Luận án Tiến sĩ Khoa học Môi trường: Nghiên cứu sự phân bố của Po-210 trong nước biển, trầm tích và ngao (Meretrix meretrix), hàu (Crassostrea gigas) trong vùng biển ven bờ khu

Đề tài nghiên cứu nhằm tạo được bộ dữ liệu nền phông phóng xạ của Po-210 trong môi trường nước - trầm tích - ngao (Meretrix meretrix), hàu (Crassostrea gigas)ở vùng nước biển ven bờ khu vựcBắc Bộ; làm rõ được sự phân bố trong pha nước - pha rắn (pha hạt) của nhân phóng xạ 210Po trong môi trường nước biển ven bờ khu vực Bắc Bộ... Mời các bạn cùng tham khảo.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

TRẦN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA Po-210 TRONG NƯỚC BIỂN,

TRẦM TÍCH VÀ NGAO (MERETRIX MERETRIX),

HÀU (CRASSOSTREA GIGAS) TRONG VÙNG BIỂN VEN BỜ

KHU VỰC BẮC BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

TRẦN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA Po-210 TRONG NƯỚC BIỂN,

TRẦM TÍCH VÀ NGAO (MERETRIX MERETRIX),

HÀU (CRASSOSTREA GIGAS) TRONG VÙNG BIỂN VEN BỜ

KHU VỰC BẮC BỘ

Chuyên ngành: Môi trường đất và nước

Mã số: 9440301.02

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Bùi Duy Cam

2 TS Đặng Đức Nhận

Hà Nội - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Bùi Duy Cam và TS Đặng Đức Nhận Các kết quả,

số liệu trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các công trình với sự đồng ý của các đồng tác giả, phần còn lại chưa được công bố trong bất cứ một công trình nào

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận án

Trần Thị Vân

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Duy Cam và

TS Đặng Đức Nhận đã tận tình hướng dẫn và ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo và cán bộ của Viện Nghiên cứu Môi trường và các vấn đề Xã hội/Liên hiệp Các Hội Khoa học và

Kỹ thuật Việt Nam và Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân/Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, cùng cộng tác trong nghiên cứu và cung cấp nhiều kiến thức để tôi hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Tài nguyên và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Phòng Sau đại học và các thầy, các cô, các nhà khoa học ở trong và ngoài Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập, nghiên cứu và góp ý hoàn thiện bản luận án

Tôi xin cảm ơn Bộ Khoa học và Công nghệ cùng Chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước KC.05.21/11-15 đã tài trợ một phần kinh phí để thực hiện nghiên cứu này

Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình đã luôn động viên, khích lệ giúp tôi có nghị lực để hoàn thành bản luận án

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành bản luận án

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Nghiên cứu sinh

Trần Thị Vân

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG 6

DANH MỤC HÌNH 7

MỞ ĐẦU 9

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án 9

2 Mục tiêu của luận án 10

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 11

4 Tính mới của luận án 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 12

1.1 Tổng quan về phóng xạ trong môi trường 12

1.1.1 Nguồn gốc các nhân phóng xạ trong môi trường 12

1.1.1.1 Nguồn gốc từ các chuỗi phóng xạ tự nhiên 12

1.1.1.2 Nguồn từ các phản ứng hạt nhân trong vũ trụ 14

1.1.1.3 Nguồn phóng xạ nhân tạo 15

1.1.2 Ảnh hưởng của nhân phóng xạ đến sức khỏe con người 15

1.2 Giới thiệu về poloni-210 17

1.2.1 Nguồn gốc poloni-210 trong biển và đại dương 17

1.2.1.1 Nguồn gốc tự nhiên 17

1.2.1.2 Nguồn gốc nhân tạo 19

1.2.2 Đặc điểm của poloni-210 19

1.2.2.1 Đặc điểm hóa - lý 19

1.2.2.2 Đặc tính của poloni-210 trong môi trường tự nhiên và nước 20

1.2.2.3 Đặc điểm hóa phóng xạ của poloni-210 21

1.2.2.4 Quá trình sinh -địa hóa của poloni-210 21

1.2.2.5 Quá trình tái nhập poloni-210 từ trầm tích yếm khí vào pha nước 22

1.2.3 Hấp thu poloni-210 của sinh vật biển 24

1.2.3.1 Tích lũy sinh học poloni-210 trong các sinh vật biển 24

1.2.3.2 Vận chuyển poloni-210 theo chuỗi thức ăn 24

1.2.4 Cơ chế xâm nhập poloni-210 vào cơ thể con người 26

1.3 Nghiên cứu poloni-210 trong môi trường nước biển 28

1.3.1 Nghiên cứu trên thế giới 28

1.3.1.1 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong nước biển 28

1.3.1.2 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong trầm tích 29

1.3.1.3 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong tảo 30

1.3.1.4 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong sinh vật biển 31

1.3.1.5 Nghiên cứu sự phân bố và tích lũy sinh học của Poloni-210

trong môi trường nước biển 33

1.3.2 Nghiên cứu ở Việt Nam 36

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 Đối tượng nghiên cứu 37

2.1.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 37

2.1.2 Lựa chọn địa điểm nghiên cứu 39

2.2 Nội dung nghiên cứu 41

2.3 Phương pháp nghiên cứu 41

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu hiện trường 42

2.3.1.1 Thời gian lấy mẫu 42

2.3.1.2 Số lượng và vị trí lấy mẫu 42

2.3.1.3 Lấy và xử lý mẫu tại hiện trường 42

2.3.2 Phương pháp xử lý mẫu lương thực - thực phẩm và phân tích hoạt độ

các nhân phóng xạ trong phòng thí nghiệm 44

2.3.2.1 Phương pháp xử lý mẫu và phân tích đo alpha, gamma, beta 44

2.3.2.2 Phương pháp xử lý mẫu và phân tích định lượng nồng độ hoạt độ poloni-210 trong các mẫu môi trường 47

2.3.2.3 Chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng 51

2.3.3 Phương pháp xác định độ muối nước biển và nồng độ Cl nước biển 53

2.3.4 Phương pháp đánh giá sự phân bố của poloni-210 thông qua hệ số phân bố (Kd) 53

2.3.5 Phương pháp đánh giá khả năng tích lũy sinh học poloni-210 từ môi trường vào trong hàu, ngao thông qua hệ số CF 54

2.3.6 Phương pháp đánh giá liều hiệu dụng chiếu trong trung bình đối với

công chúng do ăn lương thực-thực phẩm nhiễm phóng xạ tự nhiên 55

2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 55

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 56

3.1 Phân bố của poloni-210 trong môi trường trầm tích - nước biển ven bờ

khu vực nghiên cứu 56

3.1.1 Nồng độ hoạt độ của poloni-210 trong nước biển ven bờ 56

3.1.2 Nồng độ hoạt độ của poloni-210 trong trầm tích biển ven bờ 59

3.1.3 Phân bố của poloni-210 trong trầm tích - nước biển ven bờ 60

3.1.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường tới sự phân bố poloni-210

ở trong môi trường nước biển ven bờ 65

3.1.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ các hợp chất hữu cơ hoà tan 65

3.1.4.2 Ảnh hưởng của độ muối nước biển 68

3.1.4.3 Ảnh hưởng của pH 70

3.1.5 Nguồn gốc của poloni-210 ở trong môi trường nước biển ven bờ biển

vịnh Bắc Bộ 73

3.2 Nghiên cứu khả năng tích lũy sinh học poloni-210 của ngao và hàu 78

3.2.1 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong mẫu ngao và hàu 78

3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ ion clo trong nước biển đến sự tích lũy sinh học poloni-210 của hàu và ngao 81

3.2.3 Đánh giá khả năng tích lũy sinh học poloni-210 của ngao và hàu

thông qua hệ số tích lũy (CF) 83

3.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ Cl- nước biển và pH đến khả năng tích lũy poloni-210 của ngao và hàu 86

3.3 Mức đóng góp poloni-210 vào liều hiệu dụng chiếu trong trung bình năm

đối với công chúng đồng bằng Bắc Bộ 89

3.3.1 Nồng độ hoạt độ các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trong lương thực và thực phẩm 90

3.3.2 Tính toán liều hiệu dụng chiếu trong trung bình năm do ăn lương thực - thực phẩm bị nhiễm phóng xạ và xác định mức đóng góp của nhân phóng xạ 210 Po trong liều chiếu trong trung bình năm 94

KẾT LUẬN 100

KIẾN NGHỊ 102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

PHỤ LỤC 1 116

Vị trí địa lý các điểm lấy mẫu phục vụ nghiên cứu của luận án 116

PHỤ LỤC 2 119

Nồng độ hoạt độ các nhân phóng xạ trong lương thực và thực phẩm

thuộc khẩu phần ăn chủ yếu của người dân ở khu vực nghiên cứu 119

PHỤ LỤC 3 122

Bản đồ vị trí địa lý các điểm lấy mẫu trầm tích - nước - hàu - ngao phục vụ

nghiên cứu của luận án 122

PHỤ LỤC 3 123

Bản đồ vị trí địa lý các điểm lấy mẫu lương thực - thực phẩm phục vụ nghiên cứu của luận án 123

