ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM KHÍ RADON CHO NGƯỜI THỢ LÀM VIỆC TRONG CÁC KHU HẦM MỎ KHAI THÁC THAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊNKHOA MÔI TRƯỜNG LỚP 10CMT  ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM KHÍ RADON CHO NGƯỜI THỢ LÀM VIỆC TRONG CÁC KHU HẦM MỎ KHAI THÁC THAN GVHD: Ths... Radon tồn tại với nồn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

LỚP 10CMT



ĐÁNH GIÁ PHƠI NHIỄM KHÍ RADON CHO NGƯỜI THỢ LÀM VIỆC TRONG CÁC

KHU HẦM MỎ KHAI THÁC THAN

GVHD: Ths Nguyễn Như Bảo Chính

Nhóm 10

Họ Và Tên MSSV

Nguyễn Thị Thùy Trang 1022312

Vũ Cao Trung 1022325

Lại Xuân Trường 1022328

Nguyễn Minh Tuấn 1022331 Huỳnh Thị Ngọc Vàng 1022345

Phan Văn Việt 1022349

Giới thiệu

Radon là một khí phóng xạ hiện hữu trong tự nhiên, được tìm thấy vào năm 1990 do nhà hóa học người Đức Ernest Dorn đặt tên là Phát xạ Radium Ramsay và Gray đã tách biệt và đặt tên là Niton Từ năm 1923 nó được chính thức gọi là Radon Radon tồn tại với nồng độ cao hơn tại các khu vực như: hầm mỏ, trong nhà ở, đặc biệt trong các phòng kín như: phòng ngủ, phòng làm việc; và trong các loại vật liệu xây dựng Sản phẩm con cháu trong chuỗi phân rã của các hạt nhân bố mẹ Uranium và Thorium Radon có 3 đồng vị quan trọng Đó là Rn222 (còn gọi là Radon, thuộc chuỗi phân rã U238), Rn220 (còn gọi là Thoron, thuộc chuỗi phân

rã Th232), và Rn219 (còn gọi là actinon, thuộc chuỗi phân rã U235) Đối với khoa học, Radon được hiểu là đồng vị Rn222 bởi vì Radon xuất hiện nhiều nhất ở dạng đồng vị này Rn222 có thời gian bán phân rã là 3,82 ngày, và có thể di chuyển một đoạn đáng kể từ điểm xuất phát ban đầu của nó Đó là lý do vì sao chỉ có Rn222 mới được xem như là một mối nguy hiểm cho sức khỏe con người khi người ta đánh giá những rủi ro khi phơi nhiễm Radon

Nồng độ Radon trong không khí thường được đo bằng đơn vị Becquerel trên một mét khối (Bq/m3) theo hệ SI Ngoài ra, nó còn được đo bằng đơn vị picocuri trên lít (pCi/L) theo hệ thống đơn vị của Mỹ, với 1 pCi/L = 37 Bq/m3

Tính chất vật lí:

Khí không màu, không mùi, không vị => không thể phát hiện bằng giác quan con người.

Khí hiếm nặng nhất có nhiệt độ sôi (-62OC) và nhiệt độ nóng chảy cao nhất (-71CC)

Ở điều kiện tiêu chuẩn, radon là chất khí không màu nhưng khi nó bị làm lạnh bên dưới điểm đông của nó 202 K (−71 °C; −96 °F), nó là chất lân quang sáng và từ từ chuyển sang màu vàng khi nhiệt độ xuống thấp hơn nữa, và chuyển sang màu đỏ-cam khi hóa lỏng ở nhiệt độ dưới 93 K (−180,1 °C; −292,3 °F) Ở trạng thái ngưng tụ, radon cũng sôi do các bức

xạ cao mà nó tạo ra

Tính chất hóa học:

Radon là nguyên tố hóa trị 0 thuộc nhóm khí hiếm, nên nó trơ với hầu hết các phản ứng hóa học như cháy, do lớp ngoài cùng chứa đủ 8 electron Đặc điểm này làm cho nó có năng lượng ổn định, tối thiểu mà theo đó các electron ngoài cùng liên kết với nhau một cách chặt chẽ

Radon ít hòa tan trong nước, nhưng hòa tan nhiều hơn trong các khí hiếm nhẹ hơn Radon hòa tan nhiều trong các dung môi hữu cơ hơn trong nước

Các nghiên cứu trước đây kết luận rằng khả năng ổn định của hydrat radon có thể giống như các hydrat của clo (Cl2) hoặcsulfur dioxide (SO2), và cao hơn đáng kể so với khả năng ổn định của hydrat hiđrô sunfua (H2S) Radon có thể bị ôxy hóa bởi các chất ôxy hóa mạnh như F2, và tạo thànhradon florua Nó phân hủy lại thành các nguyên tố ở nhiệt độ hơn

250 °C Hợp chất này có tính dễ bay hơi là RnF2

Nguồn gốc phát sinh:

- Sinh ra từ quá trình phân rã phóng xạ tự nhiên của kim loại urani trong đất, đó là chất có

ở hầu khắp mọi nơi trong lớp vỏ trái đất

- Những vật liệu xây dựng có nguồn gốc granite sẽ cho hàm lượng radon cao nhất, các vật liệu gốm sét, gạch xỉ than cũng là vật liệu chứa nhiều radon Các khoáng sản có nguồn gốc trầm tích như ilmenhite, rutile, zircon, monazite rất giàu phóng xạ cũng là các nguồn phát radon

- Phế phẩm từ các mỏ uranium và cặn dư từ mỏ phosphat,cặn than, tro bay, sản phẩm cháy

và khí đốt thiên nhiên

Sự chuyển hóa trong môi trường của khí radon

Chu trình phân rã phóng xạ

Radon được tạo ra bởi Uranium thông qua chu trình phân rã phòng xạ Radon tự bản thân nó phân rã theo một chu trình thành các nguyên tử phóng xạ có thời gian sống rất ngắn, tồn tại

lơ lửng trong không khí Tại cùng thời điểm đó, một lượng phóng xạ được phát ra dưới dạng hạt alpha hoặc beta, hoặc một hay nhiều tia gamma

Các đặc điểm của con cháu radon như sau:

• Sản phẩm phân rã của radon là chất rắn và được gọi là con cháu của Radon

• Con cháu radon có thời gian sống khá ngắn (0,2 milli giây đến 26,8 phút)

• Sau bảy bước phân rã từ Rn222 tạo ra Pb206 ổn định

• Con của radon: Po218, Po214 và Po210 phát xạ tia alpha

• Phát xạ alpha khi hít vào cơ thể sống có khả năng phá hoại tế bào

Sự vận chuyển radon trong đất

Radon từ trong đất thoát ra không khí qua các lỗ rỗng chứa không khí hoặc chứa nước giữa các hạt đất đá Sự di chuyển này của radon trong đất diễn ra chủ yếu nhờ sự nảy ngược alpha cũng như dòng khí lưu và thủy lưu trong đất Sự nảy ngược alpha được định nghĩa là quá trình mà nguyên tử (radon) bật ra nghịch hướng với hướng phóng hạt alpha trong phản ứng phân rã phóng xạ của hạt nhân ban đầu

Quá trình khuếch tán radon trong đất

Sau khi radon di chuyển vào các lỗ rỗng, hiệu suất phát thải vào không khí xung quanh phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Độ rỗng của đất

• Nồng độ radon trong lỗ rỗng chứa khí/đất

• Các yếu tố khí tượng như: mưa và áp lực không khí

Sự tập trung của radon trong đất phụ thuộc vào:

• Hàm lượng radium trong đất

• Độ ẩm của đất

• Kích thước của hạt đất

• Tỷ lệ trao đổi của các túi khí bị giữ trong đất và khí quyển (Bình

thường khí - đất radon có giá trị từ 270 - 675 pCi/l)

Sự hiện diện và vận chuyển radon trong nước

Nước ngầm tiếp xúc với đất đá có chứa radium đóng vai trò là một nơi tiếp nhận radon Đường đi của radon trong nước chủ yếu được xác định bởi:

