TT Năm (AD) Kết quả *(
Bq/kgC) 1 1700 100 225,5 1,1 2 1600 100 226,4 1,1 3 1500 100 220,9 1,2 4 1400 100 219,9 1,1 5 1300 100 217,7 1,2 6 1250 50 204,2 2,4 7 1200 100 206,1 1,5 8 1100 100 208,5 1,3 9 950 100 210,6 2,4 10 900 100 215,5 1,2 11 800 100 212,4 1,2 12 700 100 218,0 1,5 13 400 100 209,2 1,6 14 300 100 208,1 1,2
*Trong bảng này để đơn giản, các mẫu có cùng khoảng thời gian sẽ được lấy theo giá trị trung bình số học.
Từ những kết quả xác định hoạt độ 14C trong Bảng 3.7, ta có đồ thị biểu diễn thăng giáng hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển ở Việt Nam như trong hình 3.1.
Hình 3.1. Thăng giáng đồng vị 14C trong sinh quyển ở Việt Nam khoảng từ đầu công
Kết quả khảo sát hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển ở Việt Nam thu được trong Hình 3.1 cho chúng ta một số nhận định sau:
- Hàm lượng đồng vị carbon phóng xạ trong sinh quyển không phải là một đại lượng bất biến mà có những thay đổi theo thời gian. Ở nước ta kể từ đầu Công nguyên, hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển tăng dần đến khoảng thế kỷ VII, năm sau đó giảm dần và đạt cực tiểu khoảng thế kỷ XIII. Từ sau thế kỷ XIII, hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển có xu hướng tăng dần, song chưa đạt đến mức hiện nay. Trong nghiên cứu, chúng tôi đã xác định được năm 2006 hàm lượng 14C trong mẫu thực vật và khơng khí trung bình là 229,2 2,9(Bq/kgC).
Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy biến thiên của hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển thường do một số nguyên chính sau:
- Do các vụ nổ hạt nhân thử nghiệm trong khí quyển. Các số liệu quan trắc đã chỉ ra rằng những năm 1966-1967 hoạt độ phóng xạ riêng của 14C trong khí quyển tăng gấp đôi so với đầu thế kỷ 20. Sau khi ngừng các vụ thử hạt nhân, hoạt độ phóng xạ riêng của 14C giảm dần, có suy hướng đạt tới giá trị A0.
- Do trạng thái hoạt động mạnh của mặt trời sẽ làm tăng thông lượng của dịng bức xạ nơtrơn trong khí quyển, kết quả là làm tăng hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển.
Ngược lại, hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển suy giảm bởi các nguyên nhân chủ yếu sau: đã có sự chuyển dịch lên cao của các tầng nước sâu dưới đáy đại dương nơi có hàm lượng đồng vị carbon phóng xạ rất thấp lên trên, cùng với đó là hơi nước bốc lên hấp thụ hạt nơtrơn mà kết quả là sẽ làm suy giảm hàm lượng 14C trong sinh quyển. Ngồi ra việc sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch (than đá hay dầu mỏ) trong hoạt động nhân sinh cũng làm giảm đáng kể hàm lượng đồng vị 14
C... Theo đó, có thể là vào khoảng thế kỷ XIII trong vùng biển ven bờ nước ta đã có những thay đổi môi trường liên quan đến chuyển dịch của các tầng nước dưới sâu.
3.4. So sánh với một số nghiên cứu khác
Trong khoảng vài chục năm gần đây, biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến mọi quốc gia trên toàn cầu, gây ra những hậu quả nặng nề, chính vì vậy mà đề tài nghiên cứu về biến đổi khí hậu thu hút được rất nhiều sự quan tâm và nghiên cứu của các nhà khoa học của các quốc gia trên thế giới.
Hiệu ứng nhà kính do Jean Baptiste Joseph Fourier (người Pháp) đặt tên. Khi bức xạ hồng ngoại đi vào khí quyển, nếu trong khí quyển có CO2 thì các phân tử CO2 hấp thụ hồng ngoại rất mạnh (do cấu tạo của phân tử CO2, tia hồng ngoại kích thích mạnh các dao động nguyên tử trong phân tử CO2). Vì vậy, tia hồng ngoại (tức là sức nóng) khơng thốt ra khỏi khí quyển được mà bị nhốt lại, khiến Trái Đất nóng lên. Như vậy, các phân tử khí CO2 trong khí quyển có tác dụng như là lớp kính ở hiệu ứng nhà kính. Trong khí quyển khơng phải chỉ có CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính mà còn nhiều loại nữa như hơi nước, mê tan, CFC... Tuy nhiên, nếu phát thải ra q nhiều thì hiệu ứng nhà kính do CO2 gây ra khá lớn, ảnh hưởng mạnh đến sự tăng nhiệt độ Trái đất, gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng tới đời sống, kinh tế, xã hội.
Thực tế là, với những số liệu thu thập được người ta đã tính tốn và vẽ được biểu đồ thay đổi nhiệt độ trung bình của trái đất từ năm 1880 đến nay.
Nhìn vào đồ thị ta thấy, trong một thế kỷ (1900-2000), nhiệt độ trung bình ở mặt địa cầu tăng 0,74±0,180C. Theo Tổ chức Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), từ giữa thế kỷ XX, nhiệt độ tăng mạnh là do bắt đầu có hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Theo tốc độ này, đến năm 2100, nhiệt độ của trái đất có thể tăng từ 1,10
C đến 6,40C. Việc tăng nhiệt độ của trái đất làm tăng mực nước biển, gây thời tiết bất thường, mùa màng thay đổi…
Tại Việt Nam cũng có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về đề tài này, trong đó có nghiên cứu của Nguyễn Quang Miên và Bùi Văn Loát với tiêu đề: “Thăng giáng
hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển ở Việt Nam”. Hai tác giả đã tiến hành
xây dựng biểu đồ thăng giáng của hàm lượng đồng vị 14C theo thời gian, từ đó đề xuất về một số biến đổi của mơi trường và khí hậu trong Holocene muộn ở Việt Nam [6].
Tuy nhiên, cũng nhớ rằng khi nhiệt độ tăng thì đại dương cũng sẽ giải phóng ra một lượng CO2 đáng kể (vì độ hồ tan của CO2 trong nước biển tỷ lệ nghịch với nhiệt độ). Điều này cho suy nghĩ rằng sự pha loãng của đồng vị carbon phóng xạ ở Việt Nam trong khoảng thế kỷ X -XIII (Hình 3.1) do khí CO2 thốt ra từ đại dương mà nguyên do sâu xa là đã có sự nóng lên của khí hậu. Và sẽ như là một hệ quả của khí hậu nóng lên, trên đất Việt Nam ở thời kỳ Lý-Trần hẳn cũng đã có sự dâng cao của mức nước biển. Vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, song đó cũng là điều có thể nghĩ tới khi xem xét sự thăng giáng của hàm lượng đồng vị carbon phóng xạ ở hình 3.1.
Ngoài ra, các nghiên cứu khác cũng cho biết, từ khi hình thành Trái Đất hàm lượng khí CO2 cũng đã có những thay đổi, ban đầu có thể chiếm đến 80% trong khí quyển, nhưng đến cách đây 2 tỷ năm nó chỉ cịn khoảng 20-30% và khoảng 400 000 năm trở lại đây nồng độ khí CO2 trong khí quyển cũng có những thay đổi dao động mang tính chu kỳ hình 3.3.
Hình 3.3. Nồng độ CO2 trong 400.000 năm gần đây
Do vậy, cũng có một số nhà khoa học cho rằng những yếu tố khác như tia vũ trụ và từ trường mặt trời có thể đóng vai trị quan trọng trong biến đổi khí hậu hiện nay.
Việc tìm kiếm những lời giải đáp khác là chuyện bình thường và cần thiết trong khoa học. Và đây cũng chỉ là những nghiên cứu bước đầu qua quan trắc các số đo đồng vị 14C và rất cần được quan tâm nghiên cứu tiếp trong tương lai.
KẾT LUẬN
Luận văn đã đạt được những mục tiêu đề ra đó là đo hàm lượng carbon phóng xạ trong các mẫu sinh vật bằng detector nhấp nháy lỏng. Trong quá trình thực hiện, tác giả luận văn đã tiến hành nghiên cứu tìm hiểu về lý thuyết của phương pháp cũng như đã trực tiếp thực hiện các thí nghiệm đo tại Phịng Thí nghiệm xác định niên đại của Viện Khảo cổ học – Viện Khoa học Xã hội Việt Nam. Luận văn đã đạt được những thành cơng nhất định với những kết quả chính là:
1. Tiến hành nghiên cứu tìm hiểu các vấn đề lý thuyết về sự hình thành của đồng vị 14C trong tự nhiên, biến thiên hàm lượng đồng vị 14C theo thời gian và phương pháp đo hàm lượng đồng vị 14C bằng detector nhấp nháy lỏng.
