Ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động khai thác khoáng sản

Thứ Năm, 24 Tháng Mười 2013 9:02 SA

                                                   KS. Đinh Văn Tôn

                                               Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE)

                                               Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim

 

Ô nhiễm môi trường từ các hoạt động khai thác khoáng sản thường tồn tại ở hai dạng sau:

            - Ô nhiễm hoá học;

            - Ô nhiễm vật lý.

Trong trường hợp ô nhiễm hoá học, đặc tính hoá học của các chất ô nhiễm có thể gây nguy hiểm qua sự ô nhiễm của đất, nước và/hoặc không khí. Ô nhiễm vật lý liên quan đến các quá trình vật lý như sự phát sinh bụi, chất rắn lơ lửng trong nước và thoái hoá đất như sói mòn đất, các khoảng đất trống bị bỏ hoang và các bãi chôn lấp chất thải.

Các dạng ô nhiễm

Ô nhiễm hoá học:

Ô nhiễm hoá học là một trong những dạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nguy hiểm và lâu dài. Sự ô nhiễm này có thể xảy ra trong nước mặt từ hệ thống thoát nước của khu vực mỏ, trong nước ngầm do quá trình thấm, trong không khí do sự phát thải khí thải và do đất đã bị ô nhiễm.

Khi sự ô nhiễm hoá học có thể xuất phát từ các hoá chất được xử lý không hợp lý được sử dụng trong quá trình tuyển quặng thì hầu hết các chất ô nhiễm hoá học xuất phát từ quá trình oxy hoá của các quặng khoáng được khai thác. Trước khi được khai thác, các khoáng chất này thường ở trong trạng thái yếm khí, bị ngập nước hoặc bị bao phủ bởi các lớp đất đá dày, do đó các khoáng chất được duy trì trong điều kiện không hoạt động (trạng thái trơ) hầu như không xảy ra quá trình oxy hoá. Tuy nhiên, việc khai thác và nghiền quặng đã làm cho bề mặt của các khoáng chất này tiếp xúc với oxy và nước dẫn đến quá trình oxy hoá các khoáng chất và kết quả là dẫn đến những biến đổi nhanh về bản chất hoá học của chúng.

Nhiều kim loại có giá trị được khai thác có chứa Sunphit mà khi tiếp xúc với oxy và nước sẽ tạo ra axit Sunphuric. Hậu quả đối với môi trường nước do ô nhiễm bởi dòng thải axit hoặc các nguyên tố vết độc hại có thể cực kỳ tai hại. Các kim loại nặng, có thể chỉ một hàm lượng nhỏ cũng có thể gây ra những nguy hiểm đối với sức khoẻ con người và đời sống thuỷ sinh. Vì lý do này mà các tiêu chuẩn phát thải nước thường được dựa trên tiêu chuẩn về sức khoẻ hơn là khả năng tiếp nhận của các cá thể đơn lẻ sống dưới nước để đồng hoá các chất thải. Sự ô nhiễm nước ngầm hoặc nước mặt có thể dẫn đến mất đi những giá trị sử dụng hữu ích như cung cấp nước uống, thuỷ sản, tưới tiêu, tài nguyên hoang dã và giải trí. Các vực nước ngầm có thể thông thủy với nguồn nước mặt hay nước ngầm ở gần đó và do đó sự ô nhiễm cuối cùng lại có thể xuất hiện ở các vùng này.

Ô nhiễm không khí có thể phát sinh từ quá trình nung chảy quặng và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện năng. Ở những nơi mức lưu huỳnh cao đáng kể, khi SO₂ và SO₃ phát thải vào khí quyển có thể kết hợp với hơi nước tạo thành mưa axit. Sự ô nhiễm này cũng có thể xảy ra do sự hóa hơi của các hóa chất như thủy ngân và cyanua.

Ô nhiễm vật lý:

Dạng ô nhiễm môi trường này có thể xuất phát từ cả hai quá trình khai thác và tuyển khoáng. Các ảnh hưởng bất lợi của nó có thể do các chất rắn lơ lửng trong nước, bao phủ hệ sinh thái thủy vực bằng các lớp bùn phù sa, đất xói mòn, bụi trong không khí, hay sự thoái hóa đất do thải các chất thải rắn trong mỏ không đúng quy cách.

