ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG PHÓNG XẠ BÊN TRÊN TỤ KHOÁNG GRAPHIT CHỨA URANI VÙNG TIÊN AN, QUẢNG NAM

TRỊNH Đ̀NH HUẤN1, NGUYỄN XUÂN ÂN2

1Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Xuân Phương, Từ Liêm, Hà Nội
 2Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, 6 Phạm Ngũ Lăo, Hà Nội

Tóm tắt: Điều tra, nghiên cứu môi trường phóng xạ trên tụ khoáng graphit chứa urani ở Tiên An nhằm đánh giá sự tác động của liều chiếu xạ đến môi trường sống đă thu được kết quả rất đáng chú ư:

- Xác định được suất liều chiếu xạ trong vùng có tụ khoáng và khu vực lân cận

- Khoanh định được vùng không an toàn và vùng kiểm soát phóng xạ

- Đề xuất các biện pháp khắc phục và làm giảm ô nhiễm phóng xạ, định canh định cư, khai thác khoáng sản… đối với nhân dân trong vùng.


Trong những năm gần đây, vấn đề môi trường ô nhiễm phóng xạ đă ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người, do vậy nó đă được các nhà địa chất quan tâm nghiên cứu.

Ở Việt Nam, bên trên các tụ khoáng, điểm quặng phóng xạ và đất hiếm, môi trường phóng xạ tương đối cao. Do vậy nghiên cứu, đánh giá môi trường phóng xạ trên các điểm, tụ khoáng phóng xạ để xác định sự ảnh hưởng của các phóng xạ đối với con người và bảo vệ sức khoẻ của nhân dân, tránh tác động của bức xạ ion hoá do chính phóng xạ gây ra là việc làm cấp thiết để quy hoạch, phát triển kinh tế xă hội một cách bền vững.

I. MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ

1. Khái niệm về môi trường phóng xạ

Môi trường phóng xạ là một phần tất yếu trong cuộc sống của con người như tia alpha, beta, gamma từ các chất phóng xạ, từ tia vũ trụ, không khí, nước, đất.

Theo kết quả tính toán của Uỷ ban Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) th́ suất liều tương đương trung b́nh trên toàn thế giới là 2,436 mSv, được h́nh thành từ các nguồn khác nhau: tia vũ trụ, kali, urani, thori… và đặc biệt là nguồn chiếu trong khí rađon (Bảng 1).


Bảng 1. Suất liều chiếu xạ trung b́nh trên toàn thế giới từ nguồn phóng xạ tự nhiên

Nguồn bức xạ

Liều chiếu xạ ngoài

Liều chiếu xạ trong

Liều chiếu xạ tương đương

mSv

%

mSv

%

mSv

%

Tia vũ trụ

0,410

17

0,015

1

0,420

18

K40

0,150

6

0,180

7

0,330

13

Pb87

 

 

0,007

 

0,007

 

U238

0,100

4

1,239

51

1,339

55

Th232

0,160

7

0,176

7

0,336

14

Tổng

0,820

34

1,616

66

2,436

100

2. Ảnh hưởng của phóng xạ lên con người

Phóng xạ tự nhiên hay nhân tạo của các chất phóng xạ đều ảnh hưởng đến môi trường sống của con người qua đường tiêu hoá hay sự bức xạ trực tiếp. Ảnh hưởng phóng xạ lên con người được thể hiện qua suất liều chiếu xạ tương đương H (mSv/năm).

                     H = Hn+Ht

trong đó: Hn - Suất liều chiếu ngoài, là tổng liều chiếu hiệu dụng được tích luỹ trong một năm.

Ht: Suất liều chiếu trong, là liều bức xạ do các nguồn chiếu xạ đă xâm nhập vào trong cơ thể con người cũng như khí rađon vào phổi.

Bức xạ ảnh hưởng đến con người gây ra hai hiệu ứng: hiệu ứng ngưỡng đương nhiên và hiệu ứng ngẫu nhiên như bệnh đục tinh thể, vô sinh, sự biến đổi gen, ung thư…

Nh́n chung, môi trường phóng xạ tự nhiên được tạo ra từ các nguồn bức xạ khác nhau và tồn tại trong tự nhiên luôn luôn biến đổi dưới tác động của tự nhiên và nhân tạo, sự biến đổi môi trường phóng xạ làm tăng nguy cơ ô nhiễm phóng xạ hoặc có thể làm giảm ảnh hưởng của nó.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ

1. Thu thập tài liệu: nhằm xác định các tài liệu về địa chất và khoáng sản và các loại tài liệu khác về môi trường đă thực hiện trong khu vực Tiên An.

