Hàm Lượng 137Cs Trong Trầm Tích Và Trong Đất Gốc


đặc trưng được đưa ra trong Bảng 3.9. Hoạt độ 137Cs trong lớp đất 30-40 cm đối với tất cả các vị trí lấy mẫu đều nhỏ hơn giới hạn phát hiện của thiết bị đo.

Bảng 3.9. Đặc trưng thống kê của hoạt độ 137Cs (Bq/kg) trong các lớp đất


Cây trồng

Thống kê

Đất rừng

Cây công nghiệp

Cây ngắn ngày

0 - 6cm

6 - 30cm

0 - 6cm

6 - 30cm

0 - 6cm

6 - 30cm

Trung bình

2,52

0,50

2,07

1,58

1,59

1,54

Độ lệch chuẩn

0,68

0,18

0,38

0,41

0,35

0,35

Khoảng biến thiên

2,49

0,55

1,39

1,65

1,07

1,18

Cực tiểu

1,49

0,24

1,37

1,03

1,16

1,03

Cực đại

3,98

0,79

2,77

2,67

2,23

2,22

Số lượng mẫu

20

20

20

20

10

10

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 194 trang tài liệu này.

Nghiên cứu tương quan tỷ số các đồng vị phóng xạ môi trường và ứng dụng trong bài toán đánh giá nguồn gốc trầm tích - 11

Vị trí F (rừng tự nhiên)

0-6cm

6-30cm

5

4

3

2

1

0

1 4 7 10 13 16 19

Thứ tự mẫu

Vị trí I (cây công nghiệp)

0-6cm

6-30cm

4


3


2


1


0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

Thứ tự mẫu

Vị trí K (cây ngắn ngày)

0-6cm

6-30cm

3


2


1


0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Thứ tự mẫu

Hoạt độ, Bq/kg

Hoạt độ, Bq/kg

Hoạt độ, Bq/kg

Đối với đất nông nghiệp, hàm lượng 137Cs trong các lớp đất phụ thuộc chủ yếu vào tần suất cày xới của con người. Hàm lượng phóng xạ137Cs trong lớp đất 0-6 cm và 6-30 cm khác biệt nhau rõ rệt đối với đất rừng không bị cày xới (137Cs trong lớp 0-6 cm cao gấp 2,5 ÷ 12 lần so với lớp 6-30 cm). Sự khác biệt này giảm xuống đối với đất trồng cây công nghiệp ít bị cày xới (137Cs trong lớp 0-6cm cao gấp 1,1 ÷ 2,1 lần so với lớp 6-30 cm). Đối với đất trồng cây ngắn ngày bị cày xới thường xuyên, hoạt độ riêng của 137Cs trong hai lớp đất 0-6 cm và 6-30 cm tương đương nhau. Phân bố 137Cs theo lớp đất tại các vị trí lấy mẫu được biểu diễn trên Hình 3.17.


Hình 3.17. Hoạt độ 137Cs trong 2 lớp đất tại các vị trí nghiên cứu

Hoạt độ riêng trung bình của 137Cs trong lớp đất 0-6 cm đối với đất rừng (2,52 Bq/kg) cao gấp 5 lần so với lớp 6-30 cm (0,50 Bq/kg). Đối với cây công nghiệp, hoạt độ riêng của 137Cs trong lớp 0-6 cm (2,07 Bq/kg) cao gấp 1,3 lần so với lớp đất 6-30 cm (1,58 Bq/kg). Đối với đất trồng cây ngắn ngày, 137Cs gần như được trộn đều trong lớp đất canh tác và gần như không có sự khác biệt về hoạt độ riêng của 137Cs trong 2 lớp đất (1,5 ÷ 1,6 Bq/kg). Giá trị trung bình của 137Cs trong 2 lớp đất đối với 3 loại hình sử dụng đất đặc trưng được biểu diễn trên Hình 3.18.


