4.2.4.5 Đánh giá nguồn gốc không gian của trầm tích hồ
a) Đánh giá nguồn gốc trầm tích tại C
Trầm tích tại C được đóng góp từ sông Đaklung (đại diện bằng vùng A), sông nhánh số 1 (đại diện bằng vùng D) và sông nhánh số 2 (đại diện bằng vùng B). Trên thực tế, lưu vực sông nhánh số 1 rất nhỏ so với lưu vực sông nhánh số 2 và sông Đaklung nên có thể bỏ qua phần đóng góp trầm tích từ nó.
Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí mẫu trong vùng A và B như đã nói đến ở
trên; đồng thời 226Ra không tương quan mạnh với 232Th tại hai vùng này (Mục 4.2.4.3). Vì vậy không thể sử dụng tỷ số 226Ra/232Th hoặc hàm tương quan giữa chúng để chỉ thị nguồn gốc trầm tích tại C.
Tỷ số 230Th/232Th không thay đổi theo vị trí mẫu trong vùng A và B (Mục
4.2.4.4). Nếu tỷ số 230Th/232Th tại A và B khác biệt nhau thì nó có thể là một chỉ thị tốt cho nguồn gốc trầm tích tại C. Việc so sánh hai giá trị trung bình tỷ số 230Th/232Th tại A và B dựa trên giả thiết thống kê H0 : μ1 = μ2 đối với giả thiết H1: μ1 ≠ μ2. Độ lệch chuẩn chung s được tính theo công thức (3.6) và giá trị T được tính theo công thức (3.5) ở Chương 3. Các giá trị tính toán đối với trung bình tỷ số 230Th/232Th tại vùng A và B được đưa ra trong Bảng 4.7.
Bảng 4.7. Các tham số sử dụng trong đánh giá giả thiết thống kê H0: μ1 = μ2
230Th/232Th | |
Trung bình trên vùng A, μ1 | 0,585 |
Độ lệch chuẩn s1 | 0,034 |
Số lượng mẫu n | 22 |
Trung bình trên vùng B, μ2 | 0,406 |
Độ lệch chuẩn s2 | 0,046 |
Số lượng mẫu m | 21 |
Độ lệch chuẩn chung s | 0,0011 |
Giá trị T | 18,041 |
C = t0.005 | 2,576 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Phân Bố Các Đồng Vị Phóng Xạ Theo Cấp Hạt Trong Trầm Tích -
Các Đồng Vị Và Tỷ Số Đồng Vị Quan Tâm Trong Mẫu Trầm Tích -
Sơ Đồ Dòng Chảy Các Nhánh Sông Và Các Vùng Lấy Mẫu Trầm Tích -
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 - 20 -
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 - 21 -
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 - 22
Xem toàn bộ 194 trang tài liệu này.
Vì T > C nên giả thiết H0 bị bác bỏ; tức là tỷ số 230Th/232Th trung bình trong trầm tích vùng A và vùng B khác biệt nhau với độ tin cậy 99%.
Để xác định phần đóng góp trầm tích vào vùng C từ vùng A và B, mô hình trộn 2 thành phần theo phương trình (4.2) ở trên sẽ được sử dụng, trong đó a, b, c tương ứng là tỷ số 230Th/232Th của 2 nguồn đầu vào A, B và đầu ra C. Kết quả tính toán
phần đóng góp trầm tích từ vùng A và vùng B vào các điểm lấy mẫu trong vùng C được đưa ra trong Bảng 4.8.
Bảng 4.8 Phần trầm tích đóng góp của vùng A và B vào vùng C theo 230Th/232Th
a (230Th/232Th) | b (230Th/232Th) | c (230Th/232Th) | Phần trăm từ A (%) | Phần trăm từ B (%) | |
TM-90 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,536±0,038 | 73 ± 20 | 27 ± 8 |
TM-91 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,519±0,037 | 63 ± 21 | 37 ± 12 |
TM-92 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,509±0,033 | 58 ± 20 | 42 ± 15 |
TM-93 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,527±0,041 | 68 ± 21 | 32 ± 10 |
TM-94 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,526±0,038 | 67 ± 20 | 33 ± 10 |
TM-95 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,522±0,043 | 65 ± 21 | 35 ± 12 |
TM-96 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,524±0,037 | 66 ± 20 | 34 ± 10 |
TM-97 | 0,585 0,045 | 0,406 0,036 | 0,552±0,038 | 82 ± 19 | 18 ± 4 |
Trung bình | 68 ± 22 | 32 ± 11 |
b) Đánh giá nguồn gốc trầm tích tại F
Các điểm lấy mẫu được thiết kế nhằm xác định phần đóng góp trầm tích của sông Đarlap và sông nhánh số 3 (đại diện bằng vùng H) và sông nhánh số 4 (đại diện bằng vùng G) vào vùng trộn F. Trong nghiên cứu này, vùng H (giao giữa sông Đarlap và sông nhánh số 3) được chọn làm vùng đại diện cho hai nhánh sông nhằm xem xét khả năng phân giải của phương pháp sử dụng tỷ số đồng vị phóng xạ nghiên cứu nguồn gốc trầm tích.
