NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM PHÓNG XẠ TỚI HỆ SINH THÁI KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM Ở BẢN DẤU CỎ XÃ ĐÔNG CỬU HUYỆN THANH SƠN TỈNH PHÚ THỌ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN QUÁCH VĂN HIỂU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Ơ NHIỄM PHĨNG XẠ TỚI HỆ SINH THÁI KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM Ở BẢN DẤU CỎ XÃ ĐÔNG CỬU HUYỆN THANH SƠN TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN QUÁCH VĂN HIỂU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM PHÓNG XẠ TỚI HỆ SINH THÁI KHU VỰC MỎ ĐẤT HIẾM Ở BẢN DẤU CỎ XÃ ĐÔNG CỬU HUYỆN THANH SƠN TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN THỤY Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, Khoa Môi Trường, Phòng Sau Đại học Thầy Cơ giáo trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đại Học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu viết luận văn Em xin gửi lời cám ơn tới PGS-TS Trần Văn Thụy tận tình dạy bảo, hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình học tập hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới TS.Nguyễn Tuấn Phong, TS Nguyễn Trường Lưu giúp đỡ em suốt trình học tập hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm - Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt nam tạo điều kiện cho tơi nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi cung cấp liệu cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Liên Đồn Vật lý Địa chất - Tổng cục Địa chất Khống sản Việt Nam tạo điều kiện cho tơi học tập hoàn thành luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, người thân, bạn bè lãnh đạo nhà trường, phòng ban chức năng, đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2018 Quách Văn Hiểu MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .2 1.2 Tổng quan hệ sinh thái 1.2.1 Khái niệm hệ sinh thái 1.2.2 Các thành phần cấu trúc hệ sinh thái 1.2.3 Trao đổi vật chất hệ sinh thái .5 1.2.4 Trao đổi vật chất quần xã với môi trường 1.3.1 Khái niệm hoạt độ phóng xạ chế tác động phóng xạ lên hệ sinh thái .5 1.3.2 Nguồn gốc đặc điểm phân bố nguyên tố phóng xạ tự nhiên 1.3.2.1 Nguồn gốc đồng vị phóng xạ 1.3.2.2 Các nhân phóng xạ tự nhiên vỏ trái đất 1.3.3 Sự phát tán nguyên tố phóng xạ mơi trường .9 1.3.4 Ảnh hưởng phóng xạ hệ sinh thái 10 1.5.1 Vị trí địa lý, toạ độ diện tích khu vực điều tra .12 1.5.2 Đặc điểm địa hình .12 1.5.3 Khí hậu 13 1.5.4 Thuỷ văn 13 1.5.5 Động thực vật 14 1.5.6 Phân bố dân cư, đời sống văn hóa xã hội kinh tế 14 1.5.7 Giao thông 15 1.5.8 Nguồn cung cấp nước .15 1.7 Đặc điểm địa chất - khoáng sản 16 1.7.1 Địa tầng .16 1.7.2 Magma 17 1.7.3 Khoáng sản .17 2.2.1 Phương pháp điều tra địa chất môi trường 18 2.2.2 Phương pháp địa vật lý môi trường 19 2.2.3 Phương pháp quan trắc mơi trường phóng xạ (monitoring) .20 2.2.4 Phương pháp thu thập số liệu kinh tế - xã hội 21 2.2.5 Phương pháp lấy, gia cơng phân tích mẫu 21 2.3 Khối lượng hạng mục cơng việc thực ngồi trường 22 2.4 Xử lý số liệu 23 a Xử lý số liệu phương pháp đo tính sai số .23 b Phân tích số liệu xử lý .24 2.5 Các tiêu chuẩn đánh giá nhiễm phóng xạ 24 2.5.1 Tên văn Việt Nam 24 2.5.2 Tên văn quốc tế sử dụng bổ sung 25 2.6 Phương pháp đánh giá phân tích hệ sinh thái 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Thống kê phân tích đánh giá hệ sinh thái 26 3.1.3 Thống kê đại lượng đo mơi trường phóng xạ .29 3.2 Hiện trạng phóng xạ mơi trường ảnh hưởng đến hệ sinh thái .30 3.2.1 Sự thay đổi thành phần mơi trường phóng xạ theo khơng khí ảnh hưởng đến hệ sinh thái 30 3.2.2 Sự thay đổi môi trường phóng xạ mơi trường khơng khí theo thời gian 32 3.2.3 Đặc trưng nguyên tố phóng xạ nguồn nước hệ sinh thái thủy vực.34 3.2.3.1 Kết phân tích thành phần mơi trường phóng xạ nước .34 3.2.3.2 Kết đánh giá sai số phân tích mẫu nước 35 3.2.3.3 Nồng độ radon tự nước 36 3.2.3.4 Hoạt độ anpha beta nước 36 3.2.3.5 Hàm lượng radi nước 37 3.2.3.6 Sự thay đổi thành phần phóng xạ nước 38 3.2.4 Hàm lượng kim loại nặng, độc hại nước sinh hoạt 40 3.2.5 Sự suy giảm nồng độ radon tự nước theo nhiệt độ thời gian 40 3.2.6 Hoạt độ nguyên tố phóng xạ trồng hệ sinh thái nông nghiệp (hệ sinh thái lúa nước HST rau màu trồng cạn ngắn ngày) 42 3.2.6.1 Kết đánh giá sai số phân tích mẫu thực vật .43 3.2.6.2 Đặc trưng hoạt độ nguyên tố phóng xạ mẫu thực vật 43 3.2.7 Hoạt độ nguyên tố phóng xạ đất .44 3.2.7.1 Đánh giá sai số phân tích mẫu đất 45 3.2.7.2 Đặc trưng hoạt độ nguyên tố phóng xạ mẫu đất (rãnh) 45 3.2.8 Thống kê trạng kinh tế xã hội ảnh hưởng mơi trường phóng xạ đến hệ sinh thái khu dân cư .45 3.2.8.1 Tình hình bệnh tật dân cư diện tích điều tra 45 3.2.8.2 Tình hình sản xuất nơng nghiệp .46 3.2.8.3 Tình hình sử dụng nguồn nước nhà .46 3.3 Phân vùng nhiễm phóng xạ đề xuất giải pháp giảm thiểu .48 3.3.1 Cơ sở phân vùng nhiễm phóng xạ 48 3.3.2 Kết phân chia diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ 48 3.3.2.1 Diện tích nhiễm phóng xạ tự nhiên .49 3.3.2.2 Đặc trưng phóng xạ diện tích nhiễm 49 3.3.3.1 Quy hoạch sử dụng đất 53 3.3.3.2 Những biện pháp thường xuyên .53 I.KẾT LUẬN 55 II.KIẾN NGHỊ .56 PHỤ LỤC 59 DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .2 1.2 Tổng quan hệ sinh thái 1.2.1 Khái niệm hệ sinh thái 1.2.2 Các thành phần cấu trúc hệ sinh thái 1.2.3 Trao đổi vật chất hệ sinh thái .5 1.2.4 Trao đổi vật chất quần xã với môi trường 1.3.1 Khái niệm hoạt độ phóng xạ chế tác động phóng xạ lên hệ sinh thái .5 1.3.2 Nguồn gốc đặc điểm phân bố nguyên tố phóng