Chương 2 CÁC GIẢ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4 Đối tượng và phương pháp thu góp mẫu
Với mục tiêu cuối cùng là xây dựng phương pháp sử dụng các đồng vị, tỷ số đồng vị phóng xạ môi trường để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích tại Việt Nam, đất bề mặt và trầm tích trong vùng đất dốc của vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ là
đối tượng nghiên cứu chính của luận án. Vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ được lựa chọn vì những lý do sau:
• Diện tích đất dốc vùng này chiếm khoảng 30% tổng diện tích đất dốc của Việt Nam.
• Là vùng có nhiều đồi núi với độ cao thay đổi trong khoảng 2.200m ÷ 120m so với mặt nước biển, lượng mưa thay đổi trong một dải rộng, từ 1.200 mm ÷ 3.200 mm, đang bị xói mòn và rửa trôi lớp đất bề mặt khá nghiêm trọng [22]. Trong vùng có 25 hồ thủy điện, thủy lợi quan trọng.
• Hơn 95% diện tích đất trong vùng này thuộc nhóm Đất đỏ vàng - Feralit (F).
Nhóm đất này cũng chiếm tới khoảng 65% diện tích đất liền ở nước ta (không kể hải đảo), và chiếm khoảng 90% tổng diện tích đất dốc cả nước [3,4].
• Không quá xa so với cơ sở nghiên cứu của nghiên cứu sinh, thuận tiện cho việc thu góp mẫu.
Tổng cộng có 11 vị trí nghiên cứu được chọn trong vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ với 7 loại đất thuộc nhóm Đất đỏ vàng, bao gồm: Đất nâu tím trên Bazan, Đất nâu đỏ trên Bazan, Đất đỏ vàng trên đá granit, Đất xám mùn trên núi trên đá mácma axít, Đất nâu vàng trên Bazan, Đất xám Feralít trên đá sét và biến chất, Đất đỏ vàng trên Bazan. Ngoài ra, để khảo sát ảnh hưởng của hiệu ứng phân tách cấp hạt trong dòng chảy đến hàm lượng và tỷ số các đồng vị phóng xạ trong trầm tích cửa sông, mẫu trầm tích vùng Nam Triệu - Hải Phòng cũng đã được thu góp.
2.4.2 Vị trí nghiên cứu và phương pháp thu góp mẫu 2.4.2.1 Vị trí nghiên cứu
Các khảo sát chủ yếu được tiến hành tại 11 vị trí nằm trong vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ (Hình 2.3). Thông tin cơ bản của các vị trí nghiên cứu như sau:
- Vị trí A là mô hình nghiên cứu xói mòn của Trung tâm Nghiên cứu đất và môi trường Tây Nguyên tại A Yun, Chư Sê, Gia Lai; tọa độ: 13041’37”N; 108006’03”E.
Mô hình có diện tích 250 m2; độ dốc 5 ÷ 60; Đất nâu tím trên Bazan (FAO- UNESCO: Rhodic Nitisols), trồng cà phê.
- Vị trí B là mô hình nghiên cứu xói mòn của Trung tâm Nghiên cứu đất và môi trường Tây Nguyên tại Ia Hrú, Chư Sê, Gia Lai; tọa độ: 13035’24”N; 108007’43”E.
Mô hình có diện tích 250 m2; độ dốc 6 ÷ 70; Đất nâu đỏ trên Bazan (FAO- UNESCO: Rhodic Ferralsols), trồng cây ngắn ngày.
- Vị trí C là mô hình nghiên cứu xói mòn của Trung tâm Nghiên cứu đất và môi trường Tây Nguyên tại Ea Nuol Buôn Đôn, Đắk Lắk; tọa độ: 12043’01”N;
107056’43”E. Mô hình có diện tích 250 m2; độ dốc 8 ÷ 90; Đất nâu đỏ trên Bazan (FAO-UNESCO: Rhodic Ferralsols), trồng cây ngắn ngày.
