2.4.1. Hệ thống tiêu chuẩn môi trƣờng phóng xạ thế giới và Việt Nam
a. Thành phần môi trường phóng xạ tự nhiên
Môi trường phóng xạ tự nhiên được hình thành từ các nguồn bức xạ khác nhau và tồn tại trong điều kiện tự nhiên luôn biến đổi. Sự biến đổi của môi trường phóng xạ tự nhiên hoặc làm tăng nguy cơ gây ô nhiễm phóng xạ hoặc có thể giảm thiểu tác động của nó.
Tác động của môi trường phóng xạ lên con người được thể hiện qua liều tương đương bức xạ H (mSv/năm). Đây là đại lượng cùng với các số liệu về nồng độ khí phóng xạ, bụi phóng xạ, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ, cường độ bức xạ từ các nguồn phản ánh hiện trạng môi trường phóng xạ tại nơi nghiên cứu, độ ô nhiễm cũng như khả năng ảnh hưởng của chúng đến môi trường sinh thái xung quanh. Đại lượng liều tương đương bức xạ được biểu diễn bởi công thức:
H = Hn + Ht Trong đó:
Hn là liều chiếu ngoài hiệu dụng được tích luỹ trong một năm. Ht là liều chiếu trong được tính theo công thức Ht = Hd + Hp
Trong đó:
Hd là liều chiếu trong do các chất phóng xạ xâm nhập qua đường tiêu hóa Hp là liều chiếu trong do các chất phóng xạ xâm nhập qua đường hô hấp
Đại lượng Hn có thể đo được nhờ các máy đo chuyên dụng, hoặc tính toán từ số đo cường độ gamma môi trường. Ht được tính toán từ các số liệu phân tích nồng độ Rn, bụi phóng xạ và hàm lượng các nguyên tố phóng xạ trong nước, trong thực phẩm.
Vào đầu những năm 90 Uỷ ban an toàn xạ quốc tế (ICRP) đã đưa ra khái niệm “ hiệu ứng ngẫu nhiên và tất nhiên” để phân biệt các hiệu ứng mà mức độ trầm trọng của chúng liên quan tới liều chiếu. Trong thông báo của Publication 60, ICRP giải thích rằng các hiệu ứng ngẫu nhiên là những hiệu ứng (thường là về lâu dài)
43
không có ngưỡng rõ rệt. Nguy cơ xảy ra một hiệu ứng do chiếu xạ tăng lên cùng với sự tăng liều, nhưng mức độ trầm trọng của hiệu ứng đó không phụ thuộc vào độ lớn của liều. Các hiệu ứng tất nhiên là hiệu ứng có ngưỡng xác định. Mức độ trầm trọng của hiệu ứng tăng lên theo sự tăng của liều, nhưng nguy cơ xảy ra hiệu ứng là không tồn tại ở dưới ngưỡng và chắc chắn xảy ra ở trên ngưỡng đó. Do đó công tác nghiên cứu để kiểm soát an toàn bức xạ của môi trường sống, bảo vệ sức khoẻ con người là rất cần thiết. Trên cơ sở nghiên cứu môi trường phóng xạ vùng nghiên cứu, ta xác định phông phóng xạ tự nhiên và mức độ ô nhiễm môi trường phóng xạ. Những thành phần chính gây ra sự biến động của môi trường phóng xạ tự nhiên được thể hiện ở sơ đồ Hình 2.2.
Hình 2.2. Thành phần môi trường phóng xạ
b. Tiêu chuẩn liều chiếu xạ giới hạn
+ Các văn bản tiêu chuẩn của quốc tế và Việt Nam
- Bộ tiêu chuẩn an toàn bức xạ ion hoá do IAEA ban hành 1996, tại Vienna.
- Các tiêu chuẩn an toàn phóng xạ: Cộng hoà Liên Bang Nga (NRB-96), Moscova, (1996). Tia bức xạ vũ trụ Không khí (Rn, Tn, Ac) Sinh vật (U, Th, K) Đất, đá (U, Th, K, Sr)
Chiếu trong qua đường hô hấp (mSv/năm) Hp = 0,01x Rn(Bq/m3) Chiếu ngoài (mSv/năm)
Hn = I.K.t.N.Q = 0,076.I (µR/h) Liều tương đương H=Hn + [Hp+Hd] Nồng độ các chất phóng xạ MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ Bức xạ: , , Nước (U, Ra, Th, K)
44 + Các văn bản Việt Nam.
- Nghị định số 50/1998/NĐ-CN ngày 16/7/1998 của Chính phủ “Quy định chi tiết việc thi hành pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ”.
- Quyết định số 2920-QĐ-MTg ngày 21/12/1996 của Bộ trưởng Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường về việc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường.
- TCVN 3727- 82; 4498-88; 5635-1991. - TCVN 6866; 6867-1; 6868 năm 2001.
- TCVN 7173 (ISO 9271-1992); 7174 (ISO 9271-1992) năm 2002.
- TCVN 7889 : 2008 do Viện Vật liệu xây dựng biên soạn, Tổng Cục đo lường thẩm định, Bộ Xây dựng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
+ Tiêu chuẩn liều chiếu tổng giới hạn
- Chiếu xạ nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ phải được kiểm soát sao cho: (-) Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm được lấy trung bình trong 5 năm liên tục không được vượt quá 20 mSv/năm.
(-) Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm riêng lẻ bất kỳ không được vượt quá 50 mSv/năm.
- Chiếu xạ dân chúng
(-) Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm không được vượt quá 1 mSv/năm. (-) Trong trường hợp đặc biệt, liều hiệu dụng có thể tăng 5 mSv/năm cho một năm riêng lẻ, nhưng liều hiệu dụng trung bình cho 5 năm liên tục không vượt quá 1 mSv/năm.
Các giới hạn này bao gồm cả liều chiếu trong và liều chiếu ngoài, không kể phông tự nhiên.
45
Bảng 2.2. Bảng thống kê liều bức xạ giới hạn
Đối tƣợng
Liều bức xạ giới hạn (mSv/năm)
Pháp Nga (1996) IAEA (1996) Việt Nam
(1998)
A 20 20 20 20
B 4,5 5 - -
C 3 1 1 1
Ghi chú:
A: Nhân viên bức xạ là những người làm việc trực tiếp với bức xạ (thường xuyên hay tạm thời)
B: Những người lân cận là những người không làm việc trực tiếp với bức xạ nhưng do điều kiện sinh sống, làm việc gần cơ sở bức xạ nên có thể chịu tác động của bức xạ (các nguồn bức xạ hoặc chất thải phóng xạ).
C: Dân chúng nói chung + Các tiêu chuẩn thứ cấp
Nồng độ giới hạn là nồng độ cao nhất của chất phóng xạ trong một đơn vị thể tích không khí thở đối với các đối tượng để cho mức xâm nhập hằng năm của chất phóng xạ vào cơ thể không vượt quá giới hạn qui định (bảng 2.3).
Bảng 2.3. Các mức nồng độ khí radon tự nhiên trung bình năm trong nhà(TCVN 7889 : 2008) Các mức Đối tƣợng áp dụng Quy định Mức hành động Trường học >150 Bq/m3 Nhà ở >200 Bq/m3 Nhà làm việc >300 Bq/m3 Mức khuyến cáo Nhà xây mới <100 Bq/m
3
Nhà hiện sử dụng <200 Bq/m3 Mức phấn đấu Các loại nhà <60 Bq/m3
Chú thích: sau khi đã áp dụng các biện pháp giảm thiểu, nồng độ khí Radon tự nhiên trung bình năm trong nhà vẫn ở mứa hành động thì phải chuyển đổi mục đích sử dụng
46
Nồng độ Rn trong không khí theo ICRP (Ủy ban an toàn bức xạ quốc tế) ≤ 150Bq/m3.
Bảng 2.4. Hoạt độ phóng xạ giới hạn trong không khí, nước và thực phẩm
Nguyên t
ố
Xâm nhập theo đƣờng tiêu hoá Nồng độ giới hạn trong không khí
TCVN
[4] Tiêu chuẩn của IAEA[2] Tiêu chuẩn của ICRP [3]
Hoạt độ
cho phép Hệ liều E số Giới hạn năm
Hoạt độ cho phép Bq/kg Sv/Bq Bq/năm Bq/kg K40 9,25x10+3 6,2x10-9 1,6x10+5 2,0x10+2 Ra226 19,9x10-1 2,8x10-7 3,6x10+3 4,5x10 Th232 7,40x10-1 2,3x10-7 4,3x10+3 5,4x10 U238 2,17x10+1 4,4x10-8 6,0x10+2 7,3x10-1 Rn222 ≤ 150 2.4.2. Phƣơng pháp thành lập bản đồ
Để có cơ sở đánh giá môi trường phóng xạ cần phải xác định giá trị phông, dị thường và xây dựng được hệ thống bản đồ phông tự nhiên.
Xác định giá trị phông tự nhiên (Cn-mSv/năm), các giá trị dị thường như sau: - Tính phông tự nhiên (Cntn) và dị thường (Ca):
Để tính được Cntn (cho liều tương đương bức xạ) tác giả sử dụng phương pháp phổ biến hiện nay là phương pháp thống kê phân lớp. Nội dung của nó là xây dựng biểu đồ tần suất tích luỹ (%), giá trị đạt tần suất tích luỹ cao nhất chính là hàm lượng Cntn, [7].
Nguyên tắc chọn diện tích để thống kê là lớn hơn từ 3 đến 6 lần diện tích dị thường. Trong cả vùng nghiên cứu, tác giả chọn toàn bộ diện tích đo đạc.
Việc xác định Cn, Ca được thực hiện theo Quy phạm thăm dò phóng xạ của Bộ Công nghiệp ban hành năm 1998 và Quy phạm địa hoá được Tổng cục Mỏ và địa chất ban hành năm 1987. Theo đó các dị thường được tính ở 3 mức:
Ca1 = Cn + S Ca2 = Cn + 2S
47 Ca3 = Cn + 3S
Trong đó S là độ lệch quân phương và bằng 1/2 độ rộng của biểu đồ ở vị trí 0,606 của giá trị cực đại. Cn được tính tương tự Cntn nhưng trong tập mẫu đưa vào tính đã loại bỏ các giá trị cao đột biến liên quan đến quặng.
Các vùng có giá trị Ca1, Ca2, Ca3 này nếu nhỏ hay bằng hơn giá trị giới hạn cho phép (bảng 2.2) thì được xếp vào các vùng có nguy cơ ô nhiễm.
Xác định liều chiếu ngoài (Hn-mSv/năm).
Trên cơ sở phân bố các đường đẳng trị và hàm lượng phông tự nhiên của liều chiếu ngoài chúng ta phân vùng giá trị liều chiếu ngoài.
Xác định liều chiếu trong qua đường hô hấp (Ht-Bq/m3) trên cơ sở phân bố đẳng trị và hàm lượng phông tự nhiên của liều chiếu trong (Rn) qua đường hô hấp, chúng ta phân vùng giá trị liều chiếu trong nêu trên.
Xác định tổng liều chiếu: Ở đây do không có kết quả phân tích hàm lượng các
nguyên tố trong nước, thực phẩm, nên liều chiếu tổng chỉ tính 2 thành phần cơ bản của môi trường phóng xạ là liều chiếu ngoài và liều chiếu trong qua đường hô hấp. Trên cơ sở đó, chúng ta xác định được mức độ ô nhiễm của liều chiếu xạ tổng theo tiêu chuẩn Việt Nam (bảng 2.2).
Phương pháp thành lập bản đồ
- Bản đồ cơ sở và nền cho các bản đồ môi trường phóng xạ là bản đồ địa hình và bản đồ địa chất cùng tỷ lệ.
- Xử lý, tính toán và xây dựng các bảng dữ liệu tổng hợp: Từ các bảng dữ liệu cơ sở (số liệu đo), dùng phần mềm văn phòng tính toán và xử lý, liên kết để đưa ra các dạng tổng hợp như bảng kết quả liều chiếu ngoài, liều chiếu trong, liều tương đương…
- Chuyển các dữ liệu dạng bảng đã nhập sang dạng MapInfo để quản lý bằng GIS (tọa độ điểm khảo sát, các kết quả đo của các trạm khảo sát, vị trí các trạm khảo sát trên bản đồ).
48
- Sử dụng các phần mềm vẽ đẳng trị (Surfer, Vertical Map, Discover…) để xây dựng các bản đồ đẳng trị dạng số như bản đồ dẳng trị liều chiếu ngoài, liều chiếu trong, liều tương đương bằng phương pháp nội suy theo khoảng cách.
Thành lập hệ thống bản đồ và xây dựng các chuyên đề trên cơ sở phông phóng xạ tự nhiên, hiện trạng phân bố các khoảng giá trị liều chiếu ngoài, liều chiếu trong, tổng xạ, theo tiêu chuẩn môi trường phóng xạ chính (bảng 2.2) và phân ra vùng ô nhiễm, vùng nguy cơ ô nhiễm.
49
CHƢƠNG 3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƢỜNG PHÓNG XẠ KHU VỰC KHAI THÁC MỎ TITAN KỲ KHANG, TỈNH HÀ TĨNH
3.1. Hiện trạng khu mỏ tital Kỳ Khang
Mỏ tital Kỳ Khang (Hà Tĩnh) hiện đang được khai thác bởi Công ty Khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh (MITRACO), đây được đánh giá là mỏ tital có trữ lượng lớn của tỉnh (bảng 3.1) và được chính phủ đưa vào danh sách các mỏ được quy hoạch khai thác (hình 3.1, 3.2).
Bảng 3.1. Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng titan mỏ Kỳ Khang, Hà Tĩnh (theo Quyết định số 104/2007/QĐ-TTg ngày 13 tháng 7 năm 2007 của Thủ tướng Chính phủ)
Trữ lƣợng và tài nguyên dự báo ilmenit (nghìn tấn)
Trữ lƣợng-tài nguyên dự báo zircon (nghìn tấn) Hàm lượng trung bình (kg/m3) C1 C2 P1 P2 Tổng Hàm lượng trung bình (kg/m3) Tài nguyên dự báo zircon (nghìn tấn) 73,60 1317,42 250,26 1567,68 15,00 142,34
Hiện tại quy trình công nghệ khai thác, chế biến sa khoáng titan tại khu mỏ bao gồm các công đoạn chính sau: Khai thác quặng sa khoáng titan với hàm lượng từ 5-15%; Tuyển ướt để đưa khoáng vật nặng lên đến 85 - 92% và vận chuyển khoáng vật quặng từ xưởng tuyển ướt về xưởng tuyển tinh; Tuyển tinh để đạt tinh quặng hàng hoá; Lưu kho và vận chuyển các sản phẩm hàng hoá về cảng để xuất khẩu. Quặng sa khoáng titan không chỉ là “cát đen” vô hại, mà trong đó có các khoáng vật Ziricon, Monazite chứa các nguyên tố phóng xạ mạnh thuộc dãy 238U và 232Th có thể gây nhiễm xạ, nguy hiểm đến sức khoẻ con người.
Với quy trình sản xuất trên có 2 khu vực chủ yếu bị ảnh hưởng phóng xạ, đó là xưởng tuyển ướt, xưởng tuyển tinh và một số điểm khai thác.
50
Bản thân các mỏ sa khoáng titan ven biển đã gây ra sự nhiễm phóng xạ với mức độ khác nhau đối với môi trường xung quanh. Qua quá trình khai thác, tuyển, làm giàu quặng, vận chuyển các sản phẩm tinh quặng, chất thải....càng làm cho ô nhiễm phóng xạ nghiêm trọng hơn. Mỏ sa khoáng tại khu vực khai thác chế biến quặng nằm rất gần thậm chí xen lẫn với các khu vực dân cư. Bởi vậy cần đặc biệt lưu ý điều tra thực trạng ô nhiễm phóng xạ trong khu mỏ.
Hình 3.1. Khu vực tuyển quặng (04/2012)
51
3.2. Hiện trạng liều chiếu ngoài
Từ kết quả tính toán và bản đồ phân vùng liều chiếu ngoài ta thấy suất liều chiếu ngoài bức xạ gamma trong vùng mỏ Kỳ Khang dao động trong khoảng 1,4 mSv/năm đến 11,04 mSv/năm, đạt giá trị trung bình là 2,17 mSv/năm và có giá trị phông nền là 1,93 mSv/năm (bảng 3.2). Liều chiếu ngoài bức xạ gamma phân bố không đồng đều trong diện tích vùng nghiên cứu (V= 50,40%).
Bảng 3.2. Các giá trị đặc trưng liều chiếu ngoài
Tham số Thông số (Hn-mSv/năm)
Cmax 11,04 Cmin 1,40 Ctb 2,17 Cn 1,93 S 1,09 Ca1 = Cn+s 3,02 Ca2 = Cn+2s 4,11 Ca3 = Cn+3s 5,21 V(%) 50,40
Liều chiếu ngoài bức xạ gamma trong vùng nghiên cứu được phân thành các mức sau: + Hn < 1,4 - 1,93 mSv/năm + 1,93 mSv/năm ≤ Hn < 2,17mSv/năm + 2,17mSv/năm ≤ Hn < 2,93 mSv/năm + 2,93 mSv/năm ≤ Hn < 4,11 mSv/năm + 4,11 mSv/năm ≤ Hn < 6,93 mSv/năm + 6,93 mSv/năm ≤ Hn < 11,04 mSv/năm
- Miền có liều chiếu ngoài bức xạ gamma có giá trị nằm trong khoảng (6,93mSv/năm ≤ Hn < 11,04 mSv/năm) phân bố diện tích nhỏ được thể hiện bằng màu đỏ ở khu vực tuyển luyện và khai thác của thôn Trung Tân, Sơn Hải và Trung Tiến, các thành tạo sa khoáng ở đây là trầm tích có nguồn gốc sông biển tuổi Holocen hạ - trung và trầm tích biển gió tuổi Holocen thượng có liên quan tới chúng
52
là các đá granitamphibol dạng porphyr, granophyr thuộc phức hệ Bản Muồng. Giá trị liều chiếu sau khi trừ phông (Cn = 1,93 mSv/năm) so sánh với giới hạn cho phép đối với đối tượng C (theo tiêu chuẩn của Nga, IAEA và Việt Nam) thì vùng này đã vượt qua tiêu chuẩn cho phép từ 2,36 đến 3,76 lần theo (hình 3.3).
- Miền có liều chiếu ngoài bức xạ gamma có giá trị nằm trong khoảng (4,11 mSv/năm ≤ Hn < 6,93 mSv/năm) phân bố bao quanh vùng có liều chiếu (6,93mSv/năm ≤ Hn < 11,04 mSv/năm) được thể hiện bằng màu đỏ gạch. Liều chiếu bức xạ gamma cũng đã vượt giới hạn an toàn cho phép đối với đối tượng C từ 1,4 đến 2,36 lần (theo tiêu chuẩn của Nga, IAEA và Việt Nam) theo (hình 3.3). - Miền có liều chiếu ngoài bức xạ gamma có giá trị nằm trong khoảng (2,93 mSv/năm ≤ Hn < 4,11 mSv/năm) phân bố bao quanh vùng có liều chiếu (4,11 mSv/năm ≤ Hn < 6,93 mSv/năm) và một diện tích nhỏ ỏ khu vực thành tạo sa khoáng thôn Tiến Thành được thể hiện bằng màu vàng cam. Liều chiếu bức xạ gamma cũng đã vượt giới hạn an toàn cho phép đối với đối tượng C từ 1 đến 1,4 lần (theo tiêu chuẩn của Nga, IAEA và Việt Nam) theo (hình 3.3).
- Miền có liều chiếu ngoài bức xạ gamma có giá trị nằm trong khoảng (2,17 mSv/năm ≤ Hn < 2,93 mSv/năm) phân bố bao quanh liều chiếu (2,93 mSv/năm ≤ Hn < 4,11 mSv/năm) diện phân bố rộng quanh khu vực khai thác sa khoáng thể hiện bằng màu vàng. Miền có giá trị liều chiếu này chưa vượt giới hạn an toàn cho phép đối với đối tượng C (theo tiêu chuẩn của Nga, IAEA và Việt Nam) nhưng đang có nguy cơ ô nhiễm theo (hình 3.3).
- Miền có liều chiếu ngoài bức xạ gamma có giá trị nằm trong khoảng (1,4 mSv/năm ≤ Hn < 1,93 mSv/năm) phân bố rộng khắp khu vực nghiên cứu. Miền có giá trị liều chiếu này còn rất an toàn phóng xạ.
Nhìn chung, phần lớn diện tích của vùng có giá trị liều chiếu ngoài bức xạ gamma dao động chủ yếu trong khoảng Hn < 2,93 mSv/năm. So với tiêu chuẩn an