GIÁO TRÌNH THĂM DÒ PHÓNG XẠ KHOÁNG SẢN VÀ MÔI TRƯỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT GS.TS LÊ KHÁNH PHỒN GIÁO TRÌNH THĂM DỊ PHĨNG XẠ KHỐNG SẢN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI 2017 MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN 1: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG THĂM DỊ PHĨNG XẠ TRONG KHỐNG SẢN VÀ MƠI TRƯỜNG CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CHẾ BIẾN URANI TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Tình hình khai thác, chế biến quặng tiêu thụ urani giới 1.2 Phương pháp thăm dò khai thác chế biến quặng urani giới 10 1.3 Dự báo cung cầu giá urani thị trường giới 11 CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN QUẶNG PHÓNG XẠ VIỆT NAM 15 2.1 Khái quát nguồn gốc, loại quặng đặc điểm phân bố quặng phóng xạ 15 2.2 Phương pháp khai chiết chế biến quặng urani đất chứa phóng xạ Việt Nam 22 2.3 Hiện trạng hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng quặng phóng xạ 34 2.4 Dự báo nhu cầu Urani nước ta đến năm 2030 .41 2.5 Hiện trạng khai thác, chế biến sa khoáng titan ven biển ảnh hưởng môi trường 43 CHƯƠNG III: CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA CỦA URANI TRONG ĐỚI BIỂU SINH 54 A SỰ HÒA TAN VÀ RỬA LŨA URANI TỪ CÁC QUẶNG, KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ BỞI CÁC NƯỚC TỰ NHIÊN 54 Tính chất hòa tan khống vật Urani 54 Ảnh hưởng thành phần Anion nước đến chuyển hóa Urani từ quặng vào dung dịch nước 56 Ảnh hưởng Oxy dịch chuyển từ khoáng vật quặng vào dung dịch nước 58 Ảnh hưởng cacbonic đến chuyển hóa urani từ khống vật quặng vào dung dịch nước 62 Ảnh hưởng thành phần vật chất quặng đến chuyển hóa Urani vào dung dịch nước 64 B CÁC DẠNG VẬN CHUYỂN VÀ CÁC QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG CỦA URANI 70 Các dạng chuyển Urani .70 Các lắng đọng urani từ nước tự nhiên 73 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 111 VÍ DỤ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỊA MƠI TRƯỜNG KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM NẬM XE VÀ MỎ ĐỒNG SIN QUYỀN 111 4.1 Mơ hình địa mơi trường khu vực mỏ đất Nậm Xe 113 4.2 Mơ hình địa mơi trường khu vực Mỏ đồng Sin Quyền Lào Cai .130 PHẦN 2: ỨNG DỤNG THĂM DỊ PHĨNG XẠ TRONG ĐỊA CHẤT KHỐNG SẢN 140 CHƯƠNG V ỨNG DỤNG TỔNG HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ HẠT NHÂN TRONG ĐỊA CHẤT .140 5.1 Các nguyên tắc chọn tổ hợp hợp lý phơng pháp phóng xạ nghiên cứu ®Þa chÊt 140 5.2 C¸c vÝ dơ thực tế ứng dụng tổng hợp phơng pháp phóng xạ địa vật lý hạt nhân 146 PHẦN 3: PHĨNG XẠ MƠI TRƯỜNG .180 CHƯƠNG VI: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN TRONG NGHIÊN CỨU MƠI TRƯỜNG PHĨNG XẠ 181 6.1 Tác dụng sinh học xạ ion hóa 181 6.2 Một số khái niệm an tồn phóng xạ [2] .184 6.3 Hệ phương pháp nghiên cứu mơi trường phóng xạ 188 CHƯƠNG VII: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG PHĨNG XẠ DO HOẠT ĐỘNG THĂM DỊ, KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHỐNG SẢN CHỨA PHĨNG XẠ 200 7.1 Nghiên cứu ảnh hưởng mơi trường phóng xạ khai thác, chế biến quặng chứa phóng xạ Thế giới 200 7.2 Nghiên cứu phương pháp điều tra, đánh giá ảnh hưởng môi trường khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ [14] 202 7.3 Áp dụng đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ thăm dò, khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ Việt Nam 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO .224 MỞ ĐẦU Thực chủ trương đổi Bộ Nhà trường, đồng thời nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển thực tế sản xuất, Bộ môn Địa vật lý xây dựng triển khai chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Địa vật lý hệ quy theo hai hướng chuyên sâu Địa vật lý Dầu