Đất rừng

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

0-6cm

6-30cm

Lớp đất

Cây công nghiệp

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

0-6cm

6-30cm

Lớp đất

Cây ngắn ngày

2,0

1,6

1,2

0,8

0,4

0,0

0-6cm

6-30cm

Lớp đất

Cs-137 (Bq/kg)

Cs-137 (Bq/kg)

Cs-137 (Bq/kg)

Hình 3.18. Hàm lượng trung bình của 137Cs theo độ sâu đối với 3 dạng sử dụng đất

3.2.2 Hàm lượng 137Cs trong trầm tích và trong đất gốc

Hàm lượng 137Cs trong đất bề mặt và trong trầm tích bị xói mòn, rửa trôi từ đó được khảo sát tại hai vùng có đặc điểm canh tác khác nhau (vị trí G). Lưu vực trái của hồ chủ yếu là đất trồng các loại rau; lưu vực phải chủ yếu là rừng thông.

Đối với lưu vực trái:

Hàm lượng 137Cs trong 30 cm đất bề mặt tại 20 điểm lấy mẫu (GS1 GS20) khá thấp, dao động trong khoảng 0,32 ÷ 1,27 Bq/kg với giá trị trung bình 0,67 Bq/kg (chi tiết ở Phụ lục C và minh họa trên Hình 3.19). Do là vùng đất trồng cây ngắn ngày, luân canh thường xuyên nên 137Cs được trộn khá đều trong lớp đất canh tác. Các vùng đất dốc trồng rau thường bị xói mòn rửa trôi mạnh trong mùa mưa.

137Cs trong đất bề mặt (vị trí G)

3

2

1

LV phải

LV trái

0

0

5 10 15 20 25

Thứ tự mẫu

Hoạt độ, Bq/kg

Trầm tích trong lưu vực trái (mẫu GTP2) có hàm lượng 137Cs khá thấp, thay đổi theo độ sâu trong khoảng 0,35 ÷ 1,56 Bq/kg, trung bình 0,81 Bq/kg (Phụ lục D và minh họa trên Hình 3.20). Hàm lượng trung bình 137Cs trong trầm tích tương đương hàm lượng trung bình của nó trong đất bề mặt.


Hình 3.19. Phân bố 137Cs tại các vị trí lấy mẫu trên lưu vực phải và lưu vực trái

Đối với lưu vực phải:

Hàm lượng 137Cs trong 30 cm đất bề mặt tại 20 điểm lấy mẫu (GS21 GS40) khá cao, dao động trong khoảng 1,41 ÷ 2,81 Bq/kg, trung bình 2,24 Bq/kg (chi tiết tại


Phụ lục C và minh họa trên Hình 3.19). Lưu vực phải chủ yếu là rừng thông, đất không bị cày xới, thảm phủ tầng thấp sát mặt đất thường là cỏ và cây bụi nên đất ít bị xói mòn, rửa trôi. Vì vậy 137Cs trong đất cũng bị mất rất ít.

Trầm tích lưu vực phải (mẫu GTP3) có hàm lượng 137Cs thay đổi theo độ sâu

trong khoảng 0,85 ÷ 3,87 Bq/kg, trung bình 2,14 Bq/kg (chi tiết tại Phụ lục D và minh họa trên Hình 3.20). Hàm lượng 137Cs trong các lớp trầm tích trên cùng khá cao chứng tỏ chúng được rửa trôi từ lớp đất bề mặt trong vùng lưu vực (cơ chế xói mòn bề mặt là chính). Đất trong vùng lưu vực này không bị cày xới nên phân bố 137Cs theo độ sâu cũng tương tự như đối với đất “nguyên thổ” như đã đề cập ở trên, tức là phần lớn lượng 137Cs tập trung ở lớp trên cùng. Ở trong trầm tích, 137Cs tiếp tục khuếch tán xuống các lớp sâu hơn nên sự phân bố của nó theo độ sâu trầm tích có dạng như trên Hình 3.20 (GTP3). Hàm lượng trung bình 137Cs trong trầm tích tương đương với hàm lượng trung bình của nó trong đất bề mặt vùng lưu vực này.


