Xác định nồng độ radon trong đá granit để đánh giá nguy cơ ung thư phổi
MỤC LỤC
Radon- đồng vị phóng xạ dạng khí trơ, rất nguy hiểm
Trong không khí, radon và thoron ở dạng nguyên tử tự do, sau khi thoát ra từ vật liệu xây dựng, đất, đá và những khoáng vật khác, chúng phân rã thành chuỗi các đồng vị phóng xạ con cháu mà nguy hiểm nhất là polonium-218. Như vậy việc xác định hàm lượng sol khí phóng xạ gây ra bởi radon - tức xác định radon rất quan trọng với mục đích giám sát cảnh báo nguy cơ ung thư phổi trong đời sống cộng đồng, trong các khu hầm mỏ, trong nhà ở và đặc biệt trong phòng ngủ và phòng làm việc. Vì là một khí trơ nên radon có thể dễ dàng di chuyển trong khoảng không gian rất nhỏ hẹp giữa những phân tử của đất, đá…đi đến bề mặt và thâm nhập vào không khí, gây đến 50% liều hấp thụ hàng năm của chúng ta.[10].
Mặc dù hầu như tất cả các loại đất, đá đều chứa một lượng uranium nhất định nhưng lượng trung bình cao hơn cả được tìm thấy trong các mẫu đất, đá có nguồn gốc granite, phốt phát và những loại đá phiến sét. - Xinwei Lu và Xiaolan Zhang (Trung Quốc) [19] đã xác định hoạt độ phóng xạ của Ra-226, K-40, Th-232 của 7 loại vật liệu xây dựng phổ biến và những sản phẩm của nhà máy nhiệt điện từ Baoji, phía tây Trung Quốc bằng hệ phổ kế gamma với detector NaI(Tl). Tuy Việt Nam chưa thực hiện nghiên cứu một cách có hệ thống để xác định hàm lượng của các nhân phóng xạ trong vật liệu xây dựng và đánh giá những ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe của con người nhưng đã có một số công trình nghiên cứu xác định hàm lượng phóng xạ lấy đối tượng là các loại đất, đá… [5], [1], [6], [7].
Đến năm 2006, một nghiên cứu đầu tiên mở đầu cho việc nghiên cứu phóng xạ trong vật liệu xây dựng là luận án tốt nghiệp của Phùng Thị Cẩm Tú [4], đã xác định hoạt độ phóng xạ trong một số vật liệu xây dựng thông dụng.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đá granit
Granit hóa xảy ra ban đầu do sự phá hủy khoáng vật màu của đá nguyên thủy và thành tạo plagiocla bị thay thế bởi fenfat kali tạo kiến trúc gậm mòn. Nói tóm lại đa số các nhà nghiên cứu đều thừa nhận có hai cách thành tạo các đá có thành phần granit: Do kết tinh từ macma granit và do trao đổi biến chất. Hiện nay một số nhà nghiên cứu cho rằng granit hóa liên quan tới macma granit, một số khác lại coi granit hóa xảy ra dưới ảnh hưởng của dòng xuyên macma và dần dần làm nóng chảy thành macma [9].
Fenfat kali-natri trong graniotit có thể khác nhau, thành phần của chúng phụ thuộc vào điều kiện thành tạo và tuổi của khối đá xâm nhập, thường gặp là octocla và microclin có độ trật tự cao, mạng song tinh. Theo nghiên cứu [8] độ phóng xạ tiềm tàng trong granit được chứa trong các khoáng vật phụ sau: Titanite, Ziacon, Apatite, Fluorite, Allanite, Monazite, Pyrite, Hematite, Ilmenite. Khi bị biến đổi hoặc bị phong hóa thì có màu phớt hồng, vì fenfat kali bị nhuốm màu khi biến đổi và thành phớt hồng do phân tán mịn của oxyt sắt, có trong thành phần của đá dưới dạng tạp chất.
Rapakivi là granit hocblen-biotit được phân biệt bởi kiến trúc ovoit – tinh thể fenfat kali kích thước lớn (đến vài centimet) màu hồng bị bao quanh bởi riềm oligocla màu lục.
![Bảng 3: Khoáng vật tạo đá của granit.[3]](https://media.store123doc.com/figures/004/138/bang-khoang-vat-tao-da-cua-granit-4138649.webp)
Phương pháp nghiên cứu
Hệ phổ kế gamma phông thấp bao gồm Detector Germanium siêu tinh khiết để thu nhận các bức xạ gamma phát ra từ mẫu vật cần đo rồi chuyển chúng thành các tín hiệu điện để có thể xử lý được bằng các thiết bị điện tử đi kèm. Các phép đo hoạt độ phóng xạ riêng của mẫu chì này tại trung tâm phân tích và môi trường thuộc Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt cho thấy hoạt độ các đồng vị 238U, 232Th, 40K của mẫu chì này giống các mẫu chì tốt, có thể tạo nên buồng chì phông thấp. Bình nitơ lỏng có tác dụng làm lạnh detector nhằm hạn chế tối đa dao động nhiệt của các tâm dao động trong tinh thể chất bán dẫn, làm tăng điện trở suất của chất bán dẫn; từ đó hạn chế được các tác động gây nhiễu, giảm tiếng ồn và tạo ra khả năng làm việc tốt nhất cho detector.
