Thiết lập cơ sở dữ liệu phông bức xạ môi trường tỉnh thái bình và bản đồ kỹ thuật số về phông bức xạ môi trường tỉnh thái bình tỷ lệ 1200 000

Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An toàn xạ Quan trắc môi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental THIẾT LẬP CƠ SỞ DỮ LIỆU PHƠNG BỨC XẠ MƠI TRƯỜNG TỈNH THÁI BÌNH VÀ BẢN ĐỒ KỸ THUẬT SỐ VỀ PHÔNG BỨC XẠ MÔI TRƯỜNG TỈNH THÁI BÌNH TỶ LỆ : 1:200.000 ESTABLISHING A DATABASE ON ENVIRONMENTAL RADIATION AND DIGITAL MAP OF THE BACKGROUND RADIATION OF THAI BINH PROVINCE AT THE SCALE 1:200,000 NGUYỄN HỮU QUYẾT, DƯƠNG VĂN THẮNG*, VƯƠNG THU BẮC, PHẠM ĐỨC KHUÊ, DƯƠNG ĐỨC THẮNG, PHẠM TUẤN NAM, NGUYỄN VĂN KHÁNH, NGUYỄN HOÀNG GIANG, VŨ HOÀI, NGUYỄN THỊ OANH, BÙI ĐỨC KỲ, LÊ THỊ HÒA, CAO ĐỨC VIỆT Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân – 179 Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy - Hà Nội *Email: Dvthangnb@gmail.com Tóm tắt: Phơng xạ mơi trường tỉnh Thái Bình (diện tích 1.586,3 km2, dân số 1.860.447 người) khảo sát chi tiết theo ô mạng với 589 điểm đo suất liều gamma khơng khí cách mặt đất mét Hơn 80 mẫu đất trầm tích thu góp, chuyển phịng thí nghiệm để xử lý phân tích xác định hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ Uran, Thori 40K mẫu sử dụng phổ kế bán dẫn siêu tinh khiết phông thấp Tọa độ vị trí đo đạc trường lấy mẫu xác định thiết bị định vị GPS Bản đồ phân bố mức phông xạ với lớp thông tin hoạt độ riêng đồng vị phóng xạ Uran, Thori, 40K suất liều gamma khơng khí xây dựng phần mềm Arc-Gis Kết thống kê cho thấy giá trị suất liều gamma dao động khoảng từ 0,039 μSv/h đến 0,099 μSv/h, trung bình 0,059 ± 0.006 μSv/h Hoạt độ phóng xạ riêng uran nằm khoảng 22,68 ÷ 54,45 Bq/kg, giá trị trung bình 38,39 ± 1,81 Bq/kg; Giá trị hoạt độ phóng xạ Th-232 trầm tích từ 34,47 ÷ 81,55 Bq/kg, giá trị trung bình 59,33 ± 2,98 Bq/kg; Và K-40 có hoạt độ phóng xạ dao động khoảng 524,98 ÷ 909,56 Bq/kg, giá trị trung bình 713,86 ± 33,03 Bq/kg Từ khóa: Suất liều gamma khơng khí, HPGe, U-238, Th-232, K-40, Thái Bình Abstract: The environmental radiation background of Thái Bình province that cover an area of 1.586,3 km2, and has a population of 1.860.447, has been studied in detail by measuring air gamma dose rate at m from the ground surface at 589 measuring points, forming a square grid spread over Thai Binh province More than 80 soil and sediment samples have been collected, transferred to the laboratory, processed and analysed to determine the specific radio-activities of Uranium, Thorium and 40K by low-background high purity super semiconductor detector (HPGe) gamma spectrometer Coordinates of all sampling point and gamma dose measuring points were determined by GPS devices The radiation background distribution with layers of information on the activity of Uranium, Thorium, 40K, and gamma dose rate was contructed by Arc-Gis solfware Statistically, the environmental gamma doses vary from 0,039 – 0,099µSv/h with an average of 0,059 ± 0.006 µSv/h Radioactivities of Uranium, Thorium and 40K in soil samples, collected in Thai Binh vary from 