khí Biển Địa vật lý Khống sản mơi trường Giáo trình "Thăm dò phóng xạ khống sản mơi trường" phục vụ chương trình đào tạo kỹ sư Địa vật lý chuyên sâu Khoáng sản Mơi trường Chúng ta biết, phủ phê duyệt chương trình điện hạt nhân Hiện Liên đoàn Địa chất triển khai dự án thăm dò khai thác quặng phóng xạ Quặng Urani nước ta có quy mơ khơng lớn thuộc nhiều loại hình tương đối phổ biến vởi tổng tài nguyên dự báo 200.000 U 3O8 Bên cạnh đó, nhiều loại khống sản Việt Nam sa khống ven biển, quặng đất hiếm, đồng, chì, kẽm, quặng phi kim felspat, than,… có chứa chất phóng xạ Nhiều loại quặng chứa chất phóng xạ đồng, sa khoáng ven biển, đất thăm dò khai thác với quy mơ ngày lớn Sự phân bố tương đối phổ biến quan hệ cộng sinh đồng hành tương đối chặt chẽ nhiều loại khống sản với chất phóng xạ tạo sở ứng dụng có hiệu phương pháp thăm dò phóng xạ tìm kiếm thăm dò, đồng thời đặt vấn đề cấp bách điều tra đánh giá môi trường mỏ khu vực dân cư lân cận Chính giáo trình "Thăm dò phóng xạ khống sản mơi trường" vừa đáp ứng yêu cầu đào tạo vừa phục vụ cho công tác thực tế sản xuất Giáo trình dùng cho sinh viên Địa vật lý chun sâu Khống sản mơi trường q trình học tập, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho cán khoa học hoạt động lĩnh vực địa chất môi trường Giáo trình gồm phần, trình bày chương: Phần 1: Cơ sở khoa học ứng dụng thăm dò phóng xạ khống sản mơi trường  Chương 1: Khái quát vễ trữ lượng tài nguyên phương pháp khai thác chế biến Urani giới  Chương 2: Hiện trạng tài nguyên quặng phóng xạ Việt Nam  Chương 3: Các đặc điểm địa hóa Urani đới biểu sinh  Chương 4: Nghiên cứu mơ hình đối tượng nghiên cứu Phần 2: Ứng dụng thăm dò phóng xạ địa chất khống sản  Chương 5: Ứng dụng tổng hợp phương pháp phóng xạ địa vật lý hạt nhân địa chất Phần 3: Phóng xạ mơi trường  Chương 6: Một số kiến thức nghiên cứu mơi trường phóng xạ  Chương 7: Đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ Tác giả trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường đại học Mỏ - Địa chất, lãnh đạo phóng Đại học Sau đại học, khoa Dầu khí Bộ mơn Địa vật lý đạo giúp đỡ việc biên soạn giáo trình Đồng thời trân trọng tiếp thu cảm ơn ý kiến đóng góp để bổ sung hoàn thiện nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao công tác đào tạo nghiên cứu khoa học Các ý kiến đóng góp xin gửi Bộ môn Địa vật lý, Trường đại học Mỏ Địa chất - Đông Ngạc - Từ Liêm - Hà Nội PHẦN 1: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG THĂM DÒ PHĨNG XẠ TRONG KHỐNG SẢN VÀ MƠI TRƯỜNG CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CHẾ BIẾN URANI TRÊN THẾ GIỚI Tính đến ngày 1/1/2007, tổng trữ lượng quặng urani cấp RAR có giá trị 130 USD/kgU giới 3.338.800 U (gần 3.937.300 U 2O3), xem bảng 4, tăng 41.600 so với năm 2005- chủ yếu nhờ hoạt động đánh giá, thăm dò nghiên cứu đầu tư khoáng sản urani nở nộ năm qua, xem hình Năm (5) quốc gia: úc, Canada, Kazakhstan, Nam Phi Mỹ chiếm gần 62% trữ lượng quặng urani cấp RAR có giá trị 130 USD/kgU giới Bảng Trữ lượng quặng cấp RAR giới (01/1/2007) Đơn vị tính: U T T Quốc gia Giá < 40 USD/kg U Giá < 80 USD/kg U Giá < 130 USD/kg U % TG Australia 709.000 714.000 725.000 21,7 Canada 270.100 329.200 329.200 9,9 Kazakhstan 235.500 344.200 378.100 11,3 Brasil 139.600 157.400 157.400 4,7 Nam Phi 114.900 205.900 284.400 8,5 Namibia 56.000 145.100 176.400 5,3 Uzebekistan 55.200 55.200 72.400 2,2 Nga 47.500 172.400 172.400 5,2 Jordan 44.000 44.000 44.500 1,3 10 Trung Quốc 31.800 44.300 48.800 1,5 11 Ukrain 27.400 126.500 135.000 4,0 12 Negia 21.300 44.300 243.100 7,3 13 Mông Cổ 8.000 46.200 46.200 1,4 14 Achentina 5.100 9.000 9.000 0,3 15 Hy Lạp 1.000 1.000 1.000 0,0 Các nước có giá > 40USD/kg U 172.000 428.200 12,8 16 - Mỹ - 99.000 339.000 10,2 17 - - An-giê-ri - 19.500 19.500 0,6 87.700 2,6 3.338.800 100 Các nước có giá >80 USD/kg U Tồn giới 1.766.400 2.610.700 Hình Chi phí (triệu USD giá 2006) cho thăm dò quặng urani giới Nguồn: Uranium global market developments and prospects for Australian exports, ABARE, 2006 Tổng trữ lượng urani cấp RAR theo mức giá giới phân theo phương pháp khai thác trình bày bảng Đơn vị tính: U Phương pháp KT 1,1 μSv/h mở rộng so với thăm dò, ngồi dải dị thường chạy đới quặng Bắc Nậm Xe, có thêm vùng dị thường gamma năm bên canh trái dị thường gamma cũ (gần Thẳm), số vùng dị thường cường độ gamma nằm than quặng Nam Nậm Xe Việc mở rộng vùng dị thường gamma khu vực Nam Nậm Xe quặng Nam Nậm Xe trước thăm dò quặng ẩn, sau thăm dò quặng bị đào bới, lộ tạo nên vùng dị thường cường độ gamma cao 214 a) b) Hình 5.1 Bản đồ đẳng trị suất liều gamma trước thăm dò (a) sau thăm dò (b) khu vực mỏ đất Nậm Xe Trước thăm dò, nồng độ radon khơng khí biến thiên từ 90 Bq/m 3, phần lớn diện tích có giá trị nhỏ 30 Bq/m3, vùng dị thường gamma >90 Bq/m3 có phần diện tích nhỏ nằm than quặng Bắc Nậm Xe chủ yếu năm thân quặng Nam Nậm Xe Sau thăm dò, quặng bị đào bới, lộ bên ngồi, khí radon bị phát tán ra, nồng độ radon khơng khí có gia tăng giá trị quy mô, biến thiên từ 120Bq/m3, phần lớn diên tích khu vực Bắc Nậm Xe co giá trị từ 80 Bq/m đến 100 Bq/m3, khu vực Nam Nâm Xe có giá trị từ 100 Bq/m đến 120 Bq/m3 Đặc biệt vùng dị thường nồng độ radon>120 Bq/m có quy mơ lớn nằm thân quặng Nam Nậm Xe nằm dải rác dọc đới quặng Bắc Nậm Xe Khu vực Nam Nậm Xe có nồng độ radon lơn sau thân quặng ẩn Nam Nậm Xe bị đào bới, lộ bên ngồi làm gia tăng nồng độ radon địa hình khu vực Nam Nậm Xe có nhiều đồi núi che chăn, khí radon khơng bay xa nên tích tụ lại tạo nên vùng dị thường nồng độ radon lớn khu vực Nam Nậm Xe 215 (a) (b) Hình 5.2 Bản đồ đẳng trị nồng độ Rn khơng khí trước thăm dò (a) sau thăm dò (b) khu vực mỏ đất Nậm Xe 3) Nghiên cứu phương pháp xác định gia tăng liều chiếu xạ Do việc xác định liều chiếu xạ trước khai thác (phông xạ tự nhiên), liều chiếu thời phải dựa mạng lưới điểm khảo sát phân bố diện tích giá trị điểm đo phải giá trị đặc trưng đối tượng đồng diện tích nhỏ mà đại diện Chúng tơi tiến hành chia diện tích thăm dò thành ô Để đảm bảo ô đồng thành phần, tiến hành chia ô dọc theo đường phương quặng (Tây Bắc, cắm tây nam) Để đảm bảo ô số điểm ≥ 30 điểm để thống kê, chia khu vực thành 24 ơ, có diện tích 0.85 km2 Tại tiến hành xác định giá trị đặc trưng suất liều xạ gamma nồng độ radon khơng khí phương pháp xậy dựng biểu đồ suất liều Đôi với biểu đồ tần suất có dạng phân phối chuẩn, giá trị đặc trưng xác định theo giá trị suất liều gamma nồng độ radon có tần suất lớn (ứng với cực đại đường cong biểu đồ tần suất) tuyến khảo sát điểm đo thường có phân bố không đồng nên tránh khỏi số ô có thành phần không đồng có số điểm khơng thể thống kê Đối có thành phần khơng đồng nhất, biểu đồ tần suất khơng có dạng phân phối chuẩn, tiến hành chia ô thành phần: diện tích khu vực thân quặng diện tích ngồi thân quặng Các biểu đồ tần suất suất liều gamma nồng độ radon xây dựng cho diện tích kể có dạng phân phối chuẩn Giá trị đặc trưng suất liều xạ gamma nồng độ radon ô xác định theo trung bình trọng số theo tỷ lệ diện tích ngồi thân quặng Đối với khơng đủ điểm thống kê tiến hành tính trung bình Cuối cùng, 216 tiến hành thống kê giá trị suất liều gamma nồng độ radon khơng khí đặc trưng 24 để xây dựng biểu đồ tần suất suất liều gamma trước thăm dò sau thăm dò; biểu đồ tần suất nồng độ radon khơng khí khu mỏ thăm dò sau thăm dò Giá trị đặc trưng suất liều gamma nồng độ radon đặc trưng khu mỏ giá trị có tần suất lớn Từ xác định liều chiếu quan đường hơ hấp liều chiếu ngồi Kết xác định phông xạ tự nhiên