Độ phân giải của detector không tốt có thể do các nguyên nhân: sự dịch chuyển của đặc trưng hoạt động của detector trong quá trình ghi nhận bức xạ, do những nguồn nhiễu bên trong bản thân detector và hệ thống dụng cụ đo, do thăng giáng thống kê từ chính bản chất rời rạc của tín hiệu được đo. Đối với các bức xạ không mang điện như gamma hoặc neutron thì khi đi vào detector chúng phải qua nhiều quá trình tương tác thứ cấp trước khi có thể được ghi nhận vì những bức xạ này có thể truyền qua khoảng cách lớn giữa hai lần tương tác và như thế chúng có thể thoát ra ngoài vùng làm việc của detector. Trong trường hợp này tất cả các tương tác dù có năng lượng thấp cũng giả sử được ghi nhận, sự phân bố chiều cao xung vi phân được giả thiết trình bày trong hình 11 trong đó diện tích toàn phần dưới đỉnh phổ là tổng tất cả các xung không để ý đến biên độ được ghi nhận.
Buồng chì của hệ phổ kế gamma của Trung tâm hạt nhân TP HCM đã được cải tạo bằng cách lót thêm thiếc, farafin và đồng vào bên trong để tạo nên phông thấp, giảm mạnh các đỉnh năng lượng trong miền gamma mềm dưới 100 keV, nhờ đó đỉnh năng lượng 63,3 keV vượt hẳn lên trên nền phông và cho phép xác định diện tích đỉnh 63,3 keV với sai số thống kê dưới 5%.
THỰC NGHIỆM
Các mẫu đá granit được rửa sạch bẩn, sau đó được để khô ở nhiệt độ phòng. Các mẫu đá granit được đập vụn sau đó được nghiền nhỏ bằng máy nghiền li tâm của trung tâm hạt nhân Tp Hồ Chí Minh: Cho mẫu vào 2 cối đựng, sau đó cho thêm từ 5 đến 7 viên bi zircon vào mỗi cối rồi đậy kín, lắp cối vào máy. Khi máy quay, các viên bi zircon sẽ nghiền nát mẫu thành các hạt mịn và đảm bảo không làm bẩn mẫu vì các viên bi này rất cứng.
Sau mỗi lần nghiền bi thường bị các hạt mẫu mịn bám vào do hiệu ứng tĩnh điện trong quá trình. Các mẫu sau khi được nghiền nhỏ được rây 1 lần nữa qua rây 1/10mm để chọn các hạt mẫu có kích cỡ đồng đều, tiện cho việc đo đạc. Thực hiện việc “nhốt” mẫu từ ngày 22/03/2008: các mẫu được đựng trong hộp nhựa, đậy kín và dán kỹ bằng băng keo trong rồi để vào nơi khô thoáng nhằm giúp các đồng vị cân bằng thế kỷ để các kết quả đo đạc về sau được chính xác.
MẪU
HOẠT ĐỘ Ra TƯƠNG ĐƯƠNG
Chỉ số Index
HOẠT ĐỘ Ra-226
HOẠT ĐỘ U-238
HOẠT ĐỘ Th-232
HOẠT ĐỘ K-40
Liều hiệu dụng trung bình hằng năm khi dùng đá Granit xây từơng, trần, lát sàn
Liều hiệu dụng trung bình hằng năm khi dùng granit khối xây tường và lát sàn
Liều hiệu dụng trung bính hằng năm khi dùng granit khối lát sàn
Liều hiệu dụng trung bình hằng năm khi dùng granit ốp lát trên tường
Kết quả của chúng tôi có thể so sánh với các kết quả của các nghiên cứu khác cùng đề tài ở các nước khác nhau. Ta thấy hoạt độ trung bình của uran và kali trong 22 mẫu phân tích nhỏ hơn hoạt độ trung bình của uran, kali ở Mỹ; còn hoạt độ trung bình của thori thì cao hơn. Ta thấy hoạt độ các nguyên tố phóng xạ của đá granit ở Ba Lan nhỏ hơn các mẫu đá granit vừa được khảo sát.
So sánh với kết quả thực nghiệm ở bảng 12 ta thấy rằng hoạt độ của các nhân phóng xạ K, Th ở Thổ Nhĩ Kì đều thấp hơn chỉ có hoạt độ của Ra là cao hơn mẫu granit đã phân tích. Chỉ số index trong báo cáo của Thổ Nhĩ Kì cao hơn chỉ số index ở Việt Nam. Hoạt độ Ra tương đương trung bình trong 22 mẫu phân tích thấp hơn Thổ Nhĩ Kì và đều thấp hơn giới hạn tiêu chuẩn 370 Bq/kg [14].
Điều này chứng tỏ đa số đá granit ốp lát an toàn về mặt bức xạ. Tuy nhiên trong đó có hai mẫu cao hơn giới hạn tiêu chuẩn là HC-17 và HC-9. Từ các kết quả tính toán bằng thực nghiệm (bảng 12) ta thấy, đối với một căn phòng có kích thước 4m x 5m x 2,8m thì nếu dùng đá granit chỉ để ốp trên tường hoặc lát sàn thì toàn bộ 22 mẫu đá hoa cương khảo sát đều an toàn cho con người về mặt phóng xạ.
Đối chiếu theo chỉ số index của TCXDVN 397/2007 (I ≤ 6 đối với vật liệu sử dụng xây nhà với bề mặt hay khối lượng hạn chế), thì đá granit trong các mẫu khảo sát dùng để ốp lát đều nhỏ hơn 6, tức là các mẫu đá granit khảo sát an toàn về mặt phóng xạ. Mặc dù các mẫu đá granit ở Việt Nam có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với các nước khác nhưng vẫn đảm bảo nằm trong vùng an toàn bức xạ nếu ta chỉ dùng để ốp lát trên từong và sàn căn phòng.
PHẦN KẾT LUẬN
Tổng kết nghiên cứu
Đề xuất