Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT PHÓNG XẠ CỦA MẪU ĐẤT ĐÁ VÀ THỰC VẬT
1.3. Đặc điểm của nồng độ phóng xạ trong mẫu đất đá và mẫu thực vật
Hạt nhân phóng xạ tự nhiên có mặt trong tất cả các môi trường của con người bao gồm đất, nước, không khí, thực phẩm và thậm chí cả cơ thể của con người chúng ta cũng chứa các chất phóng xạ tự nhiên. Hạt phóng xạ tự nhiên thường có nồng độ rất thấp và chủ yếu có nguồn gốc từ họ U, Th, 40K hay còn gọi là hạt phóng xạ nguyên thủy trên Trái đất[9]. Các hạt phóng xạ tự nhiên được hình thành từ quá trình tương tác của bức xạ vũ trụ với vật chất trên Trái đất. Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật phát triển, con người đã tạo ra nguồn phóng xạ (phóng xạ nhân tạo) được hình thành trong các quá trình ứng dụng phóng xạ trong y học, sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp, thử nghiệm và sản xuất vũ khí hạt nhân, khai thác khoáng sản, làm giàu nhiên liệu, sử dụng cho lò phản ứng hạt nhân… Quá trình
16
hình thành nguyên tố phóng xạ (cả tự nhiên và nhân tạo) đều được diễn ra tại lớp vỏ Trái đất –là nơi xảy ra quá trình phân rã phóng xạ của hạt nhân phóng xạ ban đầu vào trong đất hoặc phát bụi phóng xạ vào không khí.
Với hệ thực vật trên Trái đất, toàn bộ quá trình tồn tại, sinh trưởng đều gắn liền với các điều kiện môi trường từ lớp vỏ Trái đất (đất, nước, không khí). Do đó, mọi cá thể thực vật đều chứa lượng phóng xạ nhất định từ các nguồn phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trên lớp vỏ Trái đất. Thực vật trực tiếp bám bụi phóng xạ từ môi trường qua lá và thân cây do tiếp xúc với bụi phóng xạ trong không khí. Khi bụi phóng xạ (gọi là rác thải phóng xạ), hoặc nồng độ phóng xạ trong đất đạt đến một mức độ nhất định (nó sẽ vượt lên trên bề mặt của Trái đất) sẽ tác động và bám trực tiếp vào thân cây, lá cây. Theo đánh giá chung của các nhà nghiên cứu, hiện nay các loại bụi phóng xạ trên bề mặt Trái đất đang ngày càng gia tăng và các nguyên tố phóng xạ nhân tạo có thể được tìm thấy hầu hết trong các mẫu đất, nước, thực phẩm,các loài động và thực vật…[8]
Ngoài ra thực vật còn bị nhiễm phóng xạ thông qua việc rễ cây hấp thụ các chất phóng xạ chứa trong nước và đất đá. Quá trình này xảy ra tất yếu với mọi cá thể thực vật do đó, hầu hết các loại thực vật đều chứa một lượng nhất định nguyên tố phóng xạ tự nhiên như urani, thori, radium và kali. Hiện nay, hàng loạt phóng xạ trong đất bị ô nhiễm được hấp thụ bởi rễ cây sau đó được chuyển giao cho các chồi, và trở thành một phần của chuỗi thức ăn [12]. Khi cây lương thực được trồng trong đất bị ô nhiễm, các chất phóng xạ được chuyển từ đất vào rễ cây, vào chồi cây và cuối cùng là nó được đưa vào chuỗi thức ăn, nước uống của con người [12].
1.3.2. Nồng độ phóng xạ trong mẫu thực vật
Theo kết quả nghiên cứu chung của các nhà khoa học, trong các loại rau quả, thực vật đều chứa một lượng nguyên tố phóng xạ với nồng độ nhất định. Nồng độ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như mức độ ô nhiễm phóng xạ của đất, nước, không khí; mức độ (khả năng) hấp thụ phóng xạ của từng loài, từng cá thể thực vật. Một số kết quả nghiên cứu cụ thể về thành phần, nồng độ và tính chất của các nguyên tố phóng xạ chứa trong các mẫu thực vật: Trong trái cây, rau và thực vật
17
có chứa kim loại nặng và nguyên tố phóng xạ phát bức xạ gamma [10]. Trong các loại rau xanh, trái cây, đỗ, gạo, các loại củ, các thực phẩm có nguồn gốc từ đường, cà phê, bột mì, bột mì, bột ngô, mì ống… có chứa các hạt nhân phóng xạ tự nhiên
232Th, 238U, 210Pb, 226Ra, 228Ra. Mỗi năm, việc con người ăn các loại rau và thức ăn chế biến từ những thực phẩm trên cũng đồng nghĩa với việc tiêu thụ một lượng nguyên tố phóng xạ tự nhiên có thời gian sống dài 14.5μSv [18]. - Trong lá Chè xanh có chứa đồng vị phóng xạ 90Sr và 137Cs cao hơn so với những thực phẩm có nguồn gốc thực vật khác. Nồng độ phóng xạ trong Chè được so sánh ngang với rau ở Ấn Độ và Nhật Bản [16]. - Trung bình trong mỗi bữa ăn hỗn hợp có chứa một lượng phóng xạ của ngũ cốc với nồng độ khoảng 1-3,5 pCi / kg 210Pb. Hơn một trăm món ăn khác nhau (thịt, rau, ngũ cốc, thủy sản ,… ) đã được Ramiza , Hussain , Rani và Nasim - Akhtar thu thập và phân tích phóng xạ trong các năm 1998, 1999, 2000 và được coi như một phần của chương trình giám sát thực phẩm quốc gia của Syria[6].
