Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ các nguyên tố U, Th và K khu vực xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********** HOÀNG THỊ HÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA PHÓNG XẠ CÁC NGUYÊN TỐ U, Th VÀ K KHU VỰC XÃ ĐÔNG CỬU, HUYỆN THANH SƠN, TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********** HOÀNG THỊ HÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA PHÓNG XẠ CÁC NGUYÊN TỐ U, Th VÀ K KHU VỰC XÃ ĐÔNG CỬU, HUYỆN THANH SƠN, TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: Khoáng vật học Địa hóa học Mã ngành: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN TS Nguyễn Thị Hoàng Hà PGS.TS Nguyễn Văn Vƣợng TS Nguyễn Tuấn Phong Hà Nội – 2015 Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, học viên xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Hồng Hà TS Nguyễn Tuấn Phong tận tình hướng dẫn học viên suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Địa chất, Phịng Sau đại học, Phịng Chính trị Cơng tác Sinh viên, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện q trình học tập hồn thành luận văn học viên Xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Địa vật lý – Liên đoàn Vật lý Địa chất, Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm cung cấp tài liệu, trao đổi thông tin thảo luận nội dung liên quan đến luận văn học viên Luận văn khơng thể hồn thành thiếu lời động viên, chia sẻ tình cảm thành viên gia đình Đó nguồn sức mạnh to lớn để học viên hồn thành luận văn Học viên Hoàng Thị Hà Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 11 1.1 Đặc điểm địa hóa phóng xạ tự nhiên nguyên tố U, Th, K .11 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 14 1.3 Giới thiệu khái quát khu vực nghiên cứu .17 1.3.1 Đặc điểm tự nhiên 17 1.3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 21 1.3.3 Đặc điểm địa chất - khoáng sản 22 1.3.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tới mơi trƣờng phóng xạ khu vực nghiên cứu 24 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Phƣơng pháp tổng hợp, kế thừa tài liệu 27 2.2 Phƣơng pháp đo phổ gamma 27 2.3 Phƣơng pháp lấy, gia cơng phân tích mẫu 28 2.4 Phƣơng pháp xử lý tài liệu .32 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Mối quan hệ nguyên tố U, Th, K với môi trƣờng địa chất khu vực nghiên cứu .34 3.1.1 Đặc trƣng hàm lƣợng phổ gamma thành tạo địa chất 34 3.1.2 Sự biến đổi hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo không gian 35 3.1.2.1 Mặt cắt tuyến 55 35 3.1.2.2 Mặt cắt tuyến 51 36 3.1.2.3 Mặt cắt tuyến 47 37 3.1.2.4 Mặt cắt tuyến 13a 38 3.1.2.5 Mặt cắt tuyến 9a 39 3.1.2.6 Mặt cắt tuyến 5a 40 3.1.2.7 Mặt cắt tuyến .41 3.1.2.8 Mặt cắt tuyến 6a 42 3.1.2.9 Mặt cắt tuyến 8a 43 Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ 3.1.2.10 Mặt cắt tuyến 12 44 3.1.2.11 Mặt cắt tuyến 48 45 3.1.2.12 Mặt cắt tuyến 56 46 3.2 Đặc điểm địa hóa phóng xạ nguyên tố U, Th, K .50 3.2.1 Hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K môi trƣờng nƣớc 50 3.2.2 Hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ U, Th, K đất 54 3.2.3 Hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ U, Th, K lƣơng thực56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ dãy phân rã phóng xạ tự nhiên 11 Hình Suối Bầu chảy qua thôn Hạ Thành .18 Hình Thơn Hạ Thành (bản Dấu Cỏ) - Đông Cửu - Thanh Sơn - Phú Thọ 19 Hình Sơ đồ khu vực nghiên cứu 20 Hình Sơ đồ tuyến đo phổ gamma 28 Hình Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc .29 Hình Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất 31 Hình Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.55 35 Hình Sự biến đổi khơng gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.51 36 Hình 10 Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.47 37 Hình 11 Sự biến đổi khơng gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.13a 39 Hình 12 Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.9a 40 Hình 13 Sự biến đổi khơng gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.5a 41 Hình 14 Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.4 .42 Hình 15 Sự biến đổi khơng gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.6a 43 Hình 16 Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.8a 44 Hình 17 Sự biến đổi khơng gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.12 45 Hình 18 Sự biến đổi không gian hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt T.48 46 Hình 19 Sự biến đổi hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K theo mặt cắt tuyến 56 .46 Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ Hình 20 Sơ đồ phân vùng hàm lƣợng Thori 48 Hình 21 Sơ đồ phân vùng hàm lƣợng Urani 49 Hình 22 Biểu đồ tổng hoạt độ alpha, beta mẫu nƣớc .52 Hình 23 Nồng độ radon mẫu nƣớc dọc mặt cắt Suối Bầu 53 Hình 24 Tổng hoạt độ alpha, beta mẫu nƣớc dọc mặt cắt Suối Bầu 54 Hình 25 Sơ đồ vị trí điểm mẫu có hàm lƣợng phóng xạ vƣợt TCCP khu vực nghiên cứu 59 Hình 26 Sơ đồ khoanh vùng ô nhiễm khu vực nghiên cứu 60 Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG Bảng Vị trí lấy mẫu lƣơng thực 32 Bảng Chuyển đổi đơn vị đo Siver (Sv) 33 Bảng Thống kê hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K thành tạo địa chất 34 Bảng Bảng kết phân tích mẫu nƣớc .50 Bảng Thống kê thông số nồng độ radon tự loại nƣớc 51 Bảng Hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ mẫu đất .55 Bảng Hàm lƣợng U Th môi trƣờng (mg/kg) 56 Bảng Hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ mẫu thực vật .57 Bảng Thống kê hoạt độ nguyên tố phóng xạ mẫu thực vật 57 Bảng 10 Hoạt độ phóng xạ giới hạn thực phẩm (theo đƣờng tiêu hóa) 58 Hồng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ LỜI MỞ ĐẦU Môi trƣờng phóng xạ phần khơng thể tách rời mơi trƣờng tự nhiên nhân loại tồn phát triển Ảnh hƣởng mơi trƣờng phóng xạ tự nhiên phát triển ngƣời đƣợc ghi nhận Các thông tin môi trƣờng tự nhiên, có mơi trƣờng phóng xạ tiêu quan trọng để đánh giá phát triển kinh tế xã hội bền vững quốc gia, vùng lãnh thổ Việc nghiên cứu mơi trƣờng phóng xạ tự nhiên nhằm mục đích đánh giá ảnh hƣởng chúng lên sống ngƣời sinh vật sống đó; xác định cách có sở khoa học, thực tiễn khu vực đƣợc nghiên cứu khả tồn phát triển dân cƣ, kinh tế xã hội Miền Bắc Việt Nam địa bàn phát có nhiều mỏ chứa phóng xạ Các mỏ tập trung đới sinh khoáng Tây Bắc Bộ chứa nguyên tố phóng xạ thori urani Qua kết nghiên cứu khảo sát mơi trƣờng số mỏ chứa phóng xạ cho thấy, khu vực có tham số mơi trƣờng phóng xạ vƣợt q giới hạn an toàn cho phép Khu vực Thanh Sơn – Phú Thọ với thân pegmatit có kích thƣớc: rộng từ vài mét đến vài chục mét, dài từ vài chục mét đến vài trăm mét nằm khu vực Dấu Cỏ, xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ, có cƣờng độ phóng xạ (502500)R/h Các thân pegmatit nằm bề mặt gần bề mặt, nên dễ dàng phát tán môi trƣờng xung quanh nhờ q trình phong hóa bóc mịn Mặt khác, khu vực nghiên cứu, suối mạch nƣớc ngầm qua thân quặng pegmatit, điều kiện thuận lợi để xói mịn, hịa tan, vận chuyển phát tán chất phóng xạ mơi trƣờng xung quanh Trên sở đó, luận văn “Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ nguyên tố U, Th K khu vực xã Đông Cửu, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ” đƣợc thực với mục tiêu nhiệm vụ sau: Mục tiêu: - Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ tự nhiên nguyên tố U, Th, K; - Đánh giá ảnh hƣởng hàm lƣợng nguyên tố U, Th, K đến môi trƣờng xung quanh Hoàng Thị Hà Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ Nhiệm vụ: - Thu thập tài liệu địa hóa nguyên tố phóng xạ; yếu tố ảnh hƣởng đến mơi trƣờng phóng xạ; nghiên cứu có từ trƣớc mơi trƣờng phóng xạ khu vực; - Nghiên cứu đặc điểm địa hóa phóng xạ nguyên tố U, Th, K; - Luận giải mối liên quan giá trị tham số phóng xạ (U, Th, K) đo đƣợc khu vực nghiên cứu từ kết phân tích mẫu với tồn thân quặng pegmatit thành tạo địa chất khu vực nghiên cứu; - Đánh giá ảnh hƣởng hàm lƣợng U, Th, K tới môi trƣờng xung quanh Từ kết nghiên cứu, luận văn đƣợc cấu trúc thành chƣơng nhƣ sau (không kể phần mở đầu kết luận): Chƣơng 1: Giới thiệu chung Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết nghiên cứu thảo luận Học viên Hoàng Thị Hà Hoàng Thị Hà 10 Trƣờng ĐHKHTN – ĐHQGHN Luận văn thạc sĩ xenotim Trong đó, thorianit gặp dạng tinh thể hay mảnh vỡ hạt lập phƣơng, màu nâu, nâu đen, kích thƣớc hạt từ 0,1 mm – 0,2 mm, thƣờng kèm với ziatholit; Uraninit gặp dạng tinh thể tự hình khảm microcline, hạt nhỏ đƣờng kính 0,1mm, tiết diện hình vng, khảm biotit rìa hạt có độ phóng xạ mạnh, riềm đen tỏa tia Phân tích microson mẫu thorianit khu vực cho thấy hàm lƣợng thori 11% Nhƣ thấy, tăng cao hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ (U, Th) khu vực có liên quan mật thiết tới tồn thân pegmatit khu vực Theo kết đo phổ gamma, hàm lƣợng nguyên tố urani, thori có tƣơng quan chặt chẽ với R = 0,86 Hàm lƣợng nguyên tố kali hệ tầng Suối Chiềng cao so với hệ tầng Suối Làng 3.2 Đặc điểm địa hóa phóng xạ nguyên tố U, Th, K 3.2.1 Hàm lượng nguyên tố U, Th, K môi trường nước Kết phân tích thành phần mơi trƣờng phóng xạ nƣớc đƣợc tổng hợp bảng Bảng Bảng kết phân tích mẫu nước TT Số hiệu mẫu Toạ độ VN-2000 (m) X Y Tổng hoạt độ (Bq/l) Anpha Beta Giới hạn cho phép (TCVN5945-1995) < 0,100 < 1,000 Hàm lƣợng radi (10-12g/l) Hàm lƣợng radon (Bq/m3) < 12,00