- Vị trí D là mô hình nghiên cứu xói mòn của Trung tâm Nghiên cứu đất và môi trường Tây Nguyên tại Hòa Thắng, Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk; tọa độ: 12041’12”N;
108006’58”E. Mô hình có diện tích 250 m2; độ dốc 6 ÷ 70; Đất nâu đỏ trên Bazan (FAO-UNESCO: Rhodic Ferralsols), trồng cà phê.
- Vị trí E nằm trong lưu vực Hồ Xuân Hương, thuộc Phường 8, Đà Lạt; tọa độ:
11057’22”N; 108026’56”E. Đất trong vùng nghiên cứu thuộc loại Đất đỏ vàng trên đá granit (FAO-UNESCO: Haplic Acrisols) và thường xuyên trồng rau. Tại đây có 5 mô hình nghiên cứu của Trung tâm môi trường - Viện Nghiên cứu hạt nhân với diện tích 128 m2 cho mỗi mô hình.
- Vị trí F nằm trong lưu vực hồ Đơn Dương (hai bên lối vào hồ) thuộc huyện Đơn Dương, Lâm Đồng; tọa độ: 11052’24”N; 108036’47”E. Vùng này là rừng tự nhiên và đất thuộc loại Đất xám mùn trên núi trên đá mácma axít (FAO-UNESCO:
Humic Acrisols).
- Vị trí G nằm trong lưu vực hồ Tuyền Lâm, Đà Lạt; tọa độ: 11053’05”N;
108026’29”E. Đất ở đây thuộc loại Đất đỏ vàng trên đá granít (FAO-UNESCO:
Haplic Acrisols). Hồ Tuyền Lâm có 2 nhánh với đặc điểm cây trồng khác biệt nhau trên vùng lưu vực. Nhánh trái có lưu vực chủ yếu là đất trồng cây ngắn ngày như rau, đậu, hoa. Còn nhánh phải có lưu vực chủ yếu là rừng thông tự nhiên. Vì vậy, hai vùng có cây trồng khác nhau được chọn để lấy mẫu nghiên cứu, trong đó vùng nhánh trái ký hiệu G.1 và vùng nhánh phải ký hiệu G.2.
- Vị trí H nằm trong lưu vực hồ Tây Di Linh, thuộc huyện Di Linh, Lâm Đồng;
tọa độ: 11034’38”N; 108002’58”E. Đất ở đây trồng cà phê và thuộc loại Đất nâu đỏ trên đá mácma bazơ và trung tính (FAO-UNESCO: Rhodic Ferralsols).
- Vị trí I thuộc phường Lộc Phát, Bảo Lộc, Lâm Đồng; tọa độ: 11034’58”N;
107048’27”E. Đất ở đây trồng dâu nuôi tằm và thuộc loại Đất nâu vàng trên Bazan (FAO-UNESCO: Xanthic Feralsols).
- Vị trí K nằm trong lưu vực hồ Đạ Tẻh, huyện Đạ Tẻh, Lâm Đồng; tọa độ:
11035’36”N; 107035’26”E. Đất ở đây trồng cây ngắn ngày và thuộc loại Đất xám Feralít trên đá sét và biến chất (FAO-UNESCO: Ferralic Acrisols).
- Vị trí L nằm trong lưu vực hồ Thác Mơ, xã Đức Hạnh, huyện Phước Long, Bình Phước; tọa độ: 11051’43”N; 107006’37”E. Đất ở đây trồng cây công nghiệp và thuộc loại Đất đỏ vàng trên Bazan (FAO-UNESCO: Rhodic Ferralsols).
Hình 2.3. Các vùng lấy mẫu nghiên cứu
- Ngoài ra, để khảo sát ảnh hưởng của hiệu ứng phân tách cấp hạt trong dòng chảy đến hàm lượng và tỷ số các đồng vị phóng xạ trong trầm tích cửa sông, một mẫu trầm tích vùng Nam Triệu - Hải Phòng (vị trí M) đã được thu góp. Việc khảo sát trầm tích cửa sông - nơi thường xuyên chịu tác động của nước biển và trầm tích hồ trong vùng Tây Nguyên sẽ cho chúng ta kết quả đối với 2 môi trường khác nhau rõ rệt về điều kiện vật lý và hóa học.