• Dạng khuếch tán

• Hướng dòng chảy cơ học

Tính tan của radon trong nước tương đối thấp và với chu kỳ bán rã ngắn

Phần lớn radon trong nước ngầm bị phân rã trước khi đến mặt đất, nhưng nước ngầm vẫn được coi là nguồn thải radon nhiều thứ hai trong môi trường Ước tính radon trong nước ngầm chiếm khoảng 5x108 Ci Rn222 mỗi năm vào khí quyển

Radon cũng thoát ra 1 phần nhỏ từ lớp nước bề mặt hoặc gần bề mặt đại dương

Nồng độ radon trong nước mặt thường tương đối thấp do đặc trưng nước mặt là thoáng khí Giếng hộ gia đình nông thôn cũng có thể bị ô nhiễm radon Các tầng nước sâu có sự biến động radon rất lớn, nhất là đối với tầng nước do đá granit tạo thành

Những ảnh hưởng của radon đối với con người

Năm 1988 radon được xếp vào danh sách chất gây ung thư ở người do Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC)

Năm 2000, tổ chức UNSCEAR đã thống kê và cho thấy radon chiếm tới 50% liều chiếu bức

xạ mà con người nhận được từ các bức xạ tự nhiên Chính vì thế, radon có thể được xem như

là một nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người Hàng năm trung bình mỗi người chúng ta nhận một liều bức xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng

2 mSv Theo các nghiên cứu của tổ chức ICRP mức liều này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1000000 người (ICRP publication 60, 1990) Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng theo tỷ lệ với mức liều chiếu bức xạ Radon đóng góp tới 50% vào liều chiếu bức xạ đối với con người, song nếu chúng ta có các biện pháp phòng chống thích hợp chúng

ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này

Các nguồn phơi nhiễm phóng xạ (theo UNSCEAR)

Radon và các sản phẩm con cháu của nó được xem là nguyên nhân thứ hai dẫn đến ung thư phổi sau hút thuốc lá Radon sau phân rã thành chuỗi các đồng vị phóng xạ con cháu mà nguy hiểm nhất là Po218 Po218 phân rã alpha với chu kỳ bán huỷ 3,05 phút, đủ cho một vài chu trình thở trong hệ thống hô hấp của người Po218 bám vào các hạt bụi có kích thước cỡ nanomet và micromet tạo thành các hạt sol khí phóng xạ xâm nhập vào hệ hô hấp, bị bẫy trong phổi và được lưu giữ tại phế nang Do đó, lớp màng nhầy trên bề mặt cuống phổi và những tế bào cơ bản ở dưới lớp màng nhầy có thể bị nguy hại bởi phơi nhiễm các hạt alpha năng lượng cao (là sản phẩm quá trình phân rã alpha của polonium) gây đột biến, sai hỏng nhiễm sắc thể và cơ chế phân chia tế bào dẫn đến ung thư phổi Đột biến cũng có thể không phải là nguyên nhân gây ung thư nhưng nó là mối liên kết khởi đầu của bệnh tật

Càng có nhiều radon trong không khí, nguy cơ càng lớn và khoảng thời gian chúng ta hít thở trong không khí chứa radon đó càng dài thì nguy cơ càng lớn Trong không khí ngoài trời, nồng độ radon thấp không gây nguy hiểm cho con người Tuy nhiên, ở trong nhà thì nồng độ

radon có thể cao hơn do hiệu ứng bẫy radon Các mức radon thường rất hay thay đổi, tuỳ thuộc vào dòng khí qua nhà, cấu trúc căn nhà và kiểu sinh hoạt trong từng gia đình…

Một số nghiên cứu cho thấy radon là một nguyên nhân có liên quan gây ung thư bạch cầu, ung thư da, u ác tính, ung thư thận ở trẻ em và một số ung thư khác Những nghiên cứu dựa trên những phân tích thống kê của radon trong nhà và phạm vi ảnh hưởng của bệnh ung thư Tác hại chính do phơi nhiễm mãn tính với radon là ung thư phổi (thường phát sinh từ phế quản) gồm các loại:

• Ung thư tế bào vảy

• Ung thư tế bào nhỏ

• Ung thư tế bào tuyến

• Ung thư tế bào lớn

Tác hại hệ hô hấp khác liên quan đến phơi nhiễm mãn tính với radon bao gồm:

• Khí thũng

• Xơ hóa phổi

• Phổi tắt nghẽn mãn tính

• Bệnh bụi phổi

• Tổn thương hô hấp

Phơi nhiễm radon không gây ra bệnh cấp tính, không có biểu hiện kích ứng, cũng như dấu hiệu nào cảnh báo sớm với các liều thường gặp trong môi trường Mối liên hệ giữa radon và ung thư da hiện nay chỉ mang tính giả thuyết rằng sự phân rã phóng xạ của radon và con cháu gây nguy hại đến tế bào da Bệnh bạch cầu cũng được giả thuyết cho rằng radon có thể được hoà trong tế bào máu và mỡ, giống như cách mà oxy đi vào máu, kết quả là radon tích luỹ trong tế bào mỡ của tuỷ xương Phơi nhiễm radon tập trung sẽ tăng rủi ro gây ung thư phổi, đặc biệt ởngười hút thuốc Rủi ro này tăng theo mức nồng độ radon, độ dài thời gian phơi nhiễm và lượng thuốc lá được hút của người đó

Các tuyến phơi nhiễm khí Radon

Mặc dù radon là chất trơ hóa học và không mang điện tích, con cháu của nó sinh ra sau chuỗi phân rã phóng xạ thực tế mang điện và gắn dễ dàng vào các hạt bụi li ti hiện diện trong không khí trong nhà Các hạt bụi này thường bị hít vào phổi hoặc từ nước uống vào đường

dạ dày ruột Các hạt sau khi hít vào sẽ lập tức đính vào phế nang còn con cháu radon xâm nhập qua đường tiêu hóa sẽ hấp thụ vào máu, cuối cùng vận chuyển đến phổi

Tại phế nang, radon tích tụ trong cơ thể phân rã phóng xạ phát tia alpha,

Rn222  α + Po218

Chúng sẽ từ từ xuyên qua bề mặt phổi vào bên trong phá vở cấu trúc ADN trong tế bào phổi và tác động tiêu cực đến cơ chế phân chia tế bào, dẫn đến ung thư phổi

Mức độ ảnh hưởng qua các con đường phơi nhiễm:

- Đường hô hấp hầu như tất cả phơi nhiễm của con người xảy ra thông qua hệ hô hấp

- Đường tiêu hóa: phơi nhiễm rất ít do dùng nước và thực phẩm nhiễm radon

Đo khí radon

- Việc đo khí radon gặp 1 vài khó khăn vì nồng độ khí radon thay đổi trong mỏ, phụ thuộc vào mùa trong năm, phụ thuộc những nhân tố: áp suất, độ ẩm, vị trí đứt gãy Nhưng việc kiểm tra nồng độ radon thì đơn giản và không đắt tiền

Làm giảm radon trong hầm mỏ:

- Tuân thủ an toàn lao động: đeo khẩu trang, hạn chế hút thuốc khi làm việc,…

- Hệ thống giám sát liên tục môi trường việc và báo động nồng độ khí radon cao

- Lắp đặt hệ thống thông gió trong xây dựng

ĐÁNH GIÁ SỰ PHƠI NHIỄM VÀ NỒNG ĐỘ RADON

Các nhóm khảo sát chính:

I Khảo sát điều tra từ bảng câu hỏi

1 Khảo sát các thông tin của người thợ mỏ:

 Nhóm thông tin về giới tính và sức khỏe của người thợ

 Họ và tên?

 Giới tính?

 Độ tuổi?

 Trình độ học vấn

 Nghề nghiệp (công việc chính trong mỏ)?

 Thời gian bắt đầu làm việc tại mỏ khai thác than?

 Công việc trước khi làm thợ mỏ?

 Số lần khám sức khỏe hằng năm của người thợ?

 Tình trạng sức khỏe tại khu vực khảo sát theo tiền sử mắc bệnh: Các bệnh được thống kê phục vụ cho công tác nghiên cứu như:

• Bệnh hô hấp

• Bệnh tiêu hóa

• Bệnh di truyền

• Bệnh ung thư

• Các bệnh còn lại sẽ quy chung vào 1 nhóm (các bệnh còn lại)

 Nhóm thông tin về tình trạng hút thuốc

 Bắt đầu hút thuốc khi nào?

 Số điếu hút thuốc trung bình mỗi ngày?

 Loại thuốc thường hút?

 Nhóm thông tin về thời gian làm việc và sinh hoạt của người thợ làm việc trong các khu hầm mỏ khai thác than

 Thời gian làm việc tại mỏ:

• Ngày làm mấy ca?

• Thời gian làm việc mỗi ca?

• Làm việc tại vị trí nào trong mỏ: trong bên ngoài,bên trong hay trong sâu mỏ?

• Có mang đồ bảo hộ lao động không?

• Số ngày nghỉ trong 1 tuần,tháng, năm?

 Thời gian sinh hoạt:

• Khi được nghỉ trưa có ở lại mỏ không?

• Thời gian là bao nhiêu lâu?

• Nhà ở có gần vị trí mỏ than không?

2 Khảo sát về đặc điểm và không gian về khu hầm mỏ khai thác than

 Thời điểm bắt đầu khái thác mỏ?

 Quy mô khai thác? Diện tích mỏ?

 Độ sâu?

 Nguồn nước sử dụng chính của mỏ?

 Số lượng cửa chính, tổng diện tích cửa chính?

 Số lượng cửa thông gió, tổng diện tích cửa thông gió?

 Hướng cửa các cửa?

 Khoảng cách giữa mỏ tới các nhà dân lân cận?

3 Khảo sát về thông tin về những hiểu biết của người thợ về môi trường xung

quanh, các vấn đề về xã hội và nhận thức của người thợ về radon và những ảnh hưởng

 Radon là gì?

 Radon sinh ra ở hầm mỏ như thế nào?

 Và radon ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe như thế nào?

 Các bệnh thường gặp khi làm việc ở môi trường có khí Radon?

II Khảo sát điều tra nồng độ Radon trong mỏ

Đo nồng độ Radon tại các vị trí khác nhau trong mỏ vào mùa mưa và mùa khô bằng phường pháp thụ động CR-39

III Khảo sát điều tra từ số liệu cơ quan y tế

Lấy số liệu của các cơ quan y tế trong nhưng năm trước (thông kê theo từng năm) về:

 Số người thợ tử vong do ung thư phổi

 Số người thợ tử vong do ung thư gan

 Số người thợ tử vong do ung thư khác

TÍNH TOÁN SỰ PHƠI NHIỄM

A Tính toán phơi nhiễm tích lũy:

Phơi nhiễm tích lũy được xác định là tất cả các mức hoạt động (WL) nhân với thời gian phơi nhiễm (tính trong một tháng) tức là 170 giờ làm việc Phơi nhiễm tích lũy được tính bằng công thức sau:

WLM=∑ n

i=1 (WL) I *(t i /170)

Trong đó: (WL)I là độ trung bình của radon và con cháu trong quá trình phơi nhiễm

Ti là tổng thời gian phơi nhiễm

1WL = 100 pCi/L= 3700 Bq/m3

B Giá trị tỷ lệ phơi nhiễm được tính trong một năm

W=C.[F.0,01 WL(pCi/L) -1 ].[G.51,6 WLM(WL.y) -1 ]

Trong đó: W là giá trị tỷ lệ phơi nhiễm trung bình được xác định trong 1 năm

C là nồng độ radon trung bình (pCi/L)

F là hệ số cân bằng giữa radon và các sản phẩm con F=0,4

G = 0,7 (tức là 70% ở mỏ)

51,6 WLM (WL.y)-1 trong 1 năm qui định có 2000 giờ làm việc; 170 giờ /tháng 8766/170 = 51,6

Tài liệu tham khảo

• http://www.radon.com

• http:// www.radonkit.co.uk

• http:// radonsystem.org

• http:// www.radon-france.com

• http:// www.epa.gov/radon

• http://www.radonmonth.org/