KHẢO sát NỒNG độ 222RN và 226RA TRONG nước SINH HOẠT tại KHU vực THỦ đức, THÀNH PHỐ hồ CHÍ MINH

Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM II-O-1.17 KHẢO SÁT NỒNG ĐỘ 222RN VÀ 226RA TRONG NƯỚC SINH HOẠT TẠI KHU VỰC THỦ ĐỨC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Huỳnh Nguyễn Phong Thu, Lê Công Hảo, Nguyễn Văn Thắng, Lê Quốc Bảo, Trương Thị Hồng Loan Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Email: hnpthu@hcmus.edu.vn TÓM TẮT Radon radium nguồn xạ tự nhiên ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người Nồng độ 222Rn 226Ra nước sinh hoạt gồm 14 mẫu nước uống công cộng, 15 mẫu nước máy 20 mẫu nước giếng thuộc khu vực Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh khảo sát nghiên cứu Các phép đo thực detector chuyên đo radon, RAD7 Phông xác định cách sử dụng mẫu nước cất Nồng độ 222Rn thay đổi phụ thuộc vào nguồn nước khảo sát Tuy nhiên, giá trị hoàn toàn nằm giới hạn đề nghị Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA), 11,1 Bq.L-1 [4] Nồng độ 222Rn cao đo (4,160,20) Bq.L-1 Vì vậy, xét phương diện xạ ion hóa gây 222Rn, nguồn nước khảo sát có ảnh hưởng không đáng kể đến sức khỏe người sử dụng Nồng độ 226Ra xác định thông qua nồng độ 222Rn tích lũy sau 10 ngày nhốt mẫu 10 mẫu nước giếng có nồng độ 226Ra vượt mức giới hạn đề nghị USEPA, 0,185 Bq.L-1 [6] Từ khóa: radon, radium, RAD7, phương pháp đo radon, phương pháp đo radium, ung thư, liều MỞ ĐẦU 222 Rn sản phẩm phân rã trực tiếp từ 226Ra chuỗi phân rã phóng xạ 238U 238U nguyên tố phóng xạ chiếm phần lớn môi trường Do phân bố rộng rãi lớp vỏ Trái đất, 238U có mặt hầu hết loại đất đá, khoáng sản Khi xảy kiến tạo địa chấn tác động người, nước ngầm hình thành lòng đất đá Khi đó, 238U đồng vị cháu dễ dàng lẫn vào nguồn nước 222Rn 226Ra đồng vị có độc tính phóng xạ cao, thường có mặt loại nước với hàm lượng khác Mỗi đồng vị có tính chất hóa học riêng, hai gây nhiều tác hại xấu cho người uống phải Uống nước chứa nhiều 222Rn thời gian dài có nguy ung thư quan thể, đặc biệt dày Ngoài ra, 222Rn khuếch tán từ nước vào không khí gây ung thư phổi hít phải Uống nước chứa 226Ra có nguy ung thư, thoái hóa xương, Vì mối nguy hiểm sức khỏe cộng đồng, khảo sát nồng độ 222Rn, 226Ra nguồn nước khác vấn đề thật cần thiết VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thu thập mẫu nước Nồng độ phóng xạ xác định số mẫu nước uống lấy từ hệ thống lọc nước trường học, mẫu nước máy hộ gia đình sau xử lý nhà máy nước mẫu nước giếng sử dụng chưa qua xử lý Các vị trí lấy mẫu thể đồ hình Có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến độ xác kết như: lượng nước mẫu đo, thời gian đo, nhiệt độ, độ ẩm, phông nội môi trường, Trong đó, yếu tố quan trọng kỹ thuật lấy mẫu nước.Vì vậy, cần lấy mẫu nước theo số nguyên tắc [2]: Mẫu nước lấy có tính đại diện cho nguồn nước cần khảo sát Nước cần xả thời gian trước lấy để dòng nước ổn định Dụng cụ lấy mẫu tráng rửa hai lần trước lấy nguồn nước lấy Trong trình lấy mẫu, không để nước tiếp xúc với không khí Dùng ống nhựa đầu gắn với vòi xuất lộ nước, đầu lại cho vào lọ, xả nước chảy qua ống đầy tràn, đậy nắp thật kín mẫu chưa đo Ngoài ra, tốc độ xả nước làm thất thoát nồng độ 222Rn, xem bảng Trong nghiên cứu này, mẫu nước lấy