Một lượng lớn các chất rắn lơ lửng trong nước mặt sinh ra từ hoạt động khai thác mỏ cho thấy công tác quản lý nước yếu kém, các biện pháp kiểm soát xói mòn không hợp lý và cũng có thể đi kèm theo sự ô nhiễm về hóa học. Một lượng lớn bụi bay trong không khí có thể dẫn đến giảm tầm nhìn và có thể gây ra các ảnh hưởng bất lợi cho sức khỏe con người như các bệnh về hô hấp và sự khó chịu. Nồng độ lớn các vật liệu dạng hạt trong không khí có khả năng ăn mòn các công trình xây dựng và phá hủy máy móc, thiết bị.

Công tác thải bỏ chất thải được lập kế hoạch một cách qua loa có thể gây cằn cỗi một diện tích lớn đất đai, gây khó khăn cho việc cải tạo trong tương lai và có thể dẫn đến những tác động rất bất lợi về mặt cảnh quan.

1. Ô nhiễm nước

1.1. Nguồn ô nhiễm

Các nguồn gây ô nhiễm nước từ các hoạt động khai thác khoáng sản thường là:

• Nước thải mỏ (nước ngấm vào mỏ trong quá trình khai thác);
• Các khu vực bãi thải và bãi chôn lấp chất thải;
• Các dòng chảy mang theo chất bẩn từ các tuyến đường vận tải;
• Quá trình tuyển khoáng; và
• Nước chảy tràn từ các vùng khai thác và các công trường.

Nước thải thường được thu gom trong các hồ chứa, sau đó được thải ra sông suối hoặc các nguồn tiếp nhận khác sau khi được xử lý hợp lý hoặc được tuần hoàn tái sử dụng.

Ảnh 1: Hoạt động khai thác vàng sa khoáng làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước (Nguồn: Internet)

1.2. Các chất ô nhiễm

Một hoặc nhiều hơn trong số các chất gây ô nhiễm nước sau đây xuất hiện từ các hoạt động khai thác mỏ.

Các kim loại nặng

Phụ thuộc vào dạng và nồng độ, các kim loại nặng có thể làm cho cá chết, ngăn cản sự sinh trưởng của chúng hoặc xâm nhập vào chuỗi thức ăn qua sự tích tụ trong các mô tế bào cá. Tính độc có thể là cấp tính hoặc mãn tính.

Tính độc của các kim loại nặng trong nước không chỉ phụ thuộc vào nồng độ kim loại mà còn phụ thuộc vào các nhân tố khác như pH, độ cứng của nước, sự hoạt động của các kim loại khác và sự ảnh hưởng hấp thụ hay hợp chất phức. Sự ô nhiễm kim loại nặng thường gắn liền với dòng thải axit mỏ. Nồng độ của các kim loại nặng trong nước thường được đo bằng mg/l.

Các chất rắn hoà tan (muối)

Nước ngầm tự nhiên thường chứa muối, và việc bơm nguồn nước này từ các khai trường mỏ, mà không qua xử lý, vào các lưu vực nước có thể gây ra các ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng nước của các con sông.

Sự thay đổi độ muối có thể gây tác động tới các sinh vật sống dưới nước hoặc trực tiếp qua sự thay đổi độ thẩm thấu toàn phần (tỷ lệ tương đối giữa các chất tan và độ tan của các khí hoà tan), hoặc gián tiếp qua sự biến đổi thành phần loài trong hệ sinh thái. Độ muối cao cũng có thể làm cho nước không đảm bảo tiêu chuẩn đối với sinh hoạt của con người hay chăn nuôi. Các cation hoà tan chiếm một phần chủ yếu trong thành phần các chất rắn hoà tan thường là canxi, magiê, natri và kali; các anion chủ yếu là sunphat (SO₄^2-), clo (Cl­^-), flo (F^-), nitrat (NO₃^-), bicacbonat (HCO₃^-) và cacbonat (CO₃^-). Các hướng dẫn của Oxtraylia xác định rằng nồng độ trên 1000 mg/l (khoảng 1500 mS/cm) được xem như không chấp nhận được đối với hệ sinh thái dưới nước và đối với sinh hoạt của con người. Nồng độ thường được đo bằng mg/l. Người ta cho rằng phần chất rắn lọc được còn lại sau khi bay hơi (mg/l) = 0,68 x độ dẫn (mS/cm).