Theo kết quả nghiên cứu của Ramiza, M.Y. Hussain, M Rani và Nasim- Akhtar thuộc Khoa vật lý, Trường Đại học nông nghiệp, Faisalabad, Pakistan (năm 2010) tiến hành khảo sát nồng độ phóng xạ tự nhiên chứa trong các mẫu rau quả ở những điều kiện khác nhau. Mẫu khảo sát là 01 kg rau quả (rau trứng, bầu, khoai tây và ớt ngọt) được thu thập từ nhiều địa điểm khác nhau tại Thành phố Faisalabad.
Các mẫu được phân tích ở các điều kiện rửa sạch, bóc vỏ ngoài, luộc, sấy ở nhiệt độ cao và sấy ở nhiệt độ thấp. Hoạt động khảo sát được tiến hành cho cả hai hình thức rửa/ không rửa và cắt nhỏ (hoạt độ phóng xạ của nước luộc và nước sử dụng để rửa khoảng 3,25 Bq /L. Các mẫu được làm khô trong dầu ăn Kisan Sun Flower ở nhiệt độ 110 độ C; và làm mát bằng nước đến nhiệt độ khoảng 380 C). Các phân tích đã được thực hiện cả trước và sau khi chế biến; cả trong tình trạng nóng và lạnh. Sử dụng các detector Geiger Muller để xác định hoạt độ phóng xạ [18]. Bảng 1.4 đưa ra hoạt độ phóng xạ riêng của một số mẫu thực vật ở một số điều kiện khác nhau.
18
Bảng 1.4. Hoạt độ phóng xạ riêng của một số mẫu thực vật ở một số điều kiện khác nhau[18].
Điều kiện Rau trứng Bq/kg
Bầu Bq/kg Bình Bầu Bq/kg
Khoai tây Bq/kg Ớt ngọt Bq/kg Rửa 51.34+0.79 41.42+0.46 42.13+0.64 47.05+0.72 46.2+0.93 Cắt nhỏ 43.22+1.93 38.67+1.30 38.8+0.33 38.18+0.24 39.47+0.41
Sấy ở nhiệt độ cao
56.11+0.72 55.33+0.36 53.87+0.33 53+0.42 53.4+0.31
Sấy ở nhiệt độ thấp
45.11+0.44 45.1+ 0.11 41.33+1.75 40.83+0.87 39.2+0.38
Từ số liệu của bảng 1.4 ta thấy rằng:
- Hoạt độ phóng xạ của tất các rau quả đã giảm sau khi rửa.
- Ở điều kiện sấy ở nhiệt độ thấp hoạt độ phóng xạ trong rau, quả nhỏ hơn ở điều kiện sấy ở nhiệt độ cao.
- Hoạt độ phóng xạ trong rau quả giảm theo các điều kiện khác nhau từ sấy ở nhiệt độ cao đến rửa sạch và cuối cùng là sấy ở nhiệt độ thấp.
- Ở điều kiện sấy ở nhiệt độ cao hoạt độ phóng xạ riêng cao nhất đã được tìm thấy trong cây rau trứng (56,11 0,72 Bq / kg); hoạt độ phóng xạ riêng thấp nhất đã được tìm thấy trong khoai tây (53 0,42 Bq / kg).
1.3.3. Nồng độ phóng xạ trong mẫu đất đá
Kali phân bố chủ yếu trong vỏ Trái đất. Nồng độ trong đá vôi khoảng 0,1 % và tăng lên đến 4 % trong đá granit. Hoạt độ phóng xạ riêng trung bình của 40K trong vỏ Trái đất là 0,62 Bq/gam. Trong các loại đá granit nghèo canxi và xianit thì giá trị này có thể vượt quá 1,82 Bq/gam. Đối với những loại đất nghèo thì nồng độ
40K chỉ khoảng 440 Bq/kg. Có thể làm tăng đáng kể nồng độ kali trong đất bằng các hoạt động nông nghiệp được tiến hành trong suốt 20 năm với cường độ lớn.