2.4.2.2 Thu góp mẫu
Mẫu đất và trầm tích được lấy theo một số cách khác nhau để phục vụ cho mục đích nghiên cứu [50,51,57,76]. Để khảo sát sự phân bố đồng vị phóng xạ theo độ sâu, các lớp đất hoặc trầm tích được lấy theo độ sâu tăng dần với bề dày từng lớp phục thuộc vào mức độ chi tiết cần đạt được. Để khảo sát sự phân bố đồng vị phóng xạ theo không gian, các mẫu đất được lấy theo lưới ô vuông hoặc tam giác, còn trầm tích thường được lấy theo hướng dòng chảy. Để giải quyết các vấn đề nêu ra trong luận án, mẫu đất và trầm tích tại 12 vùng nghiên cứu (ký hiệu từ A đến M), được thu góp theo một số cách như sau:
- Mẫu đất bề mặt: Mẫu được lấy bằng ống thép hình trụ, đường kính 10 cm và sâu 30 cm.
- Mẫu đất theo profin: Mẫu đất profin được lấy theo 2 dạng:
Mẫu được lấy theo từng lớp dày 1 ÷ 2 cm từ trên mặt đến độ sâu 30 cm bằng dụng cụ khoan đường kính 10 cm.
Mẫu được lấy theo 3 lớp: 0 - 6 cm, 6 - 30 cm và 30 - 40 cm bằng ống thép đường kính 10 cm.
- Mẫu trầm tích bề mặt: Trầm tích lớp bề mặt dày khoảng 10 cm được lấy bằng dụng cụ gàu xúc chuyên dụng.
- Mẫu trầm tích theo profin: Lõi trầm tích có đường kính 6,5 cm được lấy lên bằng thiết bị khoan chuyên dụng; sau đó lõi trầm tích được chia thành các lát cắt có bề dày khoảng 2 ÷ 3 cm để làm mẫu phân tích.
Thông tin chi tiết về quy cách lấy mẫu tại 12 vị trí được trình bày trong phần sau đây và được mô tả khái quát như trong Bảng 2.4.
• Các vị trí A, B, C, D
Tại các vị trí A, B, C, D mẫu đất được lấy trong các mô hình nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu đất Tây Nguyên. Tại mỗi mô hình, 15 mẫu đất bề mặt được lấy ở 15 điểm cách nhau 4 5 m. Sơ đồ lấy mẫu đất bề mặt tại các mô hình tương tự như sơ đồ đưa ra trên Hình 2.4 đối với vị trí C.
Riêng đối với mô hình nghiên cứu tại vị trí C, cặn xói mòn trong bể hứng được thu góp 5 lần trong 3 năm từ 2003 đến 2005 (các mẫu được ký hiệu từ CT1 ÷ CT5).
• Vị trí E
- Mẫu đất bề mặt được lấy tại 10 điểm (ký hiệu ES1 ÷ ES10) trong mô hình nghiên cứu nằm trên lưu vực Hồ Xuân Hương (Phường 8, Đà Lạt), mỗi điểm cách nhau 4 m (như sơ đồ Hình 2.5). Ngoài ra, 2 mẫu đất trong lưu vực Hồ Xuân Hương (ký hiệu ES11 và ES12) cũng được thu thập để phân tách cấp hạt.
CS1 CS2 CS2 CS4 CS5
CS6 CS7 CS8 CS9 CS10
CS11 CS12 CS13 CS14 CS15
2 4 6 8
Chieu rong (m)
0 5 10 15 20 25
Chieu dai (m)
5 10 15 20 25
Be thu tram tich
Hình 2.4. Mô hình nghiên cứu và sơ đồ lấy mẫu tại vị trí C
ES5 ES4 ES3 ES2 ES1
ES10 ES9 ES8 ES7 ES6 0.0 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
Chieu rong (m)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Chieu dai (m)
Be thu tram tich
Hình 2.5. Mô hình nghiên cứu và sơ đồ lấy mẫu đất tại vị trí E
- Cặn xói mòn trong bể hứng của mô hình nghiên cứu được thu góp 6 lần trong 3 năm từ năm 2003 đến năm 2005 (ký hiệu ET1 ÷ ET6).
