Các Đồng Vị Phóng Xạ Dãy Urani Và Thori Trong Trầm Tích


giáng mạnh theo vị trí không gian, tỷ số 226Ra/232Th là không thay đổi theo vị trí ở mức tin cậy đã nêu. Khoảng tin cậy 99% của trung bình tỷ số 226Ra/232Th tại vị trí L là 0,567 0,030.

Tương quan giữa các đồng vị:


r = 0,71

Đất bề mặt (vị trí L)

60

50

40

30

20

10

0

0

20

40 60

U-238, Bq/kg

80


r = 0,984

Đất bề mặt (vị trí L)

35

30

25

20

15

10

5

0

0

20

Th-232, Bq/kg

40

60

Đường cân bằng

r = 0,998

Đất bề mặt (vị trí L)

60

50

40

30

20

10

0

0

20

Ra-228, Bq/kg

40

60

Th-232, Bq/kg

Ra-226, Bq/kg

Th-228, Bq/kg

Quan hệ giữa các cặp đồng vị được biểu diễn trên Hình 3.31 cùng với hệ số tương quan r. Đường thẳng đi qua các điểm thực nghiệm là đường hồi quy tuyến tính. Tại vị trí L hàm lượng các đồng vị thăng giáng mạnh theo vị trí mẫu như đã đề cập ở trên. Tuy vậy, 238U tương quan với 232Th theo vị trí mẫu với r = 0,71; 226Ra tương quan với 232Th theo vị trí mẫu với r = 0,98. Các đồng vị 228Ra và 228Th gần như nằm trên đường cân bằng phóng xạ, hệ số tương quan giữa chúng r = 0,998.


Hình 3.31. Quan hệ giữa 226Ra và 232Th, 228Ra và 228Th, 238U và 232Th theo vị trí mẫu tại L

3.3.1.3 Tóm tắt kết quả khảo sát

Các tỷ số đồng vị 226Ra/232Th và 230Th/232Th tại 5 vị trí khảo sát theo độ sâu và 11 vị trí khảo sát theo phân bố không gian được thống kê trong Bảng 3.22, trong đó khoảng tin cậy của chúng ở mức 99% và mức độ thay đổi theo độ sâu hoặc vị trí không gian tính theo tỷ lệ phần trăm số điểm thực nghiệm. Các kết quả chính về đặc trưng phân bố hàm lượng và tỷ số các đồng vị phóng xạ dãy urani, thori theo độ sâu và theo không gian được tóm lược như sau:

- Sự thăng giáng hàm lượng các đồng vị theo độ sâu và theo vị trí không gian vượt ra ngoài phạm vi sai số phân tích đã được quan sát thấy tại 14 trong tổng số 18 vùng khảo sát (chiếm 78%). Điều này cho thấy quá trình di cư các đồng vị trong vùng nghiên cứu là đáng kể; mức độ di cư của chúng thay đổi theo từng vùng.

- Giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th đối với vùng nghiên cứu thay đổi trong một dải rộng, từ 0,500 đến 1,663. Điều này cho phép chúng ta kỳ vọng về khả năng ứng dụng tỷ số 226Ra/232Th trong nghiên cứu nguồn gốc trầm tích tại vùng này.

- Tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu hoặc vị trí không gian (với mức


tin cậy 99,74%) tại 11 trong tổng số 18 vùng khảo sát (chiếm 61%); còn lại 39% số vị trí có tỷ số 226Ra/232Th thay đổi với các mức độ khác nhau, từ 2% đến 93% số điểm khảo sát.

Bảng 3.22. Giá trị trung bình của tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th tại các vùng khảo sát



Vị trí


Loại đất

226Ra/232Th

(Khoảng tin cậy 99%)

Mức độ thay đổi (tỷ lệ %)

230Th/ 232Th

(Khoảng tin cậy 99%)

Mức độ thay đổi (tỷ lệ %)

I. Theo profin





ESP1

Đất đỏ vàng trên đá granit (Haplic Acrisols)

0,539

0,012

0



ESP2

0,504

0,018

0



ESP3

0,691

0,024

0



FSP1

Đất xám mùn trên núi

(Humic Acrisols)

1,049

0,054

30



FSP2

0,898

0,085

20



II. Theo vị trí không gian





A

Đất nâu tím trên Bazan

(Rhodic Nitisols)

0,639

0,010

0



B

Đất nâu đỏ trên Bazan

(Rhodic Ferralsols)

0,500

0,007

0



C

Đất nâu đỏ trên Bazan

(Rhodic Ferralsols)