22,68 ÷ 54,45 Bq/Kg with an average of 38,39 ± 1,81 Bq/kg The radioactivity of Th-232 in sediment samples varies from 34,47 ÷ 81,55 Bq/kg with an average of 59,33 ± 2,98 Bq/kg The radioactivity of K-40 in samples vary 524,98 ÷ 909,56 Bq/kg with an average of 713,86 ± 33,03 Bq/kg Keywords: Air gamma dose rate, HPGe, U-238, Th-232, K-40, Thai Bình province SƠ LƯỢC VỀ TỈNH THÁI BÌNH Thái Bình tỉnh ven biển đồng sông Hồng Theo quy hoạch phát triển kinh tế, Thái Bình thuộc vùng duyên hải Bắc Bộ, có tọa độ từ 20°18′ đến 20°44′, 106°06′ đến 106°39′ Trung tâm tỉnh thành phố Thái Bình cách thủ Hà Nội 120 km phía đơng nam Thái Bình giáp tỉnh Hải Dương phía bắc, tỉnh Hưng Yên phía tây bắc, thành phố Hải Phịng phía đơng bắc, tỉnh Hà Nam phía tây, tỉnh Nam Định phía tây tây nam, phía đơng giáp vịnh Bắc Bộ, Biển Đơng Địa hình: Tỉnh Thái Bình phẳng với độ dốc thấp 1%; độ cao phổ biến từ 1–2 m mực nước biển, thấp dần từ bắc xuống đơng nam Thái Bình có bờ biển dài 52 km, có bốn sơng chảy qua: phía bắc đơng bắc có sơng Hóa dài 35 km, phía bắc tây bắc có sơng Luộc (phân lưu sơng Hồng) dài 53 km, phía tây nam đoạn hạ lưu sông Hồng dài 67 km, sông Trà Lý (phân lưu cấp sông Hồng) chảy qua tỉnh từ tây sang đông dài 65 km Các sông tạo cửa sông lớn: Diêm Điền (Thái Bình), Ba Lạt, Trà Lý, Lân Do đặc điểm sát biển nên chúng chịu ảnh hưởng chế độ thủy triều, mùa hè mức nước dâng nhanh với lưu lượng lớn hàm lượng phù sa cao, mùa đông lưu lượng giảm nhiều lượng phù sa không đáng kể khiến nước mặn ảnh hưởng sâu vào đất liền từ 15–20 km Tài ngun khống sản: Than: Có than nâu thuộc bể than nâu vùng đồng sông Hồng với trữ lượng 210 tỉ (lớn gấp 20 lần trữ lượng than Quảng Ninh) Hiện Tập đoàn than khống sản Tỉnh Thái Bình ký kết thoả thuận phối hợp đạo thực số nội dung quan trọng: Giai đoạn 2010 - 2015 triển khai 24 lỗ khoan địa chất, giai đoạn 2015 - 2020 khoan thăm dò địa chất 3600 lỗ khoan 267 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Cơng nghệ hạt nhân tồn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 Từ 2010 đầu tư thử nghiệm số dự án khai thác than cơng nghệ ngầm lịng đất cơng nghệ hầm lị Tiền Hải Thái Thụy, dự án có quy mơ cơng suất triệu tấn/năm Thái Bình tỉnh giàu tiềm khống sản THIẾT KẾ LẤY MẪU Việc xây dựng đồ phông xạ với chi tiết đến cấp phường, xã, cụ thể là: tồn tỉnh có diện tích 1.586,3 km2, để đảm bảo thông tin theo tỷ lệ đồ 1:200.000, km2 cần có thơng tin phông xạ gamma, số điểm đo lấy mẫu thiết kế theo ô mạng đảm bảo đầy đủ thông tin mức phông cần thiết 589 điểm phân bố tồn địa bàn Có 40 mẫu đất 40 mẫu trầm tích thu thập phân tích nhân phóng xạ Uran, Thori, Kali Đối với suất liều gamma khơng khí, điểm đo thực với khoảng cách trung bình km, tổng số điểm đo lên đến 600 vị trí PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Dùng thiết bị mới, đại chuẩn phòng chuẩn (SSDL) để quan trắc đo đạc, đánh giá suất liều gamma khơng khí cách mặt đất 1m trường theo hướng dẫn US-EPA/600/Z92/001:1992 [1], giới hạn phát thiết bị 0,01 µSv/h Lập sơ đồ phân bố, xác định số điểm đo đạc đồng theo diện tích khu vực khảo sát, đảm báo tính