Đề tài đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo

Đề tài đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN

KHOA MOI TRUONG woos

DE TAI:

DANH GIA RUI RO SINH THAI DOI VOI

URANIUM NGHEO (DU)

GVPT: TS Lê Thị Hồng Trân

NHÓM THỤC HIỆN: XTVN

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2010

VIII III III II IIIA IIIA AAA AAA AAA AAA AAAI AIA AAA AA AAA AAA ACSAACSDACSDACSDAADACSDAC A A A IK

DANH SÁCH NHÓM

Trần Thị Hường

Nguyễn Thị Kiều

Ngô Thị Thúy Ngọc

Ngọ Thị Hương Quỳnh

Lê Thị Tâm

Nguyễn Trần Trung

Đặng Thị Tường Vy

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

0717027

0717045

0717068

0717091

0717095

0717127

0717136

Page 2

MỤC LỤC

1 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với uranium nghèo

1.1 Giới thiệu

1.2 Những ảnh hưởng của DU đối với hệ sinh thái

1.3 Lý thuyết đánh giá rủi ro sinh thái

1.4 Phương pháp luận

2 Kết quả đánh giá rủi ro

3 Kết luận

Tài liệu tham khảo

DANH MỤC HÌNH

Fig 1 YPG area, Arizona (adapted from Entech Engineers, Inc (1988))

Fig 2 APG area, Maryland (adapted from Donnelly and Tenbus (1998))

Fig 3 EHQ distributions for YPG terrestrial receptors

Fig 4 EHQ distributions for APG terrestrial receptors

DANH MUC BANG BIEU

Table 1

Table A.1

Table A.3

Table A.2

Table B.1

Trang

onan

15

17

14

15

11

12

12

13

1 ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI ĐỐI VỚI URANIUM NGHÈO (DU)

1.1 GIỚI THIỆU

Uranium nghèo (Depleted Uranium, viết tắt là DU) đề chỉ loại Uranium đã

bị lấy đi đồng vị Uranium -235 và đồng vị Uranium-234 1a chất có khả năng phân

hạch (fission) dùng làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng hay dùng làm bom nguyên tử Trong kỹ thuật hạt nhân người ta dùng Uranium thiên nhiên (chứa

0,71% đồng bị Uranium-235) làm giàu đồng vị này lên mức 3,2% (làm nhiên liệu cho kiểu lò phản ứng BWR) hay 3,6% (làm nhiên liệu cho kiêu lò phản ứng PWR)

và được gọi Uranium giàu (Enriched Uranium) Quá trình tạo ra Uranium giàu đồng thời sinh ra một sản phẩm phụ (cũng có thé xem là chất thải) là DU chỉ còn chứa 0,2 - 0,3% Uranium-235 Với công nghệ hiện nay từ 8,05 tấn Uranium thiên

nhiên (chứa 0,71% Uranium-235) người ta sản xuất được 1 tắn Uranium giàu

(chứa 3,6% Uranium-235) đồng thời tạo ra 7,05 tắn DU (chứa 0,3% Uranium-235)

Như vậy, khái niệm giàu hay nghèo ở đây có nghĩa là nhiều hay ít Uranium-235

hơn so với Uranium thiên nhiên DU có thể được dùng làm nhiên liệu hạt nhân hoặc vũ khí Do có tính phóng xạ thấp, khoảng 40% so với uranium tự nhiên và

đặc biệt rất rắn nên DU phù hợp dùng làm bộ phận giữ thăng bằng ở các loại tàu

thuyền và máy bay thương mại cỡ lớn, kể cả Boeing 747 Ngoài ra, DU là nguyên liệu lý tưởng trong lĩnh vực quân sự, nhất là trong các loại đạn chống tăng đê nâng cao khả năng xuyên thủng vỏ xe tăng, kể cả vỏ thép công nghệ cao và Mỹ là một trong những quốc gia đầu tiên sử dụng DU trong lĩnh vực quân sự

Mục tiêu cùa bài tiểu luận này là: các bước đánh giá rủi ro độc học sinh thái và đánh giá rủi ro sinh thái quanh việc phát xạ uranium nghèo quanh hai khu quân sự của hoa kì là Yuma Proving Ground (YPG) và Aberdeen Proving Ground

(APG)

-Yuma Proving Ground (YPG)

` Seventy Wash [ =.=—= 'ng

Was Cibola

we

Lake

Š oY p Wash TARY RESERVATION BOUNDARY

Swintergien 43 : Roi" s

‘SomertS? \ + Wellton LE

Fig 1 YPG area, Arizona (adapted from Entech Engineers, Inc (1988))

YPG nam 6 California gần biên giới bang Arizona và trong vùng lân cận của sông

Colorado, squaw Lake, và Mittry Lake YPG bắt đầu thử nghiệm DU bom vào các

mục tiêu mềm trong những năm 1980

Chesapeake

NHOM THUC HIEN: XTVN

Page 5

BASE FROM US GEOLOGICAL SURVEY, 1: 100.000 ẹ 1 + 3 MLES

Fig 2 APG area, Maryland (adapted from Donnelly and Tenbus (1998))

Từ những năm 1950, DU đã được sử dụng như một vũ khí xuyên trong các chương

trình thử nghiệm tại APG

1.2 NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA DU VỚI HỆ SINH THÁI

Là sản phẩm phụ được tạo thành từ quá trình chuyên đổi (làm giàu) uranium

tự nhiên, DU có những đặc tính hóa học độc hại Ở liều lượng cao nó có thể gây ra

ngộ độc và ảnh hưởng đến sức khoẻ Nguy hiểm đầu tiên của DU là tính phóng xạ

Nó thải ra bụi phóng xạ alpha, beta và các tia gamma Khi xâm nhập vào cơ thê, uranium sẽ bị hoà tan bởi các chất lỏng tự nhiên trong người DU có thê phản ứng

với các phân tử sinh học khiến các tế bào ở thận chết và các thành hình ống ở thận

teo lại, làm giảm khả năng lọc chất cặn bã từ máu Khoảng 90% lượng uranium sẽ

bị bài tiết ra ngoài qua đường nước tiểu trong vòng 24-48 giờ Lượng DU còn lại

sẽ tích luỹ ở xương, phổi, thận, gan, mỡ và cơ Các nghiên cứu trước đây cho thấy

thận là cơ quan ma uranium dễ tác động dẫn đến hư hại cao

Xác suất phân bố cho thấy, ở YPG, giảm trọng lượng gốc thực vật xảy ra

với khả năng là (98%) từ tiếp xúc với DU; và cho hầu hết động vật trên cạn, khả năng tái tạo hiệu ứng bất lợi trong khoảng từ 0,1% đến 44%

1.3 LÝ THUYÉT ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI

Là một quá trình đánh giá khả năng sinh thái tác động bắt lợi có thể xảy ra

hoặc đang xảy ra như là kết quả của việc tiếp xúc với một hoặc nhiều yếu tố gây

căng thắng Quá trình này được sử dụng để có hệ thống đánh giá và tổ chức dữ

liệu, thông tin, giả định, và dự đoán các mối quan hệ giữa các yếu tố gây căng thẳng và tác dụng sinh thái một cách rất hữu ích cho môi trường ra quyết định Rui ro sinh thái có thể được đánh giá thông qua nghiên cứu thực địa, tuy

nhiên, thực hiện một số lượng lớn các nghiên cứu này có thể không phù hợp vì

những chỉ phí và chỉ phí tổng thê trong việc có được số liệu thực địa Do nhiều môi trường sống và các loài trong hệ sinh thái và sự tương tác liên quan giữa sinh vật

và điều kiện vật chất, hoá chất, đánh giá rủi ro là một quá trình phức tạp Vì vậy,

công cụ mô phỏng máy tính cần thiết cho việc đánh giá rủi ro trở nên mạnh mẽ, hiệu quả chỉ phí công cụ cho sự hiểu biết và quản lý các rủi ro sinh thái

APG và YPG được xác định là các hệ sinh thái cơ bản cho mô hình ERA, đại diện cho các hệ sinh thái ven biên và sa mạc

1.3.1 XÁC ĐỊNH VẤN ĐÈ

Xác định vấn đề là một quá trình thiết lập và đánh giá các giả thiết vì sao

các hoạt động của con người gây ra hoặc có thể gây gây ra ảnh hưởng tới sinh thái

Nó cung cấp cơ sở cho đánh giá rủi ro sinh thái tổng thé

1.3.2 GIAI ĐOẠN PHÂN TÍCH

Phân tích là một quá trình kiểm tra hai thành phần cốt yếu của rủi ro, phơi

nhiễm và tác động, các mối quan hệ giữa chúng với nhau và đặc tính hệ sinh thái

1.4 PHƯƠNG PHÁP LUẬN

Đánh giá rủi ro:

Việc đánh giá rủi ro của uranium nghèo (DU) đối với hệ sinh thái căn cứ vào đặc tính gây độc của uranium

Các thông số cần xác định: EHQ( Tỉ số nguy hiểm sinh thái), NOAEL(mức

ảnh hưởng có hại không quan sát được), LOAEL (Mức ảnh hưởng có hại thấp

nhất quan sát được)

Xung quanh hai khu quân sự APG và YPG ta lấy các mẫu đất và nước nhằm xác định nồng độ của uranium trrong thành phần môi trường xung quanh Thông

qua nồng độ trung bình đó ta có thé tính ra ADD(liều lượng hàng ngày) mà các loài động vật hấp thụ vào

Song song với quá trình trên chúng ta tiến hành thí nghiệm đối với các loài động vật thí nghiệm để xác định NOAEL và NOAEC Từ đó sẽ xác định NOAEL

của loài chưa được kiểm tra

Các loài được dùng để đánh giá rủi ro sinh thái xung quanh 2 khu quân sự APG và YPG được mô tả trong bảng sau:

Table |

Selected receptors of APG and YPG (adapted from Lu et al (2003))

Species category Aberdeen proving ground Yuma proving ground

Birds Mallard, American kestrel, barred owl, bald eagle — Mexican spotted owl, loggerhead shrike,

gamble’s quail Mammals White-tailed deer, beaver, white-footed mouse, Kit fox, cactus mouse, black-tailed jackrabbit, Reptiles and amphibians

cottontail rabbit, Indiana bat Eastern garter snake, lizards, woodhouse’s toad

mule deer, lesser long-nosed bat Desert tortoises, sonoran whipsnake, desert spiny lizard

Aquatic animals Whitefish, pacific lamprey, white sturgeon, NA?

rainbow trout Aquatic plants Water millfoil, phytoplankton, periphyton NA

Terrestrial plants Fern, rushes, slender blue flag Creosote bush, foothill paloverde trees,

saguaro cactus

“NA: not applicable

Xác định con đường phơi nhiễm hoàn chỉnh:

con đường tiếp xúc với chất ô nhiễm tiềm tàng qua đường uống, hít thở, và

sự hấp thụ qua da động vật trên cạn;sự hấp thu của rễ và lá thực vât, và hấp thu

trực tiếp bởi các loài thủy sinh

Muốn xác định xem rủi ro có đáng kế với hệ sinh thái hay không chúng ta phải tính được giá trị EHQ( Tỉ số nguy hiểm sinh thái) Theo đó nếu EHQ < 1 cho

thấy những ảnh hưởng độc tính không có khả năng xảy ra và do đó khả năng rủi ro

không thể chấp nhận là tối thiểu (Tannenbaum và cộng sự năm 2003.,) Căn cứ vào NOAEL(Mức ảnh hưởng có hại không quan sát được), nếu EHQ lớn hơn 1 nhưng

ít hơn so với LOAEL (Mức ảnh hưởng có hại thấp nhất quan sát được) cho thấy rằng hiệu ứng đều có thê nhưng không chắc chắn Cuối cùng dựa trên LOAEL, nếu

EHQ> I1 chỉ ra rằng hiệu ứng này có thê xảy ra và tiếp xúc vượt quá liều thấp nhất

có liên quan với các hiệu ứng

Giá trị EHQ được tính theo công thức sau:

EHQ = ADDpathway + reference value

Trong đó ADDyathway 18 liéu luong hang ngay thong qua con đường hấp thụ

Reference value : là giá trị tham chiếu Và trong phương pháp này giá trị tham

chiếu có thê là NOAEL(mức ảnh hưởng có hại không quan sát được) hoặc

NOAEC( nồng độ ảnh hưởng có hại không quan sát được) Các giá trị NOAEL và NOAEC có nguồn gốc từ các thí nghiệm được tiễn hành trên các loài trong phòng thí nghiệm thông qua phép ngoại suy

Các động vật tiễn hành thí nghiệm tại APG và YPG bao gồm chuột túi, kangaroo,

chim chích cô bạc trắng, hươu, nai, và loại có

NOAELs của động vật hoang dã có thể được ước tính cho một loài chưa

được kiểm tra bằng phương trình sau đây

1=b

NOAEL yitatice = NOAEL ( Bàu —) )

'Wwildlife

Trong đó :

~NOAEL¿/iiii: mức ảnh hưởng có hại không quan sát được của loài chưa được kiểm tra

-NOAELeest: mirc anh huéng có hại không quan sát được của loài đã tiến hành thí nghiệm

-bwc„: trọng lượng cơ thé của loài tiến hành thí nghiệm

-bWwiaiiee: trọng lượng cơ thể của loài chưa được kiểm tra

-b: lẫy giá trị 1,2 đối với chim

0,94 đối với động vật có vú

Ta có bảng sau:

Table A.1

Uranium toxicological data for terrestrial wildlife

Analyte Form* Test species Test NOAEL’ Endpoint Estimated NOAEL**

UOsz(CH;COOH);_ UO;COxAo; UOa(OH)”“ Mouse 3.07 Little brown bat 3.322

UO;z(CH;COOH); U02COx4q) UOOH)* Mouse 3.07 Short-tailed shrew 3.187

UO;:(CH;COOH); UO:CO;Ao; UOz(OH)* Mouse 3.07 White-footed mouse 3.115

UOCH,COOH), U0 ,COx4q, UO{OH)* Mouse 3.07 Meadow vole 2.988

UO;(CH;COOH);_ UOzCOxao, UOz(OH)” Mouse 3.07 Mink 2477

UOs(CH:COOH); UO:COxaAoy UOz(OH)* Mouse 3.07 Cottontail rabbit 245

UOCH,COOH), U0 ,COx4q, UO{OH)* Mouse 3.07 Red fox 2.263

UOCH,COOH), U0 2COx 49) UOOH)* Mouse 3.07 River otter 2.187

UOa(CH;COOH); UO;COxao, UOz(OH)” Mouse 3.07 White-tail deer 1.945

Us) DU, Black duck 16 Rough-winged swallow 6.684

Us) DU.) Black duck 16 American robin 9.163

Us) DU.) Black duck 16 Belted kingfisher 10.442

Us) DU, Black duck 16 American woodcock 11.068

Us) DU; Black duck 16 Cooper’s hawk 12.979

Us) DU, Black duck 16 Osprey 16.594

Us) DU, Black duck 16 Great blue heron 18.215

3® pH: 6-7

© Sample et al (1996)

© b=0.94 mammals and 1.2 birds (Sample and Arenal, 1999)

* NOAEL: 0.9 (mg/kg/d) (for Lizards (side-blotched), Western aquatic garter snake, Woodhouse’s toad (adult)) (PNNL, 1998)

Déi voi động vật trên cạn chúng ta dựa vào kết quả thí nghiệm của hai loài

là chuột và vịt đen

Đối với những loài dưới nước:

Table A.3

Uranium toxicological data for aquatic species

Analyte Form* Species Test NOAEC? (mg/l) Aquatic species

UO¿z(NO;); UO;CO;(Ao) UOx0H)* Periphyton 2 Aquatic plants”

U0.(NOs)) U0,CO3(a9) UO{OH)* Phytoplankton 2

UØOs(NO;); UO2COs(4q) UOXOH)* Water milfoil 2

UO2(NO 3) UO;CO;¿Ao, UOzOH)* Mountain whitefish 0.021 Aquatic animals’

UOANOs)2 — UOsCOsaAo,UOX{OH)“ — Pacifc lamprey 0.021

UO¿;(NO;); UO;CO;¿xo; UOz(OH)* Rainbow trout (adults) 0.021

Rainbow trout (edds) Rainbow trout (larvae)

UOsNO;; — UO:COs(4q) UOXOH)* ~~ White sturgeon 0.021

* pH 6-7

> Ecological Toxicity Database (US EPA, 2003)

© Surrogate aquatic plants are Chlorella vulgaris and Green algae

© Surrogate aquatic animals are Fathead minnow

Đối với thực vật trên cạn:

Table A.2

Uranium toxicological data for terrestrial plants

U0;(NO;); U0;CO;4o, UOOH)* Swiss chard 5 Fern

U0;(NO;); UO;CO; 4o, UO;(OH)* Swiss chard 5 Rushes

U0;(NO;); UO;CO; 4o, UOOH)* Swiss chard 5 Slender blue flag

UO;(NO;); UO;CO;(o; UO;(0H)° Swiss chard 5 Foothill paloverde trees

* pH: 6-7

b Efroymson et al (1997)

Xác định vị trí lẫy mẫu:

Đối với YPG chúng ta lẫy 22 mẫu đất

Đối với APG chúng ta lẫy 32 mẫu đất và 9 mẫu nước trong đó có cả nước mặt và nước ngâm

Table B.1 Uranium concentrations in media at APG and YPG (adapted from Ebinger et al (1996))

Sample YPG in soil APG

no (mg/kg) In soil In water

(mg/kg) (mg/l)

1 220.6 17.28 1.71 x 10+

2 43.22 27 9.90 x 10-*

3 110.42 5.94 5.10 10-¢

4 140.6 86.4 3.30 x 10°

5 21.05 9.18 1.86 x 10-4

6 4322 7.29 9.90 x 107$

7 602.6 5.13 9.60 x 10-*

8 822.8 11.07 1.03 x 10-7

"1 1205.6 4.05

24 0.3

2 KET QUA DANH GIA RUI RO

Đối với thực vật trên cạn tại YPG (Hình 3), do nồng độ cao DU trong đất,

phân phối kết quả cho thấy một khả năng 98% của việc giảm trọng lượng gốc YPG Đối với động vật trên cạn như cú khoang Mexico, con thằn lằn gai sa mạc, và rùa sa mạc, phân tích cho thấy khả năng cho bắt lợi tái tạo hiệu ứng trong khoảng

từ 0,1% đến 0,6% Đối với cactus mouse, black-tailed Jackrabbit, mule deer,and

sonora whipsnake, các phạm vi khả năng từ 9% đến 44%