Sau khi thu được diện tích đỉnh, nồng độ 210Po trong nước trà được tính theo công thức sau: m 1/2 t ( ) T g S A=2 × ×1000 de×ε×f ×V×t (4.1)
Trong đó, A là nồng độ 210Po trong nước trà, đơn vị tính là mBq/mL (hay Bq/L).
m
t là khoảng thời gian từ lúc khuấy xong đĩa tới lúc đo.
1/2
T là chu kì bán rã của 210Po, T1/2= 138 ngày. S là diện tích đỉnh ứng với từng mẫu đo.
de là hiệu suất lắng đọng 210Po lên đĩa đồng với dung dịch được thêm 0,5g axit ascorbic và có pH trong khoảng 1–1,5, ở nhiệt độ 80°C trong 2 giờ. de = 0,94±0,01 [5].
εlà hiệu suất ghi của đầu dò. ε=0,2476±0,0083 [5].
g
f là hệ số hình học đo. fg=0,2597±0,0014 [5].
V là thể tích nước trà dùng để tạo mẫu. V=150,00±10,00mL.
t là thời gian đo ứng với từng mẫu (sai số thời gian đo không đáng kể).
Theo công thức truyền sai số, sai số tuyệt đối nồng độ 210Po trong nước trà được xác định như sau: g f 2 2 2 2 2 S de ε V g δ δ δ δ δ δA=A× ( ) +( ) +( ) +( ) +( ) S de ε f V (4.2)
Trong đó, δA là sai số tuyệt đối của nồng độ 210Po trong nước trà, đơn vị tính là mBq/mL (hay Bq/L).
42
A là nồng độ 210Po trong nước trà, đơn vị tính là mBq/mL (hay Bq/L).
S δ S , de δ de , ε δ ε , g f g δ f , V δ
V lần lượt là sai số tương đối của diện tích đỉnh, hiệu suất lắng, hiệu suất đo của đầu dò, hệ số hình học đo và thể tích nước trà.
Giá trị thực nghiệm nồng độ 210Po trong nước trà được trình bày trong bảng 4.1 và hình 4.6.
Bảng 4.1: Nồng độ 210
Po trong nước pha từ 10 loại trà.
Số thứ tự Tên mẫu trà Nồng độ
210
Po trong 150mL nước pha từ 10g trà (Bq/L) 1 M1 0,13±0,01 2 M2 0,07±0,01 3 M3 0,07±0,01 4 M4 0,32±0,03 5 M5 0,08±0,01 6 M6 0,05±0,01 7 M7 0,33±0,03 8 M8 0,12±0,02 9 M9 0,17±0,02 10 M10 0,09±0,01
Bảng 4.1 cho thấy nồng độ 210Po trong nước pha từ 10 loại trà nằm trong khoảng 0,05Bq/L - 0,33Bq/L. Trong đó mẫu M7 đạt giá trị cao nhất 0,33Bq/L và mẫu M6 đạt giá trị thấp nhất 0,05Bq/L. Ngoài ra, bảng 4.1 cho thấy các mẫu trà – M1, M4, M7, M8, M9 – có nồng độ 210Po trong nước pha (Bq/L), với cách pha trong các thí nghiệm này, vượt quá ngưỡng cho phép 0,1Bq/L theo tiêu chuẩn nước uống đóng chai TCVN
43
6096 – 2004 (Ban hành theo quyết định số 23/2004/QĐ-BKHCN ngày 25 tháng 8 năm 2004 của Bộ trưởng Bộ Khoa Học Và Công Nghệ).
Hình 4.6: Biểu đồ nồng độ 210Po trong nước pha từ 10 loại trà.
4.2.2 So sánh kết quả
Theo M. S. Al-Masri, A. Nashawati, Y. Amin, B. Al-Akel, hiệu suất pha trà của cách pha trong các thí nghiệm này khoảng 16% [3]. Từ đó ta có thể suy ra nồng độ 210
Po trong lá trà, xem bảng 4.2.
Theo bảng 4.2, nồng độ 210Po trong lá trà trong khoảng 4,79Bq/kg - 30,58Bq/kg. Trong báo cáo [3], nồng độ 210Po trong lá trà ở vùng Syria trong khoảng 6Bq/kg - 39Bg/kg. Từ đó cho thấy nồng độ 210Po trong trà ở nước ta và vùng Syria tương đối gần nhau.
Bảng 4.2: Nồng độ 210
Po trong lá trà của 10 loại trà.
Số thứ tự Tên mẫu trà Nồng độ 210 Po trong 150 lít nước pha từ 10kg trà (Bq/kg) Nồng độ 210 Po trong lá trà (Bq/kg) 1 M1 1,94±0,17 12,10±1,05
44 2 M2 1,12±0,16 6,98±0,98 3 M3 1,00±0,14 6,22±0,89 4 M4 4,84±0,35 30,28±2,19 5 M5 1,19±0,15 7,46±0,92 6 M6 0,77±0,12 4,79±0,78 7 M7 4,89±0,25 30,58±1,57 8 M8 1,84±0,20 11,49±1,24 9 M9 2,55±0,21 15,92±1,30 10 M10 1,28±0,16 8,02±1,02 4.2.3 Hoạt độ 210
Po nhận được trong năm (F) và liều hiệu dụng trong năm (E) từ 210Po trong 10 loại trà đối với một người trưởng thành (trên 17 tuổi).
Để đơn giản, giả sử trung bình một người Việt Nam ở tuổi trên 17 (g=1,2µSv/Bq [4]) mỗi ngày uống 600mL nước trà và một năm có 365 ngày. Khi đó, hoạt độ 210Po một người trưởng thành nhận được trong một năm (F) và liều hiệu dụng trong một năm (E) từ 210
Po trong 10 loại trà đối với một người trưởng thành được tính như sau: A×600×365 F= 1000 (4.3) A×g×600×365 E= 1000 (4.4)
Trong đó, F là hoạt độ 210Po một người trưởng thành nhận được trong một năm, đơn vị tính là Bq/năm.
E là liều hiệu dụng trong một năm từ 210
Po đối với một người trưởng thành, đơn vị tính là µSv/năm.
45
g là hệ số liệu hiệu dụng, đơn vị tính là Sv/Bq. Đối với 210Po vào cơ thể qua đường tiêu hóa ở người trưởng thành (17 tuổi trở lên), -6
g=1,2×10 Sv/Bq. [4] Tương tự như nồng độ 210
Po, sai số của F và E được xác định như sau:
δA×600×365 δF= 1000 (4.5) δA×g×600×365 δE= 1000 (4.6)
Bảng 4.3 trình bày hoạt độ 210Po nhận được trong năm (F) và liều hiệu dụng trong năm (E) từ 210Po trong 10 loại trà đối với một người dùng thông thường ở tuổi trên 17. Theo bảng 4.3, F trong khoảng 10,95Bq/năm - 72,27Bq/năm và E trong khoảng 13,14µSv/năm - 86,72µSv/năm.
Bảng 4.3: Hoạt độ 210Po nhận được trong năm (F) và liều hiệu dụng trong năm (E) từ 210
Po trong 10 loại trà đối với một người dùng 600mL nước trà mỗi ngày, ở tuổi trên 17. Số thứ tự Tên mẫu trà Nồng độ 210Po trong 150mL nước pha từ 10g trà (mBq/mL) F (Bq/năm) E (µSv/năm) 1 M1 0,13±0,01 28,47±2,19 34,16±2,63 2 M2 0,07±0,01 15,33±2,19 18,40±2,63 3 M3 0,07±0,01 15,33±2,19 18,40±2,63 4 M4 0,32±0,03 70,08±6,57 84,10±7,88 5 M5 0,08±0,01 17,52±2,19 21,02±2,63 6 M6 0,05±0,01 10,95±2,19 13,14±2,63 7 M7 0,33±0,03 72,27±6,57 86,72±7,88 8 M8 0,12±0,02 26,28±4,38 31,54±5,26 9 M9 0,17±0,02 37,23±4,38 44,68±5,26
46
10 M10 0,09±0,01 19,71±2,19 23,65±2,63
Theo M. S. Al-Masri, A. Nashawati, Y. Amin, B. Al-Akel, một người Syria trưởng thành mỗi ngày dùng 2 gam trà ngâm trong 600mL nước sôi trong 2 phút, trong năm nhận một lượng hoạt độ 210Po là 9Bq (tương ứng với trà có nồng độ 210Po là 34Bq/kg) [3]. Vậy cùng một lượng tiêu thụ, người Việt Nam nhận một lượng hoạt độ cao hơn 1,22-8,03 lần so với loại trà có nồng độ 210
Po cao của Syria. Đó là do cách pha của người Việt Nam khác với người Syria.
47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
210Po chỉ phát alpha với cường độ lớn ~ 1,7×1014Bq/g, lại thêm hệ số truyền năng lượng tuyến tính của nó cao, nên sẽ nguy hiểm nếu cơ thể nhận một lượng 210Po cho dù là lượng nhỏ.
Có rất nhiều phương pháp để đo nồng độ các đồng vị phát alpha. Nhưng cách tốt nhất là phép đo phổ alpha, với mẫu đo là một đĩa kim loại được nhỏ một giọt dung dịch cần đo và sấy khô. Ngoài ra ta còn có thể lắng đọng đồng vị cần đo lên đĩa kim loại. Có hai cách là: lắng đọng bằng điện trường và lắng đọng tự phát.
Polonium tuy thuộc nhóm VI-A, nhưng thể hiện rất rõ tính kim loại. Polonium cũng như polonium dioxit khó tan trong dung dịch kiềm và tan rất dễ trong trong các dung dịch axit. Trong phương pháp lắng đọng tự phát, axit thường dùng là HCl và HNO3. Tuy nhiên, theo lí thuyết, sự lắng đọng polonium trong dung dịch HCl dễ dàng hơn trong dung dịch HNO3 hay H2SO4. Các đĩa có thể dùng để lắng polonium làm từ kim loại ít trơ về hóa tính hơn polonium, như đĩa bạc, đĩa đồng, và đĩa niken… Quãng chạy của hạt alpha là giới hạn, nên đòi hỏi dung dịch mẫu phải được tách lọc kĩ để mẫu alpha mỏng. Vì vậy việc xử lý hóa là cần thiết trước khi chuẩn bị mẫu.
Đặc trưng của phép đo phổ alpha đối với các mẫu môi trường là hoạt độ thấp, khoảng vài mBq tới vài Bq. Vì thế, hệ thống đo cần phải có hiệu suất cao và phông thấp. Hệ đo alpha analyst là một hệ thống nhất gồm đầu dò bán dẫn PIPS và các thiết bị đi kèm phù hợp, tối ưu hóa về độ phân giải, độ nhạy, và phông thấp, phù hợp với phép đo này.
Qua thực nghiệm xác định nồng độ 210Po trong nước trà bằng hệ đo alpha analyst, thu được kết quả là: Nồng độ 210Po trong nước pha từ 10 loại trà nằm trong khoảng 0,05Bq/L - 0,33Bq/L; trong đó có 5 mẫu - M1, M4, M7, M8, M9 - vượt quá ngưỡng cho phép 0,1Bq/L theo tiêu chuẩn nước uống đóng chai TCVN 6096 – 2004;
48
liều hiệu dụng trong năm từ 210Po trong 10 loại trà (E) đối với một người dùng thông thường ở tuổi trên 17 trong khoảng 13,14µSv/năm - 86,72µSv/năm.
Ngoài ra, giả sử hiệu suất pha trà trong các thí nghiệm này là 16% (theo M. S. Al-Masri, A. Nashawati, Y. Amin, B. Al-Akel [3]), nồng độ 210Po trong lá trà được dùng trong các thí nghiệm trong khoảng 4,79Bq/kg - 30,58Bq/kg, gần với nồng độ 210
Po trong lá trà ở vùng Syria. Tuy nhiên, cùng một lượng tiêu thụ trong một năm, người Việt Nam nhận một lượng hoạt độ cao hơn 1,22-8,03 lần so với loại trà có nồng độ 210Po cao của Syria (34Bq/kg). Đó là do cách pha của người Việt Nam khác với người Syria.
Các hướng nghiên cứu tiếp theo
Do kinh nghiệm thực nghiệm của tác giả còn hạn chế và tính chất học thuật của luận văn, các số liệu thu nhận được chỉ mang tính tham khảo, cần được kiểm tra và so sánh thêm với nhiều nghiên cứu khác trong nước, để có thể đưa đến kết luận đáng tin cậy, từ đó nâng cao chất lượng trà trong nước, góp phần đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng nói chung và người Việt Nam nói riêng.
Một trong những cách kiểm tra các giá trị thực nghiệm vừa thu được là tiến hành thêm các thí nghiệm xác định sự thay đổi của hiệu suất pha trà khi điều kiện pha trà thay đổi và xác định trực tiếp nồng độ 210Po trong lá trà, qua đó xác định gián tiếp nồng độ 210Po trong nước trà. Từ kết quả về sự phụ thuộc của hiệu suất pha trà vào điều kiện pha trà cũng có thể giúp chúng ta kết luận cách pha trà có lượng 210
Po hòa tan thấp nhất.
49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1] Hoàng Nhâm (2006), Hóa học vô cơ, tập 2, Tr. 218-250.
Tài liệu tiếng Anh
[2] K. Salahel Din (2011), “Determination of 210Po in various foodstuffs and its annual effective dose to inhabitants of Qena City, Egypt”, Science of the Total Environment, 409, pp. 5301–5304.
[3] M. S. Al-Masri, A. Nashawati, Y. Amin, B. Al-Akel (2004), “Determination of 210Po in tea, maté and their infusions and its annual intake by Syrians”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 260(1), pp. 27-34.
[4] M. SC. Lena Yvonne Johansson (1976), “Determination of 210Pb and 210Po in aqueous environmental samples”, Von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover zur Erlangung des Grades Doktor der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Dissertation von, Frändefors, Schweden. [5] Tran Nguyen Thuy Ngan (2012), “Determination of 210Po And 210Pb activity concentrations in cigarettes produced in Vietnam by alpha spectroscopy”, Vietnam National University – Ho Chi Minh City University Of Science, Ho Chi Minh City.
50
PHỤ LỤC Phổ alpha của 10 mẫu trà
Hình PL1: Phổ alpha của mẫu M1
Hình PL2: Phổ alpha của mẫu M2
51
Hình PL4: Phổ alpha của mẫu M4
Hình PL5: Phổ alpha của mẫu M5
52
Hình PL7: Phổ alpha của mẫu M7
Hình PL8: Phổ alpha của mẫu M8
53