thống kê để xây dựng đồ Lấy mẫu trường theo hướng dẫn TCVN 10758:2016 [2]; IAEA-Technical reports series No.486 [3] xử lý mẫu phịng thí nghiệm theo quy trình thống của phịng thí nghiệm VILAS-1057 Máy đo liều xách tay Aloka TCS-171 Hệ phổ kế gamma phơng thấp với đầu đo dải rộng Hình Các thiết bị đo đạc: Máy đo liều xách tay (trái) hệ phổ kế gamma (phải) 3.1 Chuẩn hoá hệ đo Bảng Các nguồn chuẩn sử dụng Nguồn chuẩn có hoạt độ IAEA–RGU-1 IAEA-RGTh-1 IAEA-RGK-1 238 U: 4940 Bq/kg 232Th: 3250 Bq/kg 40K: 14.000 Bq/kg 235 238 U: 228 Bq/kg U: 78 Bq/kg 232 235 Th: < Bq/kg U: 3,6 Bq/kg  Nguồn chuẩn uran: IAEA –RGU-1 (quặng uran) với 226Ra trạng thái cân phóng xạ với 210Pb, chất silicat;  Nguồn chuẩn thori: IAEA- RGTh-1 (quặng thori), chất silicat;  Nguồn chuẩn kali: IAEA- RGK-1 (sun phát kali) U, Th, K, dùng để xác định hệ số chuẩn hóa Chuẩn 226Ra tinh khiết dùng để tách 268 Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An toàn xạ Quan trắc môi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental đóng góp 226Ra vạch lượng 186 KeV Bằng nguồn chuẩn này, tỷ số cường độ vạch 186 keV 226Ra vạch 242, 295, 352 609 keV đồng vị cháu xác định Hàm lượng 235U xác định theo vạch 186 KeV sau hiệu chỉnh đóng góp 226Ra Hoạt độ mẫu tính theo cơng thức sau: Am ( Bq / kg )  Ac ( Bq / kg )M c N m , Nc Mm (1) Trong đó, Am Ac hoạt độ tương ứng mẫu chuẩn đồng vị quan tâm; Mm Mc khối lượng mẫu chuẩn; Nm Nc tốc độ đếm đỉnh gamma dùng để phân tích mẫu chuẩn Nếu đồng vị phân tích số vạch  riêng biệt kết phân tích cuối giá trị trung bình theo trọng số độ xác giá trị riêng rẽ 3.2 Độ nhạy phương pháp Độ nhạy phép phân tích đánh giá sở so sánh số đếm đỉnh lượng gamma hấp thụ toàn phần với phần liên tục phía vùng đỉnh Phần liên tục dùng tính tốn trung bình 15 loại mẫu đất trầm tích vùng khác địa bàn tỉnh Thái Bình Giới hạn phân tích (MDA) xác định theo BGD hình học đo dạng giếng (khối lượng mẫu khoảng 500 g) với thời gian đo 86.400 s Bảng đưa độ nhạy phân tích Bảng đưa độ nhạy phân tích Bảng 2: Độ nhạy phép phân tích số đồng vị phóng xạ mẫu đất trầm tích (thời gian đo 86.400 s) Đồng vị Be 40 K 137 Cs 134 Cs 214 Bi 214 Pb 228 Ac 208 Tl 226 Ra MDA 0,95 Bq/kg 2,58 Bq/kg 0,38 Bq/kg 0,31 Bq/kg 0,52 Bq/kg 0,46 Bq/kg 0,82 Bq/kg 0,71 Bq/kg 0,62 Bq/kg 3.3 Độ tin cậy phương pháp Độ tin cậy phương pháp kiểm tra dựa kết phân tích mẫu chuẩn tin cậy biết trước hoạt độ đồng vị có mặt mẫu Các kết phân tích cho thấy khác biệt kết thu theo phương pháp mô tả với giá trị phê chuẩn nằm khoảng 1- 4% với mức tin cậy 95% Phương pháp dùng để phân tích so sánh phịng thí nghiệm quốc tế Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) tổ chức vào tháng 11 năm 2020 đồng vị 137Cs, 134 Cs, 228Ac mẫu nước chuẩn (spiked water), nhân phóng xạ mẫu cá khô (Dried fish sample spiked) Kết phân tích so sánh đưa bảng 3, bảng Bảng 3: Kết phân tích so sánh quốc tế IAEA tổ chức Sample Code 1 Analyte 134 Cs Cs 228 Ac 137 Target Value 33.5 64.4 24.7 Target Unc 0.5 0.9 Rep Value 33.3 64.67 24.18 Rep Unc 0.81 1.57 0.58 Rel Bias -0.60% 0.42% -2.11% ZScore 0.14 0.16 0.27 Accuracy P Precision