Như kết quả thu được tại Mục 4.2.4.3 và Mục 4.2.4.4, 226Ra tương quan khá
mạnh với 232Th theo vị trí mẫu tại G (r = 0,93), nhưng thể hiện tương quan yếu hơn tại H (r = 0,69). Tỷ số 226Ra/232Th thăng giáng mạnh theo vị trí mẫu tại G và H (cả hai vị trí đều có 1 điểm có tỷ số 226Ra/232Th nằm ngoài khoảng tin cậy 99,74%).
Tương tự, 230Th tương quan khá mạnh với 232Th theo vị trí mẫu tại G (r = 0,94), nhưng thể hiện tương quan rất yếu tại H (r = 0,28). Tỷ số 230Th/232Th ổn định theo vị trí mẫu tại G nhưng thăng giáng mạnh theo vị trí mẫu tại H (2 điểm có tỷ số 230Th/232Th nằm ngoài khoảng tin cậy 99,74%).
Do các tỷ số đồng vị thăng giáng mạnh nên khi so sánh hai giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th tại G và H dựa trên giả thiết thống kê H0 : μ1 = μ2 đối với giả thiết H1: μ1 ≠ μ2 (như Bảng 4.9) thì thấy rằng: vì T < C nên không có cơ sở
bác bỏ giả thiết H0. Tức là tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th trung bình trong trầm tích vùng G và vùng H không khác biệt nhau với độ tin cậy 95%.
Bảng 4.9. Các tham số sử dụng trong đánh giá giả thiết thống kê H0: μ1 = μ2
226Ra/232Th | 230Th/232Th | |
Trung bình trên vùng G, μ1 | 0,649 | 0,519 |
Độ lệch chuẩn s1 | 0,098 | 0,042 |
Số lượng mẫu n | 7 | 7 |
Trung bình trên vùng H, μ2 | 0,575 | 0,527 |
Độ lệch chuẩn s2 | 0,082 | 0,106 |
Số lượng mẫu m | 8 | 8 |
Độ lệch chuẩn chung s | 0,008 | 0,007 |
Giá trị T | 1,609 | 0,197 |
C = t0.025 | 2,160 | 2,160 |
Như vậy là các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th không có khả năng ứng dụng để xác định nguồn gốc trầm tích trong trường hợp này. Nguyên nhân chính là do sự thăng giáng mạnh của các tỷ số đồng vị theo vị trí mẫu, dẫn đến độ lệch chuẩn s khá lớn. Sự thăng giáng mạnh của tỷ số 226Ra/232Th, ngoài nguyên nhân mất cân bằng giữa 226Ra và đồng vị mẹ trong trầm tích, còn có nguyên nhân khác là do vùng lấy mẫu nằm ở ngã ba sông (vị trí H). Tỷ lệ đóng góp trầm tích của 2 nhánh vào vùng ngã ba sông thay đổi rất mạnh theo vị trí, dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th cũng thay đổi theo. Chính điều này cũng làm cho tỷ số 230Th/232Th thay đổi mạnh theo vị trí mẫu trong vùng H như kết quả nhận được ở trên.
c) Đánh giá nguồn gốc trầm tích tại E
Trầm tích tại vùng E được đóng góp từ các sông Đakrlap, số 3, số 4 (đại diện bằng vùng F) và sông nhánh số 5 (đại diện bằng vùng I). Tỷ số 226Ra/232Th và tỷ số 230Th/232Th thay đổi mạnh theo vị trí mẫu trong vùng F và I (Mục 4.2.4.4); đồng thời các cặp đồng vị 226Ra và 232Th, 230Th và 232Th tương quan yếu hoặc không tương quan với nhau tại hai vùng này (Mục 4.2.4.3). Vì vậy không thể sử dụng các tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th hoặc hàm tương quan giữa chúng để chỉ thị nguồn gốc trầm tích tại E. Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi mạnh theo vị trí mẫu của các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th tại vị trí F và I cũng tương tự như nguyên nhân đã đề cập đến đối với vị trí H.
d) Đánh giá nguồn gốc trầm tích tại K
Trầm tích tại vùng K được đóng góp từ các sông Đaklung, số 1, số 2 (đại diện bằng vùng C) và các sông Đakrlap, số 3, số 4, số 5 (đại diện bằng vùng E).
Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí mẫu trong vùng E và C (Mục 4.2.4.4);
đồng thời 226Ra tương quan yếu với 232Th tại hai vùng này (Mục 4.2.4.3). Vì vậy không thể sử dụng tỷ số 226Ra/232Th hoặc hàm tương quan giữa chúng để đánh giá phần đóng góp trầm tích của C và E vào vùng K.
Tỷ số 230Th/232Th không thay đổi theo vị trí mẫu trong vùng C và E (Mục 4.2.4.4); đồng thời 230Th tương quan mạnh với 232Th theo vị trí mẫu tại hai vùng này. Nếu tỷ số 230Th/232Th tại C và E khác biệt nhau thì nó có thể được sử dụng để đánh giá nguồn gốc trầm tích tại K. Việc so sánh hai giá trị trung bình tỷ số 230Th/232Th tại C và E dựa trên giả thiết thống kê H0 : μ1 = μ2 đối với giả thiết
H1: μ1 ≠ μ2. Các tham số dùng để kiểm định giả thiết thống kê đối với trung bình tỷ số 230Th/232Th tại vùng C và E được đưa ra trong Bảng 4.10.
Bảng 4.10. Các tham số sử dụng trong đánh giá giả thiết thống kê H0: μ1 = μ2
230Th/232Th | |
Trung bình trên vùng C, μ1 | 0,527 |
Độ lệch chuẩn s1 | 0,013 |
Số lượng mẫu n | 8 |
Trung bình trên vùng E, μ2 | 0,436 |
Độ lệch chuẩn s2 | 0,019 |
Số lượng mẫu m | 6 |
Độ lệch chuẩn chung s | 0,00025 |
Giá trị T | 10,584 |
C = t0.005 | 3,055 |
Vì T > C nên giả thiết H0 bị bác bỏ; tức là tỷ số 230Th/232Th trung bình trong trầm tích vùng C và vùng E khác biệt nhau với độ tin cậy 99%.
Để xác định phần đóng góp trầm tích của vùng C và E vào vùng K, mô hình trộn 2 thành phần theo phương trình (4.2) ở trên sẽ được sử dụng, trong đó a, b, c tương ứng là tỷ số 230Th/232Th của 2 nguồn đầu vào C, E và vùng hỗn hợp K. Kết quả tính toán phần đóng góp trầm tích từ vùng C và vùng E vào các điểm lấy mẫu trong vùng K được đưa ra trong Bảng 4.11.
Bảng 4.11 Phần trầm tích đóng góp của vùng C và E vào vùng K theo 230Th/232Th
a (230Th/232Th) | b (230Th/232Th) | c (230Th/232Th) | Phần trăm từ C (%) | Phần trăm từ E (%) | |
TM-84 | 0,527 0,041 | 0,436 0,031 | 0,490±0,033 | 59 ± 26 | 41 ± 18 |
TM-85 | 0,527 0,041 | 0,436 0,031 | 0,454±0,031 | 20 ± 6 | 80 ± 26 |
TM-86 | 0,527 0,041 | 0,436 0,031 | 0,449±0,028 | 14 ± 4 | 86 ± 25 |
TM-88 | 0,527 0,041 | 0,436 0,031 | 0,496±0,041 | 66 ± 27 | 34 ± 14 |
TM-89 | 0,527 0,041 | 0,436 0,031 | 0,474±0,038 | 42 ± 22 | 58 ± 30 |
Trung bình | 40 ± 20 | 60 ± 23 |
Kết quả đánh giá cho thấy các sông nằm trên phần lưu vực phải (Đaklung, số 1 và số 2) đóng góp 40% và các sông nằm trên phần lưu vực trái (Đakrlap, số 3, số 4 và số 5) đóng góp 60% lượng trầm tích vào vùng giữa hồ (vùng K) tính trung bình trên tất cả các điểm lấy mẫu (tỷ lệ đóng góp trầm tích thay đổi theo vị trí mẫu).