PHỤ LỤC 4 124

Thiết bị đo Po-210 Alpha Spectrometer Model 7200-02 124

PHỤ LỤC 5 128

Một số hình ảnh quá trình nghiên cứu thực hiện luận án 128

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ, cụm

DOC Dissolved organic carbon Hợp chất hữu cơ hòa tan

HDPE High Density Polyethylene Nhựa polyetylen mật độ cao

HOC Hydrophobic organic

IAEA International Atomic Energy

NIST National Institute of

Standards and Technology

Viện Các chất chuẩn và Công nghệ Quốc gia

PCE Particles Concentration

TSM Total suspended matter Tổng hàm lƣợng vật chất lơ lửng

UNSCEAR United Nations Scientific

Committee on the Effects of Atomic Radiation

Ủy ban Khoa học của Liên hợp quốc

về tác động của bức xạ nguyên tử

Bảng 3.3 Nồng độ hoạt độ 210 Po trong các mẫu nước biển, thịt ngao và

hàu ở khu vực ven bờ biển vịnh Bắc Bộ

78

Bảng 3.4 Tốc độ hút - lọc của một số loài động vật hai mảnh vỏ 80

Bảng 3.5 Nồng độ ion Cl- nước biển ở các khu vực nghiên cứu 81

Bảng 3.6 Hệ số tích lũy (CF) của 210 Po đối với ngao và hàu ở vùng biển

ven bờ vịnh Bắc Bộ

84

Bảng 3.7 So sánh giá trị CF của 210Po đối với các loài động vật nhuyễn

thể hai mảnh vỏ trong các môi trường biển khác nhau trên Thế giới

85

Bảng 3.8 Nồng độ hoạt độ nhân phóng xạ 210 Po trong lương thực và thực

phẩm thuộc khẩu phần ăn chủ yếu của người dân ở khu vực nghiên cứu

Bảng 3.11 Liều hiệu dụng trung bình năm đối với người trưởng thành ở

vùng đồng bằng Bắc Bộ do ăn lương thực-thực phẩm nhiễm phóng xạ tự nhiên và nhân tạo

96

Bảng 3.12 Liều chiếu trung bình năm (µSv năm-1) gây ra bởi 210Po và

210 Pb do tiêu thụ lương thực - thực phẩm

98

Hình 1.3 Những con đường để 210 Po xâm nhập vào cơ thể con người 27

Hình 1.4 Cơ chế đánh giá vận chuyển các nhân phóng xạ từ môi

trường nước biển vào chuỗi thức ăn

35

Hình 2.1 Quy trình chuẩn bị và xử lý mẫu để xác định hoạt độ phóng

xạ tự nhiên và nhân tạo trong lương thực-thực phẩm

48

Hình 2.3 Đỉnh năng lượng alpha của nội chuẩn 209 Po và của nhân

210 Po trong các loại mẫu IAEA-CU-2006-02

52

Hình 2.4 Phổ năng lượng của 209 Po (nội chuẩn) và của 210 Po trong

mẫu nước biển TB02 đợt 1 năm 2014

Hình 3.3 Mối tương quan giữa K d(s) của 210Po và hàm lượng hợp chất

hữu cơ hòa tan trong nước biển vào mùa mưa năm 2014

65

Hình 3.4 Mối tương quan giữa K d(s) của 210Po và hàm lượng hợp chất

hữu cơ hòa tan trong nước biển vào mùa khô năm 2015

67

Hình 3.5 Mối tương quan giữa K d(s) của 210Po và độ muối nước biển

vào mùa mưa năm 2014

68

Hình 3.6 Mối tương quan giữa Kd(s) của 210Po và độ muối nước biển

vào mùa khô năm 2015

68

Hình 3.7 Ảnh hưởng của pH đến nồng độ hoạt độ của 210 Po trong

nước biển

71

Hình 3.8 Mối tương quan giữa Kd(s) của 210Po và pH nước biển 72

Hình 3.9 Các thành phần của mô hình khối mô tả các nguồn phát sinh

210 Po trong môi trường biển áp dụng trong các nghiên cứu đại dương học dựa trên nguyên lý mất cân bằng phóng xạ của chuỗi 238U

74

Hình 3.10 Mối tương quan giữa nồng độ hoạt độ của 210Po trong thịt

hàu/ngao và nồng độ ion Cl- nước biển

82

Hình 3.11a Mối tương quan đồng biến giữa pH và hệ số tích lũy CF của

210 Po trong hàu và ngao

86

Hình 3.11b Mối tương quan nghịch biến giữa độ muối (Cl-) với hệ số

tích lũy CF của 210 Po trong hàu và ngao

87

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Poloni-210 (Po-210, 210Po) là một đồng vị phóng xạ của nguyên tố Poloni (Po), có thời gian bán rã 138,4 ngày, phân rã alpha (α) với năng lượng 5,304 MeV (100%) và là đồng vị phóng xạ cuối cùng của chuỗi phóng xạ tự nhiên Urani-238 (238U) Do đó, trong tự nhiên 210Po có mặt ở mọi nơi với mức

độ khác nhau và phụ thuộc vào mức độ đồng vị mẹ 238

U có mặt trong môi trường Trong phòng thí nghiệm, 210Po được tổng hợp thông qua việc bắn phá đồng vị 209

Bi bởi nơtron từ lò phản ứng hạt nhân hoặc máy gia tốc để biến đổi 209

Bi thành 210Bi, sau đó phân rã beta (β) tạo thành 210

Po Ngoài ra, các hoạt động sản xuất của con người như nung quặng apatit để sản xuất phốt pho, đốt than, sử dụng phân bón phốt phát (phân lân), v.v… cũng góp phần làm tăng hàm lượng 210Po trong môi trường

Nghiên cứu về 210Po trong môi trường thủy quyển nói chung cũng như hành vi của nó trong môi trường nước biển nói riêng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong 50 năm gần đây Ban đầu, mối quan tâm nghiên cứu về poloni là độ phóng xạ alpha của nó trong một số sinh vật biển

là tương đối cao so với sinh vật trên cạn do đóng góp của poloni từ nước và động - thực vật phù du Khám phá này dẫn tới thúc đẩy các nghiên cứu tìm hiểu về khả năng vận chuyển, tích lũy nhân phóng xạ poloni giữa các sinh vật biển và về liều bức xạ mà con người có thể phải tiếp nhận do ăn hải sản theo chuỗi thức ăn [97, 112] Mặc dù trong tự nhiên, Po-210 chỉ tồn tại ở mức vết, nhưng do đặc tính đồng thời có cả độc tính của một kim loại nặng và cả độc tính của một đồng vị phóng xạ phân rã alpha (α) với năng lượng cao, nên khi Po-210 đi vào bên trong cơ thể sống sẽ rất độc bởi gây ra liều chiếu trong

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về Po-210 trong môi trường nước mới chỉ dừng lại ở mức phân tích hàm lượng của chúng trong trầm tích để xác định tốc độ bồi lấp cửa sông, lòng hồ hoặc bến cảng bằng phương pháp sử dụng

chì-210 (210Pb) [5,6, 7, 36] Hiện ở Việt Nam, chưa có công bố khoa học nào

về phân bố 210

Po trong môi trường nước biển ven bờ và các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ nói riêng, cũng như việc tính toán mức đóng góp của 210

Po vào liều chiếu trong gây ra do ăn các loại lương thực - thực phẩm

Bên cạnh đó, Trung Quốc hiện nay đã xây dựng và đưa vào vận hành nhà máy điện hạt nhân ở thành phố cảng Phòng Thành, cách thành phố Móng Cái (tỉnh Quảng Ninh) khoảng 60 km theo đường chim bay, nên việc nghiên cứu nồng độ hoạt độ và phân bố 210Po trong môi trường nước biển ven bờ vịnh Bắc Bộ và tính toán mức đóng góp của 210Po trong liều hiệu dụng chiếu trong trung bình năm đối với người trưởng thành do tiêu thụ lương thực - thực phẩm

có ý nghĩa rất quan trọng, góp phần xây dựng phông nền phóng xạ môi trường nước biển khu vực vịnh Bắc Bộ trước khi nhà máy điện hạt nhân Phòng Thành hoạt động

Từ những thực tiễn nêu trên, đề tài luận án lựa chọn là “Nghiên cứu sự

phân bố của Po-210 trong nước biển, trầm tích và ngao (Meretrix meretrix), hàu (Crassostrea gigas) trong vùng biển ven bờ khu vực Bắc Bộ”