A A A 2.85 2.8 4.71 A A A Final Score A A A Bảng 4: Kết phân tích so sánh quốc tế IAEA tổ chức Sample Code 4 Analyte 228Ac 214Bi Target Value 34.9 13.5 Target Unc 0.8 Rep Value 37.2 17.5 Rep Unc 2.55 1.51 269 Rel Bias 6.56% 29.70% ZScore 0.64 1.25 Accuracy P Precision A A 8.94 10.46 A N Final Score A W Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Cơng nghệ hạt nhân tồn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 4 4 134Cs 40K 214Pb 226Ra 119.4 369 13.5 13.5 18 0.8 0.8 135 383 17.5 17.5 7.34 13.8 1.51 1.51 13.14% 3.92% 29.70% 29.70% 1.78 0.55 1.22 1.18 A A A A 6.86 6.06 10.46 10.46 A A N N A A W W KẾT QUẢ 4.1 Suất liều gamma cách mặt đất m địa bàn tỉnh Thái Bình Trên sở tọa độ điểm đo suất liều thiết kế trước đồ, thực địa hệ thống định vị GPS (hiệu Explorist 200- Magellan, cấp xác m) sử dụng để dẫn đường đến vị trí cần khảo sát đo đạc Tại vị trí quan tâm, suất liều gamma cách mặt đất 1m đo máy đo liều Aloka – Nhật (chính xác 0,01 Sv/h), thời gian đo vị trí 15 phút lấy giá trị trung bình Một số đặc trưng thống kê số liệu suất liều gamma mơi trường thu tỉnh Thái Bình đưa bảng Hình Vị trí điểm đo suất liều địa bàn tỉnh Thái Bình Bảng 5: Số liệu thống kê suất liều gamma vùng khảo sát (Đơn vị: Sv/h) Số liệu thống kê Trị số Số điểm đo 589 Giá trị trung bình 0,059 Độ lệch chuẩn 0,009 Giá trị cực đại 0,099 Giá trị cực tiểu 0,039 Các kết đo trực tiếp suất liều gamma khơng khí cách mặt đất m thể đồ (Hình 4) Hình 3: Bản đồ hành tỉnh Thái Bình Hình 4: Bản đồ phân bố suất liều gamma cách mặt đất 1m địa bàn tỉnh Thái Bình 270 Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An toàn xạ Quan trắc môi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental Các số liệu suất liều gamma (589 điểm đo tồn địa bàn Thái Bình) nằm dải từ 0,039 μSv/h đến 0,099 μSv/h phân bố tương đối đều, giá trị trung bình 0,059 μSv/h với sai số 10% Các giá trị suất liều gamma hấp thụ khơng khí cách mặt đất m nêu mức phơng bình thường, chí coi thấp phản ánh phù hợp với nồng độ phóng xạ có đất thành phần định gây nên liều chiếu phóng xạ tự nhiên (kết suất liều khơng có đóng góp đóng góp ảnh hưởng vũ tru), vào số liệu có so sánh với suất liều đề đài làm thấy kết tương đối phù hợp Hình Sự phân bố suất liều gamma khơng khí khoảng cách 1m Với thăng giáng giá trị suất liều gamma hình 5, với dải giá trị suất liều (0,056-0,060) Sv/h, giá trị trung bình 0,059 Sv/h, giá trị có tần suất xuất 120 lần, tập trung chủ yếu huyện Hưng Hà, Đông Hưng Tiền Hải thể Hình Hình Kết thu so với kết nhiệm vụ giai đoạn mà Cục An toàn xạ hạt nhân thực có số liệu phân bố khơng gian suất liều gamma khơng khí địa bàn thành phố Hải Phòng, tỉnh Quảng Ninh tỉnh Lạng Sơn với tổng số 6.200 điểm đo (với 600 điểm thuộc thành phố Hải Phịng cho giá trị suất liều trung bình đo 0,04 µSv/h, 2459 điểm thuộc tỉnh Quảng Ninh cho giá trị suất liều trung bình đo 0,054 µSv/h 3640 điểm thuộc tỉnh Lạng Sơn cho giá trị suất liều trung bình đo 0,061 µSv/h) tương đối phù hợp, cao tỉnh Hải Phòng tương đương với Quảng Ninh Lạng Sơn Như kết luận địa bàn tỉnh Thái Bình khơng có điểm dị thường suất