- Mẫu đất theo profin được lấy tại 3 điểm (ký hiệu ESP1 ÷ ESP3) nằm trên các đỉnh đồi khá bằng phẳng (độ dốc < 30). Tại mỗi điểm, đất được lấy theo từng lớp dày 1 ÷ 2 cm từ trên mặt đến độ sâu 30 cm.
- Mẫu trầm tích bề mặt được lấy tại 01 điểm trong hồ Xuân Hương để phân tách cấp hạt (ký hiệu ET7).
• Vị trí F
Tại vị trí F (lưu vực hồ Đơn Dương) các loại mẫu sau đây đã được thu thập:
- Mẫu đất bề mặt được lấy trên 2 quả đồi cách nhau khoảng 0,5 km trong lưu vực hồ. Trên đồi thứ nhất (ký hiệu F1), 14 mẫu được lấy theo đường dốc từ đỉnh đến chân, mỗi mẫu cách nhau 10 m (ký hiệu FS1 ÷ FS14). Trên đồi thứ hai (ký hiệu F2), 10 mẫu cách nhau 10 m được lấy theo một đường dốc (ký hiệu FS15 ÷ FS24).
- Mẫu đất theo profin (lớp dày 1 ÷ 2 cm) được lấy tại đỉnh đồi F1 (ký hiệu FSP1) và tại đỉnh đồi F2 (ký hiệu FSP2).
- Mẫu đất profin theo 3 lớp (0 - 6 cm, 6 - 30 cm và 30 - 40 cm) được lấy tại 20 điểm trên 2 quả đồi F1 và F2 (mỗi quả đồi lấy 10 mẫu) để đánh giá phân bố của
137Cs trong các tầng đất đối với rừng tự nhiên (ký hiệu FSP3 ÷ FSP22).
- Mẫu trầm tích theo profin được lấy tại 01 điểm trong hồ Đơn Dương và sau đó lõi trầm tích được chia thành các lớp theo độ sâu tăng dần (ký hiệu FTP1).
• Vị trí G
Tại vị trí G (vùng hồ Tuyền Lâm), các loại mẫu đất và trầm tích sau đây đã được thu thập (điểm lấy mẫu như trên Hình 2.6):
- Mẫu đất bề mặt được lấy tại 20 điểm cách nhau khoảng 10 m tại vùng G1 - lưu vực nhánh trái hồ (ký hiệu GS1 ÷ GS20) và 20 điểm cách nhau khoảng 10 m tại vùng G2 - lưu vực nhánh phải của hồ (ký hiệu GS21 ÷ GS40).
- Mẫu trầm tích theo profin được lấy
tại 3 điểm trong hồ, bao gồm vùng giữa hồ (ký hiệu GTP1), nhánh trái (ký hiệu GTP2) và nhánh phải (ký hiệu GTP3).
