi detector, cho phép mỗi nhiễu xạ hình chóp được ghi nhận trên một cung tròn riêng rẽ, tạo thành một đường liên tục của các giải nhiễu xạ Cường độ nhiễu xạ có thể được ghi lại trên giấy hoặc đĩa, phục vụ cho việc phân tích và nghiên cứu.

Mẫu sét được bão hòa với cation K+ và Mg2+ được nhỏ lên bề mặt lam kính, sau đó giữ yên cho đến khi khô để tiến hành phân tích nhiễu xạ bằng máy Siemens D5005 Tiếp theo, mẫu sét bão hòa Mg2+ được xử lý với ethylenglycol, trong khi mẫu bão hòa K+ được xử lý nhiệt ở 550 oC, rồi thực hiện phân tích nhiễu xạ tia X nhằm xác định sự hiện diện của nhóm khoáng sét.

Thí nghiệm tụ keo và tán keo của sét được tiến hành trong các điều kiện môi trường khác nhau nhằm xác định ảnh hưởng của các cation đến sự phân tán của cấp hạt sét trong dung dịch Phương pháp Lagaly cải biên được áp dụng để thực hiện quy trình này.

Hút 2 mL dung dịch sét nồng độ 5mg.mL -1 cho vào ống nghiệm, thêm vào ống nghiệm dung dịch chứa các cation với nồng độ xác định để làm sao sau khi thêm nước cất đến 10ml ta được nồng độ các cation trong ống nghiệm lần lượt là (Na + : 10 - 100 mmol.L -1 ; Ca 2+ : 1-10 mmol.L -1 và Al 3+ : 0,1 - 1 mmol.L -1 )

Mẫu được phân tán bằng rung siêu âm (Elma S30h) trong 30 giây, sau đó giữ yên trong 2 giờ Tiếp theo, hút 2ml dung dịch từ phần trên cùng của ống nghiệm để chuyển vào cuvet và xác định độ truyền qua (T%) tại bước sóng 600 nm Độ truyền qua cao cho thấy dung dịch không bị vẩn đục và các hạt sét ở trạng thái gel, trong khi độ truyền qua thấp chỉ ra dung dịch vẩn đục với các hạt sét ở trạng thái sol Ảnh hưởng của pH đến sự keo tụ của sét được nghiên cứu trong khoảng pH 1 – 10, với 2 mL dung dịch làm việc được đưa vào ống nghiệm, sau đó điều chỉnh pH bằng HCl và NaOH để đạt giá trị mong muốn, tổng thể tích trong ống nghiệm là 10 mL Cuối cùng, mẫu được xử lý bằng rung siêu âm và độ truyền qua được xác định tương tự như thí nghiệm về ảnh hưởng của các cation.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Một số tính chất lý - hóa của nước thải mỏ

3.1.1 Tính chất lý học của nước thải mỏ

Quá trình khai thác mỏ dẫn đến sự thay đổi địa hình, với việc hạ thấp khu khai trường do đào xới, vận chuyển đất đá và than, trong khi bãi thải lại bị nâng cao do đổ chất thải rắn Những biến đổi này ảnh hưởng đến điều kiện thủy văn, bao gồm khả năng thu, thoát nước, hướng và vận tốc dòng chảy mặt, cũng như chế độ thủy văn như mực nước và lưu lượng Sự tích tụ chất rắn lơ lửng từ bãi thải than có thể làm thay đổi lưu lượng dòng chảy, dung tích chứa nước, và chất lượng nguồn nước, dẫn đến suy giảm công năng của các lưu vực gần kề khu khai thác.

Khi khai thác mỏ lộ thiên, các moong sâu đến hàng trăm mét sẽ hình thành, tạo ra các khu vực tập trung nước cục bộ Để duy trì hoạt động của mỏ, việc bơm tháo khô nước ở đáy moong và hầm lò là cần thiết, dẫn đến sự hình thành các phễu hạ thấp mực nước dưới đất với độ sâu từ vài chục đến hàng trăm mét và bán kính phễu lên đến hàng trăm mét Hậu quả của quá trình này là làm cạn kiệt các công trình chứa nước tự nhiên như hồ ao xung quanh khu vực mỏ.

Kết quả phân tích chất lượng nước thải mỏ các mùa của năm 2009, 2010 và

Năm 2011, độ đục của nước thải luôn ở mức cao, dao động từ 300 đến trên 600 NTU Nguyên nhân chính của tình trạng này là do công suất khai thác mỏ ngày càng tăng, trong khi hệ thống bể lắng của công ty chỉ có khả năng xử lý một phần rất nhỏ so với lượng nước thải phát sinh hàng ngày.

Hình 3.1: Diễn biến độ đục của nước thải theo mùa của từng năm

3.1.1.2 pH pH là một trong những thông số quan trọng được sử dụng thường xuyên nhất Trong hóa nước, pH dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, chất lượng nước ngầm, nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn và nhiều tính toán cân bằng axit-bazơ [2]

Nghiên cứu khảo sát chất lượng nước thải của mỏ than Khánh Hòa qua các năm (2009,

Nghiên cứu trong các năm 2010 và 2011 cho thấy giá trị pH trong đất đá của mỏ than có tính axit, ổn định trong khoảng 4,8 - 6,5 và chỉ dao động nhẹ theo mùa Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự hiện diện của quặng sunphua trong đất đá, khi tiếp xúc với ôxy và nước trong điều kiện thuận lợi sẽ dễ dàng bị ôxy hóa, tạo thành axit.

Hình 3.2: Diễn biến pH của nước thải theo thời gian

Chất rắn lơ lửng, không tan trong nước, đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu ô nhiễm nước Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách đo lượng khô còn lại trên giấy lọc sau khi lọc 1 lít nước mẫu và sấy khô ở 105 o C đến khi khối lượng không đổi Ô nhiễm nước thải từ hoạt động khai thác than chủ yếu do sự hiện diện của chất rắn lơ lửng.