xạ tự nhiên 1.3.2.1 Nguồn gốc đồng vị phóng xạ 1.3.2.2 Các nhân phóng xạ tự nhiên vỏ trái đất 1.3.3 Sự phát tán nguyên tố phóng xạ môi trường .9 1.3.4 Ảnh hưởng phóng xạ hệ sinh thái 10 1.5.1 Vị trí địa lý, toạ độ diện tích khu vực điều tra .12 1.5.2 Đặc điểm địa hình .12 1.5.3 Khí hậu 13 1.5.4 Thuỷ văn 13 1.5.5 Động thực vật 14 1.5.6 Phân bố dân cư, đời sống văn hóa xã hội kinh tế 14 1.5.7 Giao thông 15 1.5.8 Nguồn cung cấp nước .15 1.7 Đặc điểm địa chất - khoáng sản 16 1.7.1 Địa tầng .16 1.7.2 Magma 17 1.7.3 Khoáng sản .17 2.2.1 Phương pháp điều tra địa chất môi trường 18 2.2.2 Phương pháp địa vật lý môi trường 19 a Đo gamma môi trường 19 b Đo phổ gamma 19 c Đo phổ anpha .20 2.2.3 Phương pháp quan trắc môi trường phóng xạ (monitoring) .20 Thiết bị đo .20 2.2.4 Phương pháp thu thập số liệu kinh tế - xã hội 21 2.2.5 Phương pháp lấy, gia cơng phân tích mẫu 21 * Mẫu nước .21 * Mẫu đất 21 * Mẫu thực vật 22 2.3 Khối lượng hạng mục cơng việc thực ngồi trường 22 2.4 Xử lý số liệu 23 a Xử lý số liệu phương pháp đo tính sai số .23 b Phân tích số liệu xử lý .24 * Đưa số liệu đơn vị chuẩn quốc tế 24 * Phương pháp xây dựng đồ mơi trường phóng xạ 24 2.5 Các tiêu chuẩn đánh giá nhiễm phóng xạ 24 2.5.1 Tên văn Việt Nam 24 2.5.2 Tên văn quốc tế sử dụng bổ sung 25 2.6 Phương pháp đánh giá phân tích hệ sinh thái 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Thống kê phân tích đánh giá hệ sinh thái 26 3.1.3 Thống kê đại lượng đo mơi trường phóng xạ .29 3.2 Hiện trạng phóng xạ mơi trường ảnh hưởng đến hệ sinh thái .30 3.2.1 Sự thay đổi thành phần mơi trường phóng xạ theo khơng khí ảnh hưởng đến hệ sinh thái 30 3.2.2 Sự thay đổi môi trường phóng xạ mơi trường khơng khí theo thời gian 32 3.2.3 Đặc trưng nguyên tố phóng xạ nguồn nước hệ sinh thái thủy vực.34 3.2.3.1 Kết phân tích thành phần mơi trường phóng xạ nước .34 3.2.3.2 Kết đánh giá sai số phân tích mẫu nước 35 3.2.3.3 Nồng độ radon tự nước 36 3.2.3.4 Hoạt độ anpha beta nước 36 3.2.3.5 Hàm lượng radi nước 37 3.2.3.6 Sự thay đổi thành phần phóng xạ nước 38 3.2.4 Hàm lượng kim loại nặng, độc hại nước sinh hoạt 40 3.2.5 Sự suy giảm nồng độ radon tự nước theo nhiệt độ thời gian 40 3.2.6 Hoạt độ nguyên tố phóng xạ trồng hệ sinh thái nông nghiệp (hệ sinh thái lúa nước HST rau màu trồng cạn ngắn ngày) 42 3.2.6.1 Kết đánh giá sai số phân tích mẫu thực vật .43 3.2.6.2 Đặc trưng hoạt độ nguyên tố phóng xạ mẫu thực vật 43 3.2.7 Hoạt độ nguyên tố phóng xạ đất .44 3.2.7.1 Đánh giá sai số phân tích mẫu đất 45 3.2.7.2 Đặc trưng hoạt độ nguyên tố phóng xạ mẫu đất (rãnh) 45 3.2.8 Thống kê trạng kinh tế xã hội ảnh hưởng mơi trường phóng xạ đến hệ sinh thái khu dân cư .45 3.2.8.1 Tình hình bệnh tật dân cư diện tích điều tra 45 3.2.8.2 Tình hình sản xuất nơng nghiệp .46 3.2.8.3 Tình hình sử dụng nguồn nước nhà .46 3.3 Phân vùng nhiễm phóng xạ đề xuất giải pháp giảm thiểu .48 3.3.1 Cơ sở phân vùng nhiễm phóng xạ 48 3.3.2 Kết phân chia diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ 48 3.3.2.1 Diện tích nhiễm phóng xạ tự nhiên .49 3.3.2.2 Đặc trưng phóng xạ diện tích nhiễm 49 Bảng 3.14 Thống kê tiêu chuẩn an tồn phóng xạ áp dụng cho diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ Dấu Cỏ 51 Bảng 3.15 Đặc trưng thống kê thành phần mơi trường phóng xạ diện tích nhiễm bậc I,II, III 51 3.3.3.1 Quy hoạch sử dụng đất 53 3.3.3.2 Những biện pháp thường xuyên .53 I.KẾT LUẬN 55 II.KIẾN NGHỊ .56 PHỤ LỤC 59 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Phạm vi nghiên cứu luận văn 18 Hình 3.1 Sự biến đổi mơi trường phóng xạ theo mặt cắt tuyến T.00 .32 Hình 3.2 Đồ thị quan trắc nồng độ radon theo thời gian (ngày, đêm) Dấu Cỏ 34 Hình 3.3 Sự thay đổi nồng độ nguyên tố phóng xạ đặc trưng mẫu nước theo mặt cắt suối Bầu .39 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn số bệnh thường gặp 46 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn tình hình sản xuất nông nghiệp khu vực điều tra 47 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn trạng loại nhà khu vực điều tra 48 Hình 3.8 Sơ đồ trạng phân vùng nhiễm phóng xạ Dấu Cỏ, xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ 52 + Con người: Khi sinh sống khu vực phóng xạ cao thực hoạt động khai phá đất đai, chặt cây, đào giếng, đào ao, tưới tiêu làm thay đổi hệ sinh thái, gây sói mòn đất đai, làm gia tăng khả phát tán đồng vị phóng xạ có sẵn đất khu vực góp phần gây nhiễm phóng xạ khu vực xung quanh + Ơ nhiễm phóng xạ theo thời gian: Theo thời gian, tác động tự nhiên người khu vực bị ô nhiễm phóng mở rộng khu vực xung quanh vùng ô nhiễm Đặc biệt ô nhiễm nguồn nước, đồng vị phóng xạ phát tán theo nguồn nước đến khu vực xa gây nguy tiềm tàng cho vùng đất phía hạ nguồn sơng, suối Tuy nhiên, đo dòng nước chứa đồng vị phóng xạ bị hòa vào nguồn nước khơng nhiễm xạ khiến hàm lượng chất phóng xạ giảm làm cho khu vực bị ảnh hưởng giảm khu vực bị ảnh hưởng cố định cách tương đối 50 Bảng 3.14 Thống kê tiêu chuẩn an tồn phóng xạ áp dụng cho diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ Dấu Cỏ Suất liều Suất liều Nồng độ khí Tổng hoạt độ Tổng hoạt độ TT tương đương chiếu ngồi phóng xạ (1m) anpha beta (mSv/năm) (μSv/h) (Bq/m ) (Bq/l) (Bq/l) Tiêu chuẩn an toàn quốc tế bảo vệ ion hóa an tồn nguồn xạ (VIENNA-1996), (TCVN-2000), (NRB-96), Ký hiệu bậc ô nhiễm môi trường phóng xạ QCVN:08-MT:2015/ BTNMT) Loại tiêu Chỉ tiêu Chỉ tiêu Hàm lượng radi tổng hợp mẫu nước (CTTH) (10-12 g/l) (QCVN:09-MT:2015/ BTNMT, Chỉ tiêu thứ cấp Diện tích nhiễm bậc I (3,8 ÷4,8) (0,30÷0,45) (150 ÷200)