với tốc độ 0,5 – lít/phút nên bỏ qua thất thoát 222Rn tốc độ nước chảy ISBN: 978-604-82-1375-6 69 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Bảng Lượng 222Rn thất thoát theo tốc độ chảy nước [8] Tốc độ nước chảy (lít/phút) 4 6 8 10 – 12 Lượng 222Rn thất thoát (%) 13 26 33 Nước giếng Nước uống Nước máy Hình Các vị trí lấy mẫu nước Xác định nồng độ 222Rn RAD7 thiết bị chuyên đo nồng độ radon với độ nhạy cao RAD7 gồm buồng đo hình bán cầu thể tích khoảng 700 mL Detector bán dẫn silic đặt tâm bán cầu Thuận lợi máy khả xác định lượng hạt alpha, từ phân biệt 222Rn 220Rn, 222Rn cũ, tín hiệu nhiễu [3] Máy kèm phụ kiện cho phép xác định nồng độ radon nước với độ nhạy từ đến 400.000 Bq.m-3 [2] RAD7 xác định nồng độ 222Rn thông qua đồng vị cháu 218Po, 214Po Độ ẩm tương đối buồng đo ảnh hưởng đến khả đến detector đồng vị RAD7 cần làm khô trước phép đo cho độ ẩm trì 10% trình đo [3] Để đảm bảo kết xác, phông xác định Mẫu nước cất nước khử 222Rn đo 10 lần với chế độ tương tự đo mẫu phân tích Giá trị phông trung bình đo (0,030,01) Bq.L-1 Phương pháp RAD-H2O sử dụng chu trình vòng khí kín, đó, lượng khí nước không đổi Hiệu suất lấy 222Rn từ nước đưa vào vòng khí kín đạt tối đa 99% lọ 40 mL 94% lọ 250 mL [2] Lọ 250 mL sử dụng mẫu nước có nồng độ thấp 100 Bq.L-1 Ngược lại, lọ 40 mL sử dụng [2] Sau vài phép đo thử nghiệm, chọn lọ đo 250 mL Sơ đồ đo nồng độ radon nước minh họa hình Xác định nồng độ 226Ra RAD7 lấy khí vào buồng đo Nồng độ 226Ra nước xác định phương pháp nhốt mẫu nước khử 222Rn 10 ngày, sau đem đo nồng độ 222Rn suy nồng độ 226Ra theo công thức (2) Dụng cụ nhốt mẫu lọ 250 mL làm thủy tinh, nút làm vật liệu Teflon chống thoát khí tốt Tuy nhiên, để kết đạt độ xác cao, làm thực nghiệm xác định hệ số thất thoát 222Rn ISBN: 978-604-82-1375-6 70 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM trình nhốt mẫu Phương pháp tiến hành sau: Dùng nguồn chuẩn 226Ra biết hoạt độ phóng xạ, nguồn có khả phân rã, tạo thành 222Rn Nhốt nguồn lọ chứa 250 mL nước cất 10 ngày, đo hoạt độ 222Rn (A’Rn) So sánh với hoạt độ tính toán theo lý thuyết (ARn), hệ số thất thoát 222Rn nhốt mẫu tính theo công thức (1) k= A Rn A'Rn (1) Hệ số thất thoát 222Rn trung bình sau ba lần nhốt mẫu đo: k = 1,250,03 Nồng độ 226Ra thực tế nguồn nước xác định theo công thức (2) k.CRn 1-e-λRn t Trong đó, CRn nồng độ 222Rn đo Rn  0,26 ngày-1, số phân rã 222Rn t = 10 ngày, thời gian nhốt mẫu CRa = (2) Dòng khí lưu thông Đầu lọc khí Hút ẩm Máy bơm khí Cao Tín hiệu Bộ phận sục khí Detector Buồng chứa khí Lọ chứa mẫu nước Hình Sơ đồ lấy khí mẫu nước đo đạc Tính liều hiệu dụng năm Liều hiệu dụng năm đóng góp cho người uống nước chứa định theo công thức (3) 222 Rn Ra, Ew (Sv), xác 226 E w = ε.Vw Cw (3) Trong đó,  (Sv.Bq-1) hệ số chuyển đổi liều hiệu dụng đơn vị nồng độ phóng xạ, 222Rn,  = 10-8 Sv.Bq-1 [7], 226Ra,  = 2,8 x 10-7 Sv.Bq-1 [8] Vw = 2x365 = 730 lít.năm-1, thể tích nước người uống năm Cw (Bq.L-1) nồng độ 222Rn 226Ra nước Ngoài ra, 222Rn nước thường khuếch tán vào không khí Do đó, không khí có chứa lượng 222Rn đáng kể thoát từ nước Giả sử nguồn nước đặt nhà với thể tích khí người hít ngày, Va = 20 m3 thể tích nước xả giờ, W = 0,01 m3.giờ-1 Liều hiệu dụng năm hít khí 222Rn thoát từ nước, Da(Sv), tính