Độ sâu (cm)

Độ sâu (cm

Độ sâu (cm)

GTP1

Cs-137 (Bq/kg)

0 2 4 6

5


10

15

20

25

30

35

40

45


GTP2 Cs-137 (Bq/kg)

0 2 4 6


10


20


30


40


50


60



GTP3 Cs-137 (Bq/kg)

0 2 4 6


10


20


30


40


50


60



0 0 0








Hình 3.20. Phân bố 137Cs theo độ sâu trầm tích (GTP1: giữa hồ; GTP2: nhánh trái; GTP3: nhánh phải)

Đối với vùng pha trộn từ hai nguồn:

Trầm tích giữa hồ (mẫu GTP1) có hàm lượng 137Cs theo độ sâu trong khoảng 0,64 ÷ 2,63 Bq/kg, trung bình 1,76 Bq/kg (Phụ lục D - Bảng D4). Trầm tích vùng giữa hồ được đóng góp từ lưu vực trái và lưu vực phải, nên hàm lượng trung bình 137Cs trong trầm tích tại đây nằm trong khoảng giới hạn bởi giá trị trung bình tại nhánh trái (0,81 Bq/kg) và nhánh phải (2,14 Bq/kg). Kết quả nhận được cho thấy hàm lượng trung bình 137Cs trong trầm tích vùng giữa hồ gần với giá trị trung bình của 137Cs trong trầm tích nhánh phải hơn so với nhánh trái. Một cách định tính, có thể thấy nguồn trầm tích nhánh phải đóng góp vào điểm lấy mẫu nhiều hơn nhánh trái. Trong trường hợp này, có thể dùng mô hình pha trộn 2 thành phần để định lượng phần đóng góp của từng nguồn vào vi trí lấy mẫu.


3.2.3 Tóm tắt kết quả khảo sát

Sự phân bố 137Cs đã được khảo sát tại 5 vị trí đất không xáo trộn, xói mòn hoặc bồi tích và 3 vị trí có loại hình sử dụng đất khác nhau. Đồng thời, phân bố của 137Cs trong trầm tích và trong vùng đất xuất xứ của trầm tích được khảo sát tại 1 vị trí. Có thể tóm lược một số kết quả chính thu được như sau:

- Đối với đa số các loại đất, 137Cs chỉ được tìm thấy trong lớp đất 0-30 cm.

Như vậy trầm tích có nguồn gốc từ các lớp đất sâu hơn 30 cm (xói mòn lòng suối, kênh, mương rãnh, v.v...) sẽ không có 137Cs.

- Đối với đất không bị xáo trộn hoặc bồi tích, độ sâu khuếch tán cực đại của 137Cs nằm trong khoảng 20 cm, nhưng phần lớn lượng 137Cs (> 80%) tập trung trong 10 cm đất trên cùng; hoạt độ 137Cs đạt cực đại tại độ sâu khoảng 1 - 3 cm trong đường phân bố.

- Hàm lượng phóng xạ 137Cs trong lớp đất 6 cm trên cùng thay đổi đáng kể theo hình thức sử dụng đất, giảm dần từ đất rừng (2,52 Bq/kg) đến đất trồng cây công nghiệp (2,07 Bq/kg) và đất trồng cây ngắn ngày (1,59 Bq/kg).

- Hàm lượng phóng xạ 137Cs trong trầm tích có độ lớn tương đương với độ lớn

của nó trong đất xuất xứ của trầm tích. Đặc điểm này cho chúng ta cơ hội nhận biết nguồn gốc trầm tích đến từ các vùng đất có hình thức canh tác và sử dụng đất khác nhau (như trường hợp vị trí G).