0,621

0,009

0

0,621

0,009

0

D

Đất nâu đỏ trên Bazan

(Rhodic Ferralsols)

0,583

0,011

0



E

Đất đỏ vàng trên đá granit

(Haplic Acrisols)

0,924

0,062

0

0,611

0,008

0

F1

Đất xám mùn trên núi

(Humic Acrisols)

1,663

0,373

93



F2

0,925

0,072

20



G1

Đất đỏ vàng trên đá granít

(Haplic Acrisols)

0,730

0,032

15



G2

0,839

0,020

0




H

Đất nâu đỏ trên đá mácma

bazơ và trung tính (Rhodic Ferralsols)


1,003


0,041


6



I

Đất nâu vàng trên Bazan (Xanthic Feralsols)

0,608

0,016

2




K

Đất xám Feralít trên đá sét và biến chất (Ferralic Acrisols)


0,918


0,052


0



L

Đất đỏ vàng trên Bazan

(Rhodic Ferralsols)

0,567

0,030

0



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 - 14

- Tại các vùng A, B, C, D (Đất nâu tím trên Bazan hoặc Đất nâu đỏ trên Bazan) hàm lượng các đồng vị phóng xạ hầu như không thay đổi theo vị trí mẫu mà chỉ dao động trong khoảng sai số phân tích (ở mức tin cậy 99,74%). Điều này dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th cũng không thay đổi theo vị trí mẫu. Trong trường hợp này, mỗi vùng đất sẽ có tỷ số 226Ra/232Th đặc trưng.


- Tại các vùng E, K, L và G2 hàm lượng các đồng vị phóng xạ thay đổi theo vị trí mẫu do có sự dịch chuyển của các đồng vị này trong môi trường đất bề mặt. Mức độ dịch chuyển các đồng vị phụ thuộc vào điều kiện địa hoá của từng vùng và từng đồng vị. Tuy vậy, sự dịch chuyển của 226Ra và 232Th cùng quy luật nên tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo vị trí mẫu. Trong trường hợp này, mỗi vùng đất cũng sẽ có tỷ số 226Ra/232Th đặc trưng riêng.

- Tại các vị trí F, G1, H và I hàm lượng các đồng vị phóng xạ thay đổi theo vị trí mẫu với các mức độ khác nhau. Đồng thời tỷ số 226Ra/232Th cũng thay đổi theo vị trí mẫu ở các mức độ khác nhau. Như vậy cơ chế dịch chuyển của 226Ra và 232Th tại các vị trí này là khác nhau. Trong trường hợp này, tại mỗi vùng đất tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí nhưng 226Ra tương quan với 232Th theo một hàm tương quan đặc trưng riêng.

- Tỷ số 230Th/232Th không thay đổi theo vị trí không gian đối với cả hai vị trí khảo sát là C và E, mỗi vị trí có tỷ số 230Th/232Th đặc trưng riêng.

- Do sự dịch chuyển các đồng vị phóng xạ trong môi trường đất bề mặt nên hàm lượng của chúng thay đổi ít nhiều theo vị trí không gian, từ đó dẫn đến sự tương quan của một số cặp đồng vị phóng xạ theo vị trí mẫu.

- Đồng vị 226Ra có tương quan với 232Th trong hầu hết các vị trí khảo sát với hệ số tương quan khá cao (r = 0,85 0,98), ngoại trừ vị trí I (r = 0,59).

- Đồng vị 238U có tương quan yếu với 232Th tại một số vị trí (E, F, K, L) và hầu như không thể hiện có tương quan với nhau trong các vị trí còn lại.

- Các đồng vị 228Ra và 228Th cân bằng phóng xạ với nhau trong hầu hết các vị trí khảo sát.

3.3.2 Các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori trong trầm tích

Phân bố hàm lượng các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori, tỷ số đồng vị

226Ra/232Th và 230Th/232Th, tương quan giữa các cặp 226Ra và 232Th, 230Th và 232Th

được khảo sát đối với trầm tích tại các vị trí C, E, F và G. Tại C và E trầm tích được khảo sát trong mối quan hệ với đất gốc sinh ra chúng. Tại F và G trầm tích được khảo sát theo profin (theo độ sâu lớp trầm tích tăng dần) tại một số vị trí đặc trưng trong hồ.


3.3.2.1 Các đồng vị phóng xạ trong trầm tích và trong đất gốc

Vị trí C:

Hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong trầm tích tại C được đưa ra trong Phụ lục D (Bảng D1) và các thông số thống kê chính của bộ số liệu này được đưa ra trong Bảng 3.23.