địa phương liều chiếu sau thăm dò (xem bảng 5.6) Bảng 5.6 Kết tính liều gia tăng hoạt động thăm dò mỏ đất Nậm Xe [15, 21] Liều Liều chiếu xạ trước khai thác (phông xạ tự nhiên địa phương) (mSv/năm) Liều chiếu xạ khái thác (liều thời( (mSv/năm) Hn Hp Hd H∑ Hn Hp Hd H∑ 6,1 2,59 1,13 9,82 7,32 1,23 13,25 Mỏ Mỏ nậm xe Liều gia tăng hoạt động thăm dò (mSv/năm) 3,73 4) Đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ thăm dò quặng đất mỏ Nậm Xe, Lai Châu Việc đánh giá ảnh hưởng gia tăng liều chiếu xạ môi trường sức khỏe người hoạt động thăm dò mỏ dựa sở pháp lý sau: - Khuyến cáo Ủy ban an toàn xạ Quốc tế ICRP (1999) chiếu xạ tự nhiên: mức liều thời 10mSv/năm mức liều chiếu bắt đầu phải xem xét hành đồng can thiệp - Các mỏ đất Nậm Xe tiến hành thăm dò làm gia tăng liều chiếu xạ tức tiến hành “công việc xạ” Bởi vậy, cần phải vào tiêu chuẩn an tồn phóng xạ Quốc tế (IAEA, 1996)và Việt Nam (Thông tư 19/2012 Bộ Khoa học Cơng nghê) Do hoạt động thăm dò, mức tổng liều thời hàng năm khu vực mỏ Nậm Xe H∑ > 13,55 mSv/năm mức liều bắt đầu phải xem xét hành động can thiệp Các hành động can thiệp hiểu phương pháp nhằm làm giảm liều chiếu xạ xuống mức 10mSv/năm Để làm giảm liều chiếu ngồi dùng biện pháp che chắn nhà có nên tường gạch bê tơng dầy, tránh đào khốt tường sườn đồi, làm nhà tựa vào sườn đồi nới có hoạt động phóng xạ cao Để giảm liều chiếu (giảm nồng độ khí Rn khơng khí) cần nhà sàn, nhà làm theo hướng gió chủ đọa Đơng Nam, đầu hồi bịt kín mở cửa sổ hai bên sườn để khí nhà có xu hướng ngồi dùng quạt thơng gió 217 Hoạt động thăm dò làm cho liều gia tăng mỏ đất Nậm Xe vượt mức 1mSv/năm (liều gia tăng khu vực mỏ đất Bắc Nậm Xe lf 3,73mSv/năm) Trong diện tích khảo sát khu mỏ có dân sinh sống Theo tiêu chuẩn an tồn phóng xạ “cơng việc xạ” IAEA Việt Nam, liều gia tăng > 1mSv/năm vượt tiêu chuẩn an toàn cho phép dân thường Cần phải áp dụng biện pháp can thiệp làm giảm gia tăng hàm lượng liều chiếu xạ khu mỏ kể Để làm giảm gia tăng liều chiếu xạ người dân, áp dụng biện pháp trình bầy theo khuyến cáo ICRP đơi với mức liều chiếu xạ tự nhiên H ∑ ≥ 10mSv/năm Trước mặt phải đưa nhà trẻ trường phổ thông khỏi khu vực mỏ, Không để phụ nữ có thai ni sống khu vực mỏ Hàng năm phải tiến hành khám bệnh định kỳ với xét nghiệm máu, có xét nghiệm điện di huyết sắc tố xác định tính truyền bệnh lý máu nhằm làm sang tỏ tác hại xạ phóng xạ người dân sống khu mỏ Thời gian tới, mỏ Nam, Bắc Nậm Xe đưa vào khái thác, chế biến, chắn làm gia tăng mạnh mẽ hàm lượng, liều chiếu xạ khai trường khu vực nhà máy chế biến, bãi thải Khi cần phải khảo sát Mơi trường phóng xạ để xác định liều gia tăng hoạt động khai thác, chế biến đất Nếu liều gia tăng hoạt động khai thác chế biến vượt tiêu chuẩn an toàn cho phép (H ∑- HФ ) >1mSv/năm dân thường: (H∑- HФ )>20mSv/năm cán công nhân trực tiếp tham gia sản xuất phải có biện pháp can thiệp nhằm làm giảm thiểu liều chiếu xạ nói hoạt động thăm dò mỏ Nếu biện pháp nhằm làm giảm thiểu liều chiếu xạ khơng có hiệu (khơng thể làm giá trị liều gia tăng suống mức cho phép) phải xem xét đến kế hoạch di chuyển dân lân cận khai trường, xưởng chế biến bãi thải chịu liều chiếu xạ cao tới nới an tồn phóng xạ 7.3.2 Đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền, Lào Cai [14, 16] Mỏ đồng Sin Quyền có diện tích 200 ha, tổng trữ lượng 53,5 triệu quặng đồng, hàm lượng trung bình 0,95% Cu, hàm lượng urani quặng đồng từ 20 ppm đến 80 ppm, hàm lượng thori từ ppm đến ppm Mỏ đồng khai thác với khối lượng đất đá hàng năm 7,2 triệu m3 1.344.000 quặng nguyên khai Quặng đồng mỏ Sin Quyền chứa chất phóng xạ urani, thori Người ta xác định mối tương quan chặt chẽ hàm lượng đồng hàm lượng urani tương quan tuyến tính cường độ, liều chiếu xạ với hàm lượng đồng hàm lượng