Cỏc phương phỏp đỏnh giỏ mụi trường liờn quan đến mụi trường phúng xạ đó bước đầu được ỏp dụng vào Việt Nam từ những năm 1980 (Đề tài cấp Nhà nước mó số 5202 “Cơ sở khoa học về việc sử dụng hợp lý tài nguyờn thiờn nhiờn và bảo vệ mụi trường” do GS. Nguyễn Đỡnh Tứ chủ trỡ cú 4 đề tài nhỏnh liờn quan đến phúng xạ”) từ đú đến nay đó cú nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu về đỏnh giỏ mụi trường liờn quan đến mụi trường phúng xạ rất cú hiệu quả thớch hợp.
Trước đõy khi tiến hành khảo sỏt mụi trường phúng xạ tự nhiờn cỏc tỏc giả mới chỉ đưa ra hệ phương phỏp đo suất liều bức xạ gamma, nồng độ radon trong khụng khớ… để phục vụ tớnh tổng liều tương đương. Tuy nhiờn, trong luận ỏn này NCS tập trung nghiờn cứu hệ phương phỏp để tớnh liều hiệu dụng.
Với cỏc tớnh chất vật lý, húa học và địa húa của khoỏng sản phúng xạ và quỏ trỡnh thực tiễn đó ỏp dụng cỏc phương phỏp đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ ở Bộ Tài nguyờn và Mụi trường núi chung và Liờn đoàn Địa chất xạ - hiếm núi riờng, cũng như quỏ trỡnh tham gia thực hiện cỏc đề tài, đề ỏn tại cơ quan của NCS và cỏc khúa học tại nước ngoài về mụi trường (cú khoỏng sản phúng xạ) cho thấy: cỏc quy trỡnh (hệ phương phỏp) ỏp dụng để đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ nờu trờn là bảo đảm độ tin cậy và phự hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật của nước ta. Độ tin cậy được thể hiện qua cỏc đề tài, đề ỏn và cỏc bài bỏo đó được cụng bố [1, 6, ..., 34, 35].
Cỏc thiết bị được sử dụng để đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ là cỏc mỏy đo suất liều gamma mụi trường (DKS-96); đo khớ phúng xạ (RAD-7); đo phổ gamma mụi trường (GAD-6)…, cỏc thiết bị phõn tớch sử dụng mỏy Agilent ICP-MS 7700x và mỏy xỏc định tổng hoạt độ alpha, beta phụng thấp và mỏy phổ phụng thấp GEM-30 của hóng Ortec… Cỏc thiết bị được sử dụng cú độ nhạy và độ tin cậy cao.
Trờn cơ sở tổng hợp cỏc kết quả nghiờn cứu trước và thực tế triển khai cỏc đề ỏn nghiờn cứu về mụi trường núi chung và mụi trường phúng xạ núi riờng tại Liờn đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong thời gian qua [13, 14, 15, 33, 34], NCS cho rằng trong điều kiện Việt Nam hiện nay, việc ỏp dụng cỏc phương phỏp đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ đó được một số nhà nghiờn cứu đề xuất trong cỏc cụng trỡnh [1, 6, 15, ..., 33, 34] là phự hợp với dụng cụ, thiết bị được trang bị ở cỏc đơn vị, cơ quan hoạt động trong lĩnh vực điều tra, đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ. Cỏc dụng cụ, thiết bị hiện cú thuộc loại khỏ hiện đại trờn thế giới. Hệ phương phỏp và cỏc thiết bị, dụng cụ này sử dụng cú nhiều lợi thế như quy trỡnh, quy phạm đó cụng bố rộng rói ở cỏc nước, cỏc thiết bị vận hành đơn giản với chi phớ thấp và khả năng sử dụng tối đa.
Trờn cơ sở cỏc phương phỏp đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ trờn thế giới và Việt Nam và khả năng ỏp dụng chỳng, kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn cho thấy để đỏnh giỏ ảnh hưởng mụi trường phúng xạ cần phải dựa trờn giỏ trị tổng liều. Với hàm lượng cỏc chất phúng xạ trong mụi trường là rất nhỏ, do vậy cần cú hệ thống thiết bị cú độ nhạy và độ tin cậy cao. Từ kết quả tổng hợp tài liệu cú trước [1, 6, 9, ..., 33, 34] và kinh nghiệm thực tế, NCS xỏc lập quy trỡnh kiểm soỏt mụi trường
phúng xạ (hệ phương phỏp điều tra đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ) và thể hiện ở hỡnh 2.12.
Hỡnh 2.12. Quy trỡnh kiểm soỏt mụi trường phúng xạ tự nhiờn
a. Phương phỏp thu thập, tổng hợp tài liệu kết hợp phương phỏp tiệm cận hệ thống
Cụng tỏc thu thập, tổng hợp tài liệu hiện cú được xỏc định là nhiệm vụ trọng tõm, đúng vai trũ quan trọng và chủ yếu để thực hiện mục tiờu, nhiệm vụ của luận ỏn. Cụng tỏc thu thập tài liệu được tiến hành trờn tất cả cỏc tài liệu liờn quan đến mỏ, điểm khoỏng sản phúng xạ ở khu vực nghiờn cứu gồm:
- Tài liệu địa chất gồm: đặc điểm địa chất vựng nghiờn cứu, đỏ chứa quặng, đỏ võy quanh; diện phõn bố quặng hoỏ trong khụng gian (kốm theo bản đồ, sơ đồ); cỏc kết quả địa húa (chủ yếu là vành phõn tỏn địa hoỏ thứ sinh); kết quả phõn tớch mẫu cú khoỏng sản phúng xạ.
- Tài liệu địa vật lý gồm: vành đồng lượng phúng xạ trong khu vực nghiờn cứu; dị thường, qui mụ cỏc dị thường, so sỏnh chỳng với cỏc thõn quặng, đới quặng; bậc dị thường phúng xạ và quan hệ của chỳng với bậc hàm lượng nguyờn tố phúng xạ; cỏc kết quả phõn tớch tham số vật lý…
- Tài liệu địa chất thuỷ văn - địa chất cụng trỡnh gồm: đặc điểm địa chất thủy văn tầng chứa nước, mực nước thuỷ tĩnh, vị trớ cỏc điểm xuất lộ nước ngầm...; đặc điểm địa chất thuỷ văn nước mặt, hệ thống sụng suối, lưu lượng nước...; đặc điểm địa chất cụng trỡnh của cỏc loại đất đỏ, lớp đỏ chứa quặng, đỏ võy quanh quặng; cỏc hiện tượng trượt lở đất, đỏ đổ...; kết quả phõn tớch mẫu nước.
- Tiếp cận tài liệu: từ nghiờn cứu tỷ lệ nhỏ đến tỷ lệ lớn, từ diện đến điểm, từ đơn giản đến phức tạp. Q UY TRèNH KIỂM SO ÁT Mễ I TRƯỜ NG PHể NG XẠ T hu thập, tổng hợp tài liệu kết hợp phương phỏp tiệm cận hệ thống Khảo sỏt thực địa (khảo sỏt địa chất mụi trường, địa vật lý mụi trường) Lấy, gia cụng và phõn tớch mẫu (đất, nước, thực vật) T ổng hợp, xử lý tài liệu (mụ hỡnh hoỏ, mụ hỡnh toỏn, ứng dụng mụ hỡnh lan truyền) Đối sỏnh, kết hợp với kinh nghiệm thực tế Điều tra xó hội học
- Cỏc loại tài liệu khỏc gồm cỏc bỏo cỏo kết quả đỏnh giỏ tỏc động mụi trường đó và đang thực hiện liờn quan đến khoỏng sản phúng xạ; tài liệu về địa chất tai biến và mụi trường núi chung; hệ thống cơ sở dữ liệu núi chung và cơ sở dữ liệu mụi trường núi riờng; cỏc tài liệu liờn quan đến tiờu chuẩn mụi trường, cỏc văn bản phỏp luật của nhà nước và quốc tế về mụi trường.
Tuy nhiờn, luận ỏn tập trung chủ yếu thu thập cỏc loại tài liệu cú trước cỏc hoạt động điều tra, đỏnh giỏ và thăm dũ khoỏng sản phục vụ cho cụng việc nghiờn cứu đỏnh giỏ mụi trường phúng xạ.
b. Phương phỏp khảo sỏt thực địa
b.1. Khảo sỏt địa chất mụi trường
- Mục tiờu: thu thập, phõn tớch hiện trạng địa chất mụi trường trong khu vực nghiờn cứu
- Nhiệm vụ: thu thập, mụ tả chi tiết đặc điểm địa hỡnh, quặng hoỏ, địa chất mụi trường (mức độ xúi mũn, sạt lở, đường vận chuyển quặng, bói thải, thảm thực vật, dõn cư…), cỏc yếu tố ảnh hưởng đến mụi trường phúng xạ, lấy cỏc loại mẫu liờn quan theo loại hỡnh mỏ phúng xạ…
- Tỷ lệ và mạng lưới khảo sỏt: cụng tỏc khảo sỏt địa chất mụi trường được thực hiện theo mạng lưới ụ vuụng tuỳ theo mức độ nghiờn cứu (bảng 2.4)
Bảng 2.4. Mạng lưới khảo sỏt địa chất mụi trường
TT Tỷ lệ M ạng lưới Ghi chỳ 1 1:50.000 (500 ì 500) m 2 1:25.000 (250 ì 250) m 3 1:10.000 (100 ì 100) m 4 1:5.000 (50 ì 50) m 5 1:2.000 (20 ì 20) m 6 1:1.00 (10 ì 10) m
b.2. Cụng tỏc địa vật lý mụi trường
- Đo suất liều gamma mụi trường
+ Mục tiờu: xỏc định liều chiếu ngoài của bức xạ gamma trong diện tớch nghiờn cứu.
+ Nhiệm vụ: đo suất liều gamma tại 2 vị trớ ở độ cao 0m (sỏt mặt đất) và 1m so với bề mặt địa hỡnh hiện tại. Tại cỏc khu vực cú nhà dõn sinh sống, tiến hành đo đạc trong nhà, ngoài nhà để tớnh liều hiệu dụng.
+ Tỷ lệ và mạng lưới đo gamma mụi trường: cụng tỏc đo gamma mụi trường được thực hiện theo mạng lưới ụ vuụng tuỳ theo mức độ nghiờn cứu (bảng 2.5)
Bảng 2.5. Mạng lưới đo gamma mụi trường
TT Tỷ lệ M ạng lưới Ghi chỳ 1 1:50.000 (500 ì 500) m 2 1:25.000 (250 ì 250) m 3 1:10.000 (100 ì 100) m 4 1:5.000 (50 ì 50) m 5 1:2.000 (20 ì 20) m 6 1:1.00 (10 ì 10) m
+ Kỹ thuật đo: trờn tuyến đo, mỏy được mở liờn tục và theo dừ số đọc trờn toàn bộ tuyến, ghi chỳ đầy đủ cỏc đặc điểm địa chất trờn tuyến. Khi gặp dị thường cần tiến hành chi tiết về cỏc phớa theo nguyờn tắc chi đụi liờn tiếp khoảng cỏch tuyến và điểm đo đảm bảo khống chế được toàn bộ dị thường.
+ Thiết bị sử dụng là mỏy đo suất liều chuyờn dụng DKS-96P hoặc cỏc mỏy tương đương cú độ nhạy ≤ 0,1àSv/h.
Quy trỡnh thu thập số liệu, kiểm tra mỏy, kiểm chuẩn mỏy phải tuõn thủ theo cỏc quy định hiện hành.
Kết quả của phương phỏp này kết hợp với tài liệu khỏc sẽ thành lập được tài liệu liều chiếu ngoài.
- Đo khớ phúng xạ mụi trường
+ Mục tiờu: xỏc định nồng độ radon trong khụng khớ tại diện tớch nghiờn cứu từ đú tớnh toỏn liều chiếu trong qua đường hụ hấp.
+ Nhiệm vụ: đo xỏc định nồng độ khớ phúng xạ trong diện tớch và trong nhà dõn trong vựng nghiờn cứu. Tại cỏc khu vực cú nhà dõn sinh sống cần đo đạc trong nhà, ngoài nhà để tớnh liều hiệu dụng.
+ Kỹ thuật đo: đo khớ phúng xạ được tiến hành cựng với tuyến đo gamma mụi trường gồm:
Đo radon ở độ cao 1m: mỗi điểm đo đó tiến hành đo bơm lưu thụng khụng khớ ở độ cao 1m. Kết quả được tổng hợp để tớnh liều tương đương bức xạ. Trong đú, suất liều chiếu trong được tớnh chủ yếu do nồng độ radon, thoron tỏc động vào cơ thể qua đường hụ hấp.
Đo radon trờn mặt đất: tại mỗi điểm đo khớ radon ở độ cao 1m sẽ tiến hành do radon, thoron trờn mặt đất nhằm nghiờn cứu sự cú mặt của thoron và làm cơ sở kết hợp cựng với cỏc phương phỏp khỏc xỏc định nguyờn nhõn ụ nhiễm cũng như cỏc mức khớ phúng xạ cú trờn mặt đất để luận giải cỏc kết quả liờn quan.
Đo radon trong nước: mẫu nước lấy ở cỏc dũng suối chảy ra từ mỏ, cỏc điểm xuất lộ nước ngầm, giếng nước sinh hoạt, nước ao, hồ trong khu vực mỏ...đều được tiến hành đo radon nhằm mục đớch xỏc định nồng độ Ra, Tn tự do trong nước.
+ Tỷ lệ và mạng lưới đo khớ phúng xạ: ở cụng tỏc nghiờn cứu tỷ lệ nhỏ mạng lưới đo tương tự như đo gamma mụi trường. Tuy nhiờn khi khảo sỏt chi tiết cần đo gión thưa mạng lưới do khớ phúng xạ trong khụng khớ cú khả năng lan truyền và nồng độ khớ phúng xạ suy giảm tương đối chậm theo khoảng cỏch (bảng 2.6).
Bảng 2.6. Mạng lưới đo khớ phúng xạ mụi trường
TT Tỷ lệ M ạng lưới Ghi chỳ
1 1:5.000 (100 ì 100) m
2 1:2.000 (50 ì 50) m
3 1:1.000 (20 ì 20) m
+ Thiết bị sử dụng là mỏy RAD-7 cú chức năng xỏc định riờng biệt nồng độ Rn, Tn theo phổ năng lượng tia alpha (mỏy cú độ nhạy ≤ 0,01 Bq/l) hoặc cỏc mỏy khỏc tương đương.
Quy trỡnh thu thập số liệu, kiểm tra mỏy, kiểm chuẩn mỏy phải tuõn thủ theo cỏc quy định hiện hành.
Kết quả đo khớ phúng xạ mụi trường để tớnh toỏn nồng độ radon tổng cộng và so sỏnh cỏc tiờu chuẩn cho phộp đểđỏnh giỏ mức độ ụ nhiễm khớ trong từng điểm đo, đồng thời tớnh liều chiếu trong qua đường hụ hấp đối với kết quả đo radon trong khụng khớ.
+ Mục tiờu: xỏc định hàm lượng của urani, thori, kali trong cỏc đối tượng đất, đỏ, vật liệu xõy dựng... nhằm xỏc định sự tồn tại, phỏt tỏn của cỏc nguyờn tố phúng xạ trong diện tớch nghiờn cứu và tỡm hiểu nguyờn nhõn gõy ụ nhiễm nếu cú.
+ Tỷ lệ và mạng lưới đo phổ gamma: trong khảo sỏt mụi trường mạng lưới đo phổ gamma mụi trường tương tự như mạng lưới đo khớ phúng xạ mụi trường (bảng 2.6).
+ Mỏy đo phổ gamma sử dụng là GAD-6, GAD-7 (Canada), Surveyor (Cộng hũa Sộc) hoặc cỏc mỏy khỏc tương đương.
Quy trỡnh thu thập số liệu, kiểm tra mỏy, kiểm chuẩn mỏy phải tuõn thủ theo cỏc quy định hiện hành.
Kết quả đo phổ gamma sẽ được tổng hợp, tớnh toỏn hàm lượng cỏc chất phúng xạ tương đương trong từng điểm đo, trong diện tớch nghiờn cứu để đỏnh giỏ khả năng và nguyờn nhõn gõy ụ nhiễm nếu cú.
c. Phương phỏp lấy, gia cụng và phõn tớch mẫu
- Lấy mẫu
+ Mẫu đất: được lấy theo cỏc loại đất đỏ cú mặt trong diện tớch nghiờn cứu, ưu tiờn lấy mẫu tại cỏc vị trớ lấy mẫu thực vật, cỏc loại đỏ cú cường độ phúng xạ cao… Mẫu được lấy theo dạng lưới điểm (2 ì 2)m, khoảng cỏch lấy mẫu là 0,2m và lấy dưới lớp mựn thực vật. Trọng lượng mẫu từ 5 ữ 8kg.
+ Mẫu nước: nhằm xỏc định hàm lượng phúng xạ và sự phỏt tỏn của chỳng trong mụi trường nước. Mẫu được lấy ở cỏc dũng suối, cỏc điểm xuất lộ nước, giếng khơi, ao hồ… ưu tiờn những vị trớ người và gia sỳc thường xuyờn sử dụng. Sử dụng can nhựa để lấy mẫu nước. Trước khi lấy, can đựng phải được rửa sạch, trỏng nước ở vị trớ lấy mẫu 2 lần trước khi lấy mẫu, thể tớch mẫu là 2 ữ 20 lớt.
+ Mẫu thực vật: nhằm dự bỏo khả năng ảnh hưởng của phúng xạ đến mụi trường thực vật. Mẫu được lấy từ một số loại ngũ cốc phổ biến trong diện tớch nghiờn cứu. Trọng lượng trung bỡnh mỗi mẫu khoảng 3,0 ữ 5,0 kg tựy theo từng vựng nhưng phải đảm bảo độ húa tro đạt từ 200 ữ 250 gam.
- Gia cụng mẫu
+ Mẫu nước: cỏc mẫu nước lấy về được chỳng tụi tiến hành đo xỏc định nồng độ Rn, Tn ngay trong vũng 48 giờ (ngay tại văn phũng ngoài thực địa), sau đú gửi mẫu về phõn tớch.
Cỏc mẫu nước lấy về đo tổng hoạt độ alpha (), beta () đó được axit hoỏ (HNO3) với nồng độ 0,3% để chống kết tủa.
Cỏc mẫu dựng để phõn tớch hàm lượng nhõn phúng xạ (20 lớt) cần phải sử dụng giấy lọc và húa chất cho kết tủa toàn bộ chất phúng xạ, sau đú phơi khụ, đúng bỏnh để phõn tớch.
Toàn bộ mẫu nước từ lỳc lấy đến lỳc phõn tớch được giới hạn thời gian 30 ngày.
+ Mẫu thực vật: mẫu được rửa sạch, để rỏo nước, sấy khụ ở nhiệt độ 105oC trong thời gian 48 giờ, cõn trọng lượng khụ (xỏc định độ ẩm). Nung mẫu ở nhiệt độ
450oC thời gian 48 giờ để hoỏ tro hoàn toàn. Cõn trọng lượng tro (tớnh hệ số tro hoỏ). Đúng gúi nilon để gửi phõn tớch.
- Phõn tớch mẫu: cỏc mẫu phõn tớch cỏc tham số phúng xạ sẽ sử dụng thống nhất trờn 2 loại thiết bị là mỏy xỏc định tổng hoạt độ alpha, beta phụng thấp UMF- 2000 và mỏy phổ gamma phụng thấp GEM-30 của hóng Ortec (đõy là 2 thiết bị phõn tớch đó được cơ quan mụi trường cú thẩm quyền cho phộp phõn tớch cỏc tham số mụi trường).
d. Phương phỏp tổng hợp, xử lý tài liệu
* Phương phỏp mụ hỡnh húa (mụ hỡnh địa mụi trường)
- Thành lập bản đồ, sơ đồ địa chất mụi trường; chồng chập bản đồ mụi trường: trờn cơ sở cỏc số liệu về địa chất (đất đỏ, quặng hoỏ…) và cỏc số liệu về mụi trường (số liệu đo địa vật lý mụi trường, tài liệu địa hoỏ mụi trường, kết quả phõn tớch mẫu đất, nước, khụng khớ, mẫu thực vật…) tiến hành thành lập cỏc loại bản đồ, sơ đồ địa chất mụi trường dựa vào cỏc tiờu chớ thành lập bản đồ và cỏc tiờu chuẩn về mụi trường để thành lập sơ đồ, bản đồ thành phần với sự trợ giỳp của mỏy tớnh và cụng nghệ GIS. Từ cỏc bản đồ, sơ đồ thành phần, tiến hành chồng, chập bản đồ/sơ đồ và tiờu chuẩn cho phộp để khoanh định cỏc diện tớch dự bỏo ụ nhiễm phúng xạ, diện tớch dự bỏo cú nguy cơ ụ nhiễm phúng xạ và diện tớch an toàn.
Để thành lập cỏc loại bản đồ, sơ đồ mụi trường phúng xạ, trước tiờn phải xỏc định được cỏc thành phần mụi trường phúng xạ. Cụng thức tớnh liều hiệu dụng trong và ngoài nhà sử dụng cụng thức do UNSCEAR (năm 2000) đề xuất:
ETN (γ ) = DT ì 8760 (giờ) ì 0,8 ì 0,7 Sv/Gy (2.1)
ENN (γ) = DT ì 8760 (giờ) ì 0,2 ì 0,7 Sv/Gy (2.2) Trong đú: ETN, ENN - Liều hiệu dụng trong và ngoài nhà do bức xạ gamma; DT, DN - Liều hấp thụ của bức xạ gamma trong khụng khớ trong và ngoài nhà; 0,8 và 0,2