Kết quả nghiên cứu nước thải mỏ cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) luôn vượt tiêu chuẩn cho phép từ 3 đến 5,8 lần và thay đổi theo mùa Trong mùa khô, hàm lượng TSS giảm từ 173,5 - 303,5 mg/l, trong khi mùa mưa, hàm lượng này tăng cao từ 421,3 – 587,8 mg/l Nguyên nhân chính là do quá trình khai thác mỏ, bao gồm khoan nổ mìn và bốc xúc, làm phá vỡ cấu trúc đất đá Khi có mưa, các loại quặng sunphua trong đất đá thải tiếp xúc với nước và ôxy, thúc đẩy các phản ứng hóa học, dẫn đến hiện tượng rửa lũa khoáng sét theo dòng thải ra môi trường Thêm vào đó, nước thải chảy tràn từ các bãi thải không được thu gom xử lý cũng góp phần làm tăng lượng chất rắn trong nước.

Hình 3.3: Biểu đồ diễn biến pH của nước thải theo thời gian

3.1.1.4 Tính chất hóa học đặc trƣng của nuớc thải mỏ

Than là hợp chất hữu cơ phức tạp với nhiều thành phần hóa học, và nước ở mỏ than phân hủy các chất này, dẫn đến sự phức tạp trong thành phần hóa học của nước mỏ Một vấn đề quan trọng là hàm lượng lưu huỳnh trong than; khi hàm lượng này cao, nước thải từ mỏ sẽ có tính axít cao, gây hại nghiêm trọng cho đất, thực vật và thủy sinh vật Nghiên cứu quá trình hình thành axít trong nước mỏ than là cần thiết để đề xuất các giải pháp xử lý nước thải, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Lưu huỳnh trong than chủ yếu tồn tại dưới dạng vô cơ, với tỷ trọng cao hơn so với dạng hữu cơ Lưu huỳnh vô cơ thường xuất hiện dưới dạng khoáng pyrit hoặc chalcopyrit, và khi chúng bị oxy hóa trong môi trường ẩm, sẽ tạo ra axit thông qua các phản ứng hóa học.

(5) Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O  2Fe(OH)SO 4 + H 2 SO 4

Vi sinh vật yếm khí sử dụng lưu huỳnh làm chất dinh dưỡng có mặt trong môi trường nước mỏ, đóng vai trò như chất xúc tác trong các phản ứng, từ đó tăng cường độ và phạm vi của các phản ứng này.

Kết quả khảo sát và phân tích chất lượng nước thải tại điểm xả của mỏ trước khi đổ vào suối Tân Long trong giai đoạn 2009 đến 2011 cho thấy nồng độ sunphat cao và có xu hướng gia tăng theo thời gian.

Hình 3.4: Diễn biến nồng độ SO 4 2- của nước thải theo thời gian Bảng 3.1 Kết quả chất lượng nước thải của mỏ than Khánh Hòa

2011 Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 pH 5,5-9 - 4,8 6,3 5,5 5,1 5,9 4,9 5,4 6,5 5,2

T o C 40 - 16,5 28,8 22,3 15,7 30,4 20,8 16,2 29,5 22,0 BOD 5 50 mg/l 30,4 31,8 32,9 40,2 33,1 32,9 45,4 24,1 24,3 COD 150 mg/l 67,6 56,8 64,7 95,6 59,5 58,7 72.9 43,7 43,5 TSS 100 mg/l 307 469,3 303.5 304 421,3 173,5 275,9 587,8 351,9

Fe 5 mg/l 4,05 2,7 3,15 3,22 2,26 3,34 3,1 2.04 3,27 SO4 2- - mg/l 1.065 908,6 1332 1153,7 1509,2 1699,1 1080,4 1523,7 1248,1 Độ đục NTU - 453 545,6 522 519 632 342 398 589 237,4

Nghiên cứu cho thấy nước thải tại cửa xả của mỏ có tính axit và hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt quy chuẩn cho phép từ 3 - 5,8 lần, trong khi các thông số kim loại nặng khác đều nằm trong giới hạn cho phép Chất lượng nước thải biến đổi theo mùa và điều kiện thời tiết, đặc biệt vào mùa mưa, độ pH cao, hàm lượng sunphat giảm và TSS tăng cao.

Diễn biến sunphat theo thời gian

S O 4 2 - (m g /l ) loại thấp Ngược lại, vào mùa khô, chỉ số pH thường thấp, Sunphat cao, hàm lượng

Trong mùa khô, fe cao và TSS thấp hơn so với mùa mưa, nhưng độ đục của nước thải vẫn ở mức cao, dao động từ 237,4 - 632 NTU, khiến nước có màu đen Mặc dù công ty than Khánh Hòa đã áp dụng mô hình xử lý tiên tiến, công suất thiết kế hiện tại vẫn chưa đủ để xử lý toàn bộ lượng nước thải phát sinh trong sản xuất, ước tính hơn 3.000m³/ngày đêm.

Một số tính chất lý - hóa nước suối Tân Long dưới tác động của nước thải mỏ

Hầu hết các thông số chất lượng nước suối Tân Long như pH, nhiệt độ, BOD5, COD, TSS, SO4 2- và các kim loại nặng (As, Pb, Zn, Fe ) đều đạt tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 08:2008/BTNMT cho chất lượng nước mặt phục vụ tưới tiêu thủy lợi Tuy nhiên, hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước suối ngày càng nghiêm trọng với độ đục, TSS và SO4 2- cao, dẫn đến tình trạng bồi lắng bùn sét, thu hẹp dòng chảy và làm giảm đa dạng sinh học trong lưu vực.

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh hóa tự nhiên và ảnh hưởng đến chất lượng nước Sự thay đổi nhiệt độ nước có thể tác động đến nhiều yếu tố khác nhau, và nó phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu.

Nhiệt độ là yếu tố quyết định các quá trình sinh hóa trong môi trường nước, ảnh hưởng đến sự hòa tan oxy và khả năng tự làm sạch của nguồn nước Nước mặt thường có nhiệt độ biến đổi theo môi trường; chẳng hạn, ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước dao động từ 13 - 34 °C, trong khi miền Nam có nhiệt độ tương đối ổn định hơn, từ 26 - 29 °C.

Nghiên cứu biên độ dao động nhiệt độ nước mặt của suối Tân Long từ năm

Từ năm 2009 đến 2011, nhiệt độ nước mặt dao động trong khoảng 14-33,5°C, trong khi nhiệt độ nước thải ghi nhận từ 15,7-30,4°C Sự ảnh hưởng của nước thải mỏ đến nhiệt độ nước suối là không đáng kể do chênh lệch nhiệt độ giữa chúng rất nhỏ.

Hình 3.5: Biến động nhiệt độ nước mặt theo thời gian và điểm quan trắc

pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính tan, độ pha loãng và hoạt tính của chất gây độc trong môi trường nước (Lê Huy Bá, 2000) Kết quả khảo sát cho thấy pH nước tại các điểm nghiên cứu dao động từ 5,1 - 8,7, chủ yếu nằm trong khoảng trung tính, phù hợp cho sự phát triển của các loài thủy sinh vật Nghiên cứu này cũng cho thấy giá trị pH của nước mặt tại suối Tân Long và cửa xả nước thải mỏ than tương đồng với các báo cáo quan trắc chất lượng nước của tỉnh Thái Nguyên, đánh giá ảnh hưởng của chất lượng nước suối Tân Long đến lưu vực Sông Cầu.

Vào mùa đông, pH nước thường thấp hơn so với mùa hè, điều này có thể liên quan đến sự phân hủy chất thải từ các nguồn thải mỏ than, đặc biệt là nước thải từ mỏ than Khánh Hòa Nghiên cứu chỉ ra rằng nước thải từ mỏ than có chỉ số pH axit yếu (5,2 - 6,8) và hàm lượng sunphat cao (908,6 – 1699,1 mg/l), góp phần làm tăng độ đục của nước mặt.

Vào mùa đông, lưu lượng nước suối giảm xuống mức thấp khoảng 0,39 m³/s, trong khi lưu lượng nước thải lớn trung bình đạt 3.500 m³/ng.đ Điều này dẫn đến việc dòng thải chủ yếu là nước thải mỏ, làm giảm khả năng tự làm sạch của suối Kết quả là pH của nước suối bị ảnh hưởng đáng kể bởi nước thải mỏ than.

Hình 3.6: Diễn biến pH nước mặt suối Tân Long thay đổi theo không gian và thời gian

3.2.3 Độ đục Độ đục của nước là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước do các chất lơ lửng gây ra

Độ đục của nước chủ yếu do sự hiện diện của các chất rắn lơ lửng, hạt keo sét, cát, và các chất vô cơ, hữu cơ phân tán, cũng như xác sinh vật phù du và tập đoàn vi sinh Nguyên nhân chính bao gồm quá trình xói mòn, rửa trôi đất, xả thải nước và sự phú dưỡng của sông hồ.

Nước có độ đục cao làm tăng khả năng tán xạ và hấp thụ ánh sáng, dẫn đến tăng nhiệt độ nước và giảm tính đa dạng thủy sinh Điều này cũng làm giảm khả năng truyền qua của ánh sáng, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp quang hóa và gây giảm ôxy hòa tan Độ đục được định nghĩa là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1 lít nước cất gây ra.

QCVN 08:2008(B1) Giới hạn dưới QCVN 08:2008 (B1) Giới hạn trên

Qua khảo sát, nghiên cứu và lấy mẫu phân tích vào các mùa của năm

Từ năm 2009 đến 2011, chất lượng nước suối Tân Long khu vực mỏ than ngày càng suy giảm, với độ đục nước tăng rõ rệt sau khi tiếp nhận nước thải từ mỏ Cụ thể, độ đục năm 2009 dao động từ 70,4 đến 458 NTU, năm 2010 từ 69 đến 502,9 NTU, và năm 2011 từ 83 đến 573,7 NTU Điều này cho thấy vào mùa mưa, quá trình sói mòn và nước thải không được xử lý triệt để đã làm tăng đáng kể lượng chất rắn lơ lửng trong lưu vực suối, dẫn đến độ đục cao.

Hình 3.7: Diễn biến Độ đục nước mặt suối Tân Long theo không gian và thời

Các chất rắn trong nước thường phân tán trong nước dưới dạng lơ lửng (không tan) hoặc dạng tan

Chất rắn lơ lửng (suspended solids - SS) trong nước bao gồm các hạt vô cơ, hữu cơ và các hạt chất lỏng không hòa tan Hạt vô cơ thường là khoáng sét, phù sa và bùn, trong khi hạt hữu cơ thường là sợi thực vật, tảo và vi khuẩn Những chất rắn này thường xuất hiện trong nước mặt do hoạt động tự nhiên và con người.

NM - 1 NM - 2 NM - 3 NM - 4 động xói mòn, cuốn trôi và rửa lũa nhưng ít có trong nước ngầm do khả năng tách lọc tốt của đất

Khi các chất rắn không tan được thải vào nước, chúng làm tăng lượng chất rắn lơ lửng và độ đục của nước Những chất này có thể là gốc vô cơ hoặc hữu cơ và có khả năng bị vi khuẩn tiêu thụ Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác không chỉ làm tăng độ đục mà còn giảm độ xuyên thấu của ánh sáng trong nước.

