Mục lục bài họcĐang ở d05-b3
Mining and Fishing — Taking from Land and Sea
Surface versus subsurface mining
Surface mining removes the overburden — the rock and soil above the deposit — to reach ore near the surface. Its forms are strip mining (long parallel cuts, used for coal), open-pit mining (a widening terraced pit, used for copper and gold), mountaintop removal (the summit is blasted off and dumped into valleys as valley fill), and placer mining (sediment sifted from streambeds). Surface methods recover nearly the whole deposit and are safer for workers, but destroy a very large surface area and generate enormous waste rock.
Subsurface mining sinks shafts and tunnels to deep deposits. Surface disturbance is small, but recovery is lower because support pillars of ore are left in place, and the hazards are severe: roof collapse, explosive methane, dust diseases, and subsidence when old workings cave in.
Waste, acid mine drainage, and reclamation
Two waste streams: overburden / waste rock and tailings, the finely ground residue left after the metal is separated, usually stored wet behind a tailings dam. When sulfide minerals such as pyrite meet oxygen and water they oxidise to sulfuric acid — acid mine drainage (AMD) — which drops stream pH and mobilises toxic metals. AMD occurs with both mining methods, because both expose sulfides.
Under the US Surface Mining Control and Reclamation Act (SMCRA, 1977), operators must post a bond and restore contours, topsoil, and vegetation. Mitigation: cap and seal spoil, treat drainage with lime, build constructed wetlands, and reuse metal — recycling copper avoids the whole overburden chain.
Overfishing
A stock harvested beyond its surplus production declines even when the quota looks modest. Under the logistic model, maximum sustainable yield (MSY) is the largest catch a stock can replace, occurring near half the carrying capacity. Damaging gear and practices: bottom trawling, which levels benthic habitat; drift nets and longlines, which take large bycatch of turtles, dolphins, and seabirds; and fishing down the food web, the slide to smaller, lower-trophic species as the big predators disappear. Responses: catch quotas and individual transferable quotas, gear restrictions such as turtle excluder devices, marine protected areas, seasonal closures, and aquaculture — which itself brings nutrient waste, escapes, disease, and mangrove clearance.
Khai khoáng lộ thiên và khai khoáng hầm lò
Lộ thiên bóc lớp phủ (overburden) — toàn bộ đất đá nằm trên thân quặng — để lấy quặng nông. Các dạng: khai thác dải (strip mining, cắt thành các dải song song, dùng cho than), mỏ lộ thiên hình phễu (open-pit, hố bậc thang mở rộng dần, dùng cho đồng và vàng), bạt đỉnh núi (mountaintop removal — nổ mìn hất đỉnh núi xuống, đất đá lấp thung lũng thành valley fill), và đãi sa khoáng (placer, sàng trầm tích lòng suối). Ưu điểm: thu hồi gần trọn thân quặng, an toàn hơn cho thợ. Cái giá: phá bề mặt trên diện tích rất rộng và sinh khối lượng đá thải khổng lồ.
Hầm lò đào giếng và đường lò xuống thân quặng sâu. Bề mặt gần như giữ nguyên, nhưng tỉ lệ thu hồi thấp hơn vì phải chừa lại trụ chống bằng chính quặng, và rủi ro thì nặng: sập lò, nổ khí mêtan, bệnh bụi phổi, và sụt lún mặt đất khi đường lò cũ sập.
Chất thải, nước thải axit mỏ và hoàn thổ
Hai dòng thải phải phân biệt: đá thải / lớp phủ và đuôi quặng (tailings) — bùn mịn còn lại sau khi tách kim loại, thường chứa ướt sau đập chứa đuôi quặng. Khi khoáng sunfua như pyrit gặp oxy và nước, nó bị oxy hoá thành axit sunfuric — nước thải axit mỏ (AMD) — làm pH suối tụt và hoà tan kim loại độc vào nước:
$$4\mathrm{FeS_2}+15\mathrm{O_2}+14\mathrm{H_2O}\rightarrow 4\mathrm{Fe(OH)_3}+8\mathrm{H_2SO_4}$$AMD xảy ra với cả hai kiểu khai thác, vì cả hai đều phơi sunfua ra không khí và nước.
