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

- Bốn vùng với 3 loại đất (Đất đỏ vàng trên đá granít, Đất đỏ vàng trên Bazan, Đất xám Feralít trên đá sét và biến chất) có hàm lượng các đồng vị thay đổi theo vị trí mẫu. Tuy vậy, tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi và mỗi vùng đất sẽ có tỷ số 226Ra/232Th đặc trưng.

- Ba vùng còn lại có hàm lượng các đồng vị dãy urani và thori thay đổi theo vị trí mẫu, đồng thời tỷ số 226Ra/232Th cũng thay đổi theo vị trí mẫu ở các mức độ khác nhau. Trong trường hợp này, 226Ra tương quan với 232Th và hàm tương quan có thể đặc trưng cho mỗi vùng đất.

- Tỷ số 230Th/232Th không thay đổi theo vị trí mẫu đối với các loại đất khảo sát, mỗi vùng có tỷ số 230Th/232Th đặc trưng riêng.

4. Việc khảo sát hàm lượng, sự tương quan và tỷ số các đồng vị phóng xạ dãy urani, thori trong trầm tích tại 5 vị trí dẫn đến kết quả:

- Đối với vùng đất có hàm lượng các đồng vị phóng xạ không thay đổi theo vị trí không gian thì trầm tích bắt nguồn từ đó có tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th giống như đất gốc và không thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích.

- Đối với vùng đất có hàm lượng các đồng vị phóng xạ thay đổi theo vị trí không gian nhưng tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th không thay đổi, thì trầm tích bắt nguồn từ đó cũng có các tỷ số 226Ra/232Th và 230Th/232Th giống như đất gốc.

- Đối với vùng đất có hàm lượng các đồng vị phóng xạ thay đổi theo vị trí không gian và tỷ số 226Ra/232Th cũng thay đổi, thì tỷ số 226Ra/232Th trong trầm tích cũng khác với đất gốc và thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích.

- Trong tất cả các trường hợp, 226Ra tương quan với 232Th theo thời gian phát sinh trầm tích với hệ số tương quan khá cao (r = 0,84 0,99).

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 194 trang tài liệu này.

5. Các khảo sát đối với thành phần cấp hạt của đất và trầm tích đưa đến nhận xét quan trọng là: việc khảo sát tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th hoặc quy luật tương quan giữa các cặp đồng vị này trong môi trường đất hoặc trầm tích trên đối tượng mẫu tổng hoặc mẫu cấp hạt thành phần đều cho kết quả tương đương.

6. Các kết quả nhận được ở trên đã chứng tỏ khả năng chỉ thị nguồn trầm tích của 137Cs và các tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th tại nhiều vùng lưu vực ở nước ta. Chúng đã được sử dụng để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích tại hồ Xuân Hương và hồ thủy điện Thác Mơ.

KHUYẾN NGHỊ

Với các kết quả thu được trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh xin đề xuất một số khuyến nghị sau:

1. Như đã đề cập đến trong phần Mở đầu của luận án, tất cả các chỉ thị về nguồn gốc trầm tích đều có tính chất “cục bộ”, tức là phụ thuộc khá mạnh vào nền địa chất từng vùng. Vì thế, cần có các nghiên cứu tiếp theo trên các đối tượng địa chất khác trong nước trước khi khẳng định khả năng chỉ thị nguồn trầm tích của các đồng vị phóng xạ trên nền địa chất đó.

2. Luận án chỉ tập trung khảo sát trầm tích vùng nước ngọt, do vậy cần có các nghiên cứu tiếp theo đối với trầm tích trong vùng cửa sông và ven biển.

3. Sự vượt trội của 228Ra so với đồng vị mẹ 232Th đã được phát hiện trong một

số mẫu trầm tích và cần có sự khảo sát tiếp để có cơ sở ứng dụng đồng vị

228Ra trong nghiên cứu thời gian lưu của trần tích.

Các công trình đăng tải quốc tế

[1]. P.S. Hai, P.N. Son, N.N. Dien, V.H. Tan, P.D. Hien (2000), “Assessment of erosion and accretion in catchment areas based on Pb-210 and Cs-137 concentrations in soil and sediment”, Proc. 3ICI, Isotope Production and Applications in the 21st Century, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, pp. 415-418.