25.20 25.40 25.60 25.80 26.00 26.20 26.40 Kinh do Dong
52.80 53.00 53.20 53.40 53.60 53.80 54.00 54.20 54.40
Vi do Bac
11 108
GTP3 GTP2
GTP1
GS21 - GS40 GS1-GS20
Hình 2.6. Điểm lấy mẫu đất tại vị trí G
Bảng 2.4. Khái quát về vị trí nghiên cứu và số mẫu thu góp
Code Vị trí thu góp mẫu Loại đất Quy cách lấy mẫu Số điểm
lấy mẫu
Ký hiệu mẫu
A
Mô hình nghiên cứu tại A Yun, Chư Sê, Gia Lai
Đất nâu tím trên Bazan (Rhodic
Nitisols)
Mẫu đất bề mặt 15 AS1 ÷ AS15
B
Mô hình nghiên cứu tại Ia Hrú, Chư Sê, Gia Lai
Đất nâu đỏ trên Bazan (Rhodic
Ferralsols)
Mẫu đất bề mặt 15 BS1 ÷ BS15
C
Mô hình nghiên cứu tại Ea Nuol Buôn Đôn, Đắk Lắk
Đất nâu đỏ trên Bazan (Rhodic
Ferralsols)
- Mẫu đất bề mặt;
- Trầm tích (cặn xói mòn từ mô hình)
15 5
CS1 ÷ CS15 CT1 ÷ CT5
D
Mô hình nghiên cứu tại Hòa Thắng, Buôn Ma Thuột
Đất nâu đỏ trên Bazan (Rhodic
Ferralsols)
Mẫu đất bề mặt 15 DS1 ÷ DS15
E
Lưu vực Hồ Xuân Hương, Phường 8, Đà Lạt
Đất đỏ vàng trên đá granit (Haplic
Acrisols)
- Mẫu đất theo profin
- Mẫu đất mặt trong mô hình nghiên cứu - Trầm tích (cặn xói mòn từ mô hình) - Mẫu đất ngoài mô hình (phân cấp hạt) - Trầm tích hồ bề mặt
3 10
6 2 1
ESP1÷ESP3 ES1 ÷ ES10 ET1 ÷ ET6 ES11, ES12
ET7
F
Lưu vực hồ Đơn Dương, huyện Đơn Dương, Lâm Đồng
Đất xám mùn trên núi trên đá mácma
axít (Humic Acrisols)
- Mẫu đất theo profin
- Mẫu đất bề mặt - Mẫu trầm tích hồ theo profin
22 24 1
FSP1÷FSP22 FS1 ÷ FS24
FTP1
G Lưu vực hồ Tuyền Lâm, Đà Lạt
Đất đỏ vàng trên đá granít (Haplic
Acrisols)
- Mẫu đất bề mặt - Mẫu trầm tích hồ theo profin
40 3
GS1 ÷ GS40 GTP1÷GTP3
H
Lưu vực hồ Tây Di Linh, huyện Di Linh, Lâm Đồng
Đất nâu đỏ trên đá mácma bazơ và trung tính (Rhodic
Ferralsols)
- Mẫu đất bề mặt - Mẫu trầm tích hồ theo profin
18 01
HS1 ÷ HS18 HTP1
I Phường Lộc Phát, Bảo Lộc, Lâm Đồng
Đất nâu vàng trên Bazan (Xanthic
Feralsols)
- Mẫu đất theo profin
- Mẫu đất bề mặt
20 40
ISP1÷ISP20 IS1 ÷ IS40
K
Lưu vực hồ Đạ Tẻh, huyện Đạ Tẻh, Lâm Đồng
Đất xám Feralít trên đá sét và biến chất (Ferralic Acrisols)
- Mẫu đất theo profin
- Mẫu đất bề mặt
10 10
KSP1÷KSP10 KS1 ÷ KS10
L
Lưu vực hồ Thác Mơ, xã Đức Hạnh, huyện Phước Long, Bình Phước
Đất đỏ vàng trên Bazan (Rhodic
Ferralsols)
- Mẫu đất bề mặt 15 LS1 ÷ LS15
M Cửa sông Nam
Triệu, Hải Phòng - Trầm tích bề mặt 1 MT1
• Vị trí H
- Tại vị trí H (lưu vực hồ Tây Di Linh), mẫu đất bề mặt được lấy tại 18 điểm theo hai đường dốc trên lưu vực, mỗi điểm cách nhau 10 m (ký hiệu HS1 ÷ HS18).
- Mẫu trầm tích theo profin được lấy tại 01 điểm trong hồ (ký hiệu HTP1)
• Vị trí I
Tại vị trí I (Phường Lộc Phát, Bảo Lộc) mẫu đất được lấy theo 2 dạng:
- Mẫu đất bề mặt được lấy tại 40 điểm theo hai đường dốc trong vùng đồi trồng dâu nuôi tằm, mỗi điểm cách các điểm bên cạnh khoảng 15 m (ký hiệu IS1 ÷ IS40).
- Mẫu đất profin (lấy theo 3 lớp: 0 - 6 cm, 6 - 30 cm và 30 - 40 cm) được lấy tại 20 điểm trong đồi dâu nói trên để đánh giá phân bố của 137Cs trong các tầng đất đối với cây công nghiệp (ký hiệu ISP1 ÷ ISP20).
