Điều tra sự nhiễm bẩn phóng xạ nhân tạo

Điều tra sự nhiễm bẩn phóng xạ nhân tạo.

BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM VIEN KHOA HOC VA KY THUẬT HẠT NHÂN

DU AN DIEU TRA CO BAN

ĐIỀU TRA SU NHIEM BAN PHONG XA NHAN TAO

DO CAC HOAT DONG HAT NHAN VA SU CO HAT NHAN - TREN THE GIGI GAY RA TREN LANH THO VIET NAM

Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học và kỹ thuật hạt nhân

Chủ nhiệm dự án: Huỳnh Thượng Hiệp

hao 4 - 60- 306 /ca@

Thiết kế nghiên cứu,

(Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam)

Trần Đại Nghiệp, Bùi Đắc Dũng,

Phạm Ngọc Định, Võ Tường Hạnh,

Huỳnh Thượng Hiệp, Nguyễn Trọng My,

Nguyễn Duy Thụy , Khuông Anh Tuấn (Trung tâm ứng dụng kỹ thuật hạt nhân Viện khoa học và kỹ thuật hạt nhân, Hà nội)

Đặng Đức Nhận, Vương Thu Bắc, Nguyễn Quang Long, Định Bích Liễu,

Trần Tuyết Mai, Ngô Tiến Phần,

Nguyễn Hào Quang, Hoàng Chung Thẩm,

Nguyễn Văn Phúc, Phạm Ngọc Sơn,

Lê Như Siêu, Đặng Văn Tín, Trương Ý (Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lat) Ngô Quang Huy, Trần Văn Luyến (Trung tam hạt nhân thành phố Hồ CƯ Minh )

Lưu Tam Bát, Nguyễn Văn Đồng

(Viện hoá học quân sự)

Nguyễn Hào Quang, Phạm Duy Hiển, Hoàng Chung Thẩm

- Vụ Khoa học Giáo dục và Môi trường- Bộ Kế hoạch và Đầu tư đã xem xét, phê duyệt

theo đối và giúp đỡ để dự án thực hiện đạt kết quả

- - Văn phòng Bộ và các đơn vị thuộc Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường đã nghiên '

cứu giúp đỡ để dự án được xét duyệt và thực hiện cô kết quả

- Phong phân tích Đất và Môi trường- Viện Quy hoạch và Thiêt kế Nông nghiệp đã hợp tác phân tích kịp thời và chính xác các thông số về đất

~ Trung tâm Máy tính(CCNS)- Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân đã tạo điều kiện thuận lợi tốt da về người, thiết bị và vật tư để làm tốt công việc của dự án

Chủ nhiệm dự án xin chân thành cẩm ơn: TS.Phan Thu Hương (Bộ kế hoạch và đâu t0; TS.Pham Khôi Nguyên(Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường); ông Bai Ngọc Noan(Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường) về những ý kiến đóng góp quí báu để chủ nhiệm dự án xây dựng và thực hiện dự án

Chủ nhiệm dự án đặc biệt xin cẩm ơn: PGS.Võ Đắc Bằng, PGS.Hoàng Đắc Lực

PGS Trdn Thanh Minh (Viện KHKT Hạt nhân), PGS.Nguyễn Tiến Nguyên (Viện NLNT

Việt nam) về những ý kiến để xây dựng dự án

Chủ nhiệm du dn xin cdm ơn các cán bộ kỹ thuật: Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Quốc Kỷ (Viện KHKT Hạt nhân) đã giúp đố thu thập và xử lý mẫu

K¡nh phí thực hiện dự án này do Bộ Kế hoạch và đầu tư xét

cấp từ kinh phí sự nghiệp kinh tế,

MỤC LỤC TRANG

Phần 1 Tổng quan

1.1 Mở đầu

1.2 Các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong không khí

1.3 Vận chuyển của các sol khí phóng xạ sau các vụ nổ hạt nhân

1.4 Phân bố rơi lắng phóng xạ sau một cuộc thử vũ khí hạt nhân

1.5 Đóng góp từ sự cố Chernobyl

1,6 Phân bố mật độ rơi lắng phóng xạ toàn cầu

1.7 Vận chuyển và tồn lưu các nuclit phóng xạ sau khi rơi xuống đất

1.8 Phân bố ' ”Cs theo độ sâu trong lớp đất bề mặt

1.9 '”Cs áp dụng trong nghiên cứu xói mòn

1.10 Xác định tốc độ bồi lấp tại các hỏ chứa nước bằng kỹ thuật đo '? Cs NNW

Phần 2 Mục tiêu của dự án và thiết kế nội dung nghiên cứu

2.1 Mục tiêu và nội dung

2.2 Thiết kế nội dung nghiên cứu cho dự án

2.2.1 Xác định phạm vi của nội dung nghiên cứu

2.2.2 Chọn vị trí lấy mẫu, độ sâu và số lượng mẫu đất

2.2.3 Khảo sát phân bố ' Cs theo độ sâu

2.2.4 Quy trình lấy mẫu, xử lý mẫu, đo đạc phổ gamrmna và báo cáo kết quả 10

2.2.5 Các yếu tố thổ nhưỡng, địa mạo và khí tượng thuỷ văn 10

2.2.6 QA & QC và kiểm định các kết quả đo đạc 11

3.1 Vị trí các mẫu đất 12

3.2 Định lượng '”Cs bằng phổ kế gamma 12

3.3 Kiểm định các kết quả đo phổ gamma của bốn phòng thí nghiệm 13

3.3.1 Kiểm định '”Cs dựa trên mẫu chuẩn có chứng chỉ IAEA-321 13

3.3.3 Kiém tra U Th va K bang phan tich kich hoat 14

3.4.1 Hoạt độ riêng và mật độ tồn lưu (MĐTL) của ??Cs 14

3.4.3 Bản đồ phân bố MĐTL của '”Cs trong đất bề mặt ở Việt nam 16

Phần 4 Quy luật phân bố MĐTL của !”Cs trong đất bề mặt

4.1 Mô hình hồi quy tổng quát

4.2 Mô hình hồi quy trung bình hoá theo vĩ độ

4.3 Mô hình hồi quy trung bình hoá theo vĩ độ lẫn kinh độ

4.4 Mô hình lý thuyết về phân bố Og trong đất

4.4.1 Mô tả quá trình dẫn đến sự tồn lưu '”Cs trong đất

4.4.2 Biểu thức giải tích của P(L, AR)

4.4.3 Biểu thức của S và G

4.4.4 Đối chiếu với mô hình hồi quy tổng quát

4.4.5 Đối chiếu với các mô hình trung bình hoá

Phần 5 Kết luận

5.1 Một số kết luận về mặt học thuật

5.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Tài liệu tham khảo

Phần 1 Tổng quan

1.1 Mở đầu

Trên phạm vi toàn cầu, các nhân phóng xạ nhân tạo bất nguồn từ các vụ nổ hạt nhân trong khí quyển trước năm 1980 và do các hoạt động của công nghiệp hạt nhân, trong đó có các

sự cố hạt nhân như Chernobyl Sản phẩm phóng xạ từ các nguồn nói trên đã được van

chuyển đi rất xa theo các dòng lưu chuyển trong khí quyền và thủy quyển gây nên tình

trạng nhiễm bẩn phóng xạ toàn cầu Cho đến nay sau gần bốn thập kỷ thử nghiệm vũ khí hạt nhân (VKNHN) ô ạt, các nhân phóng xạ còn tồn đọng lại trong môi trường chủ yếu là Cs,

Sr, cfc déng vi Pu, “C va 7H, vi ching 1A nhiing déng vi cé chu kỳ bán rã tương đối dài

Các môi trường ở đó những nhân phóng xạ nhân tạo còn tồn tại với hàm lượng tương đối cao, và có thể đo đạc tương đối dễ dàng, là đất, bùn đáy (trầm tích bề mặt) và một số động thực vật Đại đương là nơi tồn trữ một lượng phóng xạ lớn, nhưng hàm lượng các nhân nhân tạo trong nước biển khá thấp, cần có những kỹ thuật tương đối tỉnh vi mới định lượng được Trong môi trường khí chúng có hàm lượng rất thấp, thường là dưới ngưỡng đò trong các thí

nghiệm quan trắc phóng xạ môi trường hiện nay

Sau chiến tranh "lạnh", ô nhiễm phóng xạ môi trường biển ở vùng Bắc bán cầu đã trở thành

vấn đề sôi động hơn Các nhân phóng xạ từ công nghiệp hạt nhân ở Anh, Mỹ, Pháp, Liên xô

cũ được thải ra biển hoặc chôn cất dưới đáy đại dương, hoạt động và sự cố của các tàu ngâm nguyên tử v.v gây nguy cơ hủy hoại môi trường biển đã được nhiều nhà khoa học Âu Mỹ hợp lực nghiên cứu Trong khi đó, hàm lượng các nhân phóng xạ nhân tạo trong môi trường khí và đất hiện nay, nói chung, không phải là vấn đề đáng quan ngại nhiều về mặt 6 nhiễm môi trường Tuy nhiên, các nhân phóng xạ nhân tạo trong hai môi trường đó vẫn được tiếp tục quan tâm nghiên cứu vì hai lý do: 1) quan trắc tác động môi trường do hoạt động hạt nhân và cảnh báo sự cố, 2) sử dụng chúng như các chỉ thị để đánh 'đấu các quá trình vận

chuyển trong môi trường phục vụ nhiều yêu cầu khác nhau của nên kinh tế

1.2 Các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong không khí

Lượng nhân phóng xạ sinh ra, hướng vận chuyển và thời gian lưu tồn của chúng trong khí

quyển rất phụ thuộc vào công suất của vụ nổ Ở những vụ nổ dưới 100 kilotons TNT (1 kiloton TNT tương đương 4.2x10'? J) phần lớn nhân phóng xạ nằm gọn trong tầng đối lưu,

đi chuyển và phân bố đọc theo dải vĩ tuyến của địa điểm vụ nổ và được lưu tồn trong khí quyển không quá vài tháng trước khi rơi xuống trái đất (chủ yếu theo mưa) Nếu vũ khí có công suất lớn hơn 500 kilotons, phần lớn nhân phóng xạ bốc thẳng lên tầng bình lưu, di

chuyển và phân bố rộng khắp toàn cầu trong thời gian nhiều năm trên tầng này, rồi cuối cùng cũng rơi xuống đất qua tầng đối lưu do các quá trình xáo trộn theo phương thẳng đứng giữa hai tâng bình lưu và đối lưu

Trong khoảng thời gian cho đến trước 980 đã có 423 vụ nổ hạt nhân trong khí quyển do 5

cường quốc tiến hành Các vụ nổ này xảy ra trên đất liên, trên biển và có khi ở những độ cao hàng trăm km Chỉ tiết về các vụ nổ được giới thiệu trên bảng 1 Từ năm 1962, khi Mỹ và Liên xô ký hiệp định ngừng thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển, hai nước này vẫn tiến hành

hàng trăm vụ thử vũ khí đưới lòng đất Lượng nhân phóng xạ thoát ra ngoài khí quyển từ các vụ thử này rất không đáng kể Trong khi đó, Pháp và Trung quốc vẫn tiếp tục thử trong

Thời gian Số vụ Địa điểm Phân hạch Nhiệt hạch

Mỹ 1945-62 193 Các đảo Marshall, Johnson, 72 67

Christmas trên TBD, Las Vegas

bang Nevada

Liên xô 1949-62 142 Semipalatinsk, Kazachtan, đảo 111 247

Nova Zemla trên BBD Anh 1952-53 21 Maralinga, Australia & đảo 11 6

Christmas trên TBD

Pháp 1960-74 45 Algeria & quần đảo san hô , tl 1

Tuamoto, Nam TBD Trung quốc 1964-80 22 Lop Nor, Tân cương 13 8 Téng cong 423 218 329

Trong số những địa điểm thử nghiệm VKHN trên bảng 1 thì có ba địa điểm gần Việt nam hơn cả mà các chỉ tiết của chúng được ghi trên bảng 2 Tuy nhiên, khoảng cách gần hay xa chưa phải là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến mức độ rơi lắng phóng xạ tại một nơi

quan trắc Lộ trình của đầm mây phóng xạ có ảnh hưởng quan trọng hơn nhiều, như sẽ thấy

Vị trí các vụ nổ hạt nhân trong khí quyển "gân" Việt nam

Kinh ví | Cách Hà nội, ` aed

độ (km) Thời điểm | - Đặc điểm

Lop Nor, Tân 40°14'N, phân hạch,

cương 90°33'E 2600 1964-80 | nhiệthạch

Kazachtan 80°14E 3960 1949-62 | nhiệthạch

Ukraine 31°17E 7150 4/1986 nơ tron nhiệt

Quân đảo san 11°39'N

hé Marshall, 01 are 7340 1952-62 nhiét hach

1.3 Vận chuyển của các sol khí phóng xạ sau các vụ nổ hạt nhân

Sau vụ nổ hạt nhân, một phân các sản phẩm phóng xạ rơi ngay tại chỗ, hoặc di chuyển ít nhiều trước khi rơi xuống đất theo các hướng gió cục bộ sát mặt đất Phần thứ hai nằm trong quả cầu lửa ở phía trên sẽ phát triển thành các sol khí lơ lửng và di chuyển theo các dòng khí ở tầng đối lưu rồi theo mưa (tuyết) rơi xuống đất sau không quá một vài tháng Khi công suất nổ đủ lớn, một bộ phận quan trọng các nhân phóng xạ bốc thẳng lên tầng bình lưu Các sol khí trong tầng bình lưu có thời gian sống lâu hơn (vài năm), nhưng cuối cùng cũng rơi xuống đất qua tầng đối lưu

Trong tầng đối lưu, đám mây sol khí phóng xa sẽ bị gió lôi đi, có thể rất xa, cho đến khi gặp

những điểu kiện khí tượng nhất định trở thành mưa (tuyết) và rơi xuống đất Phân bố rơi

lắng thường rất không đều, "lốm đốm", do đám mây phóng xạ có thể đi rất xa mới gặp vùng

có mưa, khi đó toàn bộ lượng phóng xạ có thể rơi xuống đất Thí dụ trong vụ thử vũ khí tại Nevada, tháng tư 1953, lượng rơi lắng phóng xạ cao nhất trên nước Mỹ (trừ vùng thử nghiệm) được quan trắc tại Troy, Nữu ước, cách Nevada 3000 km Các đám mây phóng xạ

ở tầng cao thường di chuyển rất xa, mang sol khí phóng xạ đi khắp hoàn cầu trong thời gian vài chục ngày

Trên tầng bình lưu, với thời gian sống trung bình vài năm (không kể phân rã hạt nhân) các sol khí phóng xạ "kịp" phân bố trên khắp toàn cầu, từ xích đạo đến hai cực Sự khác biệt về các đặc trưng khí tượng ở hai tâng bình lưu và đối lưu đã tạo ra một lớp phân cách giữa hai tầng gọi là lớp đệm đối lưu (tropopause) ngăn cản sự pha trộn giữa hai tầng, trừ trường hợp

có các nhiễu động theo phương thẳng đứng làm thủng lớp đệm đó dẫn đến sự pha trộn giữa

hai tầng (vertical exchange troposphere-stratosphere mixing) Hiện tượng này thường xảy ra vào mùa xuân ở Bắc bán cầu Độ cao của lớp đệm đối lưu giảm dần từ xích đạo (15-16 km) đến hai cực (10-11 km} Do cơ chế trên, các sol khí phóng xạ từ tầng bình lưu có thể xâm nhập vào tầng đối lưu và cuối cùng là rơi lắng xuống đất

1.4 Phân bố rơi lắng phóng xạ sau một cuộc thử vũ khí hạt nhân

Rơi lắng phóng xạ tại những nơi cách xa các địa điểm thử nghiệm chịu tác động bởi quá trình vận chuyển tầm xa (synoptic) của các khối khí trong tầng đối lưu cũng như ảnh hưởng

của các quá trình pha trộn thẳng đứng giữa hai tầng bình lưu và đối lưu như vừa bàn ở mục

trên Kết quả tổng hợp của hai quá trình trên tuỳ thuộc rất nhiều vào công suất của vụ nổ

- Hình 1.4.a ghi lại kết quả quan trấc rơi lắng sau vụ thử VKHN tại Nevada tháng 4 năm

1953 Di chuyển của đám mây phóng xạ chủ yếu theo hướng đông Những nơi cách xa

trung tâm nổ nhưng ngay trên cùng vĩ tuyến vẫn có thể nhận lượng: phóng xạ cao hơn rất nhiều so với những nơi gần trung tâm nhưng lại ở vĩ độ khác Kết quả là phân bố theo vĩ độ

trên phạm ví toàn cầu có đạng hình chuông như trên hình 1.4.a Chuyển động theo vĩ tuyến được minh hoạ trên hình 1.4.b, ở đó ghi lại kịch bản vận chuyển đám mây phóng xạ sau vụ thir VKHN cia Trung quéc tai Lop Nor ngày 14 tháng 5 năm 1965 Đám mây phóng xạ di chuyển về hướng đông dọc theo vĩ tuyến, thực hiện một vòng quanh trái đất hết khoảng 3

tuần lễ.

Hình 1.4.a,b ứng với trường hợp công suất nổ nhỏ và đám mây phóng xa chủ yếu nằm trong

tầng đối lưu thấp Trong trường hợp vũ khí nhiệt hạch cỡ megaton, đám mây phóng xạ bốc lên tầng đối lưu trên cao, tỏa rộng ra hai bên vĩ tuyến như hình 1.4.c, ở đó ghỉ lại kết quả đo rơi lắng phóng xa trong 35 ngày sau vụ thử bom nhiệt hạch trên quần đảo san hô Marshall, Thái bình đương Nhân đây cũng thấy rằng, Philippines và Việt nam là hai nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của các vụ thử vũ khí nhiệt hạch của Mỹ ở Thái bình đương Theo các

số liệu trên hình 1.4.c, hoạt độ rơi lắng phóng xạ trên toàn VN nhận được chỉ từ một vụ nổ này trong vòng một tháng đã lên đến quá 140 Bg/m2

Những gì vừa nói trên chỉ liên quan đến rơi lắng phóng xạ trong phạm vi tầng đối lưu và kéo đài không quá một vài tháng sau các vụ nổ Một phần khá lớn lượng phóng xạ rơi lắng xuống đất là từ các vụ nổ nhiệt hạch và xuất phát từ tầng bình lưu Chưa thấy có công trình

nào bàn đến sự phân lượng toàn cục giữa hai tầng về mặt rơi lắng phóng xạ Và lại, trong

thời gian thử VKHN ô ạt, các nhân phóng xạ xuất phát từ tầng bình lưu là kết quả tổng hợp của nhiều lần thử, không thể xác định rơi lắng phóng xạ cho riêng một lần thử nào Tuy nhiên, có thể nói rằng ở những địa điểm cách xa các trung tâm thử vũ khí (như Việt nam)

thì các nhân phóng xạ quan trắc được trong rơi lắng tích luỹ (cumulative) chủ yếu là xuất

phát từ tầng bình lưu

1.5 Đóng góp từ sự cố Chernobyl

Sự cố xảy ra cuối tháng tư 1986, gây nên rơi lắng phóng xạ ở Bắc bán cầu trong vòng vài

tháng sau đó Một số nước ở châu Âu đã bị ảnh hưởng khá nặng bởi sự cố này Hình I.5.a ghi lại kết quả mô phỏng kịch bản di chuyển các đám mây phóng xạ từ Chernobyl Thoạt

đầu đám mây di chuyển lên phương Bắc, do đó chính các nước Scandinave đã sớm công bố

sự cố cho toàn thế giới Sau đó có các đám mây đi về hướng Tây và Nam, nhưng đầm mây

chính vẫn đi về hướng đông dọc theo vĩ tuyến sang đến tận miền đông Hoa kỳ sau gần nửa tháng Ở vùng Viễn đông mật độ đám mây phóng xạ còn cao hơn những vùng gần Chemobyl ở Tây Siberia Các nhân phóng xạ từ Chernobyl đã được quan trắc tại Hà nội, Tp

Hồ chí Minh và Đà lạt Hình 1.5.b là kết quả quan trắc "”Cs và ''*Cs ở Đà lạt trong nhiều

năm, trong đó sự kiện Chernobyl đã được ghi lại rõ ràng Hành trình các sol khí phóng xạ từ Chernobyl đến Đà lạt được thảo luận kỹ trong công trình [2}

Ước tính sự cố Chernobyl gây ra một lượng rơi lắng '””Cs trên toàn cầu khoảng 70x10” Bq [3] Nhìn chung, phân đóng góp này là không đáng kể so với lượng '” Cs đã có sẵn từ các vụ

thử VKHN, nhất là đối với các nước không chịu ảnh hưởng trực tiếp của sự cố Tuy nhiên, đối với những nước gần Chernobyl, và một số nước Bắc Âu như Phần lan, Thụy điển, Na

uy, thì phần rơi lắng do sự cố này nhiều hơn do các vụ thử VKHN trước đó

1.6 Phân bố mật độ rơi lắng phóng xạ toàn cầu

Phân bố mật độ rơi lắng tích phan (integrated deposition density) trên toàn cầu do các vụ thử VKHN được UNSCEAR (United Nation Scientific Committee on the Effect of Atomic

Radiation) céng bố năm 1969 dua trén két qua do dac "Sr trong dat bé mat tir nhiéu noi trén thế giới Để có phân bố của ''”Cs, người ta nhân số liệu “Sr véi 1.6 va dua trén tỷ suất giữa

hai sản phẩm phân hạch này trong các vụ nổ hạt nhân Phân bố mật độ rơi lắng tích phân cha Sr trén toan cầu được biểu diễn trên hình 1.6 [4] Rơi lắng phóng xạ ở Bắc bán cầu nhiều hơn ở Nám bán cầu do các địa điểm thử VKHN phần lớn là ở phía bắc Do đó mật độ

rơi lắng phụ thuộc khá mạnh vào vĩ độ: cực đại ở vĩ độ 40-45°N, giảm dần ra hai phía xích đạo và Bắc cực Ở Nam bán cầu cũng có một cực đại nhỏ (hình 1.6) [4] Cuối cùng, rơi lắng phóng xạ cũng chịu ảnh hưởng của các trung tâm tác động khí quyển, cực đại ở các vũng cao áp Thái bình dương và Đại tây dương

Theo hình 1.6 mật độ rơi lắng tích phân của '”Cs ở Việt nam dự tính có thể biến thiên từ

300 Bq/m? (ở 9°N phía Nam) đến 600 Bq/m” (ở 23”N phía Bắc)

1.7 Vận chuyển và tồn lưu của các nuclit phóng xạ sau khi rơi xuống đất Sau khi rơi xuống đất các nuclit phóng xạ bắt đầu thực hiện tiến trình gồm một chuỗi mắt

xích vận chuyển và lưu tồn qua các môi trường đất, nước, nước ngầm, bùn đáy và sinh

quyển Nói chung chuỗi mắt xích này rất khác nhau đối với các nuclit khác nhau, và cũng từ

đó mà các nuclit phóng xạ nhân tạo đã có nhiều ứng dụng thực tiễn như các chất đánh dấu

trong môi trường Trong công trình này chúng ta chỉ quan tâm đến '''Cs

!©s sau khi rơi xuống đất theo nước mưa dưới dạng cation sẽ nhanh chóng bị hấp thụ rất mạnh vào các hạt sét trong đất và bám chặt vào đó, do các hạt sét có diện tích bể mặt trên

đơn vị khối lượng rất lớn Nhiều tác giả cho rằng '”Cs sẽ chui vào khoảng giữa các lớp

(interlayer space) mica trong các khoáng sét, do đó chúng bị hấp thụ nhanh và không bị giải hấp dễ dàng Do vậy, ngay với hàm lượng sét không cao lắm cũng đủ làm cho đất nhanh ' chóng giữ được toàn bộ '”Cs rơi xuống theo nước mưa, nếu không có các quá trình cơ lý

khác (rửa trôi) lôi chúng đi nơi khác Các chất hữu cơ trong đất (mùn) cũng đóng vai trò

quan trọng trong việc bắt giữ và lưu tồn các nuclit phóng xạ, đặc biệt là '”*Cs Các hạt mùn (hữu cơ) cũng có kích thước bé như sét (khoáng vô cơ), nhưng lại có khả năng giữ nước hơn

gấp nhiều lần và cần trở quá trình rửa trôi, xói mòn đất

Sau khi bám giữ vào đất, '”*Cs khuyếch tần rất chậm xuống các lớp sâu hơn, do đó phần lớn