Bảng 3.23. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ trong trầm tích tại C

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


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

230Th

232Th

226Ra/

232Th

230Th/

232Th

Trung bình, x

20,1

10,2

18,8

18,7

11,1

18,7

0,547

0,592

Sai số chuẩn của trung bình, SE

3,9

0,6

1,0

0,7

0,6

0,5

0,037

0,036

Độ lệch chuẩn, s

3,5

0,8

1,0

1,2

0,9

1,1

0,020

0,019

s/ n

1,6

0,4

0,5

0,5

0,4

0,5

0,009

0,008

Khoảng biến thiên

8,6

2,1

2,7

2,7

2,2

2,4

0,052

0,052

Cực tiểu

16,0

9,3

17,6

17,3

10,1

17,6

0,517

0,563

Cực đại

24,6

11,4

20,3

20,0

12,3

20,0

0,569

0,615

Số lượng mẫu n

5

5

5

5

5

5

5

5

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

7,2

1,6

2,1

2,5

1,9

2,2

0,042

0,008

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

100

100

100

100

100

100

100

Các đồng vị phóng xạ đều có hàm lượng nằm trong phạm vi sai số phân tích ở mức tin cậy 99,74% đối với tất cả số mẫu trầm tích. Các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th trong các mẫu trầm tích cũng nằm trong phạm vi sai số phân tích ở mức tin cậy 99,74%. Như vậy, có thể nói rằng các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th là không thay đổi theo thời gian thu góp trầm tích tại vị trí C. Khoảng tin cậy 99% của giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th trong trầm tích tại vị trí C tương ứng là 0,547 0,042 và 0,592 0,008.

Trầm tích tại C là sản phẩm bị xói mòn từ lớp đất bề mặt tại mô hình nghiên cứu trong 3 năm. Như đã đề cập đến tại Mục 3.3.1.2 - Bảng 3.13, tỷ số 226Ra/232Th trung bình trong đất bề mặt tại C là 0,529 (độ lệch chuẩn s = 0,014) và tỷ số 230Th/232Th trung bình trong đất bề mặt tại C là 0,621 (s = 0,036). Để kết luận các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th trong trầm tích giống hay khác biệt với các tỷ số này trong đất gốc, phương pháp so sánh hai giá trị trung bình đã được sử dụng dựa trên giả thiết thống kê H0 : μ1 = μ2 đối với giả thiết H1: μ1 ≠ μ2 với mức ý nghĩa α = 0,01. Giả thiết H0 được chấp nhận trong trường hợp:


T1

s

x

1

n

y

C

1

m

(3.5)


trong đó, C là phân vị mức α/2 của phân bố Student với n + m – 2 bậc tự do, C = tα/2 (ở đây α = 1-β là mức ý nghĩa lựa chọn); s12 và s22 là các phương sai mẫu và s2 là phương sai chung được xác định bởi công thức sau:

(n 1)s 2 (m 1)s 2

s 2 1 2

(3.6)

n m 2

Đặc trưng thống kê của các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th được tính toán và đưa ra trong Bảng 3.24.

Bảng 3.24. Đặc trưng thống kê của tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th trong đất và trầm tích



Tỷ số 226Ra/232Th

Tỷ số 230Th/232Th

Đất

Trầm tích

Đất

Trầm tích


Trung bình, x i

0,529

0,547

0,621

0,592

Độ lệch chuẩn mẫu, si

0,014

0,020

0,036

0,019

Số lượng mẫu (n,m)

15

5

15

5

Độ lệch chuẩn chung s

0,00025

0,00109

Giá trị T

2,268

1,702

C = t0,005

2,878

2,878

Như vậy, vì T < C nên giả thiết H0 được chấp nhận; tức là các tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th trung bình trong đất và trong trầm tích là như nhau với độ tin cậy 99%.

Vị trí E:

Hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong trầm tích tại vị trí E được đưa ra trong Phụ lục D (Bảng D2) và các thông số thống kê chính của bộ số liệu này được đưa ra trong Bảng 3.25.

Tương tự như trong đất bề mặt, trong các mẫu trầm tích thu góp theo thời gian, ngoại trừ 238U, các đồng vị còn lại đều có hàm lượng nằm ngoài phạm vi sai số phân tích với mức tin cậy 99,74% đối với khá nhiều mẫu (83,3% số mẫu đối với 226Ra và

228Th; 66,7% số mẫu đối với 228Ra và 232Th; 50% số mẫu đối với 230Th).

Các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th của tất cả các mẫu trầm tích đều nằm trong phạm vi sai số phân tích ở mức tin cậy 99,74%. Như vậy, có thể nói rằng các tỷ số


226Ra/232Th và 230Th/232Th là không thay đổi theo thời gian thu góp trầm tích tại vị trí E. Khoảng tin cậy 99% của giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th và tỷ số 230Th/232Th trong trầm tích tại vị trí E tương ứng là 0,874 0,055 và 0,589 0,016.

Bảng 3.25. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ trong trầm tích tại E

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


Đồng vị (tỷ số)

Đại lượng thống kê

238U

226Ra

228Ra

228Th

230Th

232Th

226Ra/

232Th

230Th/

232Th

Trung bình, x

65,7

61,2

68,9

71,0

41,5

70,1

0,874

0,589

Sai số chuẩn của trung bình, SE

11,0

1,5

1,9

1,5

1,8

2,5

0,038

0,032

Độ lệch chuẩn, s

10,1

9,0

10,6

11,6

8,7

11,1

0,033

0,040

s/ n

4,1

3,7

4,3

4,7

3,5

4,5

0,014

0,016

Khoảng biến thiên

29,7

20,3

26,2

29,1

22,8

27,9

0,093

0,113

Cực tiểu

46,5

50,0

55,2

55,4

31,4

55,3

0,824

0,539

Cực đại

76,1

70,3

81,3

84,5

54,2

83,2

0,917

0,652

Số lượng mẫu n

6

6

6

6

6

6

6

6

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

16,7

14,9

17,4

19,0

14,3

18,3

0,055

0,016

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

100

16,7

33,3

16,7

50,0

33,3

100

100

Để so sánh tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th trong trầm tích với các tỷ số này trong đất gốc (xem Mục 3.3.1.2 - Bảng 3.15), phương pháp so sánh hai giá trị trung bình tương tự như trên đã được sử dụng với mức ý nghĩa α = 0,01. Đặc trưng thống kê của các tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th trong đất và trầm tích tại E được tính toán theo các công thức (3.5), (3.6) và đưa ra trong Bảng 3.26.

Bảng 3.26. Đặc trưng thống kê của tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th trong đất và trầm tích



Tỷ số 226Ra/232Th

Tỷ số 230Th/232Th

Đất

Trầm tích

Đất

Trầm tích


Trung bình, x i

0,924

0,874

0,611

0,589

Độ lệch chuẩn mẫu, si

0,060

0,033

0,026

0,040

Số lượng mẫu (n,m)

10

6

10

6

Độ lệch chuẩn chung s

0,0027

0,0010

Giá trị T

1,823

1,338

C = t0,005

2,977

2,977

Như vậy, vì T < C nên giả thiết H0 được chấp nhận; tức là các tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th trung bình trong trầm tích và trong đất gốc tại E là như nhau với độ tin cậy 99%.


3.3.2.2 Hàm lượng các đồng vị phóng xạ theo độ sâu lớp trầm tích

Trầm tích (profin FTP1)


Hoạt độ (Bq/kg)

0 20 40 60 80 100 120

0


20


40


60


80

100

U-238

Ra-226

120

Th-232

Vị trí F:

Độ sâu (cm)

Hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong lớp trầm tích độ sâu khác nhau của profin FTP1 được đưa ra trong Phụ lục D (Bảng D3) và các thông số thống kê của bộ số liệu này được đưa ra trong Bảng 3.27. Phân bố hàm lượng phóng xạ của các đồng vị chính được biểu diễn trên Hình 3.32.

Kết quả xử lý thống kê bộ số liệu cho thấy, tất cả các đồng vị phóng xạ đều có hàm lượng nằm

ngoài phạm vi sai số phân tích với mức tin cậy 99,74% đối với phần lớn vị trí mẫu. Sự thăng

Hình 3.32. Phân bố hàm lượng

phóng xạ theo độ sâu trầm tích

giáng mạnh về hàm lượng phóng xạ của các đồng vị theo độ sâu lớp trầm tích xẩy ra với các đồng vị radi và thori, trong đó 226Ra và 232Th thăng giáng mạnh nhất.

Bảng 3.27. Các thông số thống kê chính về đồng vị phóng xạ trong các lớp trầm tích của profin FTP1 (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

63,2

65,7

60,8

60,2

60,4

1,089

Sai số chuẩn của trung bình, SE

10,5

1,4

2,2

1,2

1,1

0,031

Độ lệch chuẩn, s

18,5

13,3

12,3

12,3

12,2

0,031

s/ n

3,5

2,5

2,3

2,3

2,3

0,006

Khoảng biến thiên

84,4

46,6

38,2

42,2

40,8

0,124

Cực tiểu

16,4

35,3

35,3

31,6

32,4

1,031

Cực đại

100,8

81,9

73,5

73,8

73,3

1,154

Số lượng mẫu n

28

28

28

28

28

28

Độ tin cậy (99%): tα/2.s/ n

9,7

7,0

6,5

6,4

6,4

0,016

Tỷ lệ số liệu nằm trong khoảng

x 3SE (xác suất 99,74%), %

93

4

25

4

7

93

226Ra và 232Th thăng giáng mạnh theo độ sâu trầm tích nhưng tỷ số 226Ra/232Th

thăng giáng rất ít. Trong số 28 lớp trầm tích được khảo sát thì có 26 lớp (chiếm 93%) có tỷ số 226Ra/232Th nằm trong phạm vi sai số phân tích ở mức tin cậy 99,74%. Như vậy, tỷ số 226Ra/232Th gần như ổn định theo vị trí độ sâu trầm tích ở


mức tin cậy đã nêu. Khoảng tin cậy 99% của trung bình tỷ số 226Ra/232Th đối với profin FTP1 là 1,089 0,016. Sự ổn định của tỷ số 226Ra/232Th theo độ sâu trầm tích cũng nói lên rằng, nguồn cung cấp trầm tích tại vị trí lấy mẫu khá ổn định theo thời gian.

Tương quan giữa các đồng vị:

Quan hệ giữa các cặp đồng vị theo độ sâu lớp trầm tích được biểu diễn trên Hình

Trầm tích (profin FPT1)

Trầm tích (profin FPT1)

Trầm tích (profin FTP1)

100

80

60

40

20

0

100

100

80

60

40

20

0

r = 0,99

r = 0,75

80 Đường cân bằng

60

40

20

0

r = 0,98

0 50 100

150

0 20

40

60

80

0 20 40 60 80 100

U-238, Bq/kg

Th-232, Bq/kg

Ra-228, Bq/kg

Th-232, Bq/kg

Ra-226, Bq/kg

Th-228, Bq/kg

3.33 cùng với hệ số tương quan r. Đường thẳng đi qua các điểm thực nghiệm là đường hồi quy tuyến tính. Mặc dù hàm lượng các đồng vị thăng giáng mạnh theo vị trí độ sâu trầm tích như đã đề cập ở trên, 238U tương quan với 232Th theo độ sâu với r = 0,77; 226Ra tương quan rất tốt với 232Th theo độ sâu với r = 0,99. Các đồng vị 228Ra và 228Th gần như nằm trên đường cân bằng phóng xạ với hệ số tương quan r = 0,98.


Hình 3.33. Quan hệ 226Ra và 232Th, 228Ra và 228Th, 238U và 232Th theo độ sâu trầm tích


Vị trí G:

Tại vị trí G lõi trầm tích được lấy ở 3 điểm, trong đó profin GTP1 nằm giữa hồ, GTP2 nằm ở nhánh trái hồ và GTP3 nằm ở nhánh phải. Hàm lượng các đồng vị phóng xạ trong lớp trầm tích độ sâu khác nhau tại 3 điểm lấy mẫu được đưa ra trong Phụ lục D (Bảng D4 ÷ Bảng D6); các thông số thống kê của bộ số liệu này được đưa ra trong Bảng 3.28a ÷ Bảng 3.28c.

Số liệu xử lý thống kê trong các bảng cho thấy hầu hết các đồng vị phóng xạ đều có hàm lượng thăng giáng mạnh ra ngoài phạm vi sai số phân tích ở mức tin cậy 99,74% đối với cả ba vị trí. Vị trí giữa hồ (GTP1) và vị trí nhánh trái (GTP2) có tỷ số 226Ra/232Th gần như ổn định theo độ sâu trầm tích ở mức tin cậy đã nêu, chứng tỏ nguồn cung cấp trầm tích tại 2 vị trí này khá ổn định theo thời gian. Riêng tại vị trí nhánh phải (GTP3), tỷ số 226Ra/232Th thay đổi mạnh theo độ sâu trầm tích. Sự thay đổi tỷ số 226Ra/232Th trong profin trầm tích một phần do tỷ số 226Ra/232Th thay đổi

Xem tất cả 194 trang.

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