Khảo sát từ năm 2009 đến 2011 cho thấy lượng nước thải từ mỏ phụ thuộc vào sản lượng khai thác than, với tổng lượng nước thải tăng từ 900.000 m³/năm lên khoảng 1.900.000 m³/năm Tuy nhiên, con số này chưa đầy đủ do thiếu nghiên cứu về nước rửa trôi từ bãi thải Các thông số môi trường của nước thải mỏ, như độ pH, chất rắn lơ lửng, độ đục và kim loại nặng, cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt quá quy chuẩn cho phép từ 1,05 đến 4,7 lần Cụ thể, tại mẫu nước NM-1 ở suối Tân Long, hàm lượng chất rắn lơ lửng dao động từ 9 đến 57,8 mg/l, nhưng tại NM-2, sau khi tiếp nhận nước thải mỏ, hàm lượng TSS tăng đột biến từ 111,4 đến 235,9 mg/l do nước thải chưa được xử lý Chỉ số TSS trong nước thải mỏ luôn ở mức cao từ 173,5 đến 587,8 mg/l, và mặc dù mẫu nước số 3 và 4 có giảm nhờ quá trình lắng và keo tụ, hàm lượng TSS vẫn cao hơn so với vị trí thượng lưu suối, ở mức 20,8 đến 161,2 mg/l.

Hình 3.9: Biến động BOD 5 và COD qua các năm và các điểm quan trắc

Hình 3.8: Diễn biến TSS nước mặt suối Tân Long qua các năm và các điểm điểm

3.2.5 Chất hữu cơ ( BOD5 và COD)

Hàm lượng các chất hữu cơ trong nước suối Tân Long có xu hướng tăng dần từ thượng lưu đến hạ lưu, vượt qua quy chuẩn QCVN 08: 2008(B1) với mức cho phép dưới 15 mg/L.

Chỉ số BOD5 và COD tại mẫu NM1 trong các năm cho thấy mức độ ô nhiễm tương đối thấp, với BOD5 từ 6,5 - 21,4 mg/l và COD từ 11,7 - 43,2 mg/l Tuy nhiên, tại mẫu NM2, chỉ số này đã có sự thay đổi rõ rệt, với BOD5 dao động từ 7,3 - 16,5 mg/l và COD từ 32,1 - 56,7 mg/l Nguyên nhân có thể do tác động của nước thải mỏ, với BOD5 đạt 24,1 - 45,4 mg/l và COD từ 43,7 - 95,6 mg/l, cùng với các chất thải khác xung quanh mỏ xâm nhập vào suối và bị phân hủy bởi vi sinh vật Mẫu NM3 và NM4 cho thấy hàm lượng chất hữu cơ giảm nhẹ so với NM2 và chỉ cao hơn không đáng kể so với NM1 Diễn biến của BOD5 và COD trong nước suối Tân Long minh chứng cho sự ảnh hưởng của nước thải mỏ đến các tính chất của nước.

BOD5 COD QCVN 08:2008 (B1); BOD5 QCVN 08:2008(B1); COD

3.2.6 Các kim loại nặng trong nước mặt suối Tân Long

Đặc điểm trầm tích suối và mối quan hệ đến độ đục nước suối

- Hàm lượng cấp hạt sét trong trầm tích:

Kết quả phõn tỏch cấp hạt sột (kớch thước 40mmol.L-1 đạt 54,2 – 79,7%, trong khi với nồng độ Na+ < 10mmol.L-1, T% chỉ < 2,3% Đối với nồng độ Ca2+ và Al3+, khi nồng độ tăng cao, độ truyền qua cũng tăng theo; cụ thể, Ca2+ > 3mmol.L-1 có T ~ 63,5 – 88,7% và Al3+ > 0,5mmol.L-1 có T ~ 52,1 – 91,4% Ở nồng độ thấp hơn, Ca2+ < 1mmol.L-1 và Al3+ < 0,3mmol.L-1, độ truyền qua giảm xuống còn T ~ 3,6% và ~ 5,8% Bước nhảy T% lần lượt là 1 - 3mmol.L-1 đối với Ca2+ và từ 0,3 - 0,5mmol.L-1 đối với Al3+.

Kết quả nghiên cứu cho thấy độ truyền qua tỷ lệ thuận với tốc độ tụ keo của khoáng sét và nồng độ cation Khi T% tăng, sự tụ keo trở nên mạnh mẽ hơn, tương ứng với nồng độ cation cao hơn Điều này cho thấy rằng cation có hóa trị lớn hơn sẽ thúc đẩy quá trình tụ keo diễn ra nhanh chóng hơn.

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của các cation lên đặc tính keo của khoáng sét trong mẫu đất 2

Nồng độ, mmol.L -1 Độ truyền qua (T %)

Hình 3.25 Ảnh hưởng của các cation lên đặc tính keo của khoáng sét mẫu đất 2

Nồng độ cation trong dung dịch cân bằng (mmol/l) Độ truyền qua (T%)

Trong mẫu đất 2, ion Al 3+ vẫn tuân theo quy luật rằng cation có hóa trị cao hơn có khả năng trung hòa điện tích bề mặt của khoáng sét tốt hơn.

Ảnh hưởng của ion Na+ đến sự keo tụ trong đất không rõ ràng, có thể do mật độ điện tích âm trên bề mặt khoáng sét cao Trong môi trường bão hòa Na, điện tích âm vẫn tồn tại trên bề mặt khoáng sét, cho phép độ bền keo duy trì Cụ thể, trong dung dịch có nồng độ cao cation Na+ khoảng 90 mmol.L-1, T% chỉ đạt 51,2%, trong khi T% đạt khoảng 89,3% tại nồng độ 10 mmol.L-1 đối với Ca và 89,2% tại 0,9 mmol.L-1 đối với Al.

Kết quả từ hai mẫu đất cho thấy rằng sự ảnh hưởng của các cation đến khả năng tụ keo của khoáng sét tuân theo thứ tự: Al 3+ có ảnh hưởng mạnh nhất, tiếp theo là Ca 2+ và cuối cùng là Na +.

Kết luận

- Nước thải, nước mặt luôn hiện diện thành phần chính là chất rắn lơ lửng cao, anion sunphat rất nhiều và pH trung tính, độ đục cao

- Các kim loại nặng hiện diện trong nước không đáng kể

- Yếu tố mùa ảnh hưởng rõ rệt đến chỉ số: Nhiệt độ, pH, độ đục và hàm lượng chất rắn lơ lửng, sunphat và độ đục

Thành phần khoáng sét trong đất thải mỏ và trầm tích suối Tân Long chủ yếu gồm vermiculite, kaolinit và illit, với khả năng trương nở thấp Mặc dù nguy cơ giữ nước và làm yếu cấu trúc đất là hạn chế, nhưng nước thải có chứa anion vô cơ cao, đặc biệt là SO4^2-, có thể làm tăng khả năng phân tán của kaolinit Dòng chảy cũng thúc đẩy sự rửa trôi keo sét, ảnh hưởng đến chất lượng nước các thủy vực xung quanh Việc xác định đặc tính keo của khoáng sét là quan trọng để đánh giá tác động của khai thác than đối với ô nhiễm nước, đồng thời giúp lựa chọn giải pháp phục hồi đất thải và xử lý tình trạng nước bị vẩn đục.

Nghiên cứu cho thấy ô nhiễm nồng độ sulfate trong chất thải là nguyên nhân chính khiến dòng suối luôn có màu đục và hàm lượng chất rắn lơ lửng cao.

Kiến nghị

- Kiểm soát chặt chẽ các nguồn nước thải của mỏ, đặc biệt là ở cửa thải nước thải sản xuất

- Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của mỏ than Khánh Hòa và của đội ngũ cán bộ, công nhân viên của mỏ

Khu vực bãi thải mỏ thường có đặc điểm là cao và có độ dốc lớn, với đất đá thải có kích thước đa dạng từ bụi, dăm sỏi đến đá cục và đá tảng, khiến cho việc trồng cây gặp khó khăn Hàng năm, nhiều đất bị xói mòn do điều kiện này Do đó, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu cụ thể về cải tạo và phục hồi bãi thải mỏ, bao gồm việc trồng các loại cây phù hợp nhằm tăng cường độ che phủ, hạn chế xói mòn và rửa trôi, từ đó giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước mặt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT

[1] Lê Thanh Bồn (2000); Giáo trình thổ nhưỡng học; Đại học nông nghiệp I – Hà Nội;

[2] Báo cáo (2009) “Ô nhiễm nước và hậu quả của nó” Đại học nông lâm thành phố

Báo cáo đánh giá tác động môi trường cho dự án "Đầu tư khai thác hầm lò rìa moong lộ thiên của Công ty TNHH một thành viên Than Khánh Hòa – VVMI" được thực hiện vào năm 2009.

[4] Báo cáo quan trắc giám sát môi trường định kỳ - Cty TNHH Than Khanh Hòa; 2011;

[5] Báo cáo tình hình sản xuất năm 2011 và kế hoạch năm 2012 – Cty TNHH Một thành viên than Khánh Hòa – VVMI;

[6] Phạm Duật (2010), Bảo vệ môi trường trong hoạt động khai thác than tại Quảng Ninh www.vea.gov.vn/ /Bảovệmôi trường;

[7] Hồ Sĩ Giao (1999); Thiết kế mỏ lộ thiên, Nhà xuất bản Giáo dục;

Trần Hải (2007) đã trình bày về hiện trạng môi trường trong ngành khai thác than Việt Nam và đề xuất một số giải pháp nhằm thực hiện chiến lược sản xuất sạch hơn Bài viết được công bố trong khuôn khổ Hội thảo doanh nghiệp công nghiệp, với mục tiêu hướng tới phát triển bền vững.

[9] Trần Minh Hải; Giáo trình Hóa học nước tailieu.vn/tag/tailieu/hóa%20học%20nước.html;

[10] Nguyễn Khiêm (2009), Khai thác khoáng sản và tác động đến môi trường www.quangninh.gov.vn

[11] Hồng Liên (2001), Tình hình môi trường ngành than Việt Nam Báo cáo Hội thảo Môi trường Công nghiệp lần 2, 4/2001;

Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam đã xuất bản "Cẩm nang Công nghệ và Thiết bị Mỏ, Quyển 2 - Khai thác Mỏ Hầm Lò" vào năm 2008, cung cấp kiến thức chuyên sâu về công nghệ và thiết bị trong lĩnh vực khai thác mỏ hầm lò.

[13] Đỗ Hữu Lực (2010), Ô nhiễm hậu khai thác than - Kỳ 2: Hủy hoại nước ngầm http://yentu.net/ytc/news.php?niY&s0=5&s1 ngày 5/8/2010

[14] Huỳnh Ngọc Phương Mai (2008); Giáo trình Hóa học môi trường;

[15] Trần Miên – trưởng ban môi trường – Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam ” Cải tạo, phục hồi môi trường bãi thải mỏ than trong điều kiện Việt Nam”(30.05.2012);

[16] Nguyễn Ngọc Minh, Đào Châu Thu (2010), Khoáng Học Đất và Môi Trường

[17] Nguyễn Võ Châu Ngân (2003); Giáo trình – tài nguyên nước lục địa; Đại học Cần Thơ;

[18] QCVN 40:2011/BTNMT được ban hành theo Thông tư số 47/2011/TT- BTNMT ngày 28 tháng 12 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường – Việt Nam; 2011;

[19] QCVN 08:2008/BTNMT của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam; 2008;

[20] Quản lý sự thoát nước chứa axit và kim loại (2/2007) – Chính phủ Australian www.ret.gov.au/resources/Documents/LPSDP/LPSDP-AcidVietnamese.pdf;