urani quặng Mỏ đồng Sin Quyền khai thác với quy mô tương đối lớn Trong trình khai thác, chế biến, đất phủ bị bóc tách, quặng đào bới, thu gom, làm giàu, nghiền tuyển, chất phóng xạ tích tụ tinh quặng 218 phát tán môi trường xung quanh, làm gia tăng hàm lượng, liều chiếu xạ khai trường, xưởng tuyển, bãi thải khu vực dân cư lân cận Hoạt động khai thác, chế biến quặng đồng có chứa chất phóng xạ gọi “công việc xạ” 1) Các khảo sát địa chất, địa hố, mơi trường phóng xạ tiến hành a Các khảo sát địa chất, địa hoá - Khảo sát công ty khai thác, chế biến mỏ + Khảo sát địa chất: Với mục tiêu thăm dò nâng cấp trữ lượng tài nguyên cấp 333 thăm dò mở rộng xuống độ sâu - 500 m có thân quặng – 7, thuộc khu Đơng, cơng trình khoan sử dụng khu vực mỏ chủ yếu cơng trình khoan sâu, tuyến: T.XIV, T.XIVA, T.XV, T.XVI, T.XVII, T.XVIIA, TXIX, TXX Tổng cộng khoan 8.170 lỗ khoan máy, lấy 900 mẫu lõi khoan để gia cơng phân tích thành phần khống vật, hàm lượng quặng, lấy phân tích 10 mẫu lý, mẫu nước, 20 mẫu hố nhóm + Khảo sát địa hoá: lấy hàng trăm mẫu nước, mẫu đất Các mẫu địa hố phân tích thiết bị sau: Các mẫu nước xác định độ pH máy đo TOA (Mỹ) Xác định oxy hoá khử máy đo Eh: HANA (Thuỵ Sĩ); xác định hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd, As, Sb, Hg sử dụng phương pháp cực phổ Vol-ampe quang phổ hấp thụ có độ nhậy 0,0001 mg/l Các mẫu đất phân tích hàm lượng ion trao đổi - hấp thụ đất Độ Eh, pH mẫu đất xác định máy Eh, pH meter - Khảo sát đoàn cán trường Đại học khoa học công nghệ AGH Ba Lan [3,4] Trong khuôn khổ đề tài hợp tác khoa học song phương Việt Nam – Ba Lan, tháng năm 2014 đoàn cán trường AGH Ba Lan tiến hành khảo sát địa chất, địa hoá, lấy 44 mẫu đất đá quặng, 14 mẫu nước; xác định thành phần khoáng vật, hàm lượng kim loại nặng hàm lượng U, Th, mẫu; xác định hàm lượng U, Th, K 32 mẫu, phân tích 40 tiêu, có xác định độ pH, Eh, hàm lượng 226 Ra, 228Ra, 238U, 234U SO4 14 mẫu nước phòng thí nghiệm Địa chất mơi trường, vật lý hạt nhân trường AGH b Khảo sát mơi trường phóng xạ Trong khn khổ đề tài hợp tác khoa học song phương Việt Nam – Ba Lan, tiến hành khảo sát môi trường phóng xạ khu vực mỏ đồng Sin Quyền với khối lượng sau: 219 + Đo gamma môi trường 2000 điểm, xác định nồng độ Rn, Tn không khí phương pháp phổ alpha dùng máy Rad-7 250 điểm, đo detertor vết alpha 100 điểm + Hút mẫu sol khí, xác định kích thước hạt, phân tích hàm lượng chất phóng xạ mẫu sol khí: 20 điểm, lấy phân tích hàm lượng chất phóng xạ 15 mẫu nước, 10 mẫu lương thực, 30 mẫu đất đá quặng 2) Nghiên cứu đặc điểm địa môi trường mỏ đồng Sin Quyền Để làm sáng tỏ đặc điểm địa môi trường mỏ đồng Sin Quyền, sở xử lý tổng hợp kết khảo sát địa chất địa hố mơi trường phóng xạ, chúng tơi thành lập đồ địa hố mơi trường nước, đồ địa hố mơi trường đất mặt cắt địa môi trường khu vực mỏ đồng Sin Quyền a Đặc điểm địa hố mơi trường nước Bản đồ địa hố mơi trường nước (hình vẽ số 1) xây dựng đồ địa chất khu vực mỏ đồng Sin Quyền, có ghi rõ vị trí lấy mẫu phân tính địa hố mẫu nước Trên hình vẽ số ta thấy nước vùng mở Sin Quyền có độ pH dao động khoảng 6,3 – 8,75 trung bình 7,3 đặc trưng cho môi trường kiềm – môi trường thuận lợi cho hoà tan vận chuyển hợp chất urani hố trị đới thống khí oxy hố Hơn nước lại chứa hàm lượng gốc NH 4+, NO3- cao Hàm lượng NH 4+ dao động khoảng lớn 0,01 – 7,35, hàm lượng NO 3dao động khoảng 0,19-52 Đây môi trường thuận lợi cho việc hồ tan vận chuyển urani hố trị b Đặc điểm địa hố mơi trường đất Bản đồ địa hố mơi trường đất xây dựng đồ địa chất có ghi rõ vị trí lấy mẫu phân tích địa hố mẫu đất Kết rõ, môi trường trầm tích mỏ Sin Quyền độ pH dao động khơng lớn từ 5,36 – 5,62 trung bình 5,49 đặc trưng cho môi trường axit yếu tới kiềm yếu môi trường thuận lợi cho hoà