3.3 Phân bố các đồng vị dãy urani, thori trong đất và trầm tích

3.3.1 Các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori trong đất bề mặt

3.3.1.1 Phân bố hàm lượng các đồng vị phóng xạ theo độ sâu

Phân bố hàm lượng các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori theo độ sâu lớp đất được khảo sát tại 5 điểm trên đỉnh đồi khá bằng phẳng, trong đó 3 điểm ở vị trí E (ESP1 ESP3) và 2 điểm tại vị trí F (FSP1 và FSP2). Các điểm lấy mẫu được chọn trên đỉnh đồi để đảm bảo rằng lớp đất bề mặt được sinh ra từ lớp đá gốc bên dưới mà không phải đất từ vùng khác vận chuyển đến. Số liệu chi tiết về hàm lượng các đồng vị phóng xạ của các lớp đất theo độ sâu tăng dần được đưa ra trong Phụ lục A. Các đặc trưng thống kê của bộ số liệu phân tích và tỷ số 226Ra/232Th đối với 5 điểm lấy mẫu được đưa ra trong các Bảng 3.10a 3.10e. Sai số chuẩn của trung bình SE

được đánh giá theo biểu thức sau:


i

n 1

( x )2

SE (3.4)


trong đó Δxi là sai số phân tích gặp phải của từng đồng vị phóng xạ đối với từng mẫu riêng lẻ; n là số lượng mẫu.

Bảng 3.10a. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ của profin ESP1

(Đơn vị hàm lượng phóng xạ của các đồng vị: Bq/kg)


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

232Th

226Ra/232Th

Trung bình, x

47,4

49,4

91,9

91,5

91,7

0,539

Sai số chuẩn của trung bình, SE

17,5

1,7

3,0

2,6

1,9

0,022

Độ lệch chuẩn, s

13,4

2,2

3,1

3,6

3,3

0,015

s/ n

3,5

0,6

0,8

0,9

0,9

0,004

Khoảng biến thiên

54,1

6,8

11,3

13,6

12,7

0,059

Cực tiểu

23,3

46,0

86,2

84,6

85,2

0,513

Cực đại

77,4

52,7

97,5

98,1

97,9

0,573

Số lượng mẫu n

15

15

15

15

15

15

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

10,3

1,7

2,4

2,7

2,6

0,012

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

100

100

100

86,7

100

Bảng 3.10b. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ của profin ESP2

(Đơn vị hàm lượng phóng xạ của các đồng vị: Bq/kg)


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

232Th

226Ra/232Th

Trung bình, x

50,3

45,1

88,8

89,6

89,2

0,504

Sai số chuẩn của trung bình, SE

16,5

1,6

3,0

2,5

1,9

0,021

Độ lệch chuẩn, s

13,6

7,0

11,7

11,8

11,7

0,024

s/ n

3,5

1,8

3,0

3,0

3,0

0,006

Khoảng biến thiên

43,7

29,8

50,6

48,7

49,5

0,075

Cực tiểu

29,7

25,2

54,5

54,6

54,6

0,461

Cực đại

73,3

55,0

105,0

103,4

104,1

0,536

Số lượng mẫu n

15

15

15

15

15

15

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

10,4

5,4

9,0

9,1

9,0

0,018

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

73,3

73,3

53,3

53,3

100

Đối với profin ESP1, hàm lượng các đồng vị phóng xạ đều nằm trong khoảng

x 3SE, ngoại trừ 232Th (13,3% số mẫu có hàm lượng 232Th nằm ngoài khoảng đã


nêu). Như vậy, ngoại trừ 232Th các đồng vị khác có hàm lượng không thay đổi theo độ sâu lớp đất, nằm trong phạm vi sai số phân tích của giá trị trung bình với mức tin cậy 99,74%. Tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu khi tính đến sai số phân tích với mức tin cậy 99,74% (nằm trong phạm vi x 3SE).