2. Tiến hành làm quen và tìm hiểu quy trình: xử lý mẫu, chế tạo detector, đo hàm lượng 14C trên hệ đo nhấp nháy lỏng Tri-carb 2770TR/SL tại phịng thí nghiệm Viện Khảo cổ học – Viện Khoa học Xã hội Việt Nam.
3. Thực hiện đo hàm lượng 14C cho 3 mẫu gồm: mẫu gỗ M173; mẫu gỗ M176-1; mẫu vỏ nhuyễn thể M177. Tiến hành xử lý số liệu và kết hợp với sưu tầm các kết quả nghiên cứu khác để biểu diễn được sự thăng giáng đồng vị 14
C trong sinh quyển ở Việt Nam từ khoảng đầu công nguyên trở trở lại đây. Từ đó, đã có thể phần nào xác định được biến động của cổ khí hậu ở Việt Nam trong quãng thời gian đó..
Phương pháp xác định hàm lượng 14C để dự đốn biến động của khí hậu ở Việt Nam chỉ góp một phần nhỏ bổ trợ kết quả cùng các phương pháp khác vẽ lên bản đồ hoàn chỉnh hơn về biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Tuy nhiên, trong thời gian có hạn nên tác giả luận văn vẫn chưa nghiên cứu được sâu sắc, đề tài này vẫn cần được nghiên cứu tiếp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1]. Nguyễn Minh Cảo, “Giáo trình detector các hạt cơ bản”, Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM
[2]. Lê Thị Ngọc Hạnh (2010), “Nghiên cứu đo tuổi carbon phóng xạ mẫu địa
chất bằng đềtêctơ nhấp nháy lỏng”, Luận văn thạc sĩ, trường Sư phạm TPHCM,
Đại học Quốc gia TPHCM.
[3]. Bùi Văn Loát (2002), “Xác suất thông kê trong xử lý số liệu hạt nhân”, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[4]. Nguyễn Quang Miên (2002), Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu xác định niên đại 14C trên vật liệu gốm cổ, trung tâm khoa học xã hội và nhân văn quốc gia – viện khảo cổ học.
[5]. Nguyễn Quang Miên (2004), Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu xác định niên đại 14C khu di tích Hồng Thành – Thăng Long, 18 Hoàng Diệu, Viện khoa học xã hội Việt Nam, Viện khảo cổ học.
[6]. Nguyễn Quang Miên, Bùi Văn Loát, Thăng giáng hàm lượng đồng vị 14C trong sinh quyển Việt Nam, Báo cáo tại hội nghị khoa học trường Đại học Mỏ địa
chất Hà Nội, tháng 11 năm 2010.
[7]. Nguyễn Triệu Tú (2005), “Các bài thực tập vật lý hạt nhân”, NXB ĐHQGHN
[8]. Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội. “Giáo trình thực tập Vật lý hạt nhân”, 2004
[9]. Nguyễn Triệu Tú (2006), “Ghi nhận và đo lường bức xạ”, NXB ĐHQG Hà Nội.
[10]. Viện Khoa học và xã hội Việt Nam, phịng thí nghiệm và xác định niên đại (2005), Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng thiết bị đo phóng xạ Tri-carb 2770TR/SL (bản dịch từ tài liệu của hãng Canberra).
[12] Trang web http://www.khoahoc.com.vn/ [13] Trang web http:// www.thoitiet.net/ [14] Trang web http:www.ctu.edu.vn/ [15] Trang web http://www.idm.gov.vn/ [16] Trang web http://www.wrd.gov.vn/ [17] Trang web http://vi.wikipedia.org/ [18] Trang web http://vietbao.vn/Khoa-hoc/
Tài liệu tiếng anh
[19]. M. J. Aitken, Science-based Dating in Archaeology , London and New
York
[20]. Nguyen Quang Mien, Bui Van Loat, 2006. Radiocarbon dating geological
and archaeological objects by benzene synthesis and liquid scintillation couting.
Journal of Science, Mathematics-Phyiscs. T.XXII, No2AP, Tr: 107-110
[21]. Bui Van Loat, Nguyen Quang Mien 2006. Carbon-14 activity of environmental samples at Hanoi area in 2006. Journal of Science, Mathematics-