!Cs chỉ tập trung ở vài chục cm trên cùng Phân bố '”Cs theo chiều sâu thường có dạng giảm dân theo hàm mũ Ở đất canh tác, '”Cs phân bố đều theo chiều sâu trong lớp đất cày

cấy (20 cm)

1.8 Phân bố '”Cs theo độ sâu trong lớp đất bề mặt

Thong thường '”“Cs chỉ nằm ở lớp đất 20-30 cm trên cùng Dạng phân bố theo độ sâu phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng xói mòn hay bỏi lắng đất tại vị trí lấy mẫu Ở những nơi đất bằng phẳng và không bị xáo trộn trong nhiều thập kỷ qua, hàm lượng ''”Cs thường qua một cực đại ở khoảng 5 cm, sau đó giảm dần Gần như quá 3/4 lượng '” Cs tập trung trong lớp đất 15 cm trên cùng Hình 3.4.2.c minh họa một số trường hợp phân bố '??Cs theo độ sâu tại

trạm khí tượng Huế và Bình Chánh thành phố Hồ Chí Minh.

Các cơ chế chủ yếu dẫn đến các dạng phân bố trên là xáo trộn sinh học (bioturbation), lọc (leaching) và khuyếch tán Nhiều tác giả đã mô hình hóa các cơ chế này và xác nhận dạng

phân bố trên (xem, chẳng hạn như {5])

"Tại những thửa đất canh tác '”Cs phân bố tương đối đêu trong lớp đất cày xới trên cùng (20-

30 cm) :

1.9 ””Cs áp dụng trong nghiên cứu xói mòn đất

Người ta ước tính cứ mỗi thập kỷ đất canh tác được trên toàn thế giới giảm đi 7% do hiện tượng xói mòn đất Trong khi đó dung tích các hồ chứa nước hàng năm lại giảm đi 1% (50

km? đo bồi lắng bùn đất lên đáy hồ [4] Các nhân phóng xạ nằm trong lớp đất bẻ mặt, đặc biệt là '”Cs, có thể cung cấp một công cụ thực nghiệm khá đặc hiệu để nghiên cứu các hiện

tượng này ’

Do bám chặt vào lớp đất bề mặt sau khi rơi lắng từ khí quyển, '”Cs là chỉ thị tốt cho các biến động của lớp đất bể mặt dưới tác dung của các quá trình tự nhiên cũng như các phương thức canh tác (land use) trong vòng bốn thập kỷ gần đây Tại nơi nào đất bị xói mòn trên bể mặt, ở đó lượng ””Cs sẽ nghèo đi Mặt khác, lớp đất bị xói mòn sẽ mang '”Cs đến bồi lắng tại nơi khác làm cho lượng '”Cs tại nơi ấy sẽ giàu lên Tốc độ xói mòn (bồi lắng) được tính theo lượng “”Cs bị hụt đi (dôi ra) tại vị trí lấy mẫu so với lượng '?Cs tại một địa điểm không bị các biến động do xói mòn hoặc bồi lắng

Tìm được một địa điểm lân cận không bị xáo trộn như thế để làm mốc (reference site) là khâu có ý nghĩa quyết định đối với sự thành công của thí nghiệm Thông thường (ở các

nước phương Tây), đó phải là một khoảnh đất bằng phẳng trồng cỏ, đủ rộng và không bị xáo trộn trong vòng bốn thập kỷ qua Sau cùng, căn cứ trên lượng ®”Cs bị hao hụt (đôi ra)

người ta sẽ suy ra lượng đất bị xói mòn (bồi lắng) dựa theo một quy luật chuẩn hóa nào đó được thiết lập bằng thực nghiệm hoặc dựa trên mô hình Hiện nay, chưa có một quy luật chuẩn hóa nào được các nhà nghiên cứu thống nhất sử dụng, khiến cho các kết quả xác định tốc độ xói mòn (bồi lắng) đất còn có độ bất định đáng kể Song nhiều nhà nghiên cứu đã

cho rằng dù sao kỹ thuật '”Cs vẫn cho ra những kết quả còn ít bất định hơn là các phương pháp thủ công cổ điển Hình 1.9 minh họa một kết quả nghiên cứu xác định tốc độ xói mòn

và bồi lắng đất tại một cánh đồng ở Nottsinghamshire, Anh [5]

1.10 Xác định tốc độ bồi lấp tại các hồ chứa nước bằng kỹ thuật đo “’Cs

Bùn đất bồi lấp lòng hồ làm giảm dung tích và tuổi thọ của các hồ chứa nước phục vụ mục đích tưới tiêu hay thủy điện Để xác định tốc độ bồi lấp lòng hồ người ta thường dùng phương pháp đo bình đồ cao độ mặt nước (bathymetry) Kỹ thuật '?”Cs cung cấp một công

cụ mới cho phép dựng lại lịch sử quá trình bồi lấp trong vòng năm thập kỷ qua Chẳng những thế, nó còn cho phép liên hệ quá trình bồi lấp lòng hồ với quá trình xói mòn đất trên lưu vực Ngay từ 1954 khi bắt đầu các vụ thử vũ khí khinh khí, những nhân phóng xạ Cs đầu tiên đã xuất hiện trong lớp bùn đáy đo rơi trực tiếp xuống hồ từ khí quyển hoặc thông

qua nước rửa trôi và đất xói mòn từ trên lưu vực Từ đó hàm lượng '”Cs trong bùn tăng lên

đạt đến cực đại vào năm 1963 sau đó lại giảm Như vậy người ta đã có ít nhất là một mốc

thời gian (1963) để từ đó xác định tốc độ bởi lấp và định tuổi cho các lớp bùn đáy

Kỹ thuật trình bày trên đây đã được sử dụng ở nhiều nước tiên tiến và cũng đã áp dụng thành công cho các hồ ở Hà nội và Đà lạt từ những năm đầu tám mươi Gần đây nhóm P S

Hải ở Đà lạt [Š] đã có những nghiên cứu tương đối toàn diện về mối quan hệ giữa bồi lấp và

xói mòn trên lưu vực kết hợp hai chỉ thị '”Cs và ”''Pb cho một số hồ chứa ở Lâm đồng.

Phần 2 Mục tiêu của dự án và thiết kế nội dung nghiên cứu

2.1 Mục tiêu và nội dung

Dự án điều tra cơ bản về "Sự nhiễm bẩn phóng xạ nhân tạo do các hoạt động hạt nhân và

các sự cố hạt nhân trên thế giới gây ra trên lãnh thổ Việt nam" đặt ra các nhiệm vụ mục tiêu sau đây:

e_ đánh giá hiện trạng nhiễm bẩn phóng xạ nhân tạo, từ đó xây dựng bản đồ phân bố trên

e x4y dung mối tương quan giữa mức độ ô nhiễm phóng xạ nhân tạo với điều kiện địa lý

khí tượng thuỷ văn

e _ tìm biểu quy luật xâm nhập nhiễm bẩn từ xa đến vùng lãnh thổ Việt nam

Trên thực tế trong bản thuyết minh dự án chỉ để cập đến nhiễm bẩn từ ''”Cs mà không đả động đến các nhân phóng xạ nhân tạo khác Trong số này có thể kể đến ”°§r và các đồng vị

plutoni Tuy nhiên, việc nghiên cứu các nhân phóng xạ này rất phức tạp và tốn kém Trong

trường hợp plutoni, ngay đến các nước tiền tiến nhất cũng không có tham vọng lập bản đồ phân bố toàn quốc

2.2 Thiết kế nội dung nghiên cứu cho dự án

2.2.1 Xác định phạm vỉ của nội dung nghiên cứu

Như đã trình bày ở phần 1, nơi còn lưu tồn nhiều '”Cs nhất vẫn là đất bề mặt Trong không khí hoạt độ '”Cs nằm xa dưới ngưỡng dò, mặt khác có nhiều bằng chứng cho thấy lượng

!#Cs quá ít ỏi đó cũng bắt nguồn từ bụi đất được tưng vào không khí Trên biển, mật độ rơi lắng phóng xạ chắc chắn không khác trên đất liên là bao, nên nước biển cũng là nơi tổn lưu một lượng '' Cs khá lớn Có điều là ''*Cs tồn tại trong nước biển đến tận độ sâu hàng nghìn

mét, đo đó hoạt độ ''”Cs trong nước biển rất thấp so với trong đất Theo nhiều tác giả [6],

đến tận độ sâu 2500-3000 m, hàm lượng '”Cs, ”“Sr và các đồng vị plutoni vẫn không thay đổi mấy so với trên mặt nước Hoạt độ '”Cs trong nước hồ và sông ngòi lại còn thấp hơn 'Cs cũng đo được ít nhiều trong sinh vật, nhưng hàm lượng thay đổi tùy thuộc vào đối tượng và điều kiện môi trường Trong tình hình trên, một công trình nghiên cứu toàn điện về phân bố nhân phóng xa trên toàn lãnh thé (và lãnh hải) chẳng những vượt quá khả năng của

bất cứ một quốc gia nào mà sẽ không mang lại những thông tin có thể xử lý được

Để có một bức tranh tổng quát và khoa học về hiện trạng ô nhiễm phóng xạ nhân tạo Ở

nước ta, cách tiếp cận tốt nhất là tìm cách khôi phục lại phân bố mật độ rơi lắng tích phan

của "Cs trên toàn lãnh thổ Khi đã có phân bố mật độ rơi lắng tích phân và các quy luật liên quan, chúng ta có thể suy ra, hoặc dự đoán, mức độ ô nhiễm trong rất nhiều đối tượng

môi trường khác nhau Đây cũng là những thông tin đóng vai trò then chốt trong các ứng

dụng phóng xạ môi trường như nghiên cứu xới mòn đất, bồi lấp ở các hồ ao v.v Cũng chỉ với các thông tin loại này, ta mới có cơ sở để đối chiếu với bức tranh toàn cầu (hình 5) và so sánh với các nước khác, như mục tiêu của dự án đã đặt ra

Ở một số nước tiền tiến, mật độ rơi lắng phóng xạ từ các vụ thử vũ khí hạt nhân đã được đo

đạc trực tiếp dùng các khay hứng từ thập kỷ năm mươi Nước ta không có điều kiện tiến hành các thí nghiệm như thế, do đó để có được bức tranh về mật độ rơi lắng phóng xạ tích

phân chỉ còn có cách xác định lượng '”Cs tồn lưu trong lớp đất bê mặt ở những nơi đất đai

bằng phẳng và không bị xáo trộn đo xói mòn, bồi lắng hay cày xới ít ra là trong vòng năm

thập kỷ vừa qua, Như đã trình bày ở phân 1, sau khi roi lắng từ khí quyển, ''”Cs sẽ bám chặt

vào các phần mịn trong lớp đất bề mặt và vẫn còn tồn lưu tại đó cho đến ngày nay

2.2.2 Chọn vị trí lấy mẫu, độ sâu và số lượng mẫu đất

Khác với các nước phương Tây, tìm được những thửa đất "trinh nguyên" như thế ở Việt nam" không phải là đễ Quá 60% diện tích đất đai nước ta là rừng nứi có độ đốc cao hoặc không

dễ dàng tiếp cận, phần còn lại là đất canh tác, đất đồi trọc, đất bạc màu (xói mòn) v.v Các

cánh đồng cỏ rộng và bằng phẳng hầu như không có ở Việt nam Mặt khác, để lập được bản

đô '”Cs tôn lưu trong đất, các địa điểm lấy mẫu lại phải phân bố tương đối đều trên phạm vi toàn quốc Ngoài ra, các địa điểm lấy mẫu cũng không nên quá xa các trạm khí tượng để có

thể sử dụng các số liệu về lượng mưa hàng năm, một thông số có ảnh hưởng lớn đến mật độ rơi lắng phóng xạ Với những khó khăn vừa nói, việc chọn các địa điểm lấy mẫu thích hợp quả thật là khó khăn Các sân bay, vườn khí tượng, sân vận động, đất xung quanh nhà thờ,

chùa chiến v.v là những địa điểm được lưu ý trước tiên để lấy mẫu đất

Về độ sâu của cọc dat, Cs thông thường chỉ tập trung ở lớp đất phía trên không sâu hơn 20-30 cm Giả sử chỉ lấy đến 20 cm thì vẫn có nguy cơ bỏ sót '””Cs, Nếu tăng độ sâu lên 30

cm thì nguy cơ này sẽ giảm đi, nhưng khối lượng mẫu phải xử lý trước khi đo phóng xạ sẽ tăng lên, và số đếm thống kê sẽ ít đi Để an toàn, chúng tôi đã chọn phương án thứ hai Ngoài ra, trong thiết kế thí nghiệm cũng quy định cứ l0 cọc thì phải có một cọc "ngẫu nhiên" lấy sâu đến 50 cm và chia thành hai đoạn riêng biệt, từ 0-30 cm và từ 30-50 cm Các

kết quả đo phóng xạ trong năm đầu tiên cho thấy tất cả các mẫu dưới 30 cm đều không phát hiện thấy '””Cs Do đó, trong các năm sau các cọc đất chỉ lấy sâu đến 30 cm

Số lượng mẫu đất phải đủ lớn để có thể lên bản đồ phân bố '””Cs và tìm được các quy luật hồi quy có ý nghĩa về mặt thống kê nhằm liên hệ hàm lượng ""Cs véi các thông số thủy văn

và thổ nhưỡng Cuối cùng, kinh phí là yếu tố quan trọng nhất Dự kiến, số mẫu không thể ít

hơn 400

2.2.3 Khảo sát phân bố !”7Cs theo độ sâu

Phân bố '”Cs theo độ sâu (depth profile) cho ta những thông tin quan trọng về tình trang

nguyên trỉnh hay bị xáo trộn của lớp đất bể mặt Các cọc đất được lấy đến độ sâu 50 cm và

cat thành 10 đoạn riêng biệt, mỗi đoạn 5 cm để đo '?”Cs, Vì thông thường, mỗi mẫu (đoạn) phải đo trong 24 giờ nên công sức thí nghiệm cho một cọc đất là rất lớn Phân bố "Cs theo

độ sâu đã được nghiên cứu trên 9 cọc lấy từ những vùng đất khác nhau trong cả nước

2.2.4 Quy trình lấy mẫu, xử lý mẫu, đo đạc phổ gamma và báo cáo kết quả

Vì có bốn phòng thí nghiệm tham gia vào dự án, việc tuân theo một quy trình thực nghiệm

thống nhất là cực kỳ quan trọng bảo đảm các số liệu có thể nhập chung (pooling) với nhau

để tìm ra các quy luật chung cho toàn quốc Quy trình thực nghiệm được mô tả chỉ tiết trong _ phy luc 3:

T6ém tat noi dung thực nghiệm

Xác định hoạt độ riêng của '”Cs (A, Bq/kg đất) trong lớp đất bề mặt đến độ sâu 30 cm

Ỷ

Tính ra lượng '”Cs tồn lưu trong đất (B, Bq/m?), giả thiết

“”Cs không nằm sâu hơn