liều gamma 4.2 Hoạt độ phóng xạ uran (238U) đất, trầm tích Hình Phân bố suất liều trung bình gamma khơng khí cách đất m theo địa bàn huyện Thái Bình (μSv/h) Với kết phân tích 80 mẫu đất, trầm tích hoạt độ phóng xạ U-238 38,39 Bq/kg đất, 40,83 Bq/kg trầm tích tương quan với kết nhiệm vụ thực giai đoạn tỉnh Hải Phòng, Quảng Ninh, Lạng Sơn 32,91 Bq/kg, 40,28 Bq/kg 39,09 Bq/kg, nhiên giá trị trung bình xấp xỉ 38,39 Bq/kg cao chút so với giá trị trung bình trọng số giới (33 Bq/kg) Hàm lượng giá trị trung bình, lớn nhỏ mẫu đất, trầm tích thể Bảng Hình tần suất phân bố giá trị đo địa bàn tỉnh 271 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 Bảng 8: Số liệu thống kê hàm lượng U-238 vùng khảo sát (Đơn vị: Bq/kg) Giá trị Đất Giá trị trung bình 38,39 Sai số Trầm tích Sai số 1,81 40,83 2,01 Giá trị cực đại 54,45 1,31 64,60 3,13 Giá trị cực tiểu 22,68 0,28 27,99 1,41 Hình Đồ thị phân bố hàm lượng U-238 (Ra-226) mẫu đất trầm tích địa bàn tỉnh Thái Bình Hình Bản đồ hàm lượng U-238 (Ra-226) mẫu đất, trầm tích địa bàn tỉnh Thái Bình 4.3 Hoạt độ phóng xạ 232Th đất, trầm tích Hoạt độ phóng xạ Th-232 80 mẫu đất trầm tích có giá trị trung bình 59,33 Bq/kg 60,21 Bq/kg (Bảng Hình 9) nằm dải phơng xạ 232Th tỉnh Hà Nội (60,37 Bq/kg), Hải Phòng (57,0 Bq/kg), thấp Lạng Sơn (66,33 Bq/kg), Quảng Ninh (68,57 Bq/kg), nhiên giá trị trung bình cao giá trị trung bình giới (45 Bq/kg) 272 Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An tồn xạ Quan trắc mơi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental Bảng 9: Số liệu thống kê hàm lượng Th-232 vùng khảo sát (Đơn vị: Bq/kg) Giá trị Đất Sai số Trầm tích Sai số Giá trị trung bình 59,33 2,98 60,21 3,21 Giá trị cực đại 81,55 1,83 86,90 4,31 Giá trị cực tiểu 34,47 0,53 30,94 2,65 Hình Đồ thị phân bố hàm lượng Th-232 đất trầm tích địa bàn tỉnh Thái Bình Hình 10 Bản đồ hàm lượng Th-232 đất trầm tích địa bàn tỉnh Thái Bình 4.4 Hoạt độ phóng xạ K-40 đất, trầm tích Kết phân tích hoạt độ phóng xạ K-40 80 mẫu đất trầm tích có giá trị trung bình 713,86 Bq/kg 710,65 Bq/kg Riêng đồng vị K-40, giá trị trung bình trung vị hoạt độ địa bàn tỉnh Thái Bình cho thấy cao Hải Phòng (656,71 Bq/kg), Hà Nội (557,53 Bq/kg), Quảng Ninh (313,45 Bq/kg) Lạng Sơn (445,09 Bq/kg) Điều chủ yếu Thái Bình thành phố thị phát triển, nên mẫu đất lấy thường đất ruộng, có chăm bón, bổ sung thêm Kali nên thường cho kết hoạt độ K-40 cao so với mẫu đất đá, vỉa núi đất lâu năm Kết thể Bảng 9, Hình 11 Hình 12 273 ... lấy giá trị trung bình Một số đặc trưng thống kê số liệu suất liều gamma mơi trường thu tỉnh Thái Bình đưa bảng Hình Vị trí điểm đo suất liều địa bàn tỉnh Thái Bình Bảng 5: Số liệu thống kê suất... đất m thể đồ (Hình 4) Hình 3: Bản đồ hành tỉnh Thái Bình Hình 4: Bản đồ phân bố suất liều gamma cách mặt đất 1m địa bàn tỉnh Thái Bình 270 Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An toàn xạ Quan trắc môi trường. .. xây dựng đồ phông xạ với chi tiết đến cấp phường, xã, cụ thể là: tồn tỉnh có diện tích 1.586,3 km2, để đảm bảo thông tin theo tỷ lệ đồ 1:200.000, km2 cần có thơng tin phông xạ gamma, số điểm đo