theo công thức (4) [5] Da = f.Cw  εr +εp F ISBN: 978-604-82-1375-6 (4) 71 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM f= W.e =3,571×10-4 Va λ (5) Với, e = 0,5, hệ số chuyển 222Rn từ nước vào không khí  = 0,7 giờ-1, tốc độ trao đổi không khí Cw (Bq.m-3) nồng độ 222Rn nước r = 0,33 Sv.m3.năm-1.Bq-1, hệ số chuyển đổi liều hiệu dụng 222Rn p = 80 Sv.m3.năm-1.Bq-1, hệ số chuyển đổi liều hiệu dụng 218Po, 214Bi, 214Po F = 0,4, hệ số cân 222Rn cháu USEPA khảo sát, nồng độ radon nước gây khoảng 168 ca tử vong năm, đó, 89% hít phải khí chứa radon 11% uống nước có chứa hàm lượng radon cao [1] KẾT QUẢ THẢO LUẬN Nồng độ 222Rn nước Nước uống Nồng độ 222Rn nước uống dao động từ (0,060,03) Bq.L-1 đến (0,360,06) Bq.L-1, thấp nồng độ giới hạn từ 30,92 đến 179,03 lần Nồng độ trung bình (0,110,01) Bq.L-1 Theo đó, liều uống hiệu dụng năm dao động từ (0,450,22) Sv.năm-1 đến (2,620,44) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (0,780,07) Sv.năm-1 Nếu nguồn nước đặt nhà, liều hiệu dụng năm hít khí 222Rn thoát từ nước khoảng (0,720,34) Sv.năm-1 đến (4,140,69) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (1,230,11) Sv.năm-1 Nước máy Nồng độ 222Rn nước máy dao động từ (0,060,03) Bq.L-1 đến (0,200,05) Bq.L-1, thấp nồng độ giới hạn từ 56,06 đến 194,74 lần Nồng độ trung bình (0,120,01) Bq.L-1 Như vậy, liều uống hiệu dụng năm dao động từ (0,410,22) Sv.năm-1 đến (1,440,34) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (0,860,07) Sv.năm-1 Nếu nguồn nước đặt nhà, liều hiệu dụng năm hít khí 222Rn dao động từ (0,6540,350) Sv.năm-1 đến (2,2810,543) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (1,360,12) Sv.năm-1 Nước giếng Nồng độ 222Rn nước giếng khoan dao động từ (0,440,07) Bq.L-1 đến (4,160,20) Bq.L-1, thấp nồng độ giới hạn từ 2,67 đến 25,11 lần Nồng độ trung bình (1,360,03) Bq.L-1 Tương ứng, liều uống hiệu dụng năm dao động từ (3,220,49) Sv.năm-1 đến (30,371,47) Sv.năm Liều hiệu dụng trung bình (9,960,20) Sv.năm-1 Nếu nguồn nước đặt nhà, liều hiệu dụng năm hít khí 222Rn khoảng (5,100,78) Sv.năm-1 đến (48,042,33) ) Sv.năm-1 Liều trung bình (15,760,31) Sv.năm-1 Nồng độ 226Ra nước Nước uống Nồng độ 226Ra nước uống số trường học khu vực Thủ Đức dao động từ (0,060,06) Bq.L-1 đến (0,180,08) Bq.L-1, thấp nồng độ giới hạn từ 1,04 đến 3,19 lần Nồng độ trung bình (0,110,02) Bq.L-1 Tương ứng, liều hiệu dụng năm uống nước chứa 226Ra dao động từ (11,9612,78) Sv.năm-1 đến (36,0816,11) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (22,573,74) Sv.năm-1 Nước máy Nồng độ 226Ra nước máy số nhà dân khu vực Thủ Đức dao động từ (0,060,06) Bq.L-1 đến (0,170,08) Bq.L-1, thấp nồng độ giới hạn từ 1,08 đến 3,24 lần Nồng độ trung bình (0,090,02) Bq.L-1 Khi đó, liều hiệu dụng năm uống nước chứa 226Ra dao động từ (11,7111,88) Sv.năm-1 đến (35,1617,01) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (18,983,48) Sv.năm-1 Nước giếng ISBN: 978-604-82-1375-6 72 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Nồng độ 226Ra nước máy số nhà dân khu vực Thủ Đức dao động từ (0,080,06) Bq.L-1 đến (0,540,12) Bq.L-1 10 mẫu có nồng độ cao nồng độ giới hạn từ 1,01 đến 2,94 lần 10 mẫu có nồng độ thấp nồng độ giới hạn từ 1,02 đến 2,34 lần Nồng độ trung bình (0,180,02) Bq.L-1 