- Bài báo đã cơng bố liên quan đến đề tài:
2.3.2. Phương pháp thu gĩp, xử lý và phân tích mẫu
Phương pháp thu gĩp mẫu, xử lý sơ bộ mẫu và các phương pháp phân tích tuân thủ theo Bản Quy trình quy phạm về Quan trắc và Phân tích Phĩng xạ Mơi trường của Viện Nghiên cứu hạt nhân dựa trên các quy trình của Cơ quan Nguyên tử năng Quốc tế (IAEA).
2.3.2.1. Các thiết bị thu gĩp, xử lý và phân tích mẫu là: a. Thiết bị thu gĩp mẫu:
- Dùng thiết bị thu gĩp mẫu khí HV 3000 với suất lưu lượng 60-100 m3/h, cĩ bộ chuẩn hĩa đo tốc độ dịng, thể tích mẫu. Sử dụng phin lọc Cellulose 604LB với diện tích khoảng 95 cm2.
- Khay hứng rơi lắng khơ/ướt bằng thép khơng gỉ, diện tích hứng 1 m2 cho mỗi loại (khơ/ướt).
b. Thiết bị, dụng cụ xử lý mẫu: Tủ sấy chân khơng, lị nung, bếp cơ mẫu, cân phân tích,
bình chống ẩm.
c. Thiết bị phân tích - Hệ phổ kế gamma phơng thấp:
Dùng detector bán dẫn siêu tinh khiết (GX-3019) cĩ thể tích nhạy cỡ 138 cm3, hiệu suất ghi tương đối 30%, tỉ số peak/compton 56, độ phân giải 1.90 keV tại 1332
keV của 60Co.
Detector được đặt trong buồng giảm phơng hình trụ, cĩ đường kính trong bằng 30 cm, đường kính ngồi bằng 50 cm, cao 55 cm; với các lớp che chắn (tính từ trong), gồm 3 mm Al, 3 mm Cd, 3 mm Cu và 10 cm Pb siêu sạch phĩng xạ, phơng tích phân của hệ thống từ 100-2000 KeV cỡ 2.1 xung/giây.
Tín hiệu từ tiền khuếch đại được khuếch đại qua khối khuếch đại phổ kế, sau đĩ được biến đổi thành tín hiệu số trên ADC 8K kênh, lưu trữ trên khối MCD 8K kênh, khối này được ghép nối với IBM-PC và truy nhập qua chương trình PC MCA. Phổ
được lưu trữ trên PC và xử lý bằng các phần mềm chuẩn thơng dụng như GANAAS,
GAMMAW - các phần mềm chuyên dụng của IAEA trong phân tích phổ gamma.
2.3.2.2. Thu gĩp mẫu.
Đối với son khí: Sử dụng loại máy thu gĩp mẫu bụi khí lơ lửng cĩ suất lưu lượng
60-100 m3/h để lấy mẫu đạt thể tích (V, m3) cỡ 10000 - 12000 m3.
Đối với rơi lắng: Sử dụng khay hứng rơi lắng khơ/ướt bằng thép khơng gỉ, diện tích hứng 1 m2 cho mỗi loại (khơ/ướt).
- Mẫu rơi lắng khơ: Về mùa khơ, mặt khay hứng mẫu được phủ một lớp nước cất mỏng để giữ bụi đã rơi lắng xuống. Nếu dùng nước cất để lưu giữ bụi đã rơi xuống khay thì độ cao lớp nước cất được duy trì cỡ 5mm - lượng này đủ để bù phần nước bay hơi hàng ngày.
- Mẫu rơi lắng ướt: Về mùa mưa, luơn luơn giữ 1 mức nước nhất định trên khay bằng cách xả bớt phần nước vượt quá mức quy định vào một bể chứa, đặc biệt lưu ý theo dõi vào những lúc mưa to để tránh nước tràn.
2.3.2.3. Xử lý mẫu và chuẩn bị mẫu đo
Mẫu sau khi thu gĩp được sấy khơ ở nhiệt độ 60oC trong tủ sấy chân khơng đến trọng lượng khơng đổi (>24 giờ); sau đĩ lấy mẫu ra khỏi tủ sấy và để vào bình chống ẩm trong khoảng thời gian cỡ 3-4 giờ; cân để xác định khối lượng mẫu tổng (M2, g). Sau khi cân xong, mẫu được giữ trong bình chống ẩm để thực hiện các phép phân tích tiếp theo.
Sau khi xử lý, mẫu được đĩng vào các hộp đo bằng polyethylene chuyên dụng dạng trụ, cũng cĩ thể dùng máy nén mẫu để nén mẫu thành viên cĩ kích thước bằng kích thước mẫu chuẩn.
2.3.2.4. Phân tích mẫu
Phương pháp phân tích phĩng xạ với hệ phổ kế gamma phơng thấp là phương pháp truyền thống được sử dụng để xác định các đồng vị phĩng xạ tự nhiên mức thấp. Nguyên lý của phương pháp là bức xạ gamma tương tác với vật chất detector bán dẫn tạo ra tín hiệu được khuếch đại và xác định như là các xung thế. Độ lớn của xung liên quan trực tiếp và tỉ lệ với năng lượng hấp thụ từ tia gamma mà được biến đổi từ dạng xung tương tự sang dạng số nhờ bộ biến đổi ADC. Bằng cách phân biệt giữa độ lớn của các xung, phổ gamma được thu nhận. Phân tích phổ để xác định các đỉnh khác nhau thuộc về các đồng vị phát gamma, từ đĩ tính tốn được hoạt độ riêng của các đồng vị cĩ trong mẫu đo dựa trên các mẫu chuẩn đã biết trước hoạt độ.
Tính hoạt độ các đồng vị phĩng xạ (7Be, 40K, 137Cs, 238U, 210 Pb, 228 Th và 232Th):
Đối với 7Be: tính theo đỉnh tại năng lượng 478 keV
Đối với 40K: tính theo đỉnh tại năng lượng 1461 keV
Đối với 137Cs: tính theo đỉnh tại năng lượng 661 keV
Đối với U: tính kết quả lấy theo các đỉnh tương ứng sau: 63 keV cho 234Th,
19 186 keV cho 235U + 226Ra,
Đối với 210Pb: tính theo đỉnh tại năng lượng 46 keV
Đối với 228 Th: tính kết quả lấy theo đỉnh sau: 583 keV cho 208Tl.
Đối với 232Th: tính kết quả lấy theo đỉnh sau: 911 keV cho 228Ac.
Kiểm tra độ tin cậy của phương pháp
Độ tin cậy của kết quả phân tích phĩng xạ mơi trường của Phịng thí nghiệm chúng tơi đã được thử thách qua nhiều đợt tham gia phân tích so sánh Quốc tế do IAEA-AQCS tổ chức và áp dụng quy trình chuẩn cũng như quy định về QA/QC do Cục Bảo vệ Mơi trường ban hành (Thơng tư số 10/2007/TT-BTNMT, ký ngày 20/10/2007).
Phịng thí nghiệm chúng tơi cũng đã được Văn phịng Cơng nhận Chất lượng quyết định cơng nhận là phịng thí nghiệm phù hợp theo ISO/IEC 17025:2005 và được mang số hiệu là VILAS 525.
Trong năm 2009-2010, Trung tâm Mơi trường, Viện NCHN cĩ thực hiện phép đo so sánh Quốc tế. Kết quả do chúng tơi đưa ra phù hợp khá tốt với các giá trị được phê chuẩn.
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thu nhận thơng số vận chuyển. 3.1. Thu nhận thơng số vận chuyển.
Để thu nhận các thơng số vận chuyển trong mơi trường khơng khí, chúng tơi đã thu gĩp các mẫu son khí và rơi lắng ở Trạm khí tượng Phan Rang trong giai đoạn từ tháng 7/2010 đến 5/2011. Các kết quả về giá trị trung bình, dải hoạt độ của các đồng vị phĩng xạ tự nhiên và nhân tạo trong son khí và mật độ rơi lắng được trình bày trong các Bảng 2 và 3.
Bảng 2. Giá trị trung bình, dải hoạt độ của các đồng vị phĩng xạ tự nhiên và nhân tạo trong son khí ở Trạm lấy mẫu Phan Rang (từ tháng 7/2010 đến 5/2011)
Đồng vị Hoạt độ, Bq/m3
Dải hoạt độ Trung bình Độ lệch chuẩn
7Be 497 5849 2248 1331
40K 6.3 65.5 23.0 12.4
232Th 0.19 4.25 1.41 1.00
238U 1.10 13.24 4.68 3.29
Bảng 3. Giá trị trung bình, dải mật độ rơi lắng của các đồng vị phĩng xạ tự nhiên và nhân tạo ở Trạm lấy mẫu Phan Rang (từ tháng 7/2010 đến 5/2011)
Đồng vị Mật độ rơi lắng, Bq/m2.tháng
Dải mật độ rơi lắng Trung bình Độ lệch chuẩn
7Be 8.1 72.1 25.8 15.2 40K 3.0 28.7 14.0 7.4 232Th 0.04 0.28 0.12 0.06 238U 0.03 1.04 0.30 0.26 210Pb 0.12 60.76 19.90 20.19 3.1.1. Tốc độ rơi lắng
Tốc độ rơi lắng được tính theo cơng thức: air fallout A A s m V( / ) (3.1)
Trong đĩ, Afallout : Mật độ rơi lắng, Bq/m2.sec
Aair : Hoạt độ đồng vị phĩng xạ trong khơng khí, Bq/m3
Từ các số liệu về hoạt độ và mật độ rơi lắng của các đồng vị phĩng xạ thu được ở Phan Rang, tốc độ rơi lắng đối với các đồng vị được trình bày ở Bảng 4.
Bảng 4. Tốc độ rơi lắng đối với các đồng vị phĩng xạ.
Đồng vị Vận tốc rơi lắng, cm/sec
Dải vận tốc Trung bình Độ lệch chuẩn
7Be 0.08 2.57 0.56 0.53 40K 6.27 45.78 26.59 11.94 232Th 0.001 9.80 4.48 2.61 238U 0.003 16.46 4.65 3.78 210Pb 0.007 5.15 1.40 1.55 3.1.2. Hệ số làm sạch do rơi lắng ướt
Hệ số làm sạch do rơi lắng ướt, W, là một tham số cĩ liên quan đến hoạt độ trung bình của đồng vị trong nước mưa ở mặt đất với hoạt độ trung bình của nĩ trong khơng khí ở lớp sát mặt đất chưa bị rửa trơi. Nĩ được tính từ mối quan hệ sau (McNeary và Baskaran, 2003): air rain A C W (3.2) Trong đĩ,
21
là mật độ khơng khí ở điều kiện tiêu chuẩn (1.2 kg/m3, ở 20°C và 760 mm Hg)
Crain và Aair là hoạt độ đồng vị phĩng xạ trong rơi lắng (Bq/kg) và khơng
khí lớp bề mặt (Bq/m3), tương ứng.
Hệ số làm sạch do rơi lắng ướt được dựa trên giả thiết rằng hoạt độ riêng của đồng vị trong khơng khí ở đám mây kết tủa là tương tự như hoạt độ đo được ở lớp khơng khí sát mặt đất.
Bảng 5. Hệ số làm sạch do rơi lắng ướt ở Phan Rang trong giai đoạn 2010-2011 Đồng vị Hệ số làm sạch do rơi lắng ướt
Dải hệ số Trung bình Độ lệch chuẩn
7Be 1 9 4 3
40K 3569 20883 10838 6151
232Th 31 106836 52189 42897
238U 25 71857 23072 23903
210Pb 0.27 93 38 37
Các giá trị hệ số làm sạch của 7Bevà 210Pb gần như tương tự nhau, vì 2 đồng vị này gắn với các son khí cĩ cùng kích thước và do đĩ mưa cĩ cùng tác dụng trong việc rửa trơi cả hai đồng vị này khỏi bầu khí quyển. Cịn 40K, 232Th và 238U cĩ giá trị hệ số làm sạch do mưa khá cao và tương tự nhau, chúng xâm nhập vào khơng khí từ bụi đất và gắn kết thành các hạt cĩ kích thước lớn so với 7Bevà 210Pb. Các giá trị cao nhất xảy ra trong những tháng ít mưa và giá trị thấp nhất trong những tháng mưa nhiều. Điều này chỉ ra rằng quá trình làm sạch của son khí trong khí quyển là hiệu quả hơn trong trận mưa đầu tiên.