Ở Hoa Kỳ, Đạo luật Kiểm soát và Hoàn thổ Khai khoáng Lộ thiên (SMCRA, 1977) buộc doanh nghiệp ký quỹ và phục hồi địa hình, tầng đất mặt, thảm thực vật. Biện pháp giảm nhẹ: phủ và bịt bãi thải, xử lý nước rỉ bằng vôi, xây đất ngập nước nhân tạo, và tái chế kim loại — tái chế đồng thì tránh được toàn bộ chuỗi bóc lớp phủ.
Khai thác thuỷ sản quá mức
Đàn cá bị đánh bắt vượt sản lượng thặng dư thì suy giảm, kể cả khi hạn ngạch trông có vẻ khiêm tốn. Theo mô hình logistic, sản lượng bền vững tối đa (MSY) là mức đánh bắt lớn nhất mà đàn còn bù lại được, đạt quanh mức một nửa sức chứa.
Ngư cụ và cách làm gây hại: lưới kéo đáy san phẳng sinh cảnh đáy; lưới trôi và câu vàng bắt kèm lượng lớn sinh vật ngoài mục tiêu (rùa biển, cá heo, chim biển); và ăn tụt lưới thức ăn — khi cá dữ lớn biến mất, nghề cá tụt dần xuống các loài nhỏ hơn ở bậc dinh dưỡng thấp hơn. Đối sách: hạn ngạch và hạn ngạch chuyển nhượng cá nhân, quy định ngư cụ như thiết bị thoát rùa, khu bảo tồn biển, cấm biển theo mùa, và nuôi trồng thuỷ sản — bản thân nghề nuôi lại kéo theo thải dinh dưỡng, cá nuôi sổng ra tự nhiên, dịch bệnh và phá rừng ngập mặn.
Một mỏ đồng lộ thiên khai thác quặng hàm lượng $0{,}40\%$ Cu với tỉ số bóc $3{,}5:1$ (tấn đá thải trên tấn quặng). Nhà máy thu hồi được $88\%$ lượng đồng trong quặng. Muốn sản xuất $18{,}000$ tấn đồng kim loại thì phải xới tổng cộng bao nhiêu tấn đá?
Bước 1 — lượng đồng phải có trong quặng đưa vào nhà máy. Thu hồi chỉ $88\%$ nên quặng phải chứa nhiều hơn sản lượng:
$$\frac{18{,}000}{0{,}88}=20{,}455\ \text{tấn Cu trong quặng}$$Bước 2 — khối lượng quặng. Hàm lượng $0{,}40\%=0{,}0040$:
$$\frac{20{,}455}{0{,}0040}=5{,}113{,}636\approx5{,}11\times10^{6}\ \text{tấn quặng}$$Bước 3 — đá thải. Tỉ số bóc $3{,}5:1$ nghĩa là mỗi tấn quặng kèm $3{,}5$ tấn đá thải:
$$5{,}11\times10^{6}\times3{,}5=1{,}79\times10^{7}\ \text{tấn đá thải}$$Bước 4 — tổng khối lượng phải xới. Quặng cộng đá thải:
$$5{,}11\times10^{6}+1{,}79\times10^{7}=2{,}30\times10^{7}\ \text{tấn}$$Kết luận. Phải di chuyển khoảng $2{,}3\times10^{7}$ tấn đá để lấy $1{,}8\times10^{4}$ tấn đồng — tỉ lệ gần $1{,}280$ tấn đá cho mỗi tấn kim loại. Con số này giải thích vì sao hoàn thổ và xử lý AMD là khoản chi lớn của ngành, và vì sao tái chế đồng rẻ hơn nhiều so với khai thác mới.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 5 — Land and Water Use gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.