[2]. P.S. Hai, P.D. Hien, T.D. Khoa, N. Dao, N.T. Mui, T.C. Tu. (2011),

“Application of Cs-137 and Be-7 to access the effectiveness of soil conservation technologies in the Central Highlands of Vietnam”, Impact of Soil Conservation Measures on Erosion Control and Soil Quality, IAEA- TECDOC-1665, IAEA, Vienna, pp. 195-206.

[3]. Dercon G., P.S. Hai, et. al. (2012), “Fallout radionuclide-based techniques for assessing the impact of soil conservation measures on erosion control and soil quality: an overview of the main lessons learnt under an FAO/IAEA Coordinated Research Project”, Journal of Environmental Radioactivity, 107, pp. 78-85.

Các công trình đăng tải trong nước

[4]. Phan Sơn Hải, Phạm Ngọc Sơn, Lê Ngọc Chung, Vương Hữu Tấn, Phạm Duy Hiển (1999), “Determination of Pb-210 in sediment and it’s application for estimation of dating sediments”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý và Sinh học, Tập 4, Số 4 - 1999, pp. 40-42.

[5]. Phan Sơn Hải, Phạm Ngọc Sơn (2000), “Phân tích các đồng vị phóng xạ hoạt độ thấp xuất hiện trong môi trường bằng phổ kế gamma”, Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ III về vật lý và kỹ thuật hạt nhân, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, tr. 413-419.

[6]. Phan Sơn Hải, Nguyễn Thanh Bình, Phạm Duy Hiển (2003). Xác định thông lượng rơi lắng 210Pb dựa trên phép đo tổng lượng 210Pb và 226Ra trong đất. Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, Tập 8, Số 4 - 2003, pp. 2 5.

[7]. Phan Son Hai, Pham Duy Hien, Vuong Huu Tan (2004), “Preliminary studies of the use of naturally-occurring radionuclides for identification of sediment sources, J. of Nuclear Science and Technology, VAEC, Vol. 3, No.1, 2004, pp. 15-23.

[8]. Phan Sơn Hải, Nguyễn Đào, Lê Ngọc Chung (2006), “Phương pháp phân tích các đồng vị thori trong môi trường bằng kỹ thuật đo phổ alpha không dùng đồng vị vết nhân tạo”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh Học, Tập 11, Số 2- 2006, pp. 44-49.

[9]. Phan Sơn Hải, Phạm Duy Hiển, Nguyễn Đào, Nguyễn Thị Mùi (2009), “Khả năng chỉ thị nguồn trầm tích hồ của các đồng vị 230Th và 232Th”, Hội nghị khoa học và công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ VIII, Nha Trang 20-22/8/2009.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1]. Nguyễn Thanh Bình (1999), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 1998-1999: “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng một số phương pháp phân tích hạt nhân và liên quan để đánh giá ô nhiễm hai môi trường không khí và biển”, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường.

[2]. Nguyễn Thanh Bình (2001), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 1999-2000: “Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp và kỹ thuật phân tích hạt nhân chủ yếu phục vụ đánh giá tình trạng phóng xạ môi trường biển Việt Nam”, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, Mã số BO/00/01-01.

[3]. Nguyễn Văn Bộ và nnk. (2001), Những thông tin cơ bản về các loại đất chính Việt Nam, NXB. Thế Giới.

[4]. Tôn Thất Chiểu và nnk. (1996), Đất Việt Nam - Bản đồ đất tỷ lệ 1/1 triệu và Bản chú giải bản đồ đất tỷ lệ 1/1 triệu, NXB. Nông Nghiệp.

[5]. Bùi Đắc Dũng, nnk. (2005), “So sánh kết quả đánh giá xói mòn và bồi lắng bằng kỹ thuật Cs-137 với kết quả đo trực tiếp trên các lô thí nghiệm truyền thống”, Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ VI, Đà lạt 26-27/10/2005.

[6]. Phan Sơn Hải (1999), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 1998-1999: “Phát triển phương pháp phân tích Pb-210 bằng phổ kế anpha và hoàn thiện kỹ thuật đo Cs-137 để xác định tuổi trầm tích”, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường.

[7]. Phan Sơn Hải (2003), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 2001-2002: “Xác định mối tương quan giữa tốc độ mất Cs-137 và xói mòn đất bề mặt”, Bộ Khoa học và Công nghệ, Mã số BO/01/01-03.

[8]. Hải Phan Sơn Hải và cộng sự (2003), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp cơ sở: “Nghiên cứu khả năng sử dụng các đồng vị phóng xạ môi trường 238U, 226Ra, 232Th và 230Th để xác định nguồn gốc trầm tích”, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam.