tan vận chuyển hợp chất urani hố trị đới thống khí c Mặt cắt địa môi trường Mặt cắt địa môi trường xây dựng cắt qua khai trường, xưởng tuyển bãi thải khu dân cư lân cận Từ hình nhận thấy trước khai thác, quặng bị phủ, chưa có phát tán chất phóng xạ, có dị thường suất liều gamma biên độ 0,3µSV/h phơng 0,15µSV/h; dị thường nồng độ radon biên độ 50Bq/m phơng 20Bq/m3 nằm phía thân quặng 220 Ở giai đoạn đầu, mỏ khai thác với quy mô nhỏ (theo giấy phép khai thác ngày 15/01/1992) Đến năm 2000 mỏ khai thác năm phương pháp khai thác lộ thiên, moong khai thác mở cốt +98m bờ trái Ngòi Phát, sử dụng phương pháp tuyển công suất 500 tinh quặng đồng/năm Với quy mô khai thác chế biến vậy, chất phóng xạ bị phát tán mơi trường xung quanh mức độ định Tại khai trường đất phủ bị bóc tách, quặng đào bới, làm cho cường độ xạ gamma tăng cao gây dị thường biên độ 0,7µSv/h phơng 0,15µSv/h Do chất phóng xạ bị phát tán mà cường độ gamma tăng cao khu vực xưởng tuyển, bãi thải lên mức 0,3-0,4µSV/h Đất phủ bị bóc tách, quặng đào bới nghiền tuyển làm cho khí Rn mạnh mẽ từ thân quặng sản phẩm chế biến (tinh quặng đồng) Khí Rn gió thổi theo hướng Tây Nam – Đơng Bắc, tích tụ khu vực có địa hình thấp ven bờ Ngòi Phát Sông Hồng, gây dị thường nồng độ Rn có biên độ 150Bq/m3tại khu xưởng tuyển 100Bq/m3 khu dân cư phơng 20Bq/m3 221 Hình 5.3 Mặt cắt địa môi trường khu vực mỏ đồng Sin Quyền [14, 16] Giai đoạn nay, mỏ khai thác với quy mô lớn (theo giấy phép khai thác số 3101/GP-ĐCKS ngày 26/12/2001) Khai trường phân thành hai khu Đơng Tây, khối lượng bóc đất đá hàng năm 7,2 triệu m khai thác 1.344.000 quặng nguyên khai Quặng nguyên khai đập, sàng, nghiền với độ mịn sản phẩm nghiền cấp hạt 0,074mm chiếm 65%, nồng độ bùn quặng 32,5% Công nghệ tuyển lựa chọn thu hồi phần lớn khoáng vật đồng với tinh quặng đồng hàm lượng cao (tinh quặng đồng > 40.000tấn/năm) Mức độ phát tán chất phóng xạ khai thác, chế biến quy mô lớn tăng lên đáng kể so với năm 2000 Trên hình thấy rõ cường độ xạ gamma đo vào năm 2014 có dị thường biên độ diện phân bố lớn năm 2000 Biên độ dị thường gamma khai trường có biên độ cực đại 1,0µSv/h Tại bãi thải xuất dị thường gamma biên độ 0,5µSv/h, bề rộng xấp xỉ 200m Dị thường nồng độ Rn khai trường, xưởng tuyển khu vực dân cư có biên độ cao gấp lần lần so với năm 2000 Tại khai trường dị thường nồng độ Rn có giá trị cực đại tới 150Bq/m3 Tại xưởng tuyển, bãi thải, dị thường nồng độ Rn có biên độ 150-200Bq/m3; khu vực dân cư nồng độ Rn nhà đạt tới giá trị 200-250Bq/m3 lớn hơn, nồng độ Rn nhà đo 150-200Bq/m3 3) Đặc điểm phát tán chất phóng xạ khai thác, chế biến quặng mỏ đồng Sin Quyền Để thấy rõ mức độ phát tán chất phóng xạ khai thác, chế biến quặng đồng, thành lập sơ đồ phân ch ia diện tích ô nhiễm phóng xạ khu vực mỏ đồng Sin Quyền năm 2000 (hình vẽ số – giai đoạn đầu quy mô khai thác chế biến nhỏ) năm 2014 (hình vẽ số 5.4 – giai đoạn nay, quy mô khai thác, chế biến lớn) a Đặc điểm phát tán chất phóng xạ mơi trường nước Như nói, đặc điểm địa hóa mơi trường nước, đất khu vực mỏ đồng Sin Quyền thuận lợi cho hòa tan, vận chuyển Urani hóa trị đới thống khí Chính khai thác, chế biến, quặng đồng chứa urani lộ đới thống khí dễ dàng bị nước mặt, nước mưa hòa tan, vận chuyển, phát tán mơi trường xung quanh Trên hình 5.4 rõ, mỏ khai thác với quy mô nhỏ (năm 2000), tổng hoạt độ alpha, beta mẫu nước khai trường, nước thải xưởng tuyển, nước nguồn phát thải có giá trị vượt chuẩn cho phép (các mẫu nước có tổng hoạt độ α> 0,1 Bq/l, 222 tổng hoạt độ β >1,0 Bq/l) gây diện tích nhiễm xấp xỉ 1,8 km bao trùm toàn moong khai thác, xưởng tuyển đoạn ngòi phát lân cận khai trường Hình 5.4 Sơ đồ phân chia diện tích nhiễm phóng xạ khu vực mỏ đồng Sin Quyền năm 2000 [18] Khi quy mô khai thác, chế biến tăng lên, kết khảo sát mơi trường phóng xạ năm 2014 rõ (hình 5.5):tất mẫu nước khai trường Đông, Tây, xưởng tuyển, bãi thải rắn, hồ nước thải với diện tích khoảng 14km có tổng hoạt độ α β vượt tiêu chuẩn cho phép, chất phóng xạ nước khơng thể phát tán ngồi diện tích kể trên, hồ chứa nước thải có bờ bao cao vững đáy hồ lót lớp chất dẻo khơng thấm nước 223 Hình 5.5 Sơ đồ phân chia diện tích nhiễm phóng xạ khu vực mỏ đồng Sin Quyền năm 2014 [16] Kết phân tích hàm lượng chất phóng xạ mẫu nước cho biết, hàm lượng đồng vị chất phóng xạ 238U 234U xưởng tuyển, bãi thải, khu hồ thải nước ngòi vượt tiêu chuẩn cho phép nước uống b Đặc điểm phát tán khí phóng xạ Trên sơ đồ phân chia diện tích nhiêm phóng xạ năm 2000 (hình 3) khoanh định diện tích khoảng 7000m2 khu xưởng tuyển có nồng độ N Rn> 150 Bq/m3 vượt tiêu chuẩn cho phép Đây nơi quặng nghiền nhỏ, làm giầu, tăng khả thoát Rn vào khơng khí Cũng tương tự phát tán chất phóng xạ mơi trường nước, quy mô khai thác, chế biến quặng tăng lên, sơ đồ phát tán chứa diện tích nhiễm phóng xạ năm 2014 (hình 4), diện tích nhiễm khí phóng xạ N Rn> 150Bq/m3 bao trùm khai trường Tây, Đơng, xưởng tuyển khu vực dân cư venNgòi Phát vàbờ phảisơng Hồng với diện tích hàng chục km Nồng độ radon cực đại khai trường lên đến 150Bq/m3 Nồng độ Rn xưởng tuyển, bãi thải có biên độ 150 – 200Bq/m 3, khu vực dân cư nồng độ Rn nhà đạt tới giá trị 200 - 250Bq/m lớn hơn, nồng độ Rn ngồi nhà 150 - 200Bq/m3 Như vậy, khí Rn khai trường, xưởng tuyển, bãi thải theo hướng gió lan truyền, phát tán đến khu vực dân cư, cách khai trường 2-3km, gây diện tích nhiễm khí phóng xạ vượt q tiêu chuẩn cho phép nồng độ khí phóng xạ khơng khí dân chúng c Đặc điểm phát tán chất phóng xạ môi trường đất Tương tự phát tán chất phóng xạ mơi trường nước mơi trường khơng khí, phát tán chất phóng xạ môi trường đất tăng theo quy mô khai thác chế biến quặng đồng mỏ Trên sơ đồ hình thành lập theo kết khảo sát năm 2000, quy mô khai thác chế biến quặng nhỏ, diện tích nhiễm phóng xạ mơi trường đất có hàm lượng Urani cao qu> 30ppm (vượt tiêu chuẩn cho phép vật liệu xây dựng) có diện tích khoảng 1km2 nằm khu vực khai trường, bãi thải, xưởng tuyển Khi quy mô khai thác chế biến quặng tăng lên, sơ đồ hình thành lập theo kết khảo sát năm 2014, diện tích ô nhiễm đất với q u > 30ppm tăng lên khoảng lần (xấp xỉ 5km2) nằm diện tích khu khai trường Tây, Đông xưởng tuyển bãi thải Trong diện tích dị thường này, hàm lượng U quặng, quặng đồng biến thiên khoảng 300 – 740ppm, hàm lượng U đất đá biến thiên khoảng 30600ppm Diện tích nhiễm phóng xạ mơi trường đất, nằm khuôn khổ khai trường, xưởng tuyển, bãi thải, chứng tỏ chất phóng xạ phát tán pha rắn Hàm lượng chất phóng xạ gia tăng môi trường đất đuôi quặng, đá thải san ủira xung quanh khai trường chứa bãi thải 224 4) Xác định gia tăng liều chiếu xạ Bởi khu sản xuất mỏ (các khai trường, xưởng tuyển) rào chắn không cho dân vào, nên chia khu vực mỏ đồng Sin Quyền làm khu sản xuất khu dân cư lân cận để tính gia tăng liều chiếu xạ Bằng phương pháp xử lý toán học thống kê, xây dựng biểu đồ tần suất, xác định giá trị đặc trưng tham số mơi trường phóng xạ (cường độ xạ gamma, nống độ khí phóng xạ, liều chiếu ngồi, liều chiếu đặc trưng cho diện tích khảo sát), xác định liều chiếu xạ trước khai thác (phông xạ tự nhiên địa phương liều chiếu xạ sau khai thác, chế biến (liều thời thời điểm năm 2014) Từ tính gia tăng liều chiếu xạ phục vụ đánh giá ảnh hưởng môi trường khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền Bảng 5.7 đưa kết xác định giá trị gia tăng liều chiếu xạ hoạt động khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền 225 Bảng 5.7 Kết xác định giá trị gia tăng liều chiếu xạ mỏ đồng Sin Quyền [16] Liều TT Đối tượng Cán CNV Dân chúng Dân chúng khu tái định cư Liều chiếu xạ trước khai thác, chế biến (phông xạ tự nhiên địa phương) (mSv/năm) Hn Hp Hd H 1,66 1,00 0,06 2,72 1,66 1,00 0,06 2,72 Hn 3,07 1,93 Hp 1,77 1,11 Hd 0,1 0,1 H 4,94 3,14 Liều gia tăng hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản (mSv/năm) 2,22 0,42 1,66 2,00 6,25 0,1 8,35 5,63 1,00 0,08 2,72 Liều chiếu xạ sau có hoạt động khai thác, chế biến (mSv/năm) 5) Đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ khai thác chế biến quặng đồng Việc đánh giá ảnh hưởng gia tăng liều chiếu xạ tới môi trường sức khoẻ người hoạt động khai thác, chế biến quặng đồng có chứa chất phóng xạ đánh giá theo tiêu chuẩn an tồn phóng xạ “cơng việc xạ” IAEA (1996) Việt Nam (1998, 2012): Mức gia tăng liều hiệu dụng cán chun mơn (nhóm A) khơng vượt q 20 mSv/năm, dân thường (nhóm C) khơng vượt q mSv/năm, không kể phông xạ tự nhiên (phông xạ tự nhiên địa phương trước khai thác, chế biến) Từ bảng 5.7 thấy rõ mức gia tăng liều khu vực sản xuất (cán nhóm A) 2,22 mSv/năm, thấp gần 10 lần so với tiêu chuẩn cho phép Bởi vậy, khu vực sản xuất (khai trường, xưởng tuyển) an toàn mặt phóng xạ Trong đó, tình hình khu vực dân cư rải rác nằm chỗ cao, thống địa hình liều gia tăng mức 0,42 mSv/năm, thấp mức an toàn cho phép Còn khu dân cư tái định cư nằm bờ phải Ngòi Phát, phía Đơng Bắc so với khai trường, xưởng tuyển có địa hình thấp, hút gió, nhà cửa xây có tường gạch bao kín, gây tích tụ gió nhà dân, làm cho nồng độ khí phóng xạ khơng khí tăng cao (nồng độ Rn từ 150 – 250 Bq/m3, nồng độ Tn từ 30 – 100 Bq/m3) Kết liều chiều qua đường thở dân cư khu tái định cư trung bình tới 6,25 mSv/năm, chiếm 75% so với giá trị tổng liều hiệu dụng Giá trị gia tăng liều hiệu dụng dân cư khu tái định cư đạt tới giá trị 3,4 – 8,04 mSv/năm, trung bình 5,63 mSv/năm (xem bảng 5.7), vượt xấp xỉ 5,5 lần tiêu chuẩn an toàn cho phép 226 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Công thương, 2011, Quy hoạch chi tiết thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng quặng phóng xạ giai đoạn đến năm 2020, có xét đến năm 2030, Hà Nội, Lưu trữ Bộ Công thương Evxeeva.L.C, PereLiman A.I, 1962, Địa hóa Urani đới biểu sinh, Maxcơva, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật nguyên tử (Tiếng Nga) Lê Khánh Phồn, 2004, Thăm dò phóng xạ, Hà Nội, Nhà xuất Giao thơng vận tải Lê Khánh Phồn Phan Thiên Hương, 2016, Phóng xạ mơi trường, Hà Nội, Nhà xuất Xây dựng Lê Khánh Phồn, 2017, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ hợp tác quốc tế song phương khoa học công nghệ "Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường phóng xạ người hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ vùng Tây Bắc Việt Nam đề xuất giải pháp phòng ngừa", Hà Nội, Lưu trữ trường Đại học Mỏ Địa chất Nguyễn Quang Hưng nnk, 2003, Báo cáo tổngquan tiềm nguồn Urani Việt Nam, Hà Nội, Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm Roxman G.I, Bakhur.A.E, Petrova N.V, 2012, Sinh thái học xạ ngun liệu khống cơng nghiệp, Maxcơva (Tiếng Nga) Tổng cục Địa chất Khoáng sản, 2005, Ngân hàng liệu mỏ Titan toàn quốc, Lưu trữ Bộ TN&MT 227 ... Khống sản mơi trường Giáo trình "Thăm dò phóng xạ khống sản mơi trường" phục vụ chương trình đào tạo kỹ sư Địa vật lý chuyên sâu Khoáng sản Mơi trường Chúng ta biết, phủ phê duyệt chương trình. .. ảnh hưởng môi trường khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ [14] 202 7.3 Áp dụng đánh giá ảnh hưởng mơi trường phóng xạ thăm dò, khai thác, chế biến khống sản chứa phóng xạ Việt... khống sản với chất phóng xạ tạo sở ứng dụng có hiệu phương pháp thăm dò phóng xạ tìm kiếm thăm dò, đồng thời đặt vấn đề cấp bách điều tra đánh giá môi trường mỏ khu vực dân cư lân cận Chính giáo trình