Độ axit

            Một trong các nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước là sự hình thành axit từ quá trình oxy hoá sunfua trong các khoáng. Quá trình này xảy ra khi các khoáng sunfua phản ứng với nước và oxy có sự tham gia của các vi khuẩn sinh ra axit sunfuric, ion hydroxyt và ion sunfat. Giá trị pH thấp (độ axit cao) đẩy mạnh sự hoà tan của các khoáng, sinh ra các kim loại và các phần tử độc hại khác đi vào các vực nước. Quá trình này có thể xảy ra trên bề mặt của các bãi chôn lấp chất thải hay các bãi thải đất đá, trong các mỏ hầm lò (nước ngầm có thể ngấm vào các mỏ này) và ở các mỏ lộ thiên (nước ngầm, nước mưa hay các dòng chảy bề mặt có thể chảy vào các hố mỏ).

            Độ axit làm cho nồng độ của các kim loại nặng hoà tan tăng lên có thể là nhân tố làm tăng ảnh hưởng độc hại của các kim loại. Độ axit được đo bằng giá trị pH (độ hoạt động của ion hydro) biểu diễn bằng đơn vị logarit.

            Sự rò rỉ axit có thể gây ra ảnh hưởng bất lợi gấp hai lần tới hệ sinh vật dưới nước; giá trị pH thấp có thể gây hại cho các thực thể sống dưới nước và mức độ kim loại nặng cao cũng gây ra những tác hại tương tự. Các hướng dẫn ở Oxtraylia khuyến cáo giá trị pH không nên thay đổi ngoài khoảng 6,5 – 9 đối với hệ sinh thái dưới nước và nằm trong khoảng 6,5 – 8,5 đối với nước sử dụng làm nước uống.

Ảnh 2: Nguy cơ hình thành dòng thải axit từ các bãi thải đất đá có chứa quặng sulfua (Nguồn: Tác giả)

Thio-sunfat

Thiosunfat có thể gây ra các vấn đề về môi trường bằng quá trình oxy hoá thành axit trong nguồn nước tiếp nhận. Thiosunfat xuất phát từ quá trình nghiền và tuyển nổi một số lượng lớn sunfua. Nồng độ thường được đo bằng mg/l.

Cyanua

            Cyanua có thể làm cho cá bị chết với nồng độ rất thấp, chẳng hạn với cá hồi chỉ với nồng độ là 0,04 mg/l. Thông thường, với nồng độ HCN vượt quá 0,1 mg/l là đã có thể gây chết các loài cá nhạy cảm. Các hướng dẫn ở Oxtraylia khuyến cáo nồng độ cyanua tự do không nên vượt quá 5 mg/l đối với hệ sinh thái dưới nước, và không vượt quá 1 mg/l đối với nước dùng làm nước uống. Nồng độ thường đo bằng mg/l.

Thuỷ ngân

            Thuỷ ngân là một kim loại độc và được sử dụng trong hỗn hống vàng trong các hoạt động khai thác mỏ quy mô nhỏ. Đây có thể là một chất ô nhiễm chủ yếu trong các vực nước và có khả năng xâm nhập vào chuỗi thức ăn ở dạng metyl-thuỷ ngân, đặc biệt tại các vùng khai thác vàng quy mô nhỏ sử dụng thuỷ ngân khá phổ biến. Giới hạn độc tính thay đổi theo các loài thuỷ sinh khác nhau, độc mãn tính xảy ra ở nồng độ thấp hơn 0,04 mg/l đối với bọ chét, tới 0,52 mg/l đối với cá hồi suối. Các hướng dẫn ở Oxtrtaylia khuyến cáo nồng độ tổng cộng của thuỷ ngân không nên vượt quá 0,1 mg/l đối với các hệ sinh thái dưới nước. Nồng độ được đo bằng mg/l.