2 Mục tiêu của luận án

- Tạo được bộ dữ liệu nền phông phóng xạ của Po-210 trong môi

trường nước - trầm tích - ngao (Meretrix meretrix), hàu (Crassostrea gigas) ở

vùng nước biển ven bờ khu vực Bắc Bộ

- Làm rõ được sự phân bố trong pha nước - pha rắn (pha hạt) của nhân phóng xạ 210Po trong môi trường nước biển ven bờ khu vực Bắc Bộ Xem xét ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến sự phân bố của nhân phóng xạ

210Po trong môi trường nước biển - vật chất lơ lửng - trầm tích

- Đánh giá được khả năng vận chuyển của nhân phóng xạ 210Po từ môi trường nước biển ven bờ khu vực Bắc Bộ vào trong ngao, hàu Xem xét ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến khả năng vận chuyển nhân phóng xạ 210

Po vào ngao, hàu

- Xác định được mức đóng góp của nhân phóng xạ 210Po vào liều hiệu dụng chiếu trong trung bình năm do ăn lương thực thực phẩm của công chúng vùng đồng bằng duyên hải Bắc Bộ

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Xây dựng bộ số liệu về nồng độ phóng xạ của 210Po trong nước biển,

trầm tích và trong ngao (Meretrix meretrix), hàu (Crassostrea gigas) thu thập

tại vùng ven bờ biển tại các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng và Thái Bình

- Bước đầu làm rõ sự phân bố của 210Po trong môi trường nước biển ven bờ, dựa trên việc xác định hệ số phân bố Kd của 210Po giữa pha nước và trầm tích; Đánh giá khả năng tích lũy sinh học 210Po của ngao, hàu thông qua

hệ số tích lũy (CF) Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường như hợp chất hữu cơ hòa tan (DOC), độ muối nước biển, nồng độ Cl-

4 Tính mới của luận án

- Lần đầu tạo được bộ số liệu về hiện trạng nền phông phóng xạ alpha của 210

Po trong nước, trầm tích, ngao (M meretrix), hàu (C gigas) và một số

loại lương thực - thực phẩm khác ở vùng biển khu vực Bắc Bộ, Việt Nam (tỉnh Thái Bình, thành phố Hải Phòng và tỉnh Quảng Ninh)

- Xác định được hệ số phân bố Kd của 210Po giữa pha nước và pha rắn với những đặc điểm riêng của môi trường nước biển ven bờ biển khu vực Bắc Bộ; và xác định hệ số tích lũy CF của 210

Po đối với ngao và hàu

- Xác định được mức đóng góp của 210Po vào liều hiệu dụng chiếu trong trung bình năm đối với người trưởng thành vùng đồng bằng duyên hải Bắc Bộ do ăn lương thực - thực phẩm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về phóng xạ trong môi trường

1.1.1 Nguồn gốc các nhân phóng xạ trong môi trường

Các nhân phóng xạ trong môi trường được phát sinh từ hai nguồn, đó là nguồn phóng xạ tự nhiên và nguồn phóng xạ nhân tạo do con người tạo ra trong quá trình ứng dụng năng lượng hạt nhân trong các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y - sinh học và các loại hình nghiên cứu và phát triển khác

1.1.1.1 Nguồn gốc từ các chuỗi phóng xạ tự nhiên

Trong môi trường, các nhân phóng xạ tự nhiên phát sinh từ 3 nguồn, đó

là: (i) Các nhân phóng xạ nguyên thủy; (ii) Các nhân phóng xạ sinh ra từ các chuỗi phóng xạ tự nhiên; (iii) Các nhân phóng xạ sinh ra từ các phản ứng hạt

nhân trong vũ trụ

Nguồn phóng xạ nguyên thủy bao gồm các nhân tồn tại từ khi hình thành Trái Đất là kết quả của hiện tượng giãn nở vũ trụ (Big Bang) Chúng có chu kỳ bán rã dài ngang với tuổi của Trái Đất vào khoảng 4,5×109 năm, đó là các nhân kali-40 (40K), vanadi-50 (50V), rubidi-87 (87Rb), cadimi-113 (113Cd), indi-115 (115In) Nhân phóng xạ nguyên thủy có đóng góp đáng kể nhất vào liều bức xạ, cả chiếu ngoài và chiếu trong đối với công chúng là kali-40 (40K)

và rubidi-87 (87Ru)

Nguồn phóng xạ sinh ra từ chuỗi phóng xạ tự nhiên: đây là các nhân phóng xạ được sinh ra liên tiếp từ quá trình phân rã phóng xạ tự nhiên Đứng đầu mỗi chuỗi là một nhân phóng xạ, tiếp theo là các con - cháu - chắt của nó được tạo ra do phân rã phóng xạ alpha, beta kèm theo gamma với các chu kỳ bán phân rã khác nhau và cuối chuỗi là một đồng vị bền của chì (Pb) Có ba chuỗi phóng xạ tự nhiên, tương ứng với đầu họ là Urani-238 (238U), Urani-235 (235U) và Thori -232 (232Th) (Hình 1.1)

Hình 1.1 Ba chuỗi phóng xạ tự nhiên 238 U, 235 U và 232 Th [27]

Đặc điểm của cả ba chuỗi phóng xạ tự nhiên là trong quá trình phân rã đều sinh ra khí trơ radon (Rn), chuỗi phóng xạ tự nhiên 238

U sinh ra 222Rn, chuỗi phóng xạ tự nhiên 235U sinh ra 219Rn và chuỗi phóng xạ tự nhiên 232Th sinh ra 220Rn Một phần nhân khí trơ radon sẽ thoát ra từ đất vào không khí và phân rã tiếp trong khí quyển Trong chuỗi phóng xạ tự nhiên 238U có 218Po,

do trọng lực hoặc rơi lắng ướt do nước mưa rửa trôi

Như vậy, trong môi trường tự nhiên, Po-210 có hai nguồn là: (i) Nguồn phân rã tại chỗ của chuỗi phóng xạ tự nhiên có mặt trong các khoáng chất; (ii) Nguồn do rơi lắng từ khí quyển Nguồn thứ nhất của Po-210 được gọi là Po-

210 được hỗ trợ (supported), còn nguồn thứ hai được gọi là Po-210 không được hỗ trợ (unsupported) Nguồn Po-210 không được hỗ trợ phụ thuộc vào tốc độ rơi lắng, tức là điều kiện khí tượng của từng khu vực Nhiều công trình nghiên cứu, (ví dụ như Paatero vcs [95], Ioannidou vcs [62], v.v…) cho thấy nồng độ hoạt độ của 210Pb là mẹ của 210Po trong chuỗi phóng xạ tự nhiên 238U trong rơi lắng khô và ướt có giá trị thấp nhất vào mùa mưa (tháng 7, tháng 8)

và cao nhất vào mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau) Như vậy, có thể thấy, cũng tương tự như 210Pb vào mùa khô nồng độ hoạt độ của 210Po trong không khí là cao hơn so với nồng độ hoạt độ của nó vào mùa mưa nhưng

nồng độ hoạt độ của hai nhân phóng xạ này trong không khí cũng như trong môi trường thủy quyển là không cân bằng Sự mất cân bằng phóng xạ giữa hai nhân phóng xạ 210Po và 210Pb được giải thích là do đặc tính thủy địa hóa môi trường cũng như độ hòa tan của chúng là khác nhau [107] Pb-210 có xu thế hòa tan vào nước tốt hơn so với Po-210

1.1.1.2 Nguồn từ các phản ứng hạt nhân trong vũ trụ

Sự tương tác của các hạt như nơtron, proton, meson năng lượng cao từ bên ngoài khoảng không vũ trụ với vật chất trong khí quyển trái đất, tạo ra một số nhân phóng xạ như 22Na, 3H, 14C, 7Be Chu kỳ bán phân rã và phương

thức phân rã phóng xạ của các nhân được tạo ra do các phản ứng hạt nhân với các tia vũ trụ và có chu kỳ bán phân rã lớn hơn 1 ngày gồm có 3

H (t1/2=12,33 năm, -

), 7+10Be (t1/2=53,29 ngày và 1,51x106 năm, +

và 

-), 14C (t1/2=5730 năm, -

), 36Cl (t1/2=3,01×105 năm, 

-), 37+39Ar (t1/2=35,04 ngày và

269 năm, +

và ), 81Kr (t1/2=2,29×105 năm, -

-) [117]

Các nhân phóng xạ tạo ra do phản ứng hạt nhân trong vũ trụ có hàm lượng lớn nhất ở tầng bình lưu Ngoài ra, một số hạt nơtron và proton tồn tại ở trong tầng đối lưu vẫn có đủ năng lượng tạo ra các phản ứng hạt nhân để sinh

ra các hạt nhân phóng xạ gần bề mặt trái đất Hàm lượng của các nhân phóng

xạ có nguồn gốc vũ trụ không chỉ phụ thuộc vào độ cao mà còn phụ thuộc vào

vĩ độ và thay đổi theo chu kỳ hoạt động 11 năm của mặt trời

1.1.1.3 Nguồn phóng xạ nhân tạo

Các nhân phóng xạ nhân tạo có mặt trong hệ sinh thái trên Trái đất từ

ba nguồn chính, đó là:

- Từ các vụ thử vũ khí hạt nhân

- Từ các tai nạn nhà máy điện hạt nhân như vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Chernobyl (Ucraina) năm 1986 và tai nạn nhà máy điện hạt nhân Fukushima (Nhật bản) năm 2011 do động đất và sóng thần

- Từ nguồn thải lỏng và khí của các nhà máy điện hạt nhân cũng như các cơ sở tái chế vật liệu hạt nhân, ví dụ như Sellafield ở Anh và Cap de la Hague ở Pháp [117]

Đại dương bao phủ diện tích 361,11×106

km2, chiếm 70,8% tổng diện tích bề mặt trái đất [18] Do đó, đại dương là nơi tiếp nhận chủ yếu các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo xả vào môi trường do rơi lắng từ không khí cũng như từ các nguồn nước thải trực tiếp đổ ra biển

Các nguồn khác như là đánh chìm chất thải hạt nhân, xả thải định kỳ của nhà máy điện hạt nhân, tai nạn tàu ngầm, tai nạn rơi vệ tinh sử dụng động

cơ chạy bằng năng lượng hạt nhân và sử dụng các đồng vị phóng xạ trong y

tế, công nghiệp và khoa học cũng góp phần làm ô nhiễm phóng xạ đại dương

1.1.2 Ảnh hưởng của nhân phóng xạ đến sức khỏe con người

Các nhân phóng xạ là các chất độc theo khía cạnh năng lượng của bức

xạ do chúng phát ra Các tác động đến sức khỏe của con người do phơi nhiễm

phóng xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại phóng xạ, chẳng hạn như phóng xạ alpha, beta, gamma hay nơtron; liều phơi nhiễm và thời gian tiếp xúc Các nhân phóng xạ phát ra bức xạ có năng lượng cao, có thể tới hàng chục kiloelectron Volt (keV) trở lên Do vậy, vật chất phơi nhiễm trong trường bức xạ đều bị ion hóa ở các mức độ khác nhau, nên tia phóng xạ còn được gọi là bức xạ ion hóa Do hiệu ứng ion hóa vật chất nên bức xạ ion hóa

là nguy hiểm đối với cơ thể sống Mức độ ảnh hưởng của bức xạ ion hóa tới sức khỏe con người phụ thuộc vào liều bức xạ (radiation dose) là lượng năng lượng của bức xạ đã truyền hoàn toàn cho một đơn vị khối lượng thể trọng

Có hai kiểu phơi nhiễm phóng xạ, đó là chiếu ngoài và chiếu trong tương ứng với hai loại liều là liều chiếu ngoài và liều chiếu trong Liều chiếu trong là liều gây bởi các nhân phóng xạ nằm bên trong cơ thể Liều chiếu ngoài là liều chiếu khi nguồn bức xạ nằm bên ngoài cơ thể, do đó có thể có những biện pháp hữu hiệu để tránh bị phơi nhiễm phóng xạ từ nguồn Đường

hô hấp và đường tiêu hóa là hai con đường chính để các nhân phóng xạ xâm nhập được vào bên trong cơ thể, gây liều chiếu trong Chiếu trong nguy hiểm hơn chiếu ngoài vì khó có biện pháp hiệu quả để làm giảm liều khi phóng xạ

đã ở bên trong cơ thể và các nhân phóng xạ gây ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tế bào

Với mức liều phơi nhiễm cao, ví dụ từ 1 Sivơ (Sv) trở lên thì gây những hậu quả như nhau đối với toàn thể tập thể công chúng từ bức xạ ion hóa, đó là bỏng da, hoại tử, rụng tóc và mức độ trầm trọng nhất là chết người Các hiệu ứng của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sống ở mức liều cao hơn ngưỡng 1 Sv như trình bày ở trên thuộc nhóm hiệu ứng tất định vì nó xảy ra như nhau đối với tất cả các cơ thể sống với xác suất bằng 1 Khi con người bị phơi nhiễm phóng xạ ở những mức liều thấp hơn nhiều lần so với ngưỡng 1 Sv hay còn gọi là liều chiếu nghề nghiệp thì bức xạ ion hóa phát ra từ các nhân phóng xạ

sẽ gây biến đổi cấu trúc của tế bào mà cụ thể là làm thay đổi cấu trúc mạch

ADN hoặc ở mức độ sâu hơn nữa là làm biến đổi nhiễm sắc thể, tức là biến

đổi gen Các hiệu ứng làm thay đổi cấu trúc ADN hoặc gen dưới tác dụng của

bức xạ ion hóa chỉ xảy ra với xác suất nhất định và phụ thuộc tuyến tính vào

liều bức xạ Mức liều càng cao, nhưng thấp hơn nhiều so với ngưỡng, thì xác

suất phát sinh bệnh tật ở con người bị phơi nhiễm phóng xạ cũng càng cao và

các hiệu ứng này thuộc nhóm hiệu ứng ngẫu nhiên Các hiệu ứng ngẫu nhiên

bao gồm suy giảm hệ miễn dịch, đục thủy tinh thể, ung thư và di truyền

Có hai cơ chế làm phát sinh bệnh tật do bức xạ ion hóa là cơ chế trực

tiếp và cơ chế gián tiếp Cơ chế trực tiếp là do năng lượng của bức xạ tác

động trực tiếp lên cấu trúc của tế bào làm thay đổi cấu trúc nhân tế bào Cơ

chế gián tiếp là năng lượng của bức xạ trước tiên ion hóa phân tử nước (đến

70% thể trọng cơ thể) tạo ra các gốc tự do có tính ôxy hóa rất mạnh có khả

năng ôxy hóa cấu trúc của tế bào

1.2 Giới thiệu về poloni-210

1.2.1 Nguồn gốc poloni-210 trong biển và đại dương

khí từ tầng bình lưu (1-5%) và từ tầng đối lưu [91], trong đó tro bụi từ phun

trào núi lửa cung cấp đến khoảng 50% lượng 210Po trong tầng đối lưu [124],

phần 210Po còn lại trong đại dương là từ chuỗi phân rã phóng xạ tự nhiên 238U

từ đất liền rồi lan truyền trong khí quyển cùng với sự chuyển dịch của các

Hình 1.2 Nguồn gốc nhân phóng xạ 210 Po trong môi trường biển và đại dương gồm hai thành phần: nguồn được hỗ trợ và nguồn không được hỗ trợ [122]

vào khí quyển rồi tiếp tục phân rã để tạo ra “210Po không được hỗ trợ 210Po”

và rơi lắng khô và ướt xuống bề mặt trái đất, kể cả đại dương Khái niệm

“210Po không được hỗ trợ” để chỉ lượng đồng vị 210

Po chỉ được tạo ra từ phân

rã của nhân 222Rn đã bay vào không khí cắt đứt khỏi các nhân trước 222

Rn không phải là khí và nằm lại trong đất, tức là 210Po không còn được tiếp tục

“hỗ trợ” từ các phân rã của chuỗi Đồng thời, do xói mòn nền đất-đá trong lục địa có chứa khoáng vật urani bị rửa trôi theo dòng chảy của suối, sông và cuối

cùng là đổ vào biển Theo con đường xói mòn mà trong lớp trầm tích đáy biển

và đại dương cũng có 238U để tạo ra “210Po được hỗ trợ 210Po” như trình bày trên Hình 1.2 Khái niệm “210Po được hỗ trợ” để chỉ lượng 210Po luôn được bổ sung trong đất hoặc trong trầm tích do phân rã phóng xạ của chuỗi phóng xạ

tự nhiên 238U Nồng độ hoạt độ của 210Po trong nước mưa (rơi lắng ướt) dao động trong khoảng từ 1 mBq.L-1

đến 100 mBq.L-1 nước [32] Một lượng nhỏ của 210Po trong nước biển là do quá trình trao đổi giữa không khí (có 222

Rn và 210

Po) và nước biển (Hình 1.2)

Rơi lắng “ 210

Po không được hỗ trợ”

Hình thành “ 210 Po được hỗ trợ” do xói

mòn-rửa trôi khoáng vật chứa 238U từ đất liền

Trao đổi giữa không khí có

222

Rn và 210Po với nước biển

1.2.1.2 Nguồn gốc nhân tạo

Poloni-210 có thể được tổng hợp trong lò phản ứng hạt nhân bằng cách cho chùm nơtron nhanh bắn vào bia bismut-209 (209

Bi) để tạo ra bismut-210 (210Bi) mà sau đó qua phân rã beta sẽ tạo ra poloni-210 (210Po) Ngoài ra, hoạt động của con người có thể gián tiếp làm tăng đáng kể nồng độ hoạt độ của

210

Po trong không khí, ví dụ như các hoạt động liên quan đến khai thác mỏ, nghiền quặng, quá trình tách chiết và sản xuất urani và thép Nồng độ hoạt độ của 210Po trong quặng và chất thải từ công nghiệp luyện thép có thể cao tới

5660 Bq kg-1 [41] Các chất thải sau quá trình tuyển quặng trong sản xuất phốt pho và ngành công nghiệp phân bón phốt phát (phân lân) và phát thải từ công nghiệp dầu mỏ và tách chiết khí ga, khai thác than phục vụ sản xuất điện và bùn thải từ công nghiệp khai khoáng cũng như luyện kim cũng có liên quan đến việc phát thải 210Po vào môi trường vì tất cả các loại chất thải này đều có chứa 238U [13, 57] Theo thông báo của Ủy ban Khoa học của Liên hợp quốc

về tác động của bức xạ nguyên tử (UNSCEAR) [117], lượng 210Po sinh ra trên toàn cầu hàng năm liên quan đến các hoạt động của con người khoảng 660 GBq năm-1, trong đó có 490 GBq năm-1

do các ngành công nghiệp khai thác

độ phân tử Do vậy, các tính chất hóa học của poloni đã được biết vẫn còn nghèo nàn, hầu như các đặc điểm hóa học cơ bản của poloni đều được công

bố trong những năm 1960

Poloni (Po), số nguyên tử Z = 84, khối lượng nguyên tử gần bằng 209, là một kim loại màu xám bạc, thuộc nhóm VI của Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Mendeleev Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của poloni, tương ứng là 254 0

C và 962 0C Tuy nhiên, ngay cả ở nhiệt độ phòng (25 0C) thì 50% lượng poloni sẽ bốc hơi trong 45 giờ dưới dạng phân tử kép Po2 [124]

Poloni-210 có hoạt độ riêng cao (16,6 Ci/mg) nên cường độ bức xạ của các mẫu 210Po ở mức độ miligam có khả năng nhanh chóng phân hủy hầu hết các hợp chất hữu cơ và thậm chí cả các dung môi Cấu trúc tinh thể của các vật liệu rắn cũng nhanh chóng bị phá hủy hoặc thay đổi [124]

Poloni có một số trạng thái ôxi hóa là −II, + II, + IV và + VI, trong đó trạng thái IV là bền nhất trong dung dịch nước Poloni tạo thành các muối tan với clorua, bromua, axetat, nitrat và các anion vô cơ khác Một trong các tính chất hóa học quan trọng của poloni là sự thủy phân tương tự như hầu hết các nguyên tố nhóm IV và tạo kết tủa hydroxit Trong dung dịch nước có pH=7, tích số tan của Po(OH)4 = 10−37, tích số tan của PoS2 = 10−28.3 [16] Ông-bà Curies đã sử dụng đặc tính này để tách poloni và xác định khối lượng nguyên

tử của nó

1.2.2.2 Đặc tính của poloni-210 trong môi trường tự nhiên và nước

Poloni-210 tồn tại trong môi trường nước tự nhiên chủ yếu ở dạng Po(IV) Do sự thủy phân một phần của Po(IV) nên hình thành các keo phóng

xạ và nó có tính ái lực cao với các hạt lơ lửng trong nước Poloni-210 bị hấp phụ mạnh lên bề mặt các hạt keo lơ lửng có bản chất là khoáng chất hoặc vật chất hữu cơ Thông số chính kiểm soát quá trình hấp phụ và giải hấp phụ 210Po

từ dung dịch lên các hạt khoáng chất lơ lửng là trạng thái ôxi hóa khử, mật độ 210

Po giảm mạnh từ bề mặt chất hấp phụ nơi mật độ ôxy còn cao vào sâu trong lòng chất hấp phụ nơi hầu như không còn ôxy [17] Điều này được giải thích là

do sự hấp phụ đồng hình 210Po lên các ôxyt mangan và được giải phóng khi Mn(IV) bị khử thành Mn(II) Benoit và Hemond [19] ước tính rằng, Po(IV)

(dạng không hòa tan) có thể bị khử thành trạng thái Po(II) (dạng hòa tan) cùng với mangan và ở điều kiện yếm khí nó có thể kết tủa ở dạng poloni sunfua, nếu trong môi trường tồn tại ion S2-

[19, 113] Hơn nữa, với sự tương đồng về đặc tính giữa poloni và các nguyên tố nhóm VI như lưu huỳnh (S), selen (Se) và telu (Te), có thể xảy ra sự bay hơi sinh học (biovolatilization) của poloni dưới dạng các dẫn xuất alkyl Do đặc điểm dễ bay hơi, nên các quá trình chiết tách

xử lý mẫu để nghiên cứu về poloni cần đặc biệt lưu ý đến yếu tố nhiệt độ, không để nhiệt độ mẫu vượt quá 100 0

C [54]

1.2.2.3 Đặc điểm hóa phóng xạ của poloni-210

Cho đến nay, poloni được biết có 42 đồng vị với nguyên tử khối từ 186 đến 227 đơn vị khối lượng [123] và tất cả đều có tính phóng xạ Trong tự nhiên, poloni được tìm thấy có 7 đồng vị, trong đó phổ biến nhất là đồng vị 210

Po Poloni-210 là nhân phóng xạ phát hạt alpha có năng lượng là 5,304 MeV và chu kỳ bán rã là 138,4 ngày Năng lượng giật lùi của 210Po sau phân

rã được phát ra dưới dạng tia gamma có năng lượng 0,803 MeV và suất ra rất thấp (1.23×10-5) Hoạt độ riêng của 210Po rất cao, ví dụ 1 μg 210Po phát ra chùm hạt alpha mang suất liều bức xạ tương đương 4,5 mg 226Ra, 262 mg 238

Pu hoặc 446 kg 238U Vì vậy, độc tính phóng xạ của 210Po là rất cao Năng lượng phát ra từ nguồn 210

Po là 140W/g, nên khối kim loại poloni nặng 0,5 gam sẽ có nhiệt độ bề mặt cao hơn 500 0C

Ngoài 210Po thì các đồng vị 218Po và 214Po cũng là các nhân phát alpha thuộc chuỗi 238U nhưng chu kỳ bán rã của chúng ngắn hơn nhiều Chu kỳ bán

rã của 218Po và 214Po tương ứng là 3,05 phút và 1,64×10-4

giây

1.2.2.4 Quá trình sinh -địa hóa của poloni-210

Tuy Po-210 là sản phẩm phân rã beta trực tiếp của Pb-210 (210Pb), nhưng hình thái sinh-địa hóa của hai nhân phóng xạ 210

Po và 210Pb trong môi trường thủy quyển lại rất khác nhau Po-210 rất dễ dàng tách khỏi pha nước

và bám vào các hạt lơ lửng, trong khi đó phần lớn Pb-210 vẫn có khả năng tồn

tại trong pha nước, có nghĩa là giữa pha nước và pha hạt lơ lửng không có cân bằng phóng xạ giữa 210Pb và 210Po, đặc biệt ở các tầng nước nông có nhiều ánh sáng Sự mất cân bằng phóng xạ giữa 210Po và 210Pb trong vùng nước mặt

có đủ ánh sáng và mật độ quần thể thực vật cao thường được sử dụng để theo dõi sự hình thành và vận chuyển cacbon hữu cơ trong tầng nước nông ngoài khơi các đại dương vì đây là con đường duy nhất cung cấp dinh dưỡng cho sinh vật các bậc cao hơn Trong số các động vật phù du thuộc bậc dinh dưỡng cao như các loài chân kiếm có hiệu quả đồng hóa tương đối cao đối với 210

Po [111] Hiệu quả đồng hóa cao kết hợp với tỷ lệ chuyển hóa chậm trong các sinh vật phù du làm cho động vật phù du trở thành các kênh dẫn hiệu quả để chuyển 210Po tới các bậc dinh dưỡng cao hơn và do đó gây tích lũy sinh học trong thực phẩm biển, tức là làm nhiễm 210Po trong hải sản Việc 210Po được làm giàu từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao hơn trong môi trường biển chủ yếu là qua chuỗi thức ăn chứ không phải hoàn toàn từ nước biển [15] Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng poloni tập trung với tỷ lệ cao trong gan và tụy của các loài động vật không xương sống, trong khi đó một số nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra rằng 210Po có gắn kết với protein của các cơ quan này [40, 41, 51, 126]

1.2.2.5 Quá trình tái nhập poloni-210 từ trầm tích yếm khí vào pha nước

Phần lớn những nghiên cứu gần đây liên quan đến tác động môi trường

do ô nhiễm poloni đã chú ý đến nguyên nhân sự tái nhập của 210Po từ lớp trầm tích yếm khí vào pha nước Benoit và Hemond [19] đã phân tích khả năng tái nhập của 210Pb và 210Po từ lớp trầm tích yếm khí lòng hồ Kết quả đã chỉ ra rằng do có phân tầng trong cột nước mà một phần 210Po từ trầm tích được tạo

ra sau phân rã phóng xạ beta của 210Pb sẽ thoát vào tầng nước có nồng độ ôxi hòa tan thấp (tầng nước sâu), tức là poloni ở trạng thái ôxy hóa thấp và đóng góp thêm vào phần 210Po không được hỗ trợ trong tầng nước này Chu trình của 210Po trong môi trường thủy quyển nước hồ được cho là tương tự như của

mangan (Mn) Do vậy, những đặc tính ôxi hóa khử của hai nguyên tố này có

lẽ là khá tương đồng với nhau [19] Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác cho thấy chưa thể kết luận chắc chắn là tính ôxy hóa khử của 210Po có mối tương đồng nhiều hơn với mangan (Mn) so với sắt (Fe), bởi vì các nghiên cứu này

đã nhận thấy nồng độ của Mn và Fe trong môi trường thủy quyển hồ có mối tương quan tốt với nhau Mức độ tái nhập của 210

Po từ trầm tích vào pha nước phụ thuộc vào nồng độ ôxi trong nước đã được ghi nhận trong một số nghiên cứu về môi trường đáy hồ Trong khi poloni trong môi trường nước tự nhiên

có phản ứng đơn phân tử thì một số nghiên cứu khác đã cho thấy nó có thể tồn tại ở nhiều dạng hóa học có khả năng hòa tan trong môi trường có nồng độ ôxi thấp [69] Các nghiên cứu về chu trình 210Po trong nước hồ thiếu ôxi theo mùa ở Bắc Carolina cho thấy, một lượng 210Po không được hỗ trợ có sự phân

bố theo phương thức đối lưu từ trầm tích đáy, đặc biệt trong suốt những tháng mùa hè khi nồng độ ôxi trong nước thấp

Cho đến nay vẫn có rất ít thông tin được công bố về khả năng tái nhập 210

Po từ trầm tích đáy vào nước biển ven bờ Trong ba thập kỷ gần đây những nghiên cứu về hình thái của 210Po và 210Pb trong môi trường biển cho thấy còn nhiều vấn đề liên quan đến tính chất sinh - địa hóa đại dương của hai nhân phóng xạ này, đặc biệt là poloni chưa được làm rõ Các tính chất hóa học của poloni trong nước biển phần lớn là phỏng đoán [19, 58] Tuy nhiên, nhiều tính toán trên cơ sở nhiệt động học của các quá trình, trong đó có sự tham gia của poloni dự đoán rằng trong nước biển có pH trung tính và giàu ôxi, poloni trong pha nước tồn tại chủ yếu ở trạng thái ôxy hóa IV tức là PoO2 và khi nồng độ ôxy giảm thì Po(IV) sẽ khử về trạng thái ôxy hóa II Điều này cho thấy, Po(IV) trong điều kiện giàu ôxy sẽ ở dạng hợp chất không tan (nhưng bám vào các hạt lơ lửng) và bị khử xuống Po(II) dễ tan khi nồng độ ôxy giảm, tương tự như Mn(IV) bị khử xuống Mn(II) [17, 19] Các nguyên tố có khả năng tham gia phản ứng ôxi hóa khử như S, Fe và Mn và cả Po cũng vậy,

trong điều kiện yếm khí sẽ bị khử từ trạng thái ôxy hóa IV xuống trạng thái ôxy hóa II dễ tan và khuếch tán từ trầm tích vào tầng nước đáy

1.2.3 Hấp thu poloni-210 của sinh vật biển

1.2.3.1 Tích lũy sinh học poloni-210 trong các sinh vật biển

Poloni nằm trong nhóm VI của Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố nên nó có tính chất hóa học tương tự như S, Se và Te [92] nhưng hình thái sinh hóa trong cơ thể sống của nó lại khác biệt so với S, Se và Te [23, 27, 119] Mặc dù 210Po là chất độc phóng xạ ngay cả ở mức nồng độ rất thấp nhưng so với 210Pb là “mẹ” sinh ra 210

Po thì các sinh vật biển lại ưu tiên đồng hóa nhân phóng xạ “con” hơn là đồng hóa nhân phóng xạ “mẹ”, tức là 210Po được tích lũy sinh học mạnh hơn [23, 26, 30, 41] Điều này cho thấy, liều bức

xạ chiếu trong gây ra đối với con người của 210Po có thể là cao do con người

ăn hải sản Nồng độ hoạt độ của 210

Po trong thực vật phù du đại dương dao động trong khoảng từ 40 đến 450 Bq kg-1

dw [40, 41] nhưng nồng độ hoạt độ của 210Po trong động vật phù du là khoảng từ 100 đến 2000 Bq kg-1

dw [47, 53, 61] Đối với các loài cá biển và động vật đáy thì nồng độ hoạt độ 210Po nằm

trong khoảng từ 50 đến 900 Bq kg-1dw toàn cơ thể, nhưng nồng độ hoạt độ của 210

Po là đặc biệt cao ở một vài cơ quan, ví dụ như gan - tụy của động vật giáp xác và trong gan cũng như trong tuyến sinh dục và xương cá Nồng độ hoạt

độ của 210

Po trong cá sống ở các tầng nước biển có độ sâu trung bình (mesopelagic) là khoảng 800 Bq kg-1ww toàn bộ cơ thể [30, 41]

1.2.3.2 Vận chuyển poloni-210 theo chuỗi thức ăn

Hấp thu sinh học vật chất từ môi trường có thể xảy ra thông qua ba con

đường là: (i) Hấp thu trực tiếp các dạng hòa tan trong nước biển; (ii) Ăn các dạng bám trên các hạt trầm tích; (iii) Ăn các loại mồi bị nhiễm phóng xạ [15]

Hấp thu nhân phóng xạ 210Po của các sinh vật được cho là bắt đầu từ thức ăn [25] Poloni-210 rất ít hòa tan ở trong nước biển mà chủ yếu tồn tại trong cột nước khi đã hấp phụ trên các hạt lơ lửng [61, 79, 82, 107, 115]

Stewart và Fisher [110] đã chứng minh rằng ở bậc dinh dưỡng đầu tiên, tức là trong pha nước, 210Po dễ dàng được hấp thu bởi thực vật phù du Không giống như một số nhân phóng xạ tự nhiên khác, 210Po có thể xâm nhập vào tế bào chất của thực vật phù du làm cho nó có khả năng dễ dàng chuyển sang động vật ăn loại thực vật phù du đã hấp thu 210

Po Quá trình hấp thu 210Po của thực vật phù du xảy ra rất nhanh Kết quả thí nghiệm bằng phương pháp đánh dấu 210Po vào nước biển cho thấy thời gian đạt cân bằng giữa 210Po trong nước biển và trong sinh vật phù du chỉ là 0,6 ngày [120] Một số thí nghiệm khác

đã được tiến hành để kiểm tra mức độ chuyển hóa của 210

Po lên các bậc dinh dưỡng cao hơn do ăn thức ăn là thực vật phù du đã được đánh dấu đồng vị

210

Po đã chỉ ra rằng hiệu quả đồng hóa của nhân phóng xạ này ở động vật ăn thực vật là khá cao, dao động từ 17% trong vẹm xanh tới 20%, thậm chí đến đến 55% trong động vật phù du và phụ thuộc vào loài tảo đã được đánh dấu [111] Như vậy, hầu hết các kết quả nghiên cứu đều cho thấy 210Po được làm giàu từ các bậc dinh dưỡng thấp đến các bậc dinh dưỡng cao hơn do có sự khuếch đại trong vận chuyển nhân phóng xạ này theo chuỗi thức ăn

Cơ chế hấp thu 210

Po trong sinh vật vẫn chưa được làm rõ Vì 210Po không phải là nguyên tố vi lượng cần thiết đối với cơ thể sống, nên sự tích lũy sinh học của 210Po chỉ được coi đơn giản như là một trong các yếu tố cần thiết cho một số quá trình đồng hóa khác Do vị trí của 210Po trong Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố là ở nhóm VI nên sẽ có hành vi tương tự như lưu huỳnh (S) và người ta tin rằng 210Po có hoạt tính tương tự như lưu huỳnh hoặc liên kết với các phối tử lưu huỳnh [112] nhưng cơ chế cụ thể vẫn chưa được chứng minh Những thí nghiệm phân tách sinh hóa các thành phần dưới mô của sinh vật biển đã chứng minh mối liên kết chặt chẽ của nhân 210Po với các protein khác nhau trong một số loài như vi khuẩn (trên cạn), thực vật phù du, động vật thân mềm, động vật giáp xác và cá [110]

Heyraud [53] và Cherry [29] đã báo cáo rằng 210Po phân bố không đồng đều giữa các mô của cá và các sinh vật đáy Nồng độ hoạt độ của 210

Po cao nhất được tìm thấy trong các cơ quan tiêu hóa và trao đổi chất như gan - tụy,

lá lách, ruột, dạ dày và manh tràng môn vị, trong khi đó nồng độ hoạt độ thấp nhất của nhân phóng xạ này được tìm thấy trong cơ và xương cá biển

1.2.4 Cơ chế xâm nhập poloni-210 vào cơ thể con người

Nồng độ hoạt độ của 210Po trong các mô đã được đánh giá cho công

chúng ở các nước như Anh, Mỹ và Liên Xô cũ [24, 33, 126] Nồng độ hoạt

độ 210

Po trong xương dao động từ 1295 - 1480 Bq kg-1, cao hơn nồng độ hoạt độ 210Po trong mô mềm do có sự gia tăng và bẫy vật lý của 210Po được hình thành từ phân rã 210Pb bên trong xương Tuy nhiên, không giống như 210

Pb có chu kỳ bán phân rã sinh học tương đối dài trong xương, khoảng 50% 210Po tạo ra từ phân rã 210Pb được vận chuyển đến các mô mềm và sau

đó mới được bài tiết Trong tóc nồng độ hoạt độ của 210

Po là khoảng 3,0 Bq

kg-1, điều này cho thấy, ngoài tuyến phân và tiết niệu thì nang tóc cũng có thể là một tuyến thải phóng xạ quan trọng [33, 41, 51] Trong các mô mềm thì nồng độ hoạt độ của 210Po cao nhất được tìm thấy ở gan và thận, Ladinskaya thông báo nồng độ hoạt độ của 210Po trong gan và thận người lớn, tương ứng là 973 và 762 mBq kg-1, trong khi đó Blanchard thông báo nồng độ hoạt độ của nhân này trong hai tổ chức gan và thận của những cá nhân có độ tuổi từ 6 đến 78, tương ứng là (537 ± 74) và (418 ± 81) mBq kg-1[33, 41, 51] Những con đường để 210Po xâm nhập vào cơ thể người được mô phỏng như trình bày ở Hình 1.3

Hình 1.3 Những con đường để 210 Po xâm nhập vào cơ thể con người [41]

Từ trường hợp điệp viên KGB (LB Nga) Litvinenko bị đầu độc bằng

210Po qua đường uống thấy rằng 210Po được hấp thu chủ yếu qua đường tiêu hóa đi vào máu gây tổn thương bức xạ nghiêm trọng đối với tủy xương, thận,

lá lách và các mô quan trọng khác trong cơ thể người [51] Liều bức xạ gây bởi 210Po trong các cơ quan nội tạng phụ thuộc vào mức độ hấp thu của nhân phóng xạ sau khi nó được đưa vào cơ thể qua đường tiêu hóa và sau đó chuyển hóa vào máu Hiệu quả của quá trình hấp thu 210Po phụ thuộc vào cả các đặc tính vật lý cũng như hóa học của đồng vị này Hơn nữa, theo Morozov

và Parfenov [84] thì mức độ hấp thu 210Po qua đường tiêu hóa vào máu cũng phụ thuộc vào tình trạng sinh lý của đường tiêu hóa và khẩu phần cũng như chế độ ăn uống Kết quả thực nghiệm cho thấy 210Po được hấp thu đáng kể từ

dạ dày nơi có độ pH thấp nhất làm hạn chế sự hình thành trạng thái keo, do

vậy có thể thấy các phức chất hòa tan có lẽ là các dạng cơ bản được hấp thu nhiều nhất [51, 84]

Các bộ phận như mạch máu và các cấu trúc khác trong niêm mạc và dưới lớp niêm mạc của đường tiêu hóa có nguy cơ cao đối với các tác động của bức xạ alpha gây bởi 210Po và các tế bào mục tiêu của tác động bức xạ có thể gồm các tế bào nội mô mạch máu, nguyên bào sợi trung mô và các loại tế bào khác [51, 75] Các quan trắc trong thí nghiệm với động vật cho thấy có mối tương quan giữa lượng hoạt độ 210Po cho vào thức ăn và mật độ tế bào ruột bị tổn thương Các ảnh chụp phóng xạ phát hiện thấy 210Po có khuynh hướng bám dính trên bề mặt tốt hơn so với hấp thu vào bên trong niêm mạc ruột [20, 22, 51]

Bên cạnh đó, theo Pentreath, R J [96], một người ăn hàng ngày 600 gam cá, 100 gam mỗi loại động vật giáp xác, động vật hai mảnh vỏ, tảo biển,

3 gam thực vật phù du và 60 gam cá biển khơi thì ước tính sẽ gây ra liều chiếu hàng năm khoảng 200 rem từ các đồng vị phóng xạ tự nhiên Trong đó, các nhân phóng xạ 210

Po, 210Pb, 40K, Rb+Ra+U+C đóng góp tương ứng là ~75%,

~10%, ~13% và ~1% [96] Như vậy, nhân phóng xạ 210Po trong môi trường nước biển đã được vận chuyển theo chuỗi thức ăn và gây ra liều chiếu trong đáng kể cho con người

1.3 Nghiên cứu poloni-210 trong môi trường nước biển

1.3.1 Nghiên cứu trên thế giới

1.3.1.1 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong nước biển

Trong nước biển 210

Po có thể tồn tại ở các trạng thái ôxi hóa -II, +II, +IV và +VI Trong môi trường có đủ ô xi, trạng thái hóa trị +IV dạng Po(OH)4 được coi là dạng bền hơn cả Trong môi trường axit yếu hoặc trung tính, poloni bị thủy phân thành PoO(OH)+, PoO(OH)2 và PoO2 Trong môi trường kiềm, PoO32-

là dạng chiếm ưu thế Poloni trong môi trường nước tự

nhiên rất dễ hòa tan và có xu hướng hình thành các keo tụ bị bắt giữ bởi các

hợp chất hữu cơ như humic hoặc hấp phụ trên các hạt lơ lửng, các

ôxy-hydroxit sắt và mangan Nồng độ hoạt độ của 210Po trong một số vùng nước

biển được trình bày trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Nồng độ hoạt độ của 210 Po trong nước biển ở một số vùng biển

trên Thế giới [37, 55, 61]

210

Po (mBq L-1)

Đại Tây Dương và Thái Bình Dương 0,9 (0,30 ÷ 2,4)

Tây Bắc Địa Trung Hải (0 ÷ 200m) 0,50 ÷ 1,72

1.3.1.2 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong trầm tích

Cho đến nay vẫn còn có ít dữ liệu về nồng độ hoạt độ của 210

Po trong trầm tích biển nhưng nói chung giá trị này có thể thay đổi trong một khoảng rất

rộng phụ thuộc vào vị trí địa lý và ít thay đổi theo mùa ở một vị trí nhất định

[45] Trong sa lắng trầm tích ở cửa sông Tagus (Bồ Đào Nha) nồng độ hoạt độ

của 210Po đo được dao động từ 57 đến 328 Bq kg-1

dw [25] Một số công bố khác, như Mc Donald P vcs [83] lại cho thấy nồng độ hoạt độ của 210

kg-1dw [37, 50, 61] Đo tỷ lệ nồng độ hoạt độ giữa 210Po và 210Pb (là mẹ sinh ra 210

Po) trong trầm tích cho thấy tỷ số [210Po]/[210Pb] là lớn hơn 1, nghĩa là 210Pb mất cân bằng phóng xạ với 210Po Điều này là do hiện tượng tái sinh trở lại pha nước từ sa lắng trầm tích của 210Po như đã trình bày ở trên [25, 61, 37]

Giá trị Kd (L kg-1dw) đã được ước tính cho môi trường nước đại dương

là từ 12 ×104 đến 200×104 [73] và từ 1×104 đến 4×104 [25] Ở khu vực cửa sông, giá trị Kd nằm trong khoảng từ 1×105 đến 9×105 [25].Trong ấn phẩm Techdoc 247, IAEA đưa ra giá trị Kd của 210Po trong vùng biển khơi là từ 105đến 5×107

với giá trị khuyến cáo là 2×107 [55]

1.3.1.3 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong tảo

Số liệu quan trắc nhiều năm đối với tảo nâu (Fucus vesiculosus) cho

thấy có sự thay đổi nồng độ hoạt độ của 210Po trong tảo giữa các điểm lấy mẫu nhưng không có sự biến đổi theo mùa Nồng độ hoạt độ 210

Po trong tảo ghi nhận được dao động trong khoảng từ 3 đến 22 Bq kg-1dw ở phía Tây eo Biển Channel (nằm giữa bờ biển phía Nam nước Anh và phía bắc nước Pháp), từ 3 đến 50 Bq kg-1

dw ở các vị trí ven bờ xung quanh Ireland và Vương quốc Anh [37, 61, 83, 126] Tỷ lệ [210Po]/[210Pb] trong tảo là xấp xỉ bằng 1 chứng tỏ có cân bằng phóng xạ giữa hai nhân và như vậy 210Pb và 210Po trong tảo ít hoặc thậm chí không có trao đổi với môi trường một khi đã xâm nhập vào bên

trong tế bào Trong tảo xanh (Ulva lactuca) nồng độ hoạt độ của 210Po nằm

trong khoảng từ 10 đến 60 Bq kg-1dw, không có biến động theo mùa rõ rệt Hệ

số tích lũy của 210Po trong tảo đƣợc ƣớc tính là nằm trong khoảng từ 70 đến

2585 [125], khá phù hợp với các giá trị đã đƣợc IAEA khuyến cáo [55]

1.3.1.4 Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong sinh vật biển

Các kết quả đã công bố cho thấy trong cơ thể các loài sinh vật biển có

sự khác biệt về nồng độ hoạt độ của 210Po và mức độ thay đổi nồng độ hoạt độ của 210Po có liên quan chặt chẽ đến chế độ tiêu hóa của chúng [36, 66]

* Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong động vật nhuyễn thể

Bảng 1.2 Giá trị nồng độ hoạt độ của 210 Po trong động vật nhuyễn thể hai

Vẹm xanh

(Perna viridis)

45,69  1,17 đến 96,44  2,19 (fw)

Malaysia

Trai địa Trung Hải (Mytilus

gallopgovincialis)

Trai xanh (Mytilus edulis) 149  82 (dw) Đan Mạch

Vẹm xanh (Perna perna) 78,09  5,5 đến

trắc nồng độ hoạt độ của 210Po trong các loài động vật nhuyễn thể hai mảnh

vỏ ở các vùng biển khác nhau trên thế giới được trình bày ở Bảng 1.2

Các kết quả nghiên cứu về mức độ tích tụ 210Po trong các tổ chức của động vật nhuyễn thể biển cho thấy cơ quan tiêu hóa, mang và cơ có mức tích

tụ 210Po cao hơn so với các mô khác Đối với vẹm xanh thì mối tương quan giữa nồng độ hoạt độ của 210Po và trọng lượng cơ thể là chặc chẽ; vẹm non tuổi có nồng độ hoạt độ 210Po cao hơn so với vẹm già tuổi ở cùng một khu vực lấy mẫu [105]

* Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong động vật giáp xác

Nồng độ hoạt độ của 210Po trong động vật giáp xác là khá cao, ví dụ nhiều loài tôm trong môi trường biển ven bờ và đại dương [53] có nồng độ

* Nồng độ hoạt độ poloni-210 trong các loài cá

Nồng độ hoạt độ của 210Po trong cá ở khoảng từ 1 đến 4 Bq kg-1dw, cụ thể trong cá tuyết là 1,8 Bq kg-1dw, trong cá trích là 2,0 Bq kg-1dw và trong cá chim ở Biển Bắc là 4,3 Bq kg-1dw [15, 61] Trong thịt cá bơn ở eo Biển Channel (nằm giữa bờ biển phía Nam nước Anh và phía Bắc nước Pháp), nồng độ hoạt độ 210Po đo được nằm trong khoảng từ 2 đến 25 Bq kg-1

dw [67]

và Po-210 tập trung chủ yếu ở gan và ruột với nồng độ hoạt độ cao, từ 57 đến

297 Bq kg-1dw [15, 46, 61, 66]

1.3.1.5 Nghiên cứu sự phân bố và tích lũy sinh học của Poloni-210 trong môi trường nước biển

Trong các nghiên cứu sinh thái phóng xạ các nhân phóng xạ nói chung

và 210Po nói riêng trong môi trường biển và đại dương, các nhà khoa học trên thế giới và Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã sử dụng hệ số phân bố (Kd) và hệ số tích lũy (CF) để đánh giá hành vi trong môi trường và khả năng tích lũy sinh học của các nhân phóng xạ từ môi trường nước biển vào sinh vật sống [55]

Dựa trên các công trình nghiên cứu đã công bố của các nhà khoa học, IAEA đề xuất sử dụng giá trị Kd để mô hình hóa vận chuyển nhân phóng xạ - được thông báo trong các ấn phẩm [55, 58, 59]

Nhiều giá trị Kd đã được xác định trực tiếp ở môi trường ven biển và là nguồn dữ liệu tham khảo quý giá, tuy nhiên các giá trị Kd trong môi trường ven bờ không thể áp dụng cho tất cả các nguyên tố với mục đích đánh giá sinh thái phóng xạ Điều này là do trầm tích ven bờ nhìn chung là rất không đồng nhất về kích thước hạt, về thành phần khoáng vật học cũng như các yếu tố môi trường bản địa, do vậy dữ liệu Kd thu được trong một không gian hẹp

không thể áp dụng cho diện rộng Đối với mỗi khu vực ven bờ phải có những nghiên cứu riêng xác định giá trị Kd của nguyên tố trong phạm vi nghiên cứu

Giá trị Kd của một số nguyên tố trong môi trường rìa đại dương do IAEA khuyến cáo được trình bày ở Bảng 1.3

Bảng 1.3 Giá trị K d của một số nguyên tố trong môi trường rìa đại dương

[55, 58, 59, 61]

Nguyên

tố

Giá trị Kdkhuyến cáo

Nồng độ trong nước biển(kg/kg)

Nồng độ trầm tích ven bờ (kg/kg)

Nồng độ trầm tích trung bình (kg/kg)

Cách tiếp cận CF có ưu điểm là đơn giản và cung cấp cho người đánh giá một cơ sở dữ liệu lớn và dễ truy cập Do đó, nó cung cấp một điểm khởi đầu hữu ích cho việc đánh giá việc chuyển tiếp và hấp thu các hạt nhân phóng

xạ trong bất kỳ đánh giá tác động sinh thái phóng xạ môi trường biển nào Cơ chế đánh giá vận chuyển các nhân phóng xạ từ môi trường nước biển vào chuỗi thức ăn trình bày ở Hình 1.4

Hình 1.4 Cơ chế đánh giá vận chuyển các nhân phóng xạ

từ môi trường nước biển vào chuỗi thức ăn

Hệ số tích lũy (CF, L kg-1fw) được IAEA [58] đề xuất là 1×104

cho động vật thân mềm Đối với vẹm xanh, một số nhà nghiên cứu đề xuất giá trị

CF trong khoảng là từ 2×103 tới 5×105; đối với sò điệp đề xuất giá trị CF là 72×103 và đối với ốc winkles đề xuất CF thay đổi từ 2×103 đến 30×103

105 cho đường tiêu hóa

Hệ số tích lũy, CF (L kg-1fw), trong các mô cơ của cá bơn (Platichtys flesus) ở cửa sông là 2×103 và trong gan là 25×103 [46] Giá trị CF của 210Po trong cá được IAEA khuyến cáo là 2×103 L kg-1 [55]

Các đồng vị phóng xạ Các đồng vị

1.3.2 Nghiên cứu ở Việt Nam

Cho đến nay ở Việt Nam chưa có một công bố chính thức nào về đánh giá hiện trạng phân bố 210Po giữa trầm tích, nước và sinh vật ăn hút đáy hay tôm, cá và đánh giá liều bức xạ chiếu trong của poloni-210 do ăn hải sản của công chúng Việt Nam Có một số công trình đã công bố liên quan đến ứng dụng cân bằng phóng xạ giữa 210Po và 210Pb để xác định nồng độ hoạt độ của 210

Pb trong các lớp trầm tích phục vụ các nghiên cứu về tốc độ bồi lấp cửa sông, bến cảng [5, 6, 36]

trong tự nhiên, ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến cơ thể sống do hiệu ứng ion hóa của bức xạ, sự hình thành poloni trong môi trường và các đặc tính môi trường của nó Cho đến nay ít có số liệu thực nghiệm xác định hệ số phân bố giữa nước và pha hạt lơ lửng cũng như bùn đáy và sinh vật của poloni, đặc biệt là trong môi trường nước ven bờ có hàm lượng DOC và pH thay đổi theo mùa vì chịu ảnh hưởng của nước ngọt từ lục địa đổ ra qua các cửa sông

Trong các nghiên cứu này, các nhà khoa học không chỉ quan trắc nền phông phóng xạ của 210Po trong trầm tích và sinh vật đáy hoặc cá/tôm/cua mà

họ cũng đã đánh giá mức liều chiếu trong đối với công chúng trong từng khu vực nghiên cứu do ăn thực phẩm là hải sản Nội dung nghiên cứu của luận án

sẽ tiếp tục bổ sung vào cơ sở dữ liệu quốc tế các số liệu thực nghiệm Po-210 trong môi trường ven biển Việt Nam và phân bố của Po-210 giữa các thành phần môi trường biển ven bờ Các nội dung nghiên cứu của luận án cũng nằm trong hướng nghiên cứu hiện đang được các nhà khoa học quốc tế quan tâm