Nền Phông Phóng Xạ Môi Trường Tự Nhiên Ở Việt Nam

Nước

Trên thế giới, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự gia tăng trường bức xạ tự nhiên trong môi trường do thăm dò, khai thác khoáng sản urani và đất hiếm có chứa các nhân phóng xạ với hàm lượng cao. Tại Brazil, các nhà khoa học đã đánh giá mức nguy hiểm của sự gia tăng hàm lượng các nhân phóng xạ trong môi trường do khai thác quặng urani ở vùng Pocos, Caldas [61]. Họ đã khẳng định rằng hàm lượng các nhân phóng xạ trong các nguồn nước tăng là do sự rửa trôi của các nguyên tố phóng xạ có từ các đất đá thải ra từ các mỏ urani. Tại Ba Lan, các nhà khoa học đã cho thấy các khu mỏ urani cũ vùng Kowary ở Nam Ba Lan đã gây tác hại cho môi trường và sức khỏe dân chúng [53]. Tại Mỹ, những nghiên cứu về mức gia tăng trường phóng xạ tự nhiên không những từ các hoạt động khai thác urani và đất hiếm mà còn do khai thác tài nguyên không phóng xạ cũng đã được nghiên cứu [103].

1.5.2. Nền phông phóng xạ môi trường tự nhiên ở Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu đánh giá phóng xạ môi trường đã được triển khai ở miền Nam vào những năm 60 của thế kỷ 20, khi lò phản ứng hạt nhân TRIGA MARK–II được xây dựng ở Đà Lạt [9, 10]. Sau khi thống nhất đất nước, trong chương trình nghiên cứu trọng điểm “Cơ sở khoa học của việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường”, mã số 52.02.06 đã quan tâm đến việc đánh giá phóng xạ môi trường. Đề tài nhánh 52D-01.02 do Đặng Huy Uyên chủ trì đã tiến hành đánh giá hoạt độ phóng xạ của các nhân phóng xạ tự nhiên và 137C tại thành phố Hải Phòng và khu công nghiệp Việt

Trì. Đề tài nhánh 52D-01.01 do Trương Biên chủ trì tiến hành đánh giá hoạt độ phóng xạ của 90Sr, 137Cs và một số nhân phóng xạ tự nhiên trong không khí, trong nước và trong đất tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh [9, 10].

Nhóm tác giả Đặng Huy Uyên và cộng sự [56] đã tiến hành đo liều gamma trên mặt đất tại một số khu vực ở thành phố Huế. Nồng độ hoạt độ của các nhân phóng xạ 226Ra, 232Th và 40K được xác định bằng hệ phổ kế gamma dùng đầu dò nhấp nháy và HPGe. Suất liều bức xạ chiếu ngoài trên mặt đất đã được xác định dựa vào công thức bán thực nghiệm và bằng cách đo suất liều trực tiếp tại khu vực lấy mẫu. Kết quả chỉ ra rằng suất liều chiếu trên mặt đất phụ thuộc nhiều vào thành phần khoáng vật trong đất.

Nhóm tác giả Nguyễn Bá Ngạn, Nguyễn Quang Miên [12] đã tiến hành xác định nồng độ hoạt độ của một số nhân phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất đá tại một số khu vực đô thị tại Việt Nam. Nồng độ hoạt độ của các nhân phóng xạ nguyên thủy 226Ra, 232Th và 40K trong đất tại một số đô thị miền bắc Việt Nam đã được định lượng bằng phổ kế gamma hiện trường GAD-6 với detector nhấp nháy NaI(Tl), từ đó đánh giá liều bức xạ chiếu ngoài do đất đá gây ra trong không khí cách mặt đất 1,2 m. Ngoài ra, suất liều bức xạ chiếu ngoài không khí, tại vị trí cách mặt đất 1,2 m còn được đo trực tiếp bằng máy đo liều CP-88 (Liên Xô cũ). Kết quả chỉ ra suất liều chiếu tại điểm cách mặt đất 1,2 m phụ thuộc nhiều vào yếu tố địa chất. Suất liều bức xạ chiếu ngoài biến đổi từ (3,0÷7,0) μR/h, trung bình là 5,0 μR/h tại khu vực bãi cát ven biển ở vùng đô thị Đông Hà, nơi có chứa cát trắng. Nơi có suất liều bức xạ chiếu ngoài cao nhất biến đổi từ (28÷38) μR/h, giá trị trung bình là 32 μR/h tại những khu vực có nguồn gốc đá granit phức hợp ở khu vực Điện Biên- Lai Châu.

Trong [92], tác giả Ngô Quang Huy và cộng sự đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về tính phóng xạ trong đất ở Việt Nam do các đơn vị thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam thực hiện. Suất liều hấp thụ, liều hiệu dụng chiếu ngoài và các hệ số nguy hiểm bức xạ từ đất tại 63 tỉnh thành đã được định lượng. Các mẫu đất được lấy từ bề mặt đến độ sâu 30 cm ở những khu vực không bị xáo trộn. Mỗi điểm được lấy tại 5 vị trí và trộn đều với nhau. Mỗi mẫu được sấy khô ở nhiệt độ 105oC sau đó được nghiền nhỏ, sàng qua rây có kích thước lỗ 1 mm. Nồng độ hoạt độ của 226Ra, 232Th và 40K được xác định trên hệ phổ kế gamma dùng đầu dò bán dẫn HPGe. Kết quả thu được là nồng độ hoạt

độ trung bình trong đất của 226Ra bằng 28,6 Bq/kg, của 232Th bằng 50,7 Bq/kg và của 40K bằng 292,6 Bq/kg. Suất liều hấp thụ trong không khí ở độ cao 1m là 54,5 nGy/h. Hoạt độ 226Ra tương đương trung bình là (123,6±61,1) Bq/kg và chỉ số nguy hiểm chiếu ngoài từ 0,06÷0,69, giá trị trung bình là 0,33±0,17.

Trong [57], nhóm tác giả Nguyễn Đình Châu và cộng sự đã quan tâm tính chất phóng xạ tự nhiên trong vùng mỏ sắt-oxit-đồng-vàng tại mỏ đồng Sin Quyền ở miền Bắc Việt Nam đã xác định được mối tương quan giữa quặng đồng và hàm lượng nhân phóng xạ urani.

1.6. Tình hình thăm dò, khai thác và chế biến quặng đất hiếm và sa khoáng

1.6.1. Trên thế giới

Công tác khai thác quặng chứa phóng xạ và NORM trên thế giới được tập trung chủ yếu ở 20 nước với phương pháp khai thác chủ yếu hiện nay là bằng hầm lò, chiếm trên 40% tổng sản lượng khai thác urani trên thế giới. Các phương pháp khác như khai thác lộ thiên khoảng 27%, tách lọc urani tại chỗ khoảng 20% và khai thác thu hồi đồng thời với các khoáng sản có chứa phóng xạ khoảng 10% (chủ yếu là đồng, vàng). Trước đây, urani chủ yếu khai thác bằng phương pháp truyền thống là hầm lò và lộ thiên, tuy nhiên trong thời gian gần đây, phương pháp tách lọc urani tại chỗ (insitu leaching) ngày càng được chú trọng và phát triển.

Khai thác đất hiếm bắt đầu được triển khai từ những năm 50 của thế kỷ trước, đầu tiên là những sa khoáng monazite, ilmenite, titan, zircon... trên các bãi biển. Vì monazite chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng xạ ảnh hưởng đến môi trường nên việc khai thác bị hạn chế. Từ năm 1965, việc khai thác đất hiếm chủ yếu diễn ra ở vùng núi Pass, California - Mỹ. Đến năm 1983, Mỹ mất vị trí độc tôn khai thác vì nhiều nước đã phát hiện mỏ đất hiếm. Trong đó, ưu thế khai thác dần nghiêng về phía Trung Quốc vì nước này đã phát hiện được đất hiếm. Đến năm 2004, vùng mỏ Bayan Obo của Trung Quốc đã sản xuất đến 95.000/102.000 tấn đất hiếm của thế giới.

Cho tới cuối thập niên 80, Mỹ vẫn là nước sản xuất khẩu đất hiếm số 1 thế giới, nhưng sau đó trọng tâm dịch chuyển sang Trung Quốc. Đất hiếm Trung Quốc càng có giá hơn khi công ty duy nhất còn khai thác đất hiếm ở Mỹ là Công ty Molycorp đóng cửa năm 2002. Mỹ và Australia tuy sở hữu lần lượt 13% và 5% trữ lượng đất hiếm, nhưng đã ngừng khai thác vì hai lý do: Ô nhiễm

môi trường và không cạnh tranh được với giá bán đất hiếm của Trung Quốc. Trung Quốc sở hữu hơn 1/3 trữ lượng đất hiếm thế giới, nhưng năm 2009 sản xuất đến 97% sản lượng đất hiếm toàn cầu. Trong những năm qua, có 4 nước khai thác đất hiếm đáng kể là Trung Quốc (120.000 tấn/năm, sử dụng trong nước là 70.000 tấn), Ấn Độ (2.700 tấn/năm, 2,1%), Braxin (650 tấn/năm),

Malaixia (350 tấn/năm)...

Hình 1.4. Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm thế giới năm 2015 theo IMCOA [104].

Hiện nay, Trung Quốc sản xuất hơn 95% các nguyên tố đất hiếm trên thế giới, một số nước đang phát triển như Canada, Mỹ và Australia. Trong thời gian tới theo dự báo của trang http://metal-pages.com thì nhu cầu cung và cầu sẽ được cân đối. Tuy nhiên, các nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ được dự báo là cung vượt quá cầu, trong khi các nguyên tố đất hiếm nhóm nặng sẽ ngày càng tăng, do vậy, lượng cung sẽ không đủ lượng cầu. Các nước tiêu thụ đất hiếm lớn nhất là Mỹ (26,95%), Nhật Bản (22,69%), Trung Quốc (21,27%). Các nước xuất khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Trung Quốc, Mỹ, Thái Lan. Các nước nhập khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh, Australia.

1.6.2. Tại Việt Nam

Việc nghiên cứu, điều tra về các mỏ quặng phóng xạ và chứa NORM được tiến hành từ những năm 1950 trên lãnh thổ miền Bắc. Tuy nhiên, công việc này chỉ thực sự bắt đầu từ sau năm 1975. Năm 1978, việc khảo sát đo xạ mặt đất trong các công trình đo vẽ địa chất tỉ lệ 1:200.000 đã được hoàn thành trên toàn

bộ lãnh thổ đất liền của Việt Nam. Kết quả là đã phát hiện nhiều cụm dị thường phóng xạ lớn làm cơ sở cho việc tìm kiếm, đánh giá quặng phóng xạ ở nước ta, điển hình là quặng urani ở vùng trũng Nông Sơn, quặng sa khoáng titan, zicon, monazite... và quặng đất hiếm Nậm Xe, Đông Pao, Mường Hum, Yên Phú.

Tuy nhiên, mức độ điều tra còn sơ sài so với các loại hình khoáng sản khác như than đá, chì, kẽm... Do mức độ đầu tư còn ít về vốn nên các công trình nghiên cứu sâu mới chỉ tập trung vào thăm dò trên diện tích 0,5 km2 ở khu vực Bình Đường (Cao Bằng). Năm 2010, khu Pà Lừa - Pà Rồng (Quảng Nam) bắt đầu triển khai công tác thăm dò urani kiểu mỏ urani trong cát kết phục vụ “Kế hoạch tổng thể thực hiện chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình đến năm 2020” của Chính phủ. Còn các diện tích khác mới chỉ dừng lại ở công tác đánh giá tỷ lệ 1:5.000 đến 1:2.000 hoặc được đánh giá đi kèm trong các đề án điều tra, thăm dò các khoáng sản đất hiếm (Đông Pao, Nậm Xe, Mường Hum, Yên Phú, Bến Dền), hoặc trong quá trình thăm dò và khai thác các khoáng sản khác như các điểm, mỏ sa khoáng ven biển (ilmenite, monazite, zircon, titan...) [26-28].

Giai đoạn 2010-2015, công việc thăm dò đánh giá trữ lượng các mỏ đất hiếm chứa NORM ở Mường Hum, Nậm Xe, Đông Pao, Yên Phú... đã được tiến hành. Kết quả cho thấy trữ lượng khoáng sản đạt khoảng 10-50 triệu tấn quặng đất hiếm và sẽ đưa vào khai thác, chế biến trong thời gian tới phục vụ quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển kinh tế - xã hội của đất nước [26, 46, 58].

Hoạt động khai thác chế biến quặng sa khoáng titan, zircon, monazite, ilmenite... ở Việt Nam bắt đầu từ năm 1990 và có sự gia tăng không ngừng về sản lượng. Vào những năm đầu của thập kỷ 90, sản lượng khai thác, chế biến tinh quặng sa khoáng titan, zircon chỉ đạt vài nghìn tấn/năm. Đến năm 2010, sản lượng khai thác khoảng 585 nghìn tấn quặng. Các địa phương khai thác chế biến titan, zircon nhiều nhất trong những năm gần đây là Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Bình Định, Phú Yên và Bình Thuận. Công nghệ khai thác và tuyển khoáng ở nước ta về cơ bản đều tương tự nhau, đó là công nghệ khai thác bằng sức nước kết hợp với máy xúc, máy gạt, tuyển bằng phân ly côn, tuyển vít đứng và tuyển từ. Trong nhiều năm qua, các loại tinh quặng ilmenit được chế biến đến hàm lượng 50-52% TiO2, chế biến

rutil đến 82-93% TiO2. Phần lớn sản phẩm thô được bán ra thị trường nguyên liệu, chủ yếu là Trung Quốc, chỉ một phần nhỏ được sử dụng trong nước cho các ngành chế sản xuất sơn, que hàn và một số thiết bị quốc phòng.

Hình 1.5. Sơ đồ phân đới có triển vọng khoáng sản phóng xạ ở Việt Nam (phần đất liền) [26].

Chính phủ đã phê duyệt “Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng titan giai đoạn đến năm 2020, có xét tới năm 2030” theo Quyết định số 1546/QĐ-TTg ngày 09/3/2013. Quy hoạch thể hiện rõ quan điểm phát triển ngành, nhằm mục tiêu đến năm 2020 sẽ hình thành ngành công nghiệp titan với các sản phẩm chế biến sâu đến bột tạo màu TiO2 và titan xốp; đảm bảo nhu cầu trong nước về bột tạo màu TiO2; xuất khẩu các sản phẩm xỉ titan, titan xốp, muối zircon oxychloride.

Những năm gần đây, do thị trường tiêu thụ titan trên thế giới tăng mạnh, việc khai thác sa khoáng titan ở Việt Nam trở nên sôi động. Tại các tỉnh miền Trung, trên 40 đơn vị đã tổ chức khai thác ở 38 khu mỏ, 18 xưởng tuyển tinh quặng ra đời với hơn 2 triệu tấn quặng được khai thác hàng năm. Đánh giá về sự phát triển lâu dài của việc khai thác, chế biến và xuất khẩu titan ở Việt Nam, các chuyên gia trong và ngoài nước cho rằng, tài nguyên quặng sa khoáng titan ở Việt Nam rất lớn, đảm bảo đủ cơ sở để xây dựng các khu công nghiệp khai thác, chế biến hiện đại, phát triển ổn định lâu dài.

Trong nội dung của luận án, tác giả tập trung nghiên cứu đặc điểm phóng xạ tự nhiên, đánh giá mức liều bức xạ tại hai địa điểm với hai loại hình quặng chứa NORM là đất hiếm (Mường Hum, Lào Cai) và sa khoáng monazite (Bản Gié, Nghệ An).

1.6.3. Đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất – khoáng sản khu mỏ đất hiếm Mường Hum

Mỏ đất hiếm Mường Hum thuộc các xã Nậm Pung và Mường Hum, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, được giới hạn bởi tọa độ 2205122055 vĩ độ Bắc và 103068103074 kinh độ Đông (Hình 1.6). Địa hình khu vực thuộc dạng phức tạp, phần dọc trung tâm theo hướng tây bắc - đông nam, địa hình đồi núi thấp, bao bọc hai bên sườn là hai dãy núi cao bị phân cắt mạnh. Độ cao địa hình thay đổi 5002.000 m tạo nên nhiều thành vách, phân cắt bởi các hệ thống sông suối. Đặc điểm địa chất của khu vực gồm các hệ tầng: Sin Quyền (PP-MPsq), Bản Nguồn (D1bn), Cha Pả (NPcp), Bản Páp (D1-2bp), Nậm Xe - Tam Đường (aG-aSy/Ent), Mường Hum (aG/PZ2mh), Đệ Tứ (dpQ). Theo kết quả điều tra đánh giá của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm cho thấy, đây là mỏ đất hiếm có trữ lượng lớn, tài nguyên đất hiếm tại chỗ 175.000 tấn TR2O3, tài nguyên đất hiếm nhóm nặng 37.500 tấn [7, 23, 26, 27, 30, 46].

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây [7, 23, 30], kết hợp với kết quả nghiên cứu khảo sát thực địa của luận án. Đá chứa quặng mỏ đất hiếm Mường Hum chủ yếu nằm trong các lớp dăm, sạn đá phiến sericit, đá phiến sét sericit, đá phiến thạch anh biotit bị phong hóa mạnh mẽ, bở rời của hệ tầng Bản Nguồn (D1bn) và trong pegmatit của phức hệ Mường Hum.

- Lớp dăm, sạn đá phiến sericit bán phong hóa nhuộm màu hematit nên có màu hồng thịt rất đặc trưng. Tuy bị phong hóa mạnh nhưng trong một số công trình hãy còn quan sát rõ hình thể các hòn dăm. Suất liều bức xạ khoảng 100÷1.000 μR/h, tại vị trí thân quặng đất hiếm có giá trị > 1.000 μR/h.

- Lớp dăm, sạn đá phiến thạch anh sericit nhưng không có hemantit nên có màu xám tro. Suất liều bức xạ chỉ vài chục μR/h, thỉnh thoảng có vài ổ bột màu đen nâu (tương tự lớp dưới cùng) có suất liều bức xạ cao đến 100 μR/h. Lớp dăm, sạn màu xám trắng trên cùng, dưới tầng đất phủ có suất liều bức xạ vài chục μR/h.

Hàm lượng quặng: ΣTR2O3 = 2,19%; ThO2 = 0,12%; U3O8 = 0,02% [23, 30].

Khoáng pegmatit chứa quặng đất hiếm có màu xám, xám trắng bị phlogopit hóa. Thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: felspat, phlogopit, thạch anh, biotit, barit, monazit, nefelin…

Hàm lượng quặng: ΣTR2O3 = 0,58%; ThO2 = 0,07%; U3O8 = 0,018% [23, 30].

1.6.3.1. Đặc điểm hình thái, phân bố thân quặng

Các thân quặng đất hiếm trong mỏ Mường Hum phân bố chủ yếu trong các trầm tích bở rời (dăm, sạn) tuổi N-Q [7, 23, 30]. Thân quặng dạng thấu kính nằm ngang hoặc dốc thoải phân bố thành hai dải kéo dài dọc theo thung lũng từ Mường Hum đến Nậm Pung theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Trong khu mỏ đã xác định được 9 thân quặng chính và một số thân quặng nhỏ khác. Kích thước một số các thân quặng chính được thống kê ở Bảng 1.6.

Bảng 1.6. Kích thước các thân quặng đất hiếm trong mỏ Mường Hum [30].

STT

Thân quặng	Kích thước trên bình đồ (m)		Chiều dày trung bình (m)
Thân quặng	Dài	Rộng	Chiều dày trung bình (m)
1	TQ1	390	15	10,0
2	TQ2	170	35	9,6
3	TQ3	180	30	9,6

TQ4	140	40	7,4
5	TQ5	1040	30	8,4
6	TQ6	170	80	16,7
7	TQ7	340	40	7,2
8	TQ8	300	40	7,5
9	TQ9	190	30	5,5