[9]. Phan Sơn Hải và cộng sự (2004), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp cơ sở: “Nghiên cứu đặc trưng tương quan các đồng vị phóng xạ 238U, 226Ra, 232Th 230Th, 137Cs trong đất và trầm tích”, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, Mã số CS/04/01-03.

[10]. Phan Sơn Hải và cộng sự (2005), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp cơ sở: “Nghiên cứu đặc trưng tương quan của các đồng vị phóng xạ 238U, 226Ra, 232Th 230Th, 137Cs trong đất và trầm tích trên phạm vi lưu vực”, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, Mã số CS/05/01-05.

[11]. Phan Sơn Hải và cộng sự (2006), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp cơ sở: “Ứng dụng đồng vị phóng xạ môi trường nghiên cứu nguồn gốc trầm tích gây bồi lắng hồ thuỷ điện Thác Mơ”, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, Mã số CS/06/01-01.

[12]. Phan Sơn Hải, Nguyễn Thanh Bình, Trình Công Tư (2006), “Xác định tương quan giữa mất 137Cs và tốc độ xói mòn đất bề mặt vùng Tây Nguyên”, Tạp chí Khoa học đất, số 26, tr. 92 94.

[13]. Phan Sơn Hải, T.T. Anh, N. Đào, N.Đ. Khoa, P.N. Sơn, N.M. Xuân (2006), “Sử dụng phương pháp đánh dấu phóng xạ nghiên cứu cơ chế vận chuyển bùn cát gây bồi lấp luồng tàu vùng cửa Định An”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học và công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ VI, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 75-80.

[14]. Phan Sơn Hải, Nguyễn Thanh Bình, Trần Văn Hòa, Trần Đình Khoa, Nguyễn Đào, Nguyễn Thị Mùi, Trình Công Tư (2007), “Đánh giá tốc độ xói mòn và hiệu quả các giải pháp bảo vệ đất bằng phương pháp đồng vị phóng xạ và ô thí nghiệm”, Tạp chí Khoa học đất, số 27, tr. 154-159.

[15]. Huỳnh Thượng Hiệp và cộng sự (1998), Báo cáo tổng kết dự án cấp Nhà nước: “Điều tra nhiễm bẩn phóng xạ nhân tạo do các vụ thử hạt nhân, các hoạt động và sự cố hạt nhân trên thế giới gây ra trên lãnh thổ Việt Nam”.

[16]. Nguyễn Quang Long (2004), Báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ sở 2003: “Tìm hiểu khả năng phối hợp kỹ thuật Pb-210 và Cs-137 trong nghiên cứu xói mòn và mất dinh dưỡng trong đất trên một địa bàn ở Miền Bắc Việt Nam”, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam.

[17]. Đặng Hoài Nhơn, Phan Sơn Hải và nnk. (2011), “Lắng đọng trầm tích trên bãi triều Bàng La và Ngọc Hải, Hải Phòng”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển, Số 1, T11 (2011), Tr. 1 - 13.

[18]. Nguyễn Hào Quang (2000), Báo cáo tổng kết đề mục thuộc đề tài độc lập cấp Nhà nước: “Thử nghiệm ứng dụng kỹ thuật Cs-137 đánh giá tình trạng xói mòn đất tại lâm trường Sông Đà”, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.

[19]. Lê Như Siêu (2010), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ về: “Nghiên cứu xác định độ phóng xạ tự nhiên trong các loại vật liệu xây dựng chủ yếu và bước đầu đánh giá liều chiếu do chúng gây ra”, Bộ Khoa học và Công nghệ, Mã số DT.07/07-09/NLNT.

[20]. Nguyễn Thanh Sơn, Lê Khánh Luận (2008), Lý thuyết xác suất và thống kê toán, Nhà xuất bản Thống kê.

[21]. Đặng Hùng Thắng (1999), Thống kê và ứng dụng, Nhà xuất bản Giáo dục.

[22]. Thái Phiên & Nguyễn Tử Siêm (1998). Canh tác bền vững trên đất dốc ở Việt Nam - Kết quả nghiên cứu giai đoạn 1990-1997, NXB Nông Nghiệp.

Tiếng Anh

[23]. Adams J.A.S., Osmond J.K., Rogers J.J.W. (1959), “The geochemistry of thorium and uranium”, Physics and Chemistry of the Earth’, ed. L.H. Ahrens,

F. Press, K.Rankama and S.K. Runcorn, 3, 298-348.

[24]. Caitcheon G. et al. (1991), “The Snowy River sediment study: Sourcing sediment using environmental tracers”, Division of Water Resources Report, No. 80, Australia.

[25]. Caitcheon G. (1993), “Applying environmental magnetism to sediment tracing”, Proc. of the Yokohama Symposium, July ’93, IAHS Publication No. 215, p. 285-292.

[26]. Chih Ted Yang (1996), Sediment transport, The McGraw-Hill Companies, Inc.

[27]. Chuong P.N., P.D. Hien, P.S. Hai, N.H. Quang, N.M. Xuan (2000),

“Sediment Transport in the Haiphong Navigation Channel”, The Journal of Applied Health Physics, July/August, Vol. 17, No 4, pp 12 - 21.

[28]. Cullers R.L., A. Basu, L.J. Suttner (1988), “Geochemical signature of the provenance in sand-size material in soils and stream sediments near the Tobacco root batholith, Montana, USA”, Chem. Geol. 70, pp. 335-348.

[29]. Currie L.A. (1984), Lower limit of detection: Definition and elaboration of a proposed position for radiological effluent and environmental measurements, National Bureau of Standards, NUREG/CR-4007, Washington, D.C.

[30]. Debertin K. & R.G. Helmer (1988), Gamma and X ray spectrometry with semiconductor detectors, Elsevier Science Publishers B.V.

[31]. Elprince, A.M., 1978. Effect of pH on the Adsorption of Trace Radioactive Cesium by Sediments. Water Resources Research, Vol. 14, No. 4 (Aug.), pp. 696-698.

[32]. Erdmann W. & Soyka W. (1979), The gamma rays of the radionuclides, Verlag Chemie, Weinheim.

[33]. Foster I. D. L., D.E Walling (1994), “Using Reservoir Deposits to Reconstruct Changing sediment Yields & Sources in the Catchment of the Old Mill Reservoir, South Devon, UK, Over past 50 Years”, J. Hydrological Sciences, 39, 4 (Aug.), pp. 347-368.

[34]. Fralick P.W., B.I. Kronberg (1997), “Geochemical discrimination of clastic sedimentary rock source”, Sedimentary Geology 113, pp. 111-124.

[35]. Gascoyne M. (1992), “Geochemistry of the Actinides and their daughters”, Uranium-Series Disequilibrium: Application to Earth, Marine and Environmental Sciences, second edition, Clarendon Press - Oxford, pp. 34-59.

[36]. Grimshaw D.L. and Lewin J. (1980), “Source identification for suspended sediments”, Journal of Hydrology, 47, pp. 151-162.

[37]. Hai P.S., Quang N.H., Hien P.D., Chuong P.N., Xuan N.M. (1997).

“Application of tracer techniques in studies of sediment transport in Vietnam”, Second International Conference on Isotopes, Sydney, Australia, 12-16 Oct. 1997.

[38]. Hai P.S., Hien P.D., et al (1998), “Environmental Radionuclides Assist in Estuarine Sediment Transport Studies”, IAEA-SM-354/200P, Monaco, 5-9 Oct., 1998.

[39]. Hai P.S., N. Dao, P.D. Hien, V.H. Tan (2006), “Application of fallout Radioniclides to estimate the sedimentation rates in reservoirs and average soil erosion rates for catchments”, Proceedings of the Sixth National Conference on Nuclear Science and Technology, Science and Technique Publishing House, pp. 228 23.

[40]. Hald A. (1960), Statistical Theory with Engineering Applications, John Wiley & Sons, Inc.

[41]. Hamilton E.I. (1965), Applied Geochronology, Academic Press, London & New York.

[42]. Harmsen K., de Haan F.A.M. (1980), “Occurrence and behaviour of uranium and thorium in soil and water”, Netherlands Journal of Agricultural Science, 28, pp. 40-62.

[43]. He Q., P. Owens (1995), “Determination of Suspended Sediment Provenance Using 137Cs, 210Pb, 226Ra: A Numerical Mixing Model Approach”, Sediment and Water Quality in River Catchments, John Wiley & Sons Ltd.

[44]. Hien, P.D., N.T. To, N.V. Do (1981), “Gamma spectroscopic method of determination of uranium in the rock with violatic radioactive equilibrium”, Atomic Energy, Vol. 50, No. 2, pp. 146-148 (Russian).

[45]. Hien P.D., Binh N.T., Y Truong., Bac V.T. and Ngo N.T. (1994), “Variations of Caesium isotope concentrations in air and fallout at Dalat, South Vietnam, 1986-91”, J. Environ. Radioactivity 22, pp. 55-62.

[46]. Hien, P.D., H.T. Hiep, N.H. Quang, N.Q. Huy, N.T. Binh, P.S. Hai, N.Q.

Long, V.T. Bac (2002), “Derivation of 137Cs deposition density from measurements of 137Cs inventories in undisturbed soils”, Journal of Environmental Radioactivity, 6, pp. 295 303.

[47]. Holmes C.W. (1985), “Natural Radioisotope Pb-210 as an Indicator of Origin of Fine-Grained Sediment”, Geo-Marine Letters, Vol. 4, pp. 203-206.

[48]. Huh C.A, Kadko D.C. (1992), “Marine sediments and sedimentation processes”, Uranium-Series Disequilibrium: Application to Earth, Marine and Environmental Sciences, second edition, Clarendon Press - Oxford, p.461- 485.

[49]. Huy N.Q., P.D. Hien, T.V. Luyen, D.V. Hoang, H.T. Hiep, N.H. Quang, N.Q. Long, D.D. Nhan, N.T. Binh, P.S. Hai and N.T. Ngo (2012), “Natural radioactivity and external dose assessment of surface soils in Vietnam”, Journal of Radiation Protection Dosimetry, Vol. 15 (3), pp. 522-531.

[50]. IAEA (2003), Collection and preparation of bottom sediment samples for analysis of radionuclides and trace elements, IAEA-TECDOC-1360.

[51]. IAEA (2004), Soil sampling for environmental contaminants, IAEA- TECDOC-1415.

[52]. IAEA (2005), Derivation of activity concentration values for exclusion, exemption and clearance, Safety Report Series, No. 44.

[53]. Iyengar M.A.R. (1990), “The natural distribution of radium”, The environmental behaviour of radium, IAEA Technical report series 310, Vol. 1, pp. 59-70.

[54]. Katzin L.I. (1954), “The chemistry of thorium”, The Actinide Elements,

McGraw-Hill - New York, pp. 66-95.

[55]. Kronfeld J., D.I. Godfrey-Smith, D. Johannessen, M. Zentilli (2004), “Uranium series isotopes in Avon Valley, Nova Scotica”, Journal of Environmental Radioactivity 73, pp. 335-352.

[56]. Lederer C.M. & Shirley V.S. (1978), Table of isotopes, 7th ed., John Wiley & Sons, New York.

[57]. Loughran R.J., P.J. Wallbrink, D.E. Walling, P.G. Appleby (2002), “Sampling methods”, Handbook for the assessment of soil erosion and sedimentation using environmental radionuclides, Edited by F. Zapata, Kluwer Academic Publishers, pp. 41 - 57.

[58]. Marley N. A. et al. (1993), “Evidence for radionuclide transport and mobilization in a shallow, sandy aquifer”, Environmental Science and Technology, Vol. 27, pp. 2456-2461.

[59]. Martin P. & G. Hancock (1992), Routine analysis of naturally occurring radionuclides in environmental samples by alpha-particle spectrometry. Research Report 7, Supervising Scientist for the Alligator Rivers Region, Canberra.

[60]. Matisoff G., E.C. Bonniwell and P.J. Whiting (2002), “Radionuclides as indicators of sediment transport in agricultural watersheds that drain to Lake Erie”, J. Environ. Qual., Vol. 31, JAN/FEB, pp. 62-72.

[61]. Megumi K., and Mamuro T. (1977), “Concentration of uranium series nuclides in soil particles in relation to their size”, Journal of Geophysical Research 82, 353-356.

[62]. Megumi K., Oka T., Doi M., Kimura S., Tsujimoto T., Ishiyama T., Katsurayama K. (1988), “Relationships between the concentrations of natural radionuclides and the mineral composition of the surface soil”, Radiation Protection Dosimetry 24, 69-72.

[63]. Meijer R.J., Put L.W., Schuiling R.D., de Reus J.H. and Weirsma J. (1987), “Natural radioactivity of heavy mineral sands: a tool for coastal sedimentology?”, Proceedings of the International Symposium on Radioactivity and Oceanography, Cherbourg, France.