Chất phản ứng hữu cơ

            Một số chất phản ứng hữu cơ được sử dụng trong quá trình tuyển khoáng các kim loại cơ bản có thể rất độc hại. Khi nồng độ của hầu hết các nguyên tố được phát hiện trong dòng thải tại hồ thải quặng đuôi thường nằm dưới ngưỡng độc cấp tính thì cũng không nên bỏ qua khả năng gây độc hại về lâu dài. Nồng độ thường được đo bằng mg/l.

Dầu mỡ

            Dầu có thể hình thành một màng mỏng trên bề mặt nước và có thể gây cản trở việc trao đổi oxy của nước. Dầu có thể phủ lên mang cá và lông chim. Nồng độ thường được đo bằng mg/l.

Nitơ và phôtpho

            Các chất này có thể bắt nguồn từ phân bón hay từ đất được sử dụng cho mục đích hoàn thổ và từ đất nông nghiệp. Chúng có thể bị rửa trôi hay rò rỉ vào các lưu vực nước và gây nên hiện tượng phì dưỡng. Nồng độ thường được đo bằng mg/l.

Chất rắn lơ lửng

Nước thường chứa các chất rắn lơ lửng với nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của chúng, các chất rắn lơ lửng có thể gây cản trở quá trình tự làm sạch của nước do hạn chế sự truyền ánh sáng và do đó hạn chế các phản ứng quang hợp. Một số hệ thuỷ vực có thể bị hạn chế ánh sáng do sự ảnh hưởng của các cặn lắng trong tự nhiên. Trong trường hợp tiêu cực, sự lắng cặn bùn có thể dẫn đến lụt lội và ảnh hưởng đến vận chuyển đường thuỷ. Nồng độ thường được đo bằng mg/l.

Ảnh hưởng kết hợp của các chất gây ô nhiễm nước

            Dòng thải chứa hỗn hợp các chất ô nhiễm có thể độc hại hơn dòng thải chỉ chứa một thành phần chất ô nhiễm. Nên tiến hành các thí nghiệm sinh học để xác định khả năng tích luỹ các nhân tố gây hại tới môi trường.

Các chất ô nhiễm khác

            Một số lượng lớn hoá chất được sử dụng trong khai thác mỏ, nếu không được quản lý, có thể gây ra các vấn đề về môi trường khi bị rò rỉ ra ngoài. Các hoá chất bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, dung môi sơn và dầu, và các chất lỏng máy biến thế được sử dụng trong các thiết bị cao áp.

Các tiêu chuẩn chất lượng nước

            Nhiều hướng dẫn và tiêu chuẩn khác nhau đã được thông qua ở nhiều quốc gia về việc bảo vệ chất lượng nước. Bao gồm các hướng dẫn đối với chất lượng nước uống, đối với việc bảo vệ các hệ sinh thái dưới nước, và đối với nước sử dụng cho mục đích tưới tiêu. Các sinh vật dưới nước đặc biệt nhạy cảm đối với sự thay đổi chất lượng nước, và do đó các hướng dẫn về nồng độ bảo vệ các hệ sinh thái dưới nước nên chặt chẽ hơn đối với nước uống./.

 

• Rác thải điện tử-xung đột môi trường giữa các nước công nghiệp và các nước đang phát triển (24/10/2013)
• Khảo sát Mỏ Bôxit - Tỉnh Bình Phước (23/10/2013)
• Khảo sát Mỏ Chì kẽm Lang Hích - Thái Nguyên (23/10/2013)
• Hội đồng thẩm định Đánh giá môi trường chiến lược Quy hoạch Bôxit ...đến năm 2030 (23/10/2013)
• Khả năng ứng dụng đất ngập nước trong xử lý nước thải mỏ (23/10/2013)