Tương ứng, liều hiệu dụng năm uống nước chứa 226Ra dao động từ (16,14313,379) Sv.năm-1 đến (111,2924,74) Sv.năm-1 Liều hiệu dụng trung bình (36,663,74) Sv.năm-1 Hình so sánh nồng độ 222Rn 226Ra trung bình ba loại nước khảo sát Nồng độ 222Rn trung bình nước giếng cao 13 lần nồng độ 222Rn trung bình nước uống 12 lần nồng độ 222Rn trung bình nước máy Nồng độ 226Ra trung bình nước giếng cao khoảng 1,6 lần nồng độ 226Ra trung bình nước uống khoảng 1,9 lần nồng độ 226Ra trung bình nước máy Nước uống nước máy có nồng độ 222Rn 226Ra trung bình gần a) 1.40 Nồng độ 226Ra (Bq.L-1) Nồng độ 222Rn (Bq.L-1) 1.60 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 nước uống nước máy nước giếng 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 b) nước uống nước máy nước giếng Hình Đồ thị so sánh nồng độ 222Rn a) 226Ra b) trung bình ba loại nước khảo sát Như vậy, thấy, nồng độ 222Rn, 226Ra phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc loại nước Nước giếng có nồng độ phóng xạ cao so với hai loại nước lại Đối với nước uống nước máy, giá trị nồng độ phóng xạ gần Điều do: - Phần lớn, nước máy nước uống lấy từ nước mặt xử lý qua nhiều công đoạn trước đưa đến người sử dụng nên lượng 222Rn, 226Ra hạn chế đáng kể - Nước giếng khoan nước ngầm có nguồn gốc từ đất đá chưa qua xử lý nên nồng độ 222Rn 226 Ra cao Các kết thực nghiệm cho thấy, chênh lệch nồng độ 226Ra loại nước khảo sát thấp chênh lệch nồng độ 222Rn Điều 222Rn dạng khí, khả thất thoát qua giai đoạn xử lý cao 226Ra Sự chênh lệch nồng độ phóng xạ mẫu nước giếng do: Nguồn gốc nước, đặc trưng địa chất khác vùng lấy nước, tồn đồng vị 238U đất đá nước, độ sâu mực nước, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, cách xử lý, vận chuyển dự trữ nước, thời điểm lấy nước, lượng mưa,… 222 Rn sản phẩm phân rã trực tiếp từ 226Ra Bằng liệu thực nghiệm, xây dựng mối tương quan chúng Hình thể mối quan hệ nồng độ 222Rn nồng độ 226Ra mẫu nước khảo sát Các kết cho thấy, nồng độ 222Rn 226Ra mối quan hệ tuyến tính Phần lớn, tồn 222 Rn nước không phụ thuộc vào lượng 226Ra nước mà phụ thuộc mạnh vào hàm lượng 238U đất vào đặc điểm địa chất ISBN: 978-604-82-1375-6 73 Nồng độ radium (Bq.L-1) a) 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0.00 Nồng độ radium (Bq.L-1) Nồng độ 226Ra (Bq.L-1) Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM 0.10 0.20 0.30 Nồng độ 222Rn (Bq.L-1) 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.00 0.40 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0.00 b) 0.05 0.10 Nồng độ 0.15 222Rn 0.20 0.25 (Bq.L-1) c) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 Nồng độ radon (Bq.L-1) Hình Nồng độ 222Rn 226Ra mẫu nước uống a), nước máy b) nước giếng c) KẾT LUẬN Kết cho thấy, nồng độ 222Rn tất mẫu nước khảo sát nằm giới hạn đề nghị USEPA, 11,1 Bq.L-1 10 mẫu nước giếng có nồng độ 226Ra vượt mức đề nghị 0,185 Bq.L-1 Cần có biện pháp làm giảm 226Ra trước sử dụng với mục đích ăn uống Nồng độ phóng xạ phụ thuộc vào loại nước Nhìn chung, mẫu nước giếng (nước ngầm) có nồng độ 222 Rn, 226Ra cao so với mẫu nước máy, nước uống (nước mặt) Sự khác nồng độ phóng xạ chủ yếu phụ thuộc vào nguồn gốc loại nước, môi trường địa chất nguồn nước Ngoài ra, nồng độ phụ thuộc vào số yếu tố khác vận chuyển, tốc độ chảy nước, chiều sâu giếng,… Cần có biện pháp làm giảm nồng độ phóng xạ trước sử dụng nước ngầm Nồng độ 222Rn 226Ra nguồn nước khảo sát mối quan hệ tuyến tính Điều cho thấy 222Rn nguồn gốc từ 226Ra nước Phần lớn 222Rn sinh từ chuỗi phân rã 238U đất Tuy nhiên, tồn nước lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng từ môi trường địa chất ISBN: 978-604-82-1375-6 74 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM INVESTIGATION OF THE RADON CONCENTRATION IN WATER AT SOME RESIDENTIAL AREAS OF HO CHI MINH CITY D) Huynh Nguyen Phong Thu, Le Cong Hao, Nguyen Van Thang, Le Quoc Bao, Truong Thi Hong Loan University of Science, VNU-HCM Email: hnpthu@hcmus.edu.vn ABSTRACT Radon and radium are the main sources of natural radiation that are received by population 222Rn and 226Ra concentration measurements in 14 drinking, 15 tap and 20 drilled water samples at Thu Duc, Ho Chi Minh City, Vietnam are presented in this paper The measurements are made using a RAD7 radon detector The background measurements are performed using the samples of the distilled water The concentrations vary depending on water source When the results are compared with reference level of United States Enviromental Protection Agency (USEPA), 11.1 Bq.L -1 [4], there are no indications of existence of 222Rn problems in the water sources in this survey The maximum concentration is (4.160.20) Bq.L-1 Therefore, the water at Thu Duc is safe as far as 222Rn concentration is concerned Evaluation of concentration of 226Ra in water was performed after 10 days to allow for 222Rn ingrowth before measurement Review the results of 226Ra concentrations, 10 sites have 226Ra concentration above the limit level, 0.185 Bq.L-1 [6] Key words: Radon, radium, RAD7, radon measurements, radium measurements, cancer risk, doses TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thị Minh Tâm (2011), Xác định nồng độ radon số mẫu nước đóng chai thị trường Việt Nam, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh [2] DURRIDGE Company (2009), RAD H2O User Manual, User manual, Billerica [3] DURRIDGE Company (2009), RAD7 radon detector, User manual, Billerica [4] Asaad Hamid Ismail, Salih Omer Haji (2008), Analysis of radon concentrations in drinking water in Erbil Governorate, Tikrit Journal of Pure Science, Vol 13 No.(3) 2008 [5] D.C Nita, M Moldovan, T Sferle, V.D Ona, B.D Burghele (2012), Radon concentration in water and indoor air in north – west regions of Romania, Rom Journ Phys, Vol 58, Supplement, P S196– S201 [6] Zoltan Szabo, Vincent T dePaul, Jeffrey M Fischer, Thomas F Kraemer, Eric Jacobsen (2011), Occurrence and geochemistry of radium in water from principal drinking-water aquifer systems of the United States, Applied Geochemistry, 27 (2012) 729–752 [7] Natasa Todorovic, Jovana Nikolov, Sofija Forkapic, Istvan Bikit, Dusan Mrdja, Miodrag Krmar, Miroslav Veskovic (2012), Public exposure to radon in drinking water in SERBIA, Applied Radiation Isotopes, 70 (2012) 543-549, 2012 [8] P.Vesterbacka (2005), 238U–series radionuclides in Finnish Groundwater -based srinking water and effective doses, Academic dissertation, University of Helsinki, Helsinki ISBN: 978-604-82-1375-6 75