Đối với profin ESP2, ngoại trừ 238U các đồng vị khác đều có hàm lượng vượt ra ngoài phạm vi x 3SE đối với một số lớp đất. Tỷ lệ số mẫu có hàm lượng vượt ra ngoài phạm vi x 3SE đối với 226Ra, 228Ra, 228Th và 232Th tương ứng là 27%, 27%, 47% và 47%. Mặc dù có sự thăng giáng về hàm lượng của từng đồng vị, tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu với mức tin cậy 99,74%.

Bảng 3.10c. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ của profin ESP3

(Đơn vị hàm lượng phóng xạ của các đồng vị: Bq/kg)


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

232Th

226Ra/232Th

Trung bình, x

52,3

56,0

81,1

81,3

81,2

0,691

Sai số chuẩn của trung bình, SE

16,6

1,7

2,9

2,4

1,8

0,026

Độ lệch chuẩn, s

12,9

2,8

4,9

4,3

4,5

0,033

s/ n

3,2

0,7

1,2

1,1

1,1

0,008

Khoảng biến thiên

42,5

9,6

18,2

17,5

17,7

0,113

Cực tiểu

36,1

51,1

75,0

74,1

74,6

0,636

Cực đại

78,5

60,8

93,2

91,6

92,3

0,750

Số lượng mẫu n

16

16

16

16

16

16

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

9,5

2,0

3,6

3,2

3,3

0,024

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

100

94

88

88

100

Đối với profin ESP3, các đồng vị 238U và 226Ra có hàm lượng nằm trong khoảng x 3SE đối với tất cả các lớp đất. Các đồng vị còn lại đều có một phần số lượng mẫu có hàm lượng vượt ra ngoài khoảng x 3SE (6% số mẫu đối với 228Ra, 12% số mẫu đối với 228Th và 232Th). Tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu với mức tin cậy 99,74%.

Đối với profin FSP1, ngoại trừ 238U các đồng vị khác đều có hàm lượng vượt ra ngoài phạm vi x 3SE với một tỷ lệ số mẫu khá lớn: 70% số mẫu đối với 226Ra, 228Ra và 228Th; 80% số mẫu đối với 232Th. Tại điểm khảo sát này chỉ có 70% số mẫu có tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi với mức tin cậy 99,74%. Như vậy, tỷ số 226Ra/232Th thay đổi ít nhiều theo độ sâu lớp đất đối với FSP1.


Bảng 3.10d. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ của profin FSP1

(Đơn vị hàm lượng phóng xạ của các đồng vị: Bq/kg)


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

232Th

226Ra/232Th

Trung bình, x

67,2

89,3

85,9

85,2

85,6

1,049

Sai số chuẩn của trung bình, SE

7,3

1,5

1,8

1,9

1,3

0,024

Độ lệch chuẩn, s

7,1

11,2

13,6

13,1

13,3

0,053

s/ n

2,3

3,5

4,3

4,1

4,2

0,017

Khoảng biến thiên

20,0

35,7

41,6

38,4

40,0

0,170

Cực tiểu

55,6

65,5

58,1

58,6

58,3

0,967

Cực đại

75,6

101,2

99,7

97,0

98,3

1,136

Số lượng mẫu n

10

10

10

10

10

10

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

7,3

11,5

14,0

13,4

13,7

0,054

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

30,0

30,0

30,0

20,0

70


Đối với profin FSP2, hầu hết các đồng vị phóng xạ có hàm lượng như nhau trong các lớp đất (trong phạm vi sai số phân tích), ngoại trừ 226Ra (27% số mẫu có hàm lượng 226Ra nằm ngoài phạm vi x 3SE). Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi ít nhiều theo độ sâu lớp đất do 226Ra thay đổi đối với FSP2.

Bảng 3.10e. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ của profin FSP2

(Đơn vị hàm lượng phóng xạ của các đồng vị: Bq/kg)


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

232Th

226Ra/232Th

Trung bình, x

69,1

70,7

78,9

78,7

78,9

0,898

Sai số chuẩn của trung bình, SE

11,7

1,6

2,4

2,4

1,7

0,027

Độ lệch chuẩn, s

9,4

7,6

2,3

1,9

2,0

0,111

s/ n

2,4

2,0

0,6

0,5

0,5

0,029

Khoảng biến thiên

32,2

25,6

7,5

6,1

6,2

0,361

Cực tiểu

54,9

51,7

76,3

75,6

76,2

0,630

Cực đại

87,0

77,3

83,8

81,7

82,4

0,991

Số lượng mẫu n

15

15

15

15

15

15

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

7,2

5,8

1,8

1,4

1,5

0,085

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

73,3

100

100

100

80


Với đặc điểm các vị trí lấy mẫu nằm trên đỉnh đồi, đất bề mặt tại đây vốn được sinh ra từ lớp đá gốc do quá trình phong hóa. Sự thăng giáng hàm lượng một số


đồng vị theo độ sâu lớp đất vượt ra ngoài phạm vi sai số phân tích như đã đề cập ở trên là hệ quả của quá trình di cư đồng vị trong một thời gian dài dưới điều kiện vật lý và địa hóa của vùng. Sự di cư của các đồng vị đều thể hiện với các mức độ khác nhau tại cả 5 vị trí khảo sát.

Tại vị trí E (Đất đỏ vàng trên đá granit - Haplic Acrisols) tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu (nằm trong phạm vi sai số phân tích của giá trị trung bình với mức tin cậy 99,74%) đối với cả 3 profin (ESP1, ESP2 và ESP3), trong khi hàm lượng 226Ra hoặc 232Th thăng giáng ra ngoài khoảng tin cậy nói trên ít nhiều. Điều này cho thấy sự thăng giáng của 226Ra và 232Th là cùng quy luật nên dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi. Trong khi đó tại vị trí F (Đất xám mùn trên núi trên đá mácma axít - Humic Acrisols), tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo độ sâu đối với cả 2 vị trí khảo sát (FSP1 và FSP2); tức là sự thăng giáng của 226Ra và 232Th theo độ sâu không cùng quy luật.

3.3.1.2 Phân bố hàm lượng các đồng vị phóng xạ theo không gian

Sự phân bố hàm lượng các đồng vị phóng xạ dãy urani, thori theo vị trí không gian được khảo sát đối với 11 vị trí trong vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ; đồng thời chúng cũng được xem xét cả đối với từng vị trí nghiên cứu theo các điểm lấy mẫu khác nhau.

Vị trí A:

Hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong đất bề mặt tại 15 điểm lấy mẫu tại vùng A được đưa ra trong Phụ lục C (Bảng C1). Các thông số thống kê của bộ số liệu hàm lượng các đồng vị phóng xạ tại A được đưa ra trong Bảng 3.11.

Tại vị trí A một số điểm lấy mẫu có hàm lượng 226Ra và 232Th nằm ngoài phạm vi x 3SE (6,7% số mẫu đối với 226Ra và 20% số mẫu đối với 232Th). Kết quả nhận được cho thấy sự dịch chuyển các đồng vị trong đất bề mặt tại vị trí A rất ít, ngoại trừ 226Ra và 232Th dịch chuyển ít nhiều trong điều kiện địa hoá của vùng. Trong khi 232Th có biểu hiện thăng giáng thì 228Th gần như không thay đổi theo điểm lấy mẫu và đạt cân bằng phóng xạ với 228Ra. Điều này chứng tỏ phải mất một khoảng thời

gian dài (ít nhất lớn hơn 9 chu kỳ bán rã của 228Th) để làm thăng giáng đáng kể hàm lượng 232Th theo không gian tại vùng này.

Xem tất cả 194 trang.

Ngày đăng: 22/11/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí