(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng dụng GIS xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường khu vực nội thành phố hà nội môi trường và bảo vệ môi trường

Do phát triển thiếu qui hoạch, thiếu đồng bộ nên việc quản lý về mặt môi trường cũng gặp khó khăn, nhất là khâu quản lý nguyên, vật liệu, vật tư đầu vào của khu sản xuất chế biến và thu

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

3

Mục Lục

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của thủ đô Hà Nội 7

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 7

1.1.2 Kinh tế xã hội 11

1.2 Tổng quan về hàm lượng phóng xạ tự nhiên trong các đối tường môi trường 16

1.2.1 Các đơn vị đo liều bức xạ 16

1.2.2 Quan niệm chung về các số liệu địa hoá 22

1.2.3 Các số liệu ghi đo về hàm lượng 23

1.2.4 Phóng xạ môi trường và các vấn đề liên quan đến sức khỏe con người 27

1.2.5 Các vấn đề chung về quản lý an toàn bức xạ do ô nhiễm phóng xạ 30

1.2.6 Các nguồn chiếu xạ tự nhiên, khái niệm NORM 33

1.2.7 Các nguồn chiếu xạ nhân tạo 37

1.3 Hệ thông tin địa lý (GIS) và ứng dụng trong nghiên cứu môi trường 40

1.3.1 Định nghĩa 40

1.3.2 Chức năng của GIS 41

1.3.3 Các thành phần của GIS 41

1.3.4 Các phép nội suy trong GIS 43

1.3.5 Một số ứng dụng của GIS 45

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1 Đối tượng nghiên cứu 47

2.2 Phạm vi nghiên cứu 47

2.3 Phương pháp nghiên cứu 47

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Các kết quả thu được về phông phóng xạ môi trường Hà Nội và biện luận so sánh với phông phóng xạ chung của thế giới và khu vực 51

3.1.1 Kết quả tổng alpha và beta trong mẫu nước giếng Hà Nội 51

4

3.1.2 Kết quả hoạt độ phóng xạ phát gamma của chuỗi Uran, Thôri, Kali và

phóng xạ nhân tạo cs-137 trong mẫu đất Hà Nội 60

3.1.3 Kết quả hàm lƣợng Rn-222 trong không khí ngoài trời Hà Nội 75

3.1.4 Kết quả hàm lƣợng Radon trong nhà ở Hà Nội 78

3.1.5 Kết quả ghi đo suất liều hấp thụ trong không khí khu vực Hà Nội 80

KẾT LUẬN 90

5

MỞ ĐẦU

Môi trường trên toàn cầu nói chung và ở Việt Nam, cũng như Hà Nội nói riêng đang bị tác động mạnh bởi hoạt động của con người Chất lượng môi trường ngày càng biến đổi làm ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống con người Môi trường bị tác động hiện nay ở nước ta nói chung và ở Hà Nội nói riêng đang là vấn đề không chỉ nhà nước mà cả xã hội quan tâm

Một trong những yếu tố nguy hại của môi trường đến sức khoẻ cộng đồng phải

kể đến các nhân tố phóng xạ bao gồm phóng xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo và các ứng dụng của nó trong nền kinh tế quốc dân

Các chất phóng xạ gây tác động xấu đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng không phải một thế hệ mà còn ảnh hưởng đến nhiều thế hệ khác nên vấn đề bảo vệ môi trường nói chung và phóng xạ nói riêng là rất hệ trọng

Do chính sách mở cửa của nhà nước nói chung và của Hà Nội nói riêng nên trong những năm gần đây tốc độ phát triển kinh tế rất mạnh, số lượng các khu công nghiệp lớn, nhỏ, các cơ sở sử dụng bức xạ, các khu khai thác quặng các loại, chế biến sản phẩm, các làng nghề và kể các khu thu gom phế thải tăng lên nhanh chóng Tình trạng phát triển ồ ạt lại không đồng bộ thiếu qui hoạch, qui trình công nghệ lại

có phần lạc hậu và có cả thủ công tự phát là nguyên nhân gây tác động xấu đến môi trường Do phát triển thiếu qui hoạch, thiếu đồng bộ nên việc quản lý về mặt môi trường cũng gặp khó khăn, nhất là khâu quản lý nguyên, vật liệu, vật tư đầu vào của khu sản xuất chế biến và thu gom phế liệu, phế thải như các khu chế biến quặng sản phẩm vật liệu chịu lửa, gốm xứ mà phần nguyên, vật liệu của nó có thể chứa các nguyên tố phóng xạ cao hơn các nguyên, vật liệu khác

Theo kết quả khảo sát cho thấy chính sự tồn tại và hoạt động của các loại hình nói trên có thể là một trong những khâu nguyên nhân gây tác động ô nhiễm môi trường trên địa bàn, bởi vậy nếu không quản lý tốt tới các hoạt động của các cơ sở nói trên và có kế hoạch phòng chống ô nhiễm về mặt phóng xạ, những khu vực có

6

nguy cơ gây tác động ô nhiễm cao, nguy cơ gây tác động ô nhiễm môi trường và tác hại sức khoẻ cộng đồng lầ điều có thể xảy ra và ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của nền kinh tế

Bức xạ ion hoá nói chung cũng như các chất phóng xạ có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và nền kinh tế Tuy nhiên bức xạ ion hoá nói chung cũng như các chất phóng xạ lại có ảnh hưởng không tốt đến sức khoẻ con người, vì vậy để phát huy những mặt có lợi, hạn chế những tác động có hại tới con người và môi trường sống cần có những nghiên cứu đánh giá nghiêm túc về mức phông phóng xạ trên từng địa bàn cụ thể, lập ra bản đồ mức phông phóng xạ trên địa bàn, theo dõi những khuynh hướng thay đổi nếu có theo thời gian do tác động của tự nhiên và xã hội trong quá trình vận động phát triển

Trên địa bàn thủ đô Hà Nội những nghiên cứu đánh giá về lĩnh vực này trong những năm qua đã bắt đầu thực hiện như ở quy mô còn hạn chế, chưa xây dựng được bản đồ mức phông phóng xạ vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng GIS xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường khu vực nội thành Hà Nội ”

Nhằm bước đầu cung cấp các dữ liệu để các nhà quản lý nắm được hiện trạng phóng xạ ở Hà nội cũ để đưa ra các chính sách quy hoạch, quản lý phù hợp

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của thủ đô Hà Nội

Đặc điểm điều kiện tự nhiên của Thủ đô không có nhiều thay đổi trong giai đoạn 2006 – 2010, tuy nhiên, tính từ thời điểm 1/08/2008, khi Thủ đô Hà Nội được

mở rộng bao gồm toàn bộ tỉnh Hà Tây (cũ), một phần các tỉnh Hòa Bình và Vĩnh Phúc thì đặc điểm điều kiện tự nhiên của Thủ đô Hà Nội trở nên phong phú và đặc sắc hơn với nhiều vùng cảnh quan khác nhau

Trong số các đặc điểm của điều kiện tự nhiên của Thủ đô Hà Nội, các đặc điểm về vị trí địa lý, địa hình, hệ thống thủy văn và khí hậu đóng vai trò quan trọng trong tác động qua lại và ảnh hưởng tới môi trường của Thủ đô

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý

Hà Nội có vị trí từ 20°53' đến 21°23' độ vĩ Bắc và 105°44' đến 106°02' độ kinh Đông, trong vùng tam giác châu thổ sông Hồng, đất đai mầu mỡ, trù phú được che chắn ở phía Bắc - Đông Bắc bởi dải núi Tam Đảo và ở phía Tây - Tây Nam bởi dãy núi Ba Vì - Tản Viên

Hà Nội tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía Bắc; Hà Nam, Hòa Bình phía Nam; Bắc Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên phía Đông; Hòa Bình cùng Phú Thọ phía Tây Sau khi mở rộng địa giới hành chính vào tháng 8 năm 2008, Thủ

đô Hà Nội có diện tích 3.324,92 km², nằm ở cả hai bên bờ sông Hồng, nhưng tập trung chủ yếu bên hữu ngạn

9

được đắp bồi do các dòng sông với các bãi bồi hiện đại và các bãi bồi cao nằm ở hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các con sông khác, còn các vùng trũng với các hồ đầm

Phần diện tích đồi núi phần lớn thuộc các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai,

Mỹ Đức, với các đỉnh như Ba Vì cao 1.281 m, Gia Dê 707 m, Chân Chim 462 m, Thanh Lanh 427 m, Thiên Trù 378 m Nếu không kể hai dãy Ba Vì, Hương Sơn và quần thể núi Sài thì khu vực ngoại thành có dãy Sóc Sơn thuộc hệ thống mạch núi Tam Đảo chạy xuống gồm nhiều ngọn nằm trên hai huyện Mê Linh và Sóc Sơn

Khu vực nội thành có một số gò đồi thấp nhưng cao không quá 20 mét như

gò Đống Đa, núi Sưa, núi Khán, núi Nùng,

Địa hình Hà Nội đã được phản ánh rõ nét qua các dòng chảy tự nhiên của các dòng sông chính chảy qua Hà Nội như sông Cầu, sông Cà Lồ, sông Đuống, sông Hồng, sông Nhuệ sẽ được phân tích dưới đây

c Hệ thống thủy văn

Sông Hồng là con sông chính của Thủ đô Hà Nội, bắt đầu chảy vào Hà Nội ở

xã Phong Vân, huyện Ba Vì và ra khỏi Thủ đô ở khu vực xã Quang Lãng, huyện Phú Xuyên tiếp giáp Hưng Yên Đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài 163 km, chiếm khoảng một phần ba chiều dài của con sông này trên đất Việt Nam (khoảng

556 km sông Hồng chảy qua Việt Nam trên tổng chiều dài 1.160 km của sông Hồng)

Bên cạnh các con sông lớn, các sông nhỏ chảy trong khu vực nội thành như sông Nhuệ, sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét Hiện nay, các con sông này được xem như những đường tiêu thoát nước thải của Hà Nội:

Ngoài hệ thống các con sông, Hà Nội cũng là một Thủ đô đặc biệt nhiều đầm

hồ, dấu vết còn lại của các dòng sông cổ Trong khu vực nội thành, Hồ Gươm nằm

ở trung tâm lịch sử của Thủ đô, giữ một vị trí đặc biệt đối với Hà Nội; Hồ Tây có diện tích lớn nhất, khoảng 500 ha, đóng vai trò quan trọng trong khung cảnh đô thị Trong khu vực nội ô có thể kể tới những hồ nổi tiếng khác như Trúc Bạch, Thiền Quang, Thủ Lệ Ngoài ra, còn nhiều đầm hồ lớn nằm trên địa phận Hà Nội như

độ cao Do tác động của biển, Hà Nội có độ ẩm và lƣợng mƣa khá lớn, trung bình

114 ngày mƣa một năm Một đặc điểm rõ nét của khí hậu Hà Nội là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa nóng, lạnh Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, kèm theo mƣa nhiều, nhiệt độ trung bình 28,1 °C Từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau là khí hậu của mùa đông với nhiệt độ trung bình 18,6 °C Cùng với hai thời kỳ chuyển tiếp vào tháng 4 và tháng 10 đã tạo ra đặc điểm khí hậu đặc trƣng của Thủ đô Hà Nội với 4 mùa: Xuân, Hạ, Thu và Đông

Bảng 1 Một số chỉ tiêu khí hậu thành phố Hà nội

22 (72)

27 (80)

31 (87)

32 (90)

32 (90)

32 (89)

31 (88)

28 (82)

24 (76)

22 (71)

18 (65)

22 (71)

25 (77)

27 (80)

27 (80)

27 (80)

26 (78)

23 (73)

19 (66)

16 (60)

40.6 (1.60)

80 (3.15)

195.

6 (7.7 0)

240 (9.45)

320 (12.

6)

340.

4 (13.

4)

254 (10.

0)

100.3 (3.95)

40.6 (1.60)

20.3 (0.80)

11

Bên cạnh đó, khí hậu Hà Nội cũng ghi nhận những biến đổi bất thường Vào đầu năm 2008, miền Bắc nói chung và Hà Nội nói riêng đã hứng chịu một đợt rét kỷ lục lên đến 38 ngày liên tục (vượt xa kỷ lục về thời gian rét được ghi nhận vào các năm 1968, 1989) với nhiệt độ trung bình ngày đạt thấp nhất vào ngày 31/01/2008 chỉ hơn 7 độ C, trong khi kỷ lục ghi nhận trước đó là hơn 8 độ C Đầu tháng 11 năm

2008, một trận mưa kỷ lục đổ xuống các tỉnh miền Bắc và miền Trung đã gây thiệt hại cho Thủ đô hoảng 3.000 tỷ đồng,

đô Hà Nội đứng thứ hai về dân số và đứng đầu cả nước về diện tích, là một trong 17 Thủ đô có diện tích lớn nhất thế giới

Biểu đồ 1 Dân số thành thị, nông thôn của Thủ đô qua các năm

triệu người Dân số thành thị Dân số nông thôn

Nguồn: Niên giám thống kê Hà Nội, 2010

Mỹ Đức, mật độ không tới 1.000 người/km2

Mặc dù diện tích Thủ đô được mở rộng kể từ sau ngày 1/8/2008 nhưng mật

độ dân số sinh sống tại Thủ đô rất cao (ở khu vực nội thành và mật độ trung bình cao hơn gần 7,5 lần mật độ trung bình cả nước Mật độ dân số của Thủ đô Hà Nội được nhận định là cao hơn một số Thủ đô trong khu vực và trên Thế giới

Biểu đồ 2 Dân số và mật độ dân số các Quận, huyện của Thủ đô

Người/km2

Dân số (người) Mật độ (người/km2) Mật độ trung bình

Nguồn: Niên giám thống kê Hà Nội, 2010

Giai đoạn 2011 - 2015, căn cứ một số chỉ tiêu tổng hợp phát triển KT-XH Thủ đô Hà Nội thời kỳ 2011 – 2015, dân số trung bình Thủ đô Hà Nội dự kiến đạt 7,2 – 7,4 triệu dân với tốc độ gia tăng dân số tự nhiên bình quân năm là 1,1%

b.Phát triển kinh tế - xã hội

Hà Nội là một trong những địa phương nhận được đầu tư trực tiếp từ nước ngoài nhiều nhất, với 1.681,2 triệu USD và 290 dự án Thủ đô cũng là địa điểm của 1.600 văn phòng đại diện nước ngoài, 14 KCN cùng 1,6 vạn cơ sở sản xuất công

13

nghiệp Bên cạnh những công ty Nhà nước, các doanh nghiệp tư nhân cũng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Hà Nội Ngoài ra, 15.500 hộ sản xuất công nghiệp cũng thu hút gần 500.000 lao động Tổng cộng, các doanh nghiệp tư nhân đã đóng góp 22% tổng đầu tư xã hội, hơn 20% GDP, 22% ngân sách Thủ đô và 10% kim ngạch xuất khẩu của Hà Nội

Bảng 2 Định hướng cấu kinh tế Thủ đô Hà Nội đến năm 2010

và chỉ tiêu thực tế đạt được Các ngành kinh tế Chỉ tiêu định hướng Chỉ tiêu thực tế đạt được

Nguồn: Chiến lược phát triển KT-XH thủ đô Hà Nội thời kỳ 2001 – 2010; Niên giám thống kê,2010

Theo số liệu năm 2010, GDP của Hà Nội chiếm 12,73% của cả quốc gia và khoảng 41% so với toàn vùng Đồng bằng sông Hồng Tổng sản phẩm nội địa (GDP) tăng 11% so năm 2009, trong đó ngành công nghiệp mở rộng tăng 11,6% (đóng góp 5% vào mức tăng chung), các ngành dịch vụ tăng 11,1% (đóng góp 5,6% vào mức tăng chung), ngành nông, lâm, thủy sản tăng 7,2% (đóng góp 0,5% vào mức tăng chung)

Sau khi mở rộng địa giới hành chính, với hơn 6 triệu dân, Hà Nội có 3,2 triệu người đang trong độ tuổi lao động Mặc dù vậy, Thủ đô vẫn thiếu lao động có trình

độ chuyên môn cao Cơ cấu và chất lượng nguồn lao động chưa dịch chuyển theo yêu cầu cơ cấu ngành kinh tế Chất lượng quy hoạch phát triển các ngành kinh tế ở

Hà Nội không cao và Thủ đô cũng chưa huy động tốt tiềm năng kinh tế trong dân

cư

c.Công nghiệp và xây dựng

Công nghiệp và xây dựng đóng góp đến 41,8% vào cơ cấu của nền kinh tế

Hà Nội và chỉ đóng góp khoảng 5% trong mức tăng GDP chung của toàn Thủ đô Tổng giá trị sản xuất ngành công nghiệp trong năm 2009 đạt trên 90.600 tỷ đồng,

d.Nông - lâm nghiệp và thủy sản

Phát triển nông lâm nghiệp và

thủy sản hiện chỉ chiếm 5,8% trong cơ

cấu của nền kinh tế Hà Nội và chỉ

đóng góp 0,5% trong mức tăng GDP

chung của toàn Thủ đô Tính trong cơ

cấu tổng giá trị sản xuất nông, lâm,

thủy sản, giá trị sản xuất ngành nông

nghiệp chiếm đến 94,8% giá trị, tiếp

theo là thủy sản chiếm 4,7% giá trị và

lâm nghiệp chỉ chiếm 0,5% giá trị

(Nguồn: Tình hình kinh tế xã hội Hà

Nội năm 2010)

Nếu chỉ tính trong cơ cấu giá trị sản

xuất nông nghiệp, hai lĩnh vực trồng

trọt và chăn nuôi cũng chiếm phần lớn

(lên đến 97,5%) trong khi ngành dịch

Trồng trọt 44,8%

Chăn nuôi 52,7%

Năm 2010, tổng diện tích gieo trồng cây hàng năm toàn Thủ đô là 317.576

ha, tăng 12,8%; vụ Đông Xuân trồng được 193.752 ha, tăng 24%; vụ Mùa toàn Thủ

đô trồng được 123.823 ha, giảm 1,2% Theo kết quả sơ bộ, sản lượng lương thực cả năm toàn Thủ đô thu được 1.239,6 nghìn tấn, tăng 0,84% so với năm 2009

Nông nghiệp được xác định không phải là nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường Thủ đô, tuy nhiên, tuy nhiên, với tổng lượng gia súc, gia cầm chăn nuôi

15

lên đến gần 20 triệu con thì chất thải, nước thải từ quá trình chăn nuôi, giết mổ nếu không có biện pháp quản lý sẽ là nguồn gay ô nhiễm môi trường rất lớn khi các chất thải, nước thải này được thải trực tiếp ra các nguồn nước mặt, nước ngầm và người dân trồng trọt lại sử dụng chính nguồn nước này để tưới tiêu cho cây trồng

e Du lịch và dịch vụ

So với các tỉnh, thành phố khác

của Việt Nam, Thủ đô Hà Nội là một

thành phố có tiềm năng để phát triển du

lịch

Ngành du lịch và dịch vụ đóng

góp phần lớn trong cơ cấu phát triển của

kinh tế Thủ đô (lên đến 52,4%) và đóng

góp 5,6% vào mức tăng chung của Thủ

đô Hà Nội Tổng mức bán ra của ngành

lên đến trên 543.700 tỷ đồng với sự

đóng góp của các ngành thương nghiệp,

khách sạn – nhà hàng, du lịch và dịch

vụ

Biểu đồ 4 Cơ cấu ngành thương mại Thủ

đô chia theo ngành hoạt động năm 2009

Du lịch lữ hành 0,32%

Dịch vụ 2,61%

Khách sạn – Nhà hàng 3,06%

Thương nghiệp 94,01%

Mặc dù vậy, các thống kê cho thấy Hà Nội không phải là một Thủ đô du lịch hấp dẫn Với nhiều du khách quốc tế, Thủ đô chỉ là điểm chuyển tiếp trên hành trình khám phá Việt Nam của họ Năm 2007, Hà Nội đón 1,1 triệu lượt khách du lịch ngoại quốc, gần bằng một nửa lượng khách của Thành phố Hồ Chí Minh Năm

2008, trong 9 triệu lượt khách của Thủ đô, chỉ có 1,3 triệu lượt khách nước ngoài Tính riêng cho tháng 12/2010, khách quốc tế đến Hà Nội khoảng 121.000 lượt khách, giảm 20,2% so tháng trước và tăng 41,3% so cùng kỳ năm trước; khách nội địa đến Hà Nội khoảng 620.000 lượt khách, tăng 4% và tăng 11,6% Tính cho cả năm 2010, khách quốc tế đến Hà Nội là 1,2 triệu lượt khách, tăng 20,5% so cùng kỳ; khách nội địa là 7,4 triệu lượt khách, tăng 10%

16

Ngành du lịch và dịch vụ phát triển với hệ thống các nhà hàng, khách sạn và

cơ cở lưu trú không ngừng được mở rộng, khối lượng hàng hóa vận chuyển tăng đều theo các năm, đã góp phần không nhỏ trong thúc đẩy sự phát triển của Thủ đô theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa Tuy vậy, một vấn đề đặt ra đối với môi trường Hà Nội trong thời gian gần đây là việc thực thi các chính sách nhằm đảm bảo chất lượng môi trường đối với ngành dịch vụ và du lịch khi phần lớn các nhà hàng, khách sạn đều không có hệ thống xử lý nước thải, chưa có hệ thống thu gom chất thải Mặc dù lưu lượng thải tương đối nhỏ nhưng số nguồn thải nhiều, thải lượng các chất gây ô nhiễm lớn, nên các nguồn gây ô nhiễm môi trường này khi được các cơ sở xả thải trực tiếp ra hệ thống thoát nước thải tập trung của Thủ đô, ra môi trường tiếp nhận sẽ gây sức ép, là nguồn gây ô nhiễm môi trường nếu không kịp thời quan tâm, quản lý

1.2 Tổng quan về hàm lượng phóng xạ tự nhiên trong các đối tường môi

trường

1.2.1 Các đơn vị đo liều bức xạ

1.2.1.1 Hoạt độ phóng xạ

Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lượng chất phóng xạ nào

đó chính là số hạt nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian Nếu trong một lượng chất phóng xạ có N hạt nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của nó được tính theo công thức sau

)exp(

)exp(

Liều chiếu chỉ áp dụng cho bức xạ gamma hoặc tia X, còn môi trường chiếu

xạ là không khí Liều chiếu ký hiệu là X, được xác định theo công thức

Ngoài đơn vị C/kg, trong kỹ thuật người ta còn dùng đơn vị đo liều chiếu là Rơnghen, viết tắt là R Theo định nghĩa Rơnghen là một lượng bức xạ gamma hoặc tia X khi bị dừng lại toàn bộ trong 1kg không khí ở điều kiện tiêu chuẩn sẽ tạo ra trong đó tổng điện tích của các ion cùng dấu là 2,58.10-4C

Theo định nghĩa có thể chuyển đổi từ Coulomb/ kilôgam sang Rơnghen theo

tỷ lệ như sau:

1R = 2,58.10-4 C/kg

b Suất liều chiếu

Suất liều chiếu chính là liều chiếu trong một đơn vị thời gian Suất liều chiếu,

ký hiệu là X được xác định theo công thức:

18

Trong hệ SI, đơn vị đo suất liều chiếu là C/kg.s Tuy nhiên trong thực nghiệm đơn vị đo suất liều chiếu thường dùng là Rơnghen/giờ Rơnghen/giờ được ký hiệu la R/h, thông thường suất liều chiếu thường dùng nhiều hơn cả là

là không khí Còn liều hấp thụ và liều tương đương sẽ áp dụng cho các loại bức xạ ion hóa khác nhau và môi trường được chiếu xạ khác nhau

Liều hấp thụ ký hiệu là D, được định nghĩa là thương số dE

dm, trong đó dE là năng lượng trung bình mà bức xạ ion hóa truyền cho vật chất môi trường có khối lượng là dm

Trong hệ SI, đơn vị đo liều hấp thụ là June/kilôgam, viết tắt là J/kg

1 J/kg là lượng bức xạ chiếu vào môi trường chiếu xạ sao cho chúng truyền cho 1kg môi trường vật chất đó một năng lượng là 1J

Trong thực tế, ngoài đơn vị đo liều hấp thụ là J/kg, người ta còn dùng đơn vị

là Gray viết tắt là Gy và Rad để đo liều hấp thụ Rad được viết tắt từ: “Radiation absorbed dose” Chuyển đổi từ J/kg sang Rad hoặc Gray và ngược lại theo tỷ lệ sau [8,10]:

và liều chiếu có mối liên hệ nhau theo công thức sau:

19

Trong đó D là liều hấp thụ, X là liều chiếu còn f là hệ số tỷ lệ

Hệ số tỷ lệ f thực chất là hệ số chuyển đổi từ liều chiếu sang liều hấp thụ Giá trị của f tùy thuộc vào môi trường chiếu xạ và đơn vị đo liều hấp thụ và liều chiếu tương ứng Đối với không khí, hệ số tỷ lệ f = 0,869rad

R còn trong cơ thể con người

Trong đó D là liều hấp thụ trong thời gian t

Đơn vị đo suất liều hấp thụ là Gy/s hay rad/s

1.2.1.4 Liều tương đương và suất liều tương đương

a Liều tương đương

Đối với sinh vật và cơ thể sống, dưới tác dụng của bức xạ hạt nhân có thể dẫn đến hiện tượng làm biến đổi hoặc gây tổn thương nào đó cho đối tượng được chiếu xạ Người ta gọi hiện tượng trên là hiệu ứng sinh học Với liều hấp thụ D cho trước, hiệu ứng sinh học còn phụ thuộc vào loại bức xạ được sử dụng, điều kiện chiếu xạ, khoảng thời gian chiếu xạ Đối với một sinh vật cho trước, để gây ra một tổn thưong xác định, trong các lần chiếu khác nhau thì cần một liều hấp thụ khác nhau Khi đánh giá ảnh hưởng của bức xạ đến hiệu ứng sinh học, thay cho liều hấp thụ ta dùng liều tương đương, ký hiệu là H

Với một loại bức xạ và môi trường sống xác định, liều tương đương tỷ lệ với liều hấp thụ Liều tương đương và liều hấp thụ liên hệ với nhau theo công thức sau

Trong đó: D là liều hấp thụ tính bằng rad còn H là liều tương đương tính bằng rem; Q là hệ số phẩm chất của bức xạ còn N là hệ số tính đến các yếu tố khác nhau như sự phân bố của liều chiếu

20

Hệ số phẩm chất Q dùng trong an toàn bức xạ đánh giá ảnh hưởng của các loại bức xạ lên đối tượng sinh học, cho biết mức độ nguy hiểm của từng loại bức xạ đối với cơ thể sống Hệ số phẩm chất Q cho biết sự phụ thuộc của quá trình truyền năng lượng tuyến tính của bức xạ trong vật chất Ủy ban An toàn Phóng xạ Quốc tế (International Commission on Radiological Protection - ICRP) đã khuyến cáo hệ số phẩm chất đối với các bức xạ thông thường ứng với năng lượng khác nhau Giá trị

hệ số phẩm chất do ICRP khuyến cáo được cho trong Bảng 3

Bảng 3 Giá trị của hệ số phẩm chất đối với các loại bức xạ

Nơtrôn năng lượng từ 10keV đến 100keV Từ 10 đến 20

Trong hệ SI, đơn vị đo liều tương đương là Sievert, kí hiệu là Sv Đối với bức xạ gamma, tia X và electron nếu liều tương đương là 1Sv Từ công thức 1.5 nếu

D đo bằng rad, thì H đo bằng rem, còn nếu liều hấp thụ đo bằng Gy thì liều tương đương được tính ra rem Vì 1Gy = 100Rad, nên theo biểu thức (1.5) suy ra 1Sv =

21

b Suất liều tương đương

Suất liều tương đương chính là liều tương đương trong một đơn vị thời gian Suất liều tương đương ký hiệu



Hđược xác định theo công thức:

H t

H = f.Q.N

*

Trong đó f là hệ số tỷ lệ tùy thuộc vào môi trường, với không khí f = 0,869;

Q là hệ số phẩm chất; N là hệ số tính đến điều kiện chiếu và độ đồng đều khi chiếu, t là thời gian chiếu;

có thể làm việc trực tiếp với nguồn phóng xạ hay bức xạ ion hóa

Liều giới hạn được hiểu là giá trị lớn nhất của liều hấp thụ tích lũy trong một năm mà người làm việc trực tiếp với bức xạ hạt nhân có thể chịu được, sao cho nếu

bị chịu một liều hấp thụ tích lũy liên tục như vậy trong nhiều năm liên tục vẫn không ảnh hưởng đến sức khỏe của bản thân Liều hấp thụ cho phép còn phụ thuộc vào độ tuổi theo quy định chung về luật lao động, người có độ tuổi từ 18 tuổi trở nên mới được làm việc trong cơ sở sử dụng bức xạ hạt nhân ICRP đã khuyến cáo công thức tính liều hấp thụ tích lũy cho phép trong một năm đối với nhân viên, chuyên viên làm việc trực tiếp với nguồn phóng xạ trong một năm như sau

D = 50(N – 18) mSv hay D = 5(N – 18) rem

22

Trong đó: N là độ tuổi của nhân viên chuyên nghiệp N  19, D là liều hấp thụ tích lũy trong một năm Tính trung bình, liều tích lũy cho phép là D = 50 mSv/năm Đối với các đối tượng khác liều hấp thụ cho phép giảm 10 lần Giá trị liều hấp thụ tích lũy toàn thân cho phép D được các cơ quan ICRP khuyến cáo tại các thời điểm khác nhau, được cho ở bảng 3

Bảng 4 Giới hạn liều hấp thụ tích lũy cho phép những người làm việc với bức xạ

tại thời điểm khác nhau 3

1.2.2 Quan niệm chung về các số liệu địa hoá

Lớp đất bề mặt của vỏ trái đất nói chung là đồng nhất và có sự thay đổi phụ thuộc vào vị trí địa lý, địa hình, tính chất địa chất và khí hậu Sự biến đổi của lớp đất bề mặt sẽ dẫn tới sự thay đổi về hàm lượng các nguyên tố, sự phân bố cũng như dòng vận chuyển vật chất

Tuy nhiên, trong quá trình khai thác và tổng hợp các số liệu về hàm lượng các nguyên tố cũng như dòng vận chuyển vật chất của các quốc gia và các tổ chức quốc tế công bố , ta gặp một số khó khăn như sau:

Các số liệu từ các quốc gia đại diện có sự biến thiên rất mạnh, giá trị trung bình và mật độ lấy mẫu cũng khác nhau Trong một số vùng thì mật độ lấy mẫu quá thưa trong khi đó ở một số vùng có diện tích nhỏ thì mật độ lấy mẫu lại quá dày nên

23

về mặt thống kê thì bộ số liệu này không đại diện cho các thông tin chung về mặt địa hoá theo sự biến đổi địa hoá của các quốc gia khác nhau và như vậy là không thể xử lý được

Các số liệu từ các quốc gia khác nhau lại dựa trên các phương pháp phân tích cũng như quy trình lấy mẫu khác nhau và như vậy không có tính đại diện cho thông tin về địa hoá về mặt thống kê

Một số quốc gia thông báo số liệu không đầy đủ các nguyên tố bền cũng như phóng xạ, một số quốc gia chỉ thông báo thông tin về cực tiểu và cực đại trong khi

đó có quốc gia chỉ thông báo giá trị trung bình

Các số liệu thu thập được mới chỉ là của 9 quốc gia nên không thể đại diện cho sự biến đổi địa hoá thực của toàn cầu

Mặc dù có những khiếm khuyết như trên nhưng bộ các số liệu trên hoàn toàn

có giá trị để hiểu được sự biến đổi các yếu tố địa hoá bên trong cũng như giữa các vùng

1.2.3 Các số liệu ghi đo về hàm lượng

Các số liệu ghi đo hữu dụng bao gồm khoảng và giá trị trung bình của các chất trong đá, đất/ trầm tích nước và các biểu hiện từng phần về sự biến đổi thạch học, một số số liệu về nguyên tố phóng xạ tự nhiên Các số liệu này giúp chúng ta

so sánh sự khác nhau giữa các loại đá và các hoàn cảnh địa chất

Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên cần cân nhắc ở đây bao gồm U, Th, K, Ra

và Rn, thêm vào đó các số liêu của các nguyên tố khác cần được quan tâm là Rb,

Cs, Cu, Sn Mối tương quan giữa hai loại đơn vị này là:

Độ phóng xạ của 1 gam U-238 trong U tự nhiên là 1.24 104 Bq

Độ phóng xạ của 1 gam U-234 trong U tự nhiên là 1.24 104 Bq

Độ phóng xạ của 1 gam U-235 trong U tự nhiên là 5.68 102

Bq

Độ phóng xạ của 1 gam U-238+234+234 trong U tự nhiên là 2.53 104 Bq

Độ phóng xạ của 1 gam Th-232 trong Th tự nhiên là 1.06 103

Bq

Độ phóng xạ K-40 của 1 gam K tự nhiên là 30.4 Bq

24

Các số liệu về hàm lượng các nguyên tố trong đá

Bảng 5 – Hàm lƣợng các nguyên tố trong các phân vùng địa chất chính của Trung quốc

Nguyên tố

(mg/kg)

Cathaysian craton

West China craton

South Tibet craton East China

Bảng 6 Hàm lƣợng nguyên tố trong các loại đá của Trung quốc

Nguyên tố

(mg/kg) Granit Granodiorite Diorite Bazalt Limeston

Quarzose Sandstone

25

gồm đá vôi, serpentine, skarn, đá granit, tuff và đá phiến sét và vùng miền đông gồm đá vôi, đá phiến sét, tuff, đá granit và serpentine

Bảng 7- Hàm lượng các nguyên tố của đá Cuba theo các vùng

K (mg/kg) Cực tiểu 0 500 1000

Cực đại 37500 34200 53000 Giá trị nền 9900 14800 22300

Sự dao động các giá trị hàm lượng thường đi kèm với các thay đổi về thạch học, nhìn vào bảng 4, các giá trị hàm lượng của mỗi vùng được phân thành ba giá trị là cực đại cực tiểu và giá trị nền (trung bình) Có thể thấy có sự khác biệt rõ nét

về giá trị trung bình giữa ba vùng

Tổng hợp chung các số liệu trong đá

Khó có thể tổng hợp đầy đủ các số liệu về hàm lượng phóng xạ trong đá của các quốc gia khác nhau vì có báo cáo phản ánh chi tiết cho từng loại đá còn các tài liệu khác thì báo cáo theo vùng địa chất (trong đó số liệu là tổng hợp của nhiều loại đá khác nhau), tuy nhiên có thể đưa ra một số nhận xét chung như sau:

- Nói chung các hàm lượng nguyên tố giữa các quốc gia là không quá khác nhau, sự biến động là cỡ một bậc trừ trường hợp ở các vùng quặng thí dụ khoảng hàm lượng của U là từ 1 đến 15 mg/kg với giá trị trung vị là 4 đến 5 mg/kg trừ giá trị nền của miền trung và tây Cuba lên tới 80 đến 90 mg/lg với giá trị cực đại lên tới

1180 mg/kg (bảng 7)

- Hàm lượng nguyên tố cao nhất là K phản ánh phần đóng góp của khoáng silicát trong thành phần của đá (trái ngược với báo cáo trước là K chỉ là nguyên tố vết)

27

1.2.4 Phóng xạ môi trường và các vấn đề liên quan đến sức khỏe con người

Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và điều này đã xảy ra ngay từ khi hình thành nên trái đất Có trên 60 nhân phóng xạ được tìm thấy trong

tự nhiên Nguồn gốc của các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba loại chính sau:

a Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân phóng

xạ nguyên thủy

b Các nhân phóng xạ được hình thành do tương tác của các tia vũ trụ với vật chất của trái đất

c Các nhân phóng xạ được hình thành do con người tạo ra

Các nhân phóng xạ được hình thành do hai nguồn gốc đầu được gọi là các nhân phóng xạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra được gọi là các nhân phóng xạ nhân tạo So với lượng phóng xạ tự nhiên thì lượng phóng xạ do con người tạo ra là rất nhỏ Tuy nhiên một phần lượng phóng xạ này đã bị phát tán vào trong môi trường của thế giới chúng ta Vì vậy chúng ta có thể phát hiện thấy các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo có mặt ở khắp mọi nơi trong các môi trường sống như đất, nước và không khí

Các nhân phóng xạ nguyên thủy phổ biến nhất là 238U, 232Th, 235U và các sản phẩm phân rã của chúng, 40K và 87Rb Bảng 1 đưa ra giá trị độ giàu đồng vị của các nhân phóng xạ này Còn có một số các nhân phóng xạ khác ít phổ biến hơn và thường có thời gian sống dài hơn nhiều Một số nhân phóng xạ thuộc loại này gồm: 50

V, 113Cd, 115In, 123Tc, 138La, 142Ce, 144Nd, 147Sm, 152Gd, 174Hf, 176Lu, 187Re, 190Pt,

209Bi

Trong môi trường đất thường có mặt các nhân phóng xạ của ba chuỗi phóng

xạ Đó là các chuỗi phóng xạ 238

U, 232Th và 235U Các nhân phóng xạ này là các nhân bắt đầu của mỗi chuỗi Trong môi trường đất nếu không có các quá trình biến đổi môi trường gây ra sự mất cân bằng phóng xạ thì các chuỗi phóng xạ này thường

có cân bằng phóng xạ Điều này cũng đồng nghĩa với hoạt độ phóng xạ của các

Độ giàu đồng vị (%)

xạ tự nhiên khoảng 2 mSv Theo các nghiên cứu của tổ chức ICRP mức liều này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1.000.000 người (ICRP publication 60, 1990) Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng tỷ lệ với mức liều chiếu bức xạ Mặc dù radon đóng góp tới 50% vào liều chiếu bức xạ đối với con người, song nếu chúng ta có các biện pháp phòng chống thích hợp chúng ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này

29

Biểu đồ 5 Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào liều chiếu

bức xạ đối với con người (UNSCEAR 2000)

Những hiệu ứng bất lợi về sức khỏe gây bởi radon là do các hạt alpha được phát ra từ radon và các sản phẩm của nó Các hạt alpha này sẽ phá hủy các tế bào của cơ thể con người một khi nó được phát ra từ bên trong cơ thể của chúng ta Mối nguy hiểm chính khi bị chiếu một liều radon cao là khả năng mắc phải căn bệnh ung thư phổi Theo các đánh giá dịch tễ học nếu chúng ta sống trong môi trường có hàm lượng radon là 200Bq/m3

thì có khả năng 3 trong số 1000 người sẽ mắc phải căn bệnh ung thư phổi do radon gây ra, xác suất này tăng gấp 10 lần nếu kết hợp với việc hút thuốc lá

Đóng góp lớn nhất vào liều chiếu radon là hàm lượng radon trong nhà ở (chiếm tới 95%).Trong khi đó hàm lượng radon trong nhà ở lại phụ thuộc rất nhiều vào kiểu nhà, vật liệu xây dựng, cầu trúc nền móng v.v.v Có thể có khả năng là hàm lượng radon rất cao ở một căn nhà nào đó trong khi căn nhà ngay bên cạnh lại

có hàm lượng radon thấp Vì vậy cách tốt nhất để biết hàm lượng radon trong nhà mình cao hay thấp là tiến hành đo hàm lượng radon Hàm lượng radon có thể đo bằng nhiều cách khác nhau.Tuy nhiên có hai cách đo phổ biến nhất là đo tức thời bằng các thiết bị đo chủ động và đo tích lũy bằng các thiết bị đo thụ động Thiết bị

30

đo chủ động là các thiết bị cho phép xác định hàm lượng radon tại một thời điểm nhất định còn thiết bị đo thụ động là các thiết bị cho phép đánh giá hàm lượng radon trung bình trong một khoảng thời gian tương đối lớn (từ 3 đến 6 tháng) Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân hiện có cả hai loại thiết bị trên

Có thể giảm hàm lượng radon trong nhà bằng một số biện pháp thích hợp như: cải thiện hệ thống thông thoáng, sơn sàn và tường nhà, lắp đặt các hệ thống thu gom radon v.v Nhiều nước trên thế giới đã xác định hàm lượng giới hạn của radon trong nhà ở Một khi hàm lượng radon trong nhà cao hơn giá trị này thì cần phải áp dụng các biện pháp giảm thiểu radon để làm giảm hàm lượng radon tới dưới giá trị giới hạn.Vì thế giá trị giới hạn của hàm lượng radon còn được gọi là “mức hành động” (action level).Nhiều nước trên thế giới thừa nhận mức hành động đối với hàm lượng radon là 200Bq/m3

Ngoài radon liều bức xạ gây bởi các thành phần khác thuộc họ Uran và Thôri

có thể thay đổi mạnh theo các vị trí địa lý khác nhau, loại vật liệu xây dựng, kiểu kiến trúc v.v Mức liều chiếu này có thể được kiểm tra bằng các thiết bị đo liều bức xạ xách tay hoặc các liều kế bức xạ môi trường nhiệt phát quang

1.2.5 Các vấn đề chung về quản lý an toàn bức xạ do ô nhiễm phóng xạ

Trong thành phần của lớp vỏ trái đất có một lượng phóng xạ nhất định gọi là phóng xạ tự nhiên Lượng phóng xạ này tồn tại ngay từ khi hình thành trái đất (có tuổi hàng tỷ năm) Trải qua thời gian do thuộc tính phân rã mà lượng phóng xạ này giảm dần, tốc độ phân rã của các đồng vị phóng xạ phụ thuộc vào hằng số phân rã của từng đồng vị, người ta cũng hay sử dụng đại lượng chu kỳ bán rã để phản ánh tốc độ phân rã Chu kỳ bán rã một nửa của một đồng vị là thời gian để lượng phóng

xạ của đồng vị này bị rã đi một nửa Trải qua thời gian các đồng vị sống ngắn đã phân rã hoàn toàn, hiện tại chỉ còn tồn tại ba chuỗi phóng xạ tự nhiên là chuỗi Uran-

238, chuỗi Uran-235, và Kali-40 do các đồng vị mẹ là Uran-238, Uran-235 và Kali-40 có thời gian bán rã rất dài (cỡ hàng tỷ năm tức là hàng tỷ năm độ phóng xạ mới rã đi một nửa)

31

Cùng với sự tiến bộ của khoa học đến thế kỷ 20 các nhà bác học (đầu tiên là Mari Quyri) đã phát hiện ra các đặc tính rất đặc trưng của chất phóng xạ (đầu tiên là chất Rađi) là phân rã phóng xạ và phát ra tia bức xạ ion hoá Tiếp theo đó là các lý thuyết của Anhstanh các nhà khoa học đã phát minh ra phản ứng phân hạch dây chuyền và phản ứng tổng hợp nhiệt hạch là cơ sở cho khai thác năng lượng nguyên

tử Từ đó các ứng dụng năng lượng nguyên tử vào mục đích hoà bình được áp dụng

và phát triển như vũ bão, hiện tại có thể nói các úng dụng này có mặt ở khắp các lĩnh vực của nền kinh tế như công nghiệp, nông nghiêp, y tế v.v

Bên cạnh các lợi ích to lớn, khi tia bức xạ ion hoá chiếu vào cơ thể sinh vật

sẽ gây các tác dụng không có lợi Đại lượng biểu diễn cường độ của tia bức xạ ion hoá chiếu vào cơ thể gọi là liều hấp thụ Tuỳ thuộc vào cường độ và tính chất của tia bức xạ ion hoá mà tác hại về mặt sức khoẻ (gọi là liều hấp thụ hiệu dụng) là khác nhạu Khi bị chiếu bởi tia bức xạ ion hoá với liều đủ lớn con người có thể bị chết tức thì, khi liều chiếu nhỏ hơn, con người có thể chưa chết ngay, nhưng cơ thể bị tổn thương, một số cơ quan sẽ hoạt động không đúng chức năng dẫn đến cái chết sau một khoảng thời gian nào đó, dẫn đến ung thư cho bản thân hoặc lệch lạc gien cho các thế hệ con cháu Về mặt chuyên môn người ta có thể xác định ngưỡng liều dẫn đến tác dụng tất yếu đến cơ thể sống Khi bị chiếu bởi một liều nhỏ hơn một số

cơ thể nhậy cảm có thể bị tác động dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, nhưng cũng có

cơ thể có khả năng hồi phục, như vậy hiệu ứng ở mức liều này có tính bất định và chỉ có thể ước lượng về mặt thống kê (phần trăm rủi ro), liều chiếu càng thấp thì xác suất rủi ro cũng giảm theo Đối với nhân viên làm việc trong lĩnh vực phóng xạ, Tổ chức năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA quy định mức ngưỡng liều hấp thụ hiệu dụng là 20mSv/năm, mức liều này tương ứng với sác xuất rủi ro trong cả quá trình làm việc là 1/1000, còn đối với dân chúng nói chung mức ngưỡng liều hấp thụ hiệu dụng là 1mSv/năm (nhỏ hơn 20 lần)

Như đã đề cập ở trên, trong môi trường của chúng ta luôn tồn tại một lượng phóng xạ tự nhiên và thành phần này gây ra một liều hấp thụ hiệu dụng cỡ trung bình khoảng 2.4mSv/ năm, thậm chí ở một số vùng độ phóng xạ tự nhiên khá cao

32

dẫn đến liều chiếu cao hơn mức trung bình vài lần Vùng dân cư có mức liều môi trường cao dẫn đến cần có các hành động xử lý, giảm thiểu là 10mSv/năm và theo khuyến cáo của IAEA thì các hoạt động của con người và xă hội dẫn đến sự tăng mức liều hiệu dụng hàng năm lên quá 1mSv là không thể chấp nhận.( tiêu chuẩn an toàn bức xạ-BSS [1])

Trong thực tế, không phải lúc nào chúng ta cũng xem xét và cân nhắc dựa trên đại lượng ngưỡng tổng mức liều hấp thụ hiệu dụng cho công chúng hằng năm (1mSv/năm) mà thường xét cho từng đồng vị riêng lẻ Khi đó, IAEA đưa ra mức ngưỡng cho từng đồng vị là 0.01mSv/ năm cho từng đồng vị riêng lẻ và từ đó người

ta có thể tính được ngưỡng hàm lượng phóng xạ của từng đồng vị mà vượt quá nó cần có các hành động xử lý để giảm thiểu

Bảng 11 Liều tương đương hiệu dụng hàng năm của phông bức xạ ion hoá ở Mỹ

[BEIR V 90]

Tự nhiên : Radon

Tia vũ trụ Chiếu ngoài Chiếu trong

2.0 0.27 0.28 0.39 Tổng nguồn tự nhiên 3.0

< 0.01

< 0.01

< 0.01

< 0.01 Tổng nguồn nhân tạo 0.63

Tổng nguồn tự nhiên và nhân tạo 3.6

33

Qua bảng 11 ta có thể dễ dàng nhận ra rằng:

- Tổng mức liều gây ra do phóng xạ tự nhiên đối với dân chúng Mỹ cao đến mức 3 mSv/năm (mức trung bình của toàn thế gới là 2.4 mSv/năm) trong đó phần đóng góp của Radon là 2 mSv/năm (60%)

- Mức liều hấp thụ tương đương do các hoạt động ứng dụng kỹ thuật hạt nhân đối với dân chúng Mỹ (nhân tạo) chỉ là 0.63 mSv/năm (nhỏ hơn nhiều so với liều do phóng xạ tự nhiên)

- Mức ngưỡng 20 mSv/năm đối với nhân viên bức xạ và 1 mSv/năm đối với công chúng do IAEA khuyến cáo phải được hiểu là mức liều không bao hàm phông

tự nhiên mà do các hoạt động của con người gây ra

Bảng 12 Các giá trị liều điển hình đi kèm với các hoạt động tại Cuba:

Chiếu chụp X quang 0.41-2.32 Chiếu xạ thực phẩm 0.63-2.6 Sản xuất dược phẩm phóng xạ 2.52

Các hoạt động nghiên cứu 1.37

Các hoạt động trong lĩnh vực an toàn bức xạ 1.39

Các hoạt động khai khoáng phôt phát 0.3-2.7

Các hoạt động tắm khoáng trị bệnh 0.21-3.1

Hoạt động trong hàng không dân sự 2.3

Hoạt động trong ngành dầu mỏ 0.3-1.3

Hoạt động sản xuất gạch 0.08-0.2

Theo nguyên lý mà IAEA khuyến cáo thì tất cả các hoạt động gây ra liều chiếu mà không có lợi ích thì đều bị cấm và liều chiếu càng phải được giảm thiểu càng thấp càng tốt trong khả năng có thể

1.2.6 Các nguồn chiếu xạ tự nhiên, khái niệm NORM

Bề mặt của quả đất, môi trường mà chúng ta đang sống luôn chứa một lượng các chất có tính phóng xạ gọi là phóng xạ tự nhiên được viết tắt theo tiếng anh là

34

NORM (Natural Occurce Radioactive Materials) Con người ta, dù muốn hay không đều phải chịu tác động của phóng xạ gây ra bởi NORM và bức xạ gây ra bởi tia vữ trụ Bảng dưới đây mô tả tác động ảnh hưởng của bức xạ tự nhiên do NORM và tia

vũ trụ tới sức khoẻ con người thông qua đại lượng năng lượng mà các tia bức xạ đó gây ra khi chiếu xạ tới cơ thể con người Đơn vị để đo đạc mức năng lượng này gọi

là liều chiếu xạ và đơn vị thể hiện mức chiếu xạ trong một năm gọi là suất liều hiệu dụng thể hiện bằng Sv/ năm hoặc là mSv/năm 1Sv= 1J/kg Ngoài tác dụng chiếu ngoài (liều chiếu ngoài) chủ yếu gây ra bởi tia gamma và một phần tia beta, các hạt nhân phóng xạ khi xâm nhập vào cơ thể sẽ tương tác trực tiếp vào các mô của các

cơ quan nội tạng bằng tia gamma, beta và alpha gây ra hiệu ứng (liều) chiếu trong rất nguy hiểm

Theo khảo sát, tập hợp tài liệu của nhiều quốc gia cũng như tổ chức quốc tế, UNSCEAR đưa ra bảng tổng hợp suất liều bức xạ tự nhiên trung bình toàn cầu ở bảng 13

Bảng 13 Suất liều bức xạ tự nhiên trung bình toàn cầu

khoáng arkose 2-3

600-900 80-120 80 2* <8 1-2* 10-25* cát bờ biển <1 <300 <40* <40* 6 25 3 40

đá cacbonat 0.3 70 10 8 2 8 2 25 thềm lục địa 2.8 850 112 100 10.7 44 2.8 36 đất 1.5 400 65 50 9 37 1-8 66

*: khảo sát mà không có giá trị đo đạc

Các giá trị về hàm lượng các chất phóng xạ có trong đất đá thông thường nói chung là không cao, với mức phóng xạ như vậy, qua điều tra đánh giá thì ảnh hưởng

về mặt sức khoẻ tới cộng đồng thông qua giá trị mức liều hấp thụ tương đương là ở

cỡ 2.4 mSv/năm

2-17000 Bq/ m3 (Rn)

Khí ga trong từng mỏ ở

Mỹ và Canađa 0.4 – 54000 Bq/ m

3 (Rn)

Như vậy là qua hàm lượng phóng xạ tại một số vị trí tại vùng mỏ ta thấy có

sự tăng cao lên nhiều bậc vì vậy trong quá trình khai thác và chế biến khoáng sản vấn đề chống ô nhiễm lan toả phóng xạ cần đặt ra hết sức nghiêm túc, tránh làm tăng mức liều chiếu cho công nhân vận hành cũng như cho dân cư cộng đồng xung quanh

Trong quá trình tự nhiên, các chất phóng xạ tự nhiên (NORM) có hiện tượng tích tụ thí dụ quá trình sa lắng, trầm tích có thể gây sự tích tụ mỏ sa khoáng (chứa nhiều Thory), trong các mỏ nước khoáng nóng nhiệt lượng có thể làm hoà tan nhiều khoáng chất và có thể hoà tan cả Rađi, tích tụ Radon

1.2.7 Các nguồn chiếu xạ nhân tạo

Các nguồn chiếu xạ gây ra bởi các đồng vị phóng xạ nhân tạo bao gồm:

- Các vụ thử hạt nhân trên không

- Các vụ thử hạt nhân dưới lũng đất

- Các sản phẩm hạt nhân

- Chiếu xạ trong y tế

- Chiếu xạ nghề nghiệp

Người ta thống kê được có tất cả 2419 vụ thử hạt nhân với tổng công suất là

530 megaton (1 megaton có năng lượng nổ = 1015 calo) trong đó gồm 543 vụ thử trên không với công suất 440 megaton và 1876 vụ thử ngầm dưới lũng đất với công suất 90 megaton

Các vụ thử trên không diễn ra tập trung vào những năm 60 của thế kỷ trước, tuy số lượng các vụ thử trên không không lớn so với các vụ thử ngầm dưới lòng đất

38

diễn ra muộn hơn nhưng công suất các vụ thử trên không rất lớn và do sự lan tỏa dễ dàng nên lượng chất phóng xạ nhân tạo phát tán ra thế giới rất lớn gây ra sự tăng liều chiếu vào dân cư và môi trường

Liều trung bình hàng năm do phóng xạ nhân tạo từ các vụ thử trên không đạt giá trị cực đại là 0.15 mSv vào năm 1963 Sau thời điểm này, dưới sức ép quốc tế các vụ thử vũ khí chuyển xuống dưới lòng đất với công suất nhỏ hơn Cho tới thời điểm hiện tại suất liều hàng năm trung bình do các vụ thử này đó giảm xuống 0.005 mSv do phân rã phóng xạ (chủ yếu cũng là các đồng vị C-14, Sr-90 và Cs-137) Tuy nhiên, cư dân sống gần các vị trí thử vũ khí hạt nhân vẫn có khả năng nhận liều cao

Bảng 16 Hoạt độ các chất phóng xạ nhân tạo chủ yếu thải ra

tức các vụ thử hạt nhân trên không

Hạt nhân phóng xạ Thời gian bán

Số lượng các vụ thử hạt nhân dưới lòng đất là 1876, cao hơn nhiều số vụ thử trên không, nhưng công suất của các vụ thử này lại nhỏ hơn nhiều phản ánh xu hướng sau năm 1963 người ta có khuynh hướng chuyển từ vũ khí hạt nhân chiến lược sang chiến thuật với công suất nhỏ và đi sâu vào khuynh hướng cải tiến kỹ

39

thuật thể hiện ở số lần thử tăng cao Việc thử vũ khí hạt nhân dưới lòng đất hạn chế

sự lan toả rộng rãi các chất phóng xạ nhân tạo vào môi trường Cho đến nay hầu như không có tài liệu đề cập đến vấn đề thử vũ khí hạt nhân dưới lòng đất

Do nhu cầu nghiên cứu của ngành năng lượng nguyên tử cũng như nhà máy điện hạt nhân mà hàng loạt các lò phản ứng hạt nhân được xây dựng Các lò phản ứng này tuy rất hiện đại nhưng vẫn thải một lượng nhỏ chất phóng xạ nhân tạo ra ngoài môi trường

Trong lĩnh vực Y tế người ta sử dụng khá nhiều kỹ thuật hạt nhân phục vụ cho khâu chuẩn đoán và điều trị Việc áp dụng các dịch vụ y tế mang lại nhiều lợi ích như chẩn đoán nhanh, chính xác, nhiều biện pháp đặc biệt trong lĩnh vực chữa trị ung thư hiện không thể thay thế, nhưng các dịch vụ này lại gây ra sự tăng liều bức xạ Mức độ chăm sóc con người thông qua các dịch vụ có ứng dụng kỹ thuật hạt nhân chia làm bốn mức:

- mức level 1 là 1 bệnh nhân trên 1000 dân,

- mức level 2 là 1 trên1000-3000 dân,

- mức level 3 là 1 trên 3000- 10000 dân

- mức level 4 là 1 bệnh nhân trên hơn 10000 dân

Mức phục vụ y tế càng tốt thì liều trung bình gây ra do dịch vụ y tế càng cao Tại các nước công nghiệp phát triển (chiếm 25% dân số thế giới) các quy trình y tế tiên tiến được áp dụng, phần đóng góp của liều chiếu do y tế tại các nước này lên tới xấp xỉ 1 mSv/năm trong khi liều trung bình do y tế của cả thế giới là khoảng 0.4 mSv/năm(chủ yếu hơn 90% là khâu chuẩn đoán) Do lợi ích mang lại cho bệnh nhân mà giới hạn liều cho công chúng theo qui định trong trường hợp này không cần phải cân nhắc

nhỏ hơn 1000 890 000 1.2

lớn hơn 10000 < 60 000 < 0.02 trung bình toàn cầu 300 000 0.4

Bảng 18 Thống kê tổng hợp liều trung bình hàng năm do các nguồn tự nhiên và nhân tạo

Các vụ thử hạt nhân trong không khí 0.005

Các thành quả năng lượng hạt nhân 0.002

1.3 Hệ thông tin địa lý (GIS) và ứng dụng trong nghiên cứu môi trường 1.3.1 Định nghĩa

Có nhiều định nghĩa về hệ thông tin địa lý:

Theo Nguyễn Văn Đài (1999): “Hệ thông tin địa lý là tổ hợp của ba hợp phần có quan hệ thống nhất, liên quan chặt chẽ với nhau là phần cứng máy tính và thiết bị liên quan, phần mềm và tổ chức con người được hoạt động đồng bộ nhằm thu thập, lưu trữ, quản lý, thao tác, phân tích và mô hình hóa và hiện thị các dữ liệu không gian có định vị theo tọa độ dùng cho Trái Đất và các dữ liệu thuộc tính nhằm thỏa mãn các nhu cầu thực tế” Yếu tố thực tế còn gọi là vị trí được sử dụng trong việc tham chiếu vị trí cho các dữ liệu không gian qua các dữ liệu thuộc tính phi