4.2.4.6 Thông tin về nguồn gốc trầm tích từ các nguyên tố vết
200
150
100
50
0
B
D
A, C
0 100 200 300
Ba, ppm
A B D
C
200
150
100
50
0
D
B
A, C
0 50 100 150
Zn, ppm
A B D
C
200
150
100
50
0
A, C
B, D
0
50
La, ppm
100
A B D
C
Ce, ppm
Ce, ppm
Ce, ppm
Khả năng cung cấp thông tin định tính về nguồn gốc trầm tích của các nguyên tố vết đã được chứng minh bởi một số công trình nghiên cứu [89÷92]. Ở đây, các nguyên tố vết trong trầm tích hồ cũng được sử dụng để nhận dạng nguồn trầm tích nhằm hỗ trợ thêm cho các kết quả đánh giá bằng tỷ số 230Th/232Th ở trên. Hàm lượng các nguyên tố trong trầm tích tại một số vùng được đưa ra trong Phụ lục I.
250
200
150
100
50
0
D
C
B
A
0 50 100 150
Rb, ppm
A B D
C
100
80
60
40
20
0
B
D
A, C
0 100 200 300
Ba, ppm
A B D
C
250
200
150
100
50
0
D
B
C
A
0 50 100 150
Zn, ppm
A B D
C
Ba, ppm
La, ppm
Ba, ppm
Hình 4.12. Quan hệ giữa các cặp nguyên tố vết trong trầm tích tại A, B, C và D
a) Quan hệ giữa các cặp nguyên tố trong trầm tích tại vùng A, B, C và D
Quan hệ giữa một số cặp nguyên tố vết trong trầm tích tại các vùng A, B, C và D được đưa ra trên Hình 4.12. Kết quả nhận được cho thấy hàm lượng các nguyên
tố Ce, Ba, La, Rb và Zn trong trầm tích vùng C rất gần với hàm lượng của chúng trong trầm tích vùng A. Điều đó có nghĩa là đa số trầm tích trong vùng C đến từ vùng A. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả nhận được từ tỷ số 230Th/232Th đã trình bày ở phần trên.
b) Quan hệ giữa các cặp nguyên tố trong trầm tích tại vùng G, H và F
120
100
80
60
40
20
0
F
H G
0 100 200 300
Ba, ppm
H G
F
120
100
80
60
40
20
0
G
F
H
0 50 100 150
Zn, ppm
H G
F
120
100
80
60
40
20
0
F
H
G
0
50
La, ppm
100
H G
F
Ce, ppm
Ce, ppm
Ce, ppm
Quan hệ giữa một số cặp nguyên tố vết trong trầm tích tại các vùng G, H, và F được đưa ra trên Hình 4.13. Kết quả nhận được cho thấy trong trường hợp này, các điểm biểu diễn quan hệ hàm lượng của các cặp nguyên tố trong 3 vùng phân bố lẫn lộn với nhau và khả năng sử dụng chúng để nhận biết nguồn gốc trầm tích tại vùng đầu ra F rất mờ nhạt.
250
200
150
100
50
0
G
H
F
0 50 100 150
Rb, ppm
H G
F
80
60
40
20
0
F
G
H
0 100 200 300
Ba, ppm
H G
F
250
200
150
100
50
0
G
F
H
0 50 100 150
Zn, ppm
H G
F
Ba, ppm
La, ppm
Ba, ppm
Hình 4.13. Quan hệ giữa các cặp nguyên tố vết trong trầm tích tại vùng G, H, và F
4.2.4.7 Nhận biết nguồn gốc trầm tích dựa vào 137Cs
Đặc trưng thống kê về hàm lượng phóng xạ 137Cs trong lớp đất bề mặt 10 cm đối với vùng đất trồng cây công nghiệp và đất trồng cây ngắn ngày trong vùng lưu vực được đưa ra trong Bảng 4.12 (hàm lượng các mẫu trong Phụ lục H - Bảng H1). Bảng 4.12. Đặc trưng thống kê hàm lượng 137Cs(Bq/kg) trong đất bề mặt lưu vực hồ
Đất trồng cây công nghiệp | Đất trồng cây ngắn ngày | |
Trung bình | 2,62 | 1,16 |
Độ lệch chuẩn | 0,73 | 0,14 |
Giá trị nhỏ nhất | 1,70 | 0,97 |
Giá trị lớn nhất | 4,36 | 1,44 |
Số lượng mẫu | 21 | 13 |
Dựa trên hàm lượng trung bình của 137Cs trong trầm tích tại các vùng hồ Thác Mơ (Bảng 4.13) và hàm lượng trung bình của 137Cs trong đất bề mặt tại vùng lưu vực (Bảng 4.12), có thể đánh giá được phần đóng góp của hai loại đất canh tác cho trầm tích hồ tại các vùng nghiên cứu.