2. Phương pháp lộ tŕnh địa chất: nhằm mô tả chi tiết đặc điểm quặng hoá, địa chất môi trường, yếu tố ảnh hưởng đến môi trường phóng xạ và lấy các loại mẫu.

3. Phương pháp đo gamma môi trường: làm cơ sở để chuyển đổi các số liệu cũ và làm cơ sở cho việc thành lập bản đồ hiện trạng môi trường.

4. Phương pháp đo eman môi trường:

+ Đo eman môi trường nhằm xác định nồng độ rađon tác động vào con người.

+ Đo eman trong và ngoài nhà nhằm phân chia được suất liều chiếu xạ trong các loại nhà đặc trưng và khả năng khí rađon từ nền đất vào trong nhà.

+ Đo eman trong nước nhằm xác định hàm lượng nguyên tố phóng xạ trong nước và tổng hoạt độ alpha, beta…

5. Phương pháp đo phổ gamma: nhằm mục đích xác định hàm lượng urani, thori và kali trong đất, các loại đá, vật liệu xây dựng, than, chất thải công nghiệp.

6. Lấy, gia công và phân tích mẫu

+ Lấy mẫu: mẫu nước, mẫu thực vật, mẫu điểm, đất trồng….

+ Gia công mẫu: gửi các trung tâm phân tích trong nước để gia công.

+ Phân tích mẫu: gửi phân tích tại các trung tâm phân tích trong nước và nước ngoài.

7. Phương pháp điều tra xă hội học: xác định và thu thập về vấn đề văn hoá, xă hội, kinh tế, các loại bệnh có thể liên quan đến môi trường phóng xạ như: máu, hô hấp, thần kinh, da, xương, dị tật…và một số bệnh phát sinh do môi trường phóng xạ gây ra mà tác nhân chính là bụi phóng xạ, nguồn nước, thực phẩm… có chứa các nguyên tố phóng xạ gây ra.

III.  SỰ PHÁT TÁN CÁC NGUYÊN TỐ PHÓNG XẠ TRONG MÔI TRƯỜNG

1. Sự phát tán phóng xạ trong đất: Sự phát tán phóng xạ trong đất dưới tác động của tự nhiên hay con người chủ yếu theo 2 phương thức: sự rửa trôi, hoà tan hoá học của nước mặt và sự phát tán cơ học.

2. Sự phát tán phóng xạ trong nước: Các tài liệu của IAEA đă khẳng định urani trong tự nhiên không bao giờ tồn tại độc lập, mà luôn kết hợp với oxy để tạo nên oxit, hyđroxit,  ở các dạng có hoá trị IV, V và VI, chủ yếu là dạng khử (IV) và dạng oxy hoá (VI). Ion hoá trị VI bao giờ cũng tồn tại trong tự nhiên ở dạng UO22+(trong nước), hoá trị IV trong dạng pha lắng bền vững UO2, c̣n hoá trị V không bền vững ở dạng UO2+.


H́nh 1. Sơ đồ địa chất vùng tụ khoáng graphit chứa urani Tiên An, Quảng Nam


Urani tồn tại trong nước theo 3 dạng: hoà tan, hấp thụ, lơ lửng, phụ thuộc vào pH, Eh, chất keo và thành phần hữu cơ.

3. Sự phát tán phóng xạ trong không khí: trong quá tŕnh phân ră của urani, thori trong tự nhiên, sản phẩm tạo thành chủ yếu ở trạng thái rắn, chỉ có 2 đồng vị ở dạng khí là rađon và thoron, trong đó thoron có chu kỳ bán phân huỷ rất ngắn (54 giây), quăng đường di chuyển ngắn (khoảng 30 cm) đă chuyển thành đồng vị khác; do vậy ít ảnh hưởng đến con người. Rađon có chu kỳ phân huỷ dài (92 giờ), di chuyển xa trong không khí, khi xâm nhập vào phổi, phân huỷ thành đồng vị ở thể rắn, gây ra liều chiếu trong rất nguy hiểm.

Khả năng phát tán của rađon trong không khí phụ thuộc vào các yếu tố: nồng độ rađon trong đất, lớp vỏ phong hoá, thảm thực vật, đặc điểm địa h́nh, hướng gió.

4. Sự phát tán phóng xạ trong thực vật: trong quá tŕnh phát tán phóng xạ, một phần sản phẩm phóng xạ được hấp thụ vào trong thực vật như ngô, chuối, thóc, đu đủ…

IV. TỤ KHOÁNG GRAPHIT TIÊN AN

1. Đặc điểm địa chất tụ khoáng graphit Tiên An

- Địa tầng: tham gia vào cấu trúc địa chất của tụ khoáng có các đá biến chất cổ của hệ tầng Khâm Đức, như đá phiến plagioclas - thạch anh - biotit, thạch anh - plagioclas - biotit, gneis, amphibolit, đá hoa, đá phiến thạch anh-amphibol… và các trầm tích Đệ tứ bở rời như cát, sạn, sỏi…

- Magma: gồm các đá granitogneis, granit biotit, granit aplit, granit pegmatit, granit biotit của phức hệ Chu Lai, pyroxenit, đunit, harzburgit của phức hệ Hiệp Đức, granođiorit horblenđ, granit biotit-horblenđ phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn và granit á kiềm, các đai syenit thạch anh, granit porphyr phức hệ Măng Xim.

- Kiến tạo: vùng Tiên An có hoạt động kiến tạo xảy ra khá mạnh mẽ, tạo nên cấu trúc dạng bậc thang của vùng do sự dịch chuyển. Trong vùng tồn tại hai hệ thống đứt găy chính là hệ thống đứt găy phương á vĩ tuyến và hệ thống đứt găy phương đông bắc - tây nam.

2. Kết quả nghiên cứu đánh giá môi trường phóng xạ vùng graphit Tiên An

- Sự phát tán phóng xạ trong đất: để có nhận định một cách định tính sự phát tán đó, sử dụng phương pháp đồ thị phổ gamma theo các mặt cắt đặc trưng (biểu diễn hàm lượng các nguyên tố K, U, Th) (H́nh 2).


 

H́nh 2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng các nguyên tố phóng xạ
theo tuyến TA.03 vùng Tiên An


- Sự phát tán phóng xạ trong nước: kết quả nghiên cứu thấy rằng hầu hết các mẫu nước lấy ở trong các khu tụ khoáng đều có nguyên tố urani, rađi hoà tan với hàm lượng không vượt giới hạn cho phép, nhưng suất liều chiếu xạ trong của các mẫu đều xấp xỉ 0,17 ¸ 0,32 mSv/năm. Do vậy, không nên sử dụng các nguồn nước trong khu vực tụ khoáng làm nước uống.

Kết quả lấy và phân tích các mẫu nước được thể hiện trên các đồ thị biểu diễn nồng độ các nguyên tố phóng xạ, chỉ tiêu tổng hợp và suất liều xạ chiếu trong trên một số mặt cắt đặc trưng của các vùng đánh giá (H́nh 3).


H́nh 3. Đồ thị biểu diễn sự phát tán các nguyên tố phóng xạ trong môi trường nước
vùng Tiên An, Quảng Nam

- Sự phát tán phóng xạ trong không khí: kết quả đo khí phóng xạ khu Tiên An được thể hiện qua Bảng 2.

Bảng 2. Kết quả đo rađon và tổng hoạt alpha trong không khí ở khu Tiên An

Vị trí đo

Nồng độ rađon (Bq/m3)

Tổng hoạt độ alpha (Bq/m3)

Trong khu mỏ

52,2 ÷ 1260,2

81,8 ÷ 228,9

Lân cận mỏ

3,0 ÷ 60,7

7,7 ÷ 97,8

Bảng 2 cho thấy là trong khu vực tồn tại thân quặng phóng xạ có tổng hoạt độ phóng xạ trong không khí cao hơn mức tiêu chuẩn giới hạn cho phép và ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.

- Sự phát tán phóng xạ trong thực vật: được thể hiện qua các mẫu phân tích ngô, chuối, thóc, đu đủ…Kết quả phân tích được thể hiện ở Bảng 3.


Bảng 3. Hoạt độ phóng xạ trong các loại cây lương thực

    Loại
    cây

 Hàm lượng Ra226 (Bq/kg)

Hàm lượng Th232 (Bq/kg)

Hàm lượng U238 (Bq/kg)

Chỉ tiêu
hỗn hợp

Suất liều chiếu xạ (mSv/năm)

Hàm lượng K40 (Bq/kg)

Đu đủ

22,39

0,22

0,89

7,73

6,56

298,12

Chuối

3,68

0,16

0,09

2,11

1,99

229,25

Khoai

51,47

1,54

6,17

21,27

13,11

218,13

Sắn

19,59

0,55

2,22

8,23

5,30

147,63

Thóc

0,62

0,10

0,26

0,68

0,34

34,37


Từ kết quả Bảng 4, chúng ta thấy rơ các mẫu thực vật lấy tại khu tụ khoáng có hàm lượng các nguyên tố phóng xạ cao hơn so với vị trí lấy ngoài khu. Hàm lượng các nguyên tố phóng xạ trong khu đều đạt xấp xỉ giới hạn cho phép an toàn, trong đó có nhiều mẫu có hàm lượng cao hơn nhiều lần giới hạn an toàn cho phép.

3. Khoanh vùng môi trường phóng xạ vùng graphit Tiên An

Từ kết quả đánh giá, phân tích suất liều chiếu xạ, phân tích mẫu đất, nước, mẫu thực vật, kết quả đo rađon… có thể chia khu Tiên An ra 5 vùng không an toàn phóng xạ và 2 vùng  kiểm soát phóng xạ (H́nh 4):


H́nh 4. Sơ đồ phân vùng phóng xạ vùng tụ khoáng graphit Tiên An, Quảng Nam


Bảng 4. So sánh kết quả phân tích mẫu thực vật trong và ngoài vùng Tiên An

Khu vực

Loại thực vật

Kết quả phân tích (Bq/kg)

K40

U238

Th232

Ra226

Chỉ tiêu hỗn hợp

Trong khu

Sắn, thóc, chuối, đu đủ, khoai

42,64 ÷ 301,39

0,00 ÷ 6,17

0,04 ÷ 1,54

0,23 ÷ 51,47

0,97 ÷ 21,27

Ngoài khu

Sắn, thóc, chuối, đu đủ, khoai

26,11 ÷ 122,84

0,39 ÷ 1,28

 0,08 ÷ 1,04

0,28 ÷ 28,88

0,39 ÷ 8,97

- Vùng không an toàn (KAT): có suất liều chiếu xạ lớn hơn phông +1 mSv/năm hoặc nồng độ rađon lớn hơn 100 Bq/m3.

+ Vùng không an toàn Tiên Hiệp (KAT-1)

+ Vùng không an toàn Tiên An (KAT-2)

+ Vùng không an toàn Tiên Lănh (KAT-3)

+ Vùng không an toàn Tiên Ngọc (KAT-4)

+ Vùng không an toàn Tiên Cảnh (KAT-5)

- Vùng kiểm soát (KS): lớn hơn phông và nhỏ hơn phông +1mSv/năm và một trong số các kết quả phân tích mẫu đất, nước, thực vật vượt quá giới hạn.

+ Vùng kiểm soát Tiên Lập (KS-1)

+ Vùng kiểm soát thôn 1, 2 Tiên An (KS-2)

V. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VÀ GIẢM Ô NHIẾM PHÓNG XẠ

Qua kết quả điều tra môi trường phóng xạ vùng graphit chứa urani Tiên An, đă đề xuất một số biện pháp hạn chế và khắc phục ô nhiễm phóng xạ:

1. Tuyên truyền, nâng cao dân trí về an toàn bức xạ: Các nhà khoa học, các bộ ngành liên quan, các cấp chính quyền, các đoàn thể và các cơ quan đài, truyền h́nh, báo chí... cần phải tuyên truyền, nâng cao dân trí, hiểu biết rộng răi về an toàn bức xạ cho nhân dân đang sinh sống ở lân cận các tụ khoáng phóng xạ.

2. Khuyến cáo về định cư và sử dụng nguồn nước

- Vấn đề định cư: tại các khu liên quan đến mỏ, các cấp, ngành, địa phương cần có quy hoạch tổng thể và chi tiết cho từng nơi, hướng dẫn cho nhân dân không làm nhà trên vùng không an toàn và vùng kiểm soát. Đáng chú ư nhất là nhân dân thôn 4 xă Tiên An cư trú ngay trên tụ khoáng graphit Tiên An nên được di chuyển khỏi nơi ở hiện nay, v́ đây là khu vực vượt giới hạn cho phép về an toàn bức xạ đối với nhân dân.

- Vấn đề sử dụng nguồn nước: nhân dân trong khu vực hiện đang sử dụng nước tại chỗ như nước suối, nước giếng gần tụ khoáng đều có suất liều chiếu xạ trong >0.2 mSv/năm, vượt giới hạn an toàn cho nước uống. Nhân dân xă Tiên An sử dụng nước giếng đào tại khu vực mỏ graphit chứa urani để làm nước uống. Do vậy cần phải có đầu tư và hướng dẫn sử dụng nguồn nước dẫn từ nơi khác đến hoặc nguồn nước được khai thác tại chỗ đă qua xử lư, đảm bảo giới hạn cho phép về an toàn bức xạ.

3. Khuyến cáo các vấn đề sản xuất nông nghiệp

Tại khu vực không an toàn môi trường phóng xạ, nên dừng việc trồng, cấy các loại cây lương thực, thực phẩm, chăn nuôi gia cầm, gia súc. Các khu vực này nên được quy hoạch và trồng rừng pḥng hộ, các loại cây cho công nghiệp giấy, đồng thời phải khoanh vùng cắm biển khu vực không an toàn phóng xạ để báo cho nhân dân biết.

Riêng khu vực thôn 4 nên dừng việc trồng các loại cây ăn củ như khoai sọ, sắn, lạc, khoai lang... bởi v́ đây là những loại cây hấp thụ các hạt nhân phóng xạ rất cao.

4. Khuyến cáo về vấn đề khai thác khoáng sản

Đối với tụ khoáng graphit Tiên An, nếu đưa vào khai thác sử dụng graphit, cần phải có thiết kế chi tiết, tuân thủ các quy định về luật khoáng sản Việt Nam về an toàn và kiểm soát phóng xạ, bảo vệ môi trường, v́ khi khai thác các phần quặng có hàm lượng thấp dưới hàm lượng biên, đá phiến chứa graphit có chứa xạ sẽ bị loại ra băi thải và urani từ đó phát tán ra môi trường.

Đề nghị các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương sớm tiến hành các biện pháp đối với khu vực không an toàn, báo cấm chặt phá rừng và tiến hành trồng rừng tái sinh bảo vệ các thân quặng trong khi chưa được phép khai thác của Nhà nước. Đồng thời lập các trạm quan trắc theo thời gian, mùa các thành phần của môi trường phóng xạ để có các tài liệu đề xuất biện pháp khắc phục sát với thực tế hơn, để cho nhân dân trong vùng yên tâm sống trong môi trường an toàn về mặt phóng xạ.

KẾT LUẬN

Kết quả điều tra vùng Tiên An đă giúp phân chia 5 khu vực không an toàn phóng xạ, với diện tích 20,7 km2 và số dân đang sinh sống trong vùng trên 2800 người và 2 khu vực cần kiểm soát với diện tích 7,8 km2 và số dân đang sinh sống trong vùng này trên 1800 người. Suất liều chiếu xạ của khu vực không an toàn nằm trong giới hạn từ 2,5 đến 3,5 mSv/năm, trung b́nh 2,94 mSv/năm, ở các khu vực này không nên quy hoạch các cụm dân cư, mà nên quy hoạch việc trồng rừng….

Các kết quả phân tích hoạt độ phóng xạ trong các loại cây lương thực, rau quả trồng trong khu vực tụ khoáng và lân cận đă cho các nhận định khá mới mẻ đối với công tác đánh giá môi trường phóng xạ của nước ta, nâng cao độ tin cậy trong việc phân vùng môi trường phóng xạ.

Để hoàn thành được bài báo này, chúng tôi nhận được sự giúp đỡ nhiệt t́nh của các cán bộ kỹ thuật tổ đề án Môi trường và ban lănh đạo Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, đặc biệt là sự giúp đỡ tận t́nh của TS. Nguyễn Quang Hưng, ThS. Trần B́nh Trọng. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn.

VĂN LIỆU

1. La Thanh Long, Nguyễn Bá Ngạn, 1999. T́nh trạng ô nhiễm bức xạ tự nhiên môi trường tại một số vùng khai thác lộ thiên ở Việt Nam. TC Địa chất, A/242 : Hà Nội.

2. Vơ Năng Lạc, 1996. Giáo tŕnh Địa chất môi trường đại cương. Trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.