[21] Yon Sik Shim (2008), Xử lý nước thải mỏ và các trường hợp tham khảo , Tạp chí

Khoa học – Công nghệ Mỏ, Số 6, trang 18, 2008;

[22] Nguyễn Xuân Tặng (2010), Ô nhiễm và suy thoái nguồn nước do khai thác khoáng sản www.tmmt.gov.vn/ /print_it.aspx? Bộ TNMT ngày 5/8/2010;

[23] Đào Châu Thu (2003); Khoáng sét và sự liên quan của chúng với một vài chỉ tiêu lý hóa học trong một số loại đất Việt Nam;

Trung tâm Quan trắc và Phân tích Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh đã thực hiện đánh giá hiện trạng môi trường nước mặt, nước biển, nước ngầm và nước sinh hoạt tại tỉnh Quảng Ninh trong giai đoạn 2006 – 2010 Báo cáo này được công bố vào năm 2010, cung cấp cái nhìn tổng quan về chất lượng nước và tình hình ô nhiễm môi trường tại khu vực.

[25] Thông tấn xã Việt Nam (2010), cơn đói than đang lan rộng khắp thế giới http://www.tin247.com/con_doi_than_dang_lan_rong_khap_the_gioi-

[26] Nguyễn Ngọc vinh ; Khoa công nghệ hóa học, bộ môn hóa phân tích; trường ĐHCN TPHCM – Bài giảng phân tích môi trường

[27] Trần Yêm, Trịnh Thị Thanh (1998), Giáo trình Ô nhiễm môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội;

[28] Chan K Y., Mead J A (1988) “Surface physical properties of a sandy loam soil under different tillage practices” Australian Journal of Soil

[29] Chorom M., Rengasamy P., Murray R S (1995), “Clay dispersion as influenced by pH and Net Particle Charge of Sodic Soils”, Australian Journal of Soil Reseach, 32, pp.1243 – 1252

[30] Edward D Burton, Ian R Phillips, Darryl W Hawker (2004), Reactive sulfide relationships with trace metal extractability in sediments from southern Moreton Bay, Australia, Baseline / Marine Pollution Bulletin 50, pp 583–608;

[31] Frenkel H., Fey M V., Levy G J (1992), Critical flocculation concentration of reference and soil clays in the absence or presence of organic and inorganic anions, Soil sci Soc Amer J 56

[32] Frenkel H., Levy G J.(1992), “Clay dispersion and hydraulic conductivity of clay – sand mixtures as affected by the addition of varuous anion”, Clays and

[33] Goldberg S., Forster H S (1990), “Floculation of Reference Clays and Arid – Zone Soil Clays”, Soil Science Society of America, 54, pp.714 – 718

[34] Goldberg S., Robert (1987) “Effect of saturating cation, pH, and aluminum and iron oxide on the flocculation of kaolinite and montmorilonite”, Clay anh Clay Minerals, 35, pp 220 – 227

[35] HB Dharmappa, K Wingrove, M Sivakumar, R Singh, K Wingrove, M Singh Sivakumar (2006), Coal in China and pollution Department of Civil, Mining and Environmental Engineering, University of Wollongong,

[36] Hees P A W V., Vinogradoff S I., Edward A C., Godbold D L., Jones D

L (2003), “Low molecular weight organic acid adsorption in forest soil: efects on soil solution concentrations and biodegradation rates”, Soil Biology and Biochemistry, 35, pp.1015 – 1026

[37] Penner D., Lagaly G (2001), “Influence of anion on the fheological properties of clay mineral dispersions”, Applied Clay Science, 19, pp.131 – 142

[38] Shaobin Wang, Mehdi Soudi, Li Li and Z.H Zhu (2008), "Environmental Impacts of Coal Mining"; www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/ /Vol- 41_1-0005.pdf

[39] Van Olphen, H (1977): An introduction to clay colloid chemistry 2 nd edn., Wiley, New York

Phụ lục 1 trình bày một số hình ảnh khảo sát liên quan đến việc lấy mẫu đất và nước thải Ảnh 1 cho thấy bãi thải đất đá tại mỏ than Khánh Hòa Ảnh 3 ghi lại cảnh suối Tân Long trước khi tiếp nhận nước thải từ mỏ than Ảnh 4 chụp tại cửa xả nước thải của mỏ than vào suối Tân Long Ảnh 5 thể hiện tình trạng suối Tân Long sau khi đã tiếp nhận nước thải từ mỏ than Cuối cùng, ảnh 6 minh họa quá trình lấy mẫu trầm tích trên suối Tân Long.

Phụ lục 2: Phổ nhiễu xạ X-ray của cấp hạt sét tách từ hai mẫu đất nghiên cứu

1 Mẫu đất 1 a/ Bão hòa với K + :

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau KCl-1

The article discusses several mineral compositions and their properties Biotite-2M1, with the chemical formula KMg3(Si3Al)O10(OH)2, exhibits a wavelength (WL) of 1.54056 and a d x by value of 1.000 Quartz, synthesized with the formula SiO2, shares the same WL of 1.54056 and d x by value of 1.000 Additionally, kaolinite-montmorillonite, represented by Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O, also has a WL of 1.54056 and a d x by value of 1.000 The data is sourced from the file "Duc A nh-Moitruong-K Cl1.raw," which is a 2Th/Th locked type with a range starting at 5.000 ° and ending at 70.010 °, recorded at a room temperature of 25.0 °C using a copper anode, created on May 9, 2012.

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 0 1 3 1 d = 7 1 4 7 d = 5 0 0 4 d = 4 2 6 7 d = 3 5 7 6 d = 3 3 3 8 d = 3 0 3 0 d = 2 3 8 3 9 d = 1 9 9 1 1 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C:

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau KCl-1-550

42-1339 (C) - Biotite-2M1 - KMg3(Si3Al)O10(OH)2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 12-0204 (D) - Montmorillonite - Nax(A l,Mg)2S i4O10(OH)2ãzH2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 33-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000

File: Duc A nh-Moitruong-K Cl1-550.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 ° C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 17:31:34

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 3 6 2 2 d = 9 9 7 6 d = 5 0 0 7 d = 4 2 5 7 d = 3 3 3 8 d = 3 0 3 2 d = 1 9 8 9 7 c/ Bão hòa vớig Mg 2+ và để khô trong không khí:

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau MgCl2-1

42-1339 (C) - Biotite-2M1 - KMg3(Si3Al)O10(OH)2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 03-0014 (D) - Montmorillonite - MgOãAl2O3ã5SiO2ãxH2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 33-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-MgCl2-1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 16:17:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 4 1 5 9 d = 9 9 8 2 d = 7 1 1 2 d = 5 0 0 7 d = 4 2 5 1 d = 3 5 7 3 d = 3 3 4 1 d = 3 0 3 0 d = 1 9 9 5 9 d/ Bão hòa với Mg 2+ và ethylenglycol

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau MgCl2-E-1

42-1339 (C) - Biotite-2M1 - K Mg3(S i3A l)O10(OH)2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 03-0014 (D) - Montmorillonite - MgOãA l2O3ã5S iO2ãxH2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 33-1161 (D) - Quartz, syn - S iO2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4S i6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-MgCl2-E -1.raw - Type: 2Th/Th locked - S tart: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 ° C (Room) - A node: Cu - Creation: 05/15/12 09:41:43

2 Mẫu đất 2 a/ Bão hòa với K + :

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-K Cl2.raw - Type: 2Th/Th locked - S tart: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - S tep: 0.030 ° - S tep time: 1.0 s - Temp.: 25.0 ° C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 10:52:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 14 6 35 d= 10 0 93 d= 7 14 8 d= 5 00 9 d= 4 72 7 d= 4 25 4 d= 3 57 5 d= 3 34 0 d= 2 49 49 d= 2 38 08 d= 2 00 04 d= 1 92 77 d= 1 81 67 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 3 7 5 1 d = 1 0 0 6 5 d = 5 0 2 0 d = 4 2 5 5 d = 3 3 4 1 d = 2 6 9 2 9 d = 2 4 1 6 0 c/ Bão hòa vớig Mg 2+ và để khô trong không khí:

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc Anh-Moitruong-MgCl2-2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 16:54:52

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 4 4 1 1 d = 1 0 0 7 6 d = 7 1 5 6 d = 5 0 0 1 d = 4 2 5 1 d = 3 5 7 9 d = 3 3 3 7 d = 2 3 7 9 9 d = 1 8 1 8 2 d/ Bão hòa với Mg 2+ và ethylenglycol

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc Anh-Moitruong-MgCl2-E-2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 ° C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/15/12 14:30:36

Phụ lục 3: Phổ nhiễu xạ X-ray của cấp hạt sét tách từ hai mẫu trầm tích nghiên cứu

1 Mẫu trầm tích 1 a/ Bão hòa với K + :

The article details various mineral compositions and their properties, including Biotite-2M1 (KMg3(Si3Al)O10(OH)2), Quartz (SiO2), and a mixture of Kaolinite-montmorillonite (Na0.3Al4Si6O15(OH)6·4H2O), all with a wavelength of 1.54056 and a d x by of 1.000 Additionally, it provides information on a raw data file titled "Duc A nh-Moitruong-K Cl1.raw," which is characterized as 2Th/Th locked, starting at 5.000° and ending at 70.010° with a step of 0.030° and a step time of 1.0 seconds at room temperature (25.0°C), using a copper anode, created on May 9, 2012.

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 0 1 3 1 d = 7 1 4 7 d = 5 0 0 4 d = 4 2 6 7 d = 3 5 7 6 d = 3 3 3 8 d = 3 0 3 0 d = 2 3 8 3 9 d = 1 9 9 1 1 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C:

42-1339 (C) - Biotite-2M1 - KMg3(Si3Al)O10(OH)2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 12-0204 (D) - Montmorillonite - Nax(A l,Mg)2S i4O10(OH)2ãzH2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 33-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - WL: 1.54056 - d x by: 1.000

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 3 6 2 2 d = 9 9 7 6 d = 5 0 0 7 d = 4 2 5 7 d = 3 3 3 8 d = 3 0 3 2 d = 1 9 8 9 7 c/ Bão hòa vớig Mg 2+ và để khô trong không khí:

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-MgCl2-1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 16:17:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 4 1 5 9 d = 9 9 8 2 d = 7 1 1 2 d = 5 0 0 7 d = 4 2 5 1 d = 3 5 7 3 d = 3 3 4 1 d = 3 0 3 0 d = 1 9 9 5 9 d/ Bão hòa với Mg 2+ và ethylenglycol

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau MgSO4

The article provides detailed information on various minerals, including Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000, Biotite-2M1 (KMg3(Si3Al)O10(OH)2) also at a wavelength of 1.54056 and density of 1.000, and synthetic Quartz (SiO2) with the same wavelength and density Additionally, it describes a file named "Men-Moitruong-MgSO4(26-11-2010).raw," which is a 2Th/Th locked type, starting at 5.000° and ending at 70.010°, with a step of 0.030° and a step time of 2.0 seconds, conducted at room temperature (25.0°C) using a copper anode, created on November 25, 2010.

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-K Cl2.raw - Type: 2Th/Th locked - S tart: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - S tep: 0.030 ° - S tep time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 10:52:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d = 1 4 6 3 5 d = 1 0 0 9 3 d = 7 1 4 8 d = 5 0 0 9 d = 4 7 2 7 d = 4 2 5 4 d = 3 5 7 5 d = 3 3 4 0 d = 2 4 9 4 9 d = 2 3 8 0 8 d = 2 0 0 0 4 d = 1 9 2 7 7 d = 1 8 1 6 7 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau KCl - den

The article presents several mineral compositions and their corresponding properties: Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000; Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2) also with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000; and synthetic Quartz (SiO2) sharing the same wavelength and density Additionally, it details a file named "Men-Moitruong-K Cl(26-11-2010)-den.raw," which is of type 2Th/Th locked, starting at 5.000° and ending at 70.010°, with a step size of 0.030° and a step time of 1.0 seconds, recorded at room temperature (25.0°C) with a copper anode, created on October 2, 2010, at 16:52:58.

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 10 1 47 d= 7 16 3 d= 3 57 5 d= 3 33 7 d= 3 03 0 d= 2 38 35 d= 1 99 90 d= 5 02 9 c/ Bão hòa vớig Mg 2+ và để khô trong không khí:

The article discusses various mineral compositions and their characteristics, including Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density measurement of 1.000, Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2) also with a wavelength of 1.54056 and density of 1.000, and synthetic Quartz (SiO2) sharing the same wavelength and density Additionally, it references a raw data file, "Men-Moitruong-MgSO4(26-11-2010).raw," detailing a 2Th/Th locked type analysis, starting at 5.000 ° and ending at 70.010 ° with a step of 0.030 ° and a step time of 2.0 seconds, conducted at room temperature (25.0 °C) using a copper anode, created on November 25, 2010.

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 10 1 20 d= 7 16 6 d= 5 00 8 d= 4 24 8 d= 3 57 6 d= 3 34 0 d= 3 03 3 d= 2 38 49 d= 1 99 75 d/ Bão hòa với Mg 2+ và ethylenglycol

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-K Cl2.raw - Type: 2Th/Th locked - S tart: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - S tep: 0.030 ° - S tep time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 10:52:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 14 6 3 5 d= 10 0 9 3 d= 7 1 48 d= 5 0 09 d= 4 7 27 d= 4 2 54 d= 3 5 75 d= 3 3 40 d= 2 4 94 9 d= 2 3 80 8 d= 2 0 00 4 d= 1 9 27 7 d= 1 8 16 7 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C

The article details various mineral compositions and their properties, including Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000, Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2) also at a wavelength of 1.54056 and density of 1.000, and synthetic Quartz (SiO2) with a wavelength of 1.54056 and density of 1.000 Additionally, it references a raw data file (Men-Moitruong-K Cl(26-11-2010)-den.raw) that is type 2Th/Th locked, starting at 5.000 ° and ending at 70.010 ° with a step of 0.030 ° and a step time of 1.0 s, recorded at room temperature (25.0 ° C) with a Cu anode, created on October 2, 2010.

The article details various mineral compositions and their properties, including Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000, Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2) also with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000, and synthetic Quartz (SiO2) sharing the same wavelength and density Additionally, it references a file named "Men-Moitruong-MgSO4(26-11-2010).raw," which is a 2Th/Th locked type, starting at 5.000 ° and ending at 70.010 ° with a step of 0.030 ° and a step time of 2.0 seconds, recorded at room temperature (25.0 °C) using copper as the anode, created on November 25, 2010.

29-1490 (N) - Kaolinite-montmorillonite - Na0.3Al4Si6O15(OH)6ã4H2O - WL: 1.54056 - d x by: 1.000 File: Duc A nh-Moitruong-K Cl2.raw - Type: 2Th/Th locked - S tart: 5.000 ° - E nd: 70.010 ° - S tep: 0.030 ° - S tep time: 1.0 s - Temp.: 25.0 ° C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/09/12 10:52:51

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 14 6 35 d= 10 0 93 d= 7 14 8 d= 5 00 9 d= 4 72 7 d= 4 25 4 d= 3 57 5 d= 3 34 0 d= 2 49 49 d= 2 38 08 d= 2 00 04 d= 1 92 77 d= 1 81 67 b/ Bão hòa với K + và nung ở 550 o C

The article provides detailed information on various minerals and their properties It lists Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056 and a density of 1.000, Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2) also at a wavelength of 1.54056 and density of 1.000, and synthetic Quartz (SiO2) with the same wavelength and density Additionally, it describes a raw data file titled "Men-Moitruong-K Cl(26-11-2010)-den.raw," which is categorized as 2Th/Th locked, with a start angle of 5.000°, an end angle of 70.010°, a step of 0.030°, a step time of 1.0 seconds, and a room temperature of 25.0°C, created on October 2, 2010.

5 10 20 30 40 50 60 70 d= 10 1 47 d= 7 16 3 d= 3 57 5 d= 3 33 7 d= 3 03 0 d= 2 38 35 d= 1 99 90 d= 5 02 9 c/ Bão hòa vớig Mg 2+ và để khô trong không khí:

The article presents a detailed analysis of various minerals, including Carlosturanite (Mg21Si12O28(OH)34ãH2O) with a wavelength of 1.54056, Biotite-2M1 (K Mg3(Si3Al)O10(OH)2), and synthetic Quartz (SiO2), all featuring a consistent wavelength of 1.54056 Additionally, it references a file named "Men-Moitruong-MgSO4(26-11-2010).raw," which is categorized as a 2Th/Th locked type, with a measurement range starting at 5.000° and ending at 70.010°, taking steps of 0.030° at a temperature of 25.0°C The data was created on November 25, 2010, at 16:43:47, using a copper anode.

Tiêu đề	Nghiên Cứu Sự Biến Đổi Một Số Tính Chất Lý – Hóa Nước Suối Tân Long Dưới Tác Động Của Nước Thải Mỏ Than Khánh Hòa – Tỉnh Thái Nguyên
Tác giả	Dương Văn Hùng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Ngọc Minh
Trường học	Đại học Quốc gia Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa học môi trường
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	3,16 MB