Nếu bỏ qua sự đóng góp của xói mòn ở tầng đất sâu (Các khảo sát thực tế vùng nghiên cứu cho thấy giả thiết này có thể chấp nhận được), sử dụng mô hình trộn 2 thành phần để xác định phần đóng góp từ các nguồn:
ax + by = c (4.3)
trong đó, x và y là sự đóng góp tương đối từ vùng cây công nghiệp và vùng cây ngắn ngày; a và b là hàm lượng 137Cs tương ứng với các nguồn cung cấp trầm tích; c là hàm lượng 137Cs của trầm tích. Kết quả đánh giá tỷ lệ đóng góp của các nguồn theo mô hình (4.3) có tính đến hiệu ứng cấp hạt được đưa ra trong Bảng 4.13. Ngoại trừ 2 vị trí (vùng B và D) có trầm tích đến từ vùng đất trồng cây công nghiệp nhiều hơn vùng đất trồng cây ngắn ngày, tất cả các vùng còn lại nhận được sự đóng góp trầm tích chủ yếu từ vùng đất trồng cây ngắn ngày. Tính trung bình, vùng cây công nghiệp đóng góp 31% lượng trầm tích hồ và vùng cây ngắn ngày đóng góp 69%.
Bảng 4.13 Phần đóng góp của các loại đất canh tác đến trầm tích hồ
137Cs trong trầm tích (Bq/kg) | Sai số chuẩn | Tỷ lệ đóng góp từ đất trồng cây công nghiệp (%) | Tỷ lệ đóng góp từ đất trồng cây ngắn ngày (%) | |||||
A | 1,79 | 0,26 | 30 | ± | 10 | 70 | ± | 24 |
B | 2,42 | 0,29 | 69 | ± | 24 | 31 | ± | 11 |
C | 1,94 | 0,26 | 39 | ± | 17 | 61 | ± | 26 |
D | 2,67 | 0,32 | 84 | ± | 31 | 16 | ± | 6 |
E | 1,58 | 0,29 | 17 | ± | 5 | 83 | ± | 24 |
F | 1,46 | 0,29 | 10 | ± | 3 | 90 | ± | 23 |
G | 1,43 | 0,33 | 8 | ± | 4 | 92 | ± | 26 |
H | 1,6 | 0,30 | 21 | ± | 7 | 79 | ± | 26 |
I | 1,57 | 0,31 | 17 | ± | 5 | 83 | ± | 26 |
K | 1,61 | 0,29 | 19 | ± | 6 | 81 | ± | 25 |
Trung bình | 31 | ± | 15 | 69 | ± | 24 | ||
KẾT LUẬN
Với mục tiêu và các nội dung đặt ra trong khuôn khổ luận án, các kết quả chủ yếu đã thu được như sau:
1. Đã cải tiến và xây dựng các công cụ phân tích cần thiết, phục vụ cho các nghiên cứu liên quan đến phóng xạ môi trường, cụ thể là:
- Cải tiến phương pháp phân tích các đồng vị phóng xạ dãy urani, thori trên phổ kế gamma, trong đó đáng kể là đã giải quyết được vấn đề nhốt kín radon và giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng khác như mật độ mẫu, hiệu ứng tự hấp thụ đến kết quả phân tích. Từ đó đã nâng cao độ chính xác và ổn định của kết quả phân tích.
- Xây dựng được phương pháp phân tích các đồng vị thori trên phổ kế anpha, đặc biệt là phương pháp không cần dùng đồng vị vết nhân tạo 229Th làm nội chuẩn.
2. Việc khảo sát sự phân bố của 137Cs theo độ sâu lớp đất bề mặt, theo các loại hình sử dụng đất và trong trầm tích (trong quan hệ chuyển hoá đất - trầm tích) dẫn đến kết quả:
- Đối với đa số các loại đất, 137Cs chỉ có trong lớp đất 0-30cm và hầu như không phát hiện thấy ở các lớp đất sâu hơn (hàm lượng 137Cs nhỏ hơn giới hạn phát hiện).
- Đối với đất không bị xáo trộn hoặc bồi tích, hàm lượng 137Cs giảm nhanh theo độ sâu, trong đó phần lớn lượng 137Cs (> 80%) tập trung trong 10 cm đất trên cùng.
- 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.
3. Việc khảo sát hàm lượng, sự tương quan và tỷ số các đồng vị phóng xạ dãy urani, thori theo vị trí không gian tại 11 vùng đất bề mặt dẫn đến kết quả:
- Bốn vùng với 2 loại đất (Đất nâu tím trên Bazan hoặc Đất nâu đỏ trên Bazan) có hàm lượng các đồng vị dãy urani và thori không thay đổi theo vị trí mẫu, dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th cũng không thay đổi theo vị trí và mỗi vùng đất sẽ có tỷ số 226Ra/232Th đặc trưng.