• Vị trí K
Tại vị trí K (lưu vực hồ ĐạTẻh, huyện ĐạTẻh, Lâm Đồng) mẫu đất được lấy theo 2 dạng:
- Mẫu đất bề mặt được lấy tại 10 điểm trong vùng đồi trồng cây ngắn ngày, mỗi điểm cách các điểm bên cạnh khoảng 10 m (ký hiệu KS1 ÷ KS10).
- Mẫu đất profin (lấy theo 3 lớp: 0 - 6 cm, 6 - 30 cm và 30 - 40 cm) được lấy tại 10 điểm trong vùng nói trên để đánh giá phân bố của 137Cs trong các tầng đất đối với cây ngắn ngày (ký hiệu KSP1 ÷ KSP10).
• Vị trí L
Tại vị trí L (lưu vực hồ Thác Mơ, xã Đức Hạnh, huyện Phước Long, Bình Phước) mẫu đất bề mặt được lấy tại 15 điểm dọc theo đường dốc từ đỉnh đến chân đồi, mỗi điểm cách nhau khoảng 10 m (ký hiệu LS1 ÷ LS15).
• Vị trí M (Nam Triệu - Hải Phòng)
Một mẫu trầm tích bề mặt (trong lớp 10 cm trên cùng) được thu thập để phân tách cấp hạt (ký hiệu MT1).
2.4.3 Xử lý mẫu và phân tích
Các mẫu đất và trầm tích sau khi được lấy về phòng thí nghiệm, được sấy ở nhiệt độ 1050C ít nhất trong 24 giờ đến khi khô hoàn toàn, loại bỏ sỏi đá > 2 mm và sau đó được nghiền mịn và bảo quản trong các túi nhựa polyethylen [77]. Để chuẩn bị mẫu đo trên phổ kế gamma, các mẫu có khối lượng không đủ để gia công theo dạng hình giếng (khối lượng < 200g) thì sẽ được gia công theo hình đĩa. Chi tiết về
hình học đo của mẫu đối với các vị trí khảo sát như sau:
- Các mẫu đất theo profin (ESP1 ÷ ESP3, FSP1, FSP2) được gia công theo hình học đĩa để phân tích đồng vị phóng xạ bằng phương pháp thu nhận phổ gamma.
- Các mẫu đất profin theo 3 lớp (FSP3 ÷ FSP22, ISP1 ÷ ISP20, KSP1 ÷ KSP10) được gia công theo hình học giếng để phân tích đồng vị 137Cs bằng phương pháp gamma.
- Tất cả các mẫu đất bề mặt tại 11 vị trí nghiên cứu được gia công theo hình giếng và phân tích đồng vị phóng xạ bằng phương pháp gamma.
- Các mẫu đất bề mặt lấy trong 2 mô hình nghiên cứu tại vị trí C và E (đây là các mô hình có thu góp cặn xói mòn trong bể hứng trong 3 năm) được xử lý để phân tích tiếp các đồng vị thori trên hệ phổ kế anpha.
- Các mẫu đất bề mặt (ES11 và ES12) được phân tách cấp hạt theo phương pháp rây ướt. Tất cả các cấp hạt sau đó được phân tích đồng vị phóng xạ trên hệ phổ kế gamma phông thấp; các đồng vị thori được phân tích trên hệ phổ kế anpha.
- Các mẫu trầm tích tại vị trí C và E (cặn xói mòn từ mô hình nghiên cứu) được xử lý để phân tích đồng vị phóng xạ theo cả phương pháp anpha lẫn gamma (theo hình giếng).
- Các mẫu trầm tích theo profin (FTP1, GTP1 ÷ GTP3, HTP1) được xử lý và phân tích các đồng vị phóng xạ trên phổ kế gamma theo hình học dạng đĩa.
- Các mẫu trầm tích bề mặt (ET7, MT1) được phân tách cấp hạt theo phương pháp rây ướt và rơi lắng trong cột nước. Tất cả các cấp hạt sau đó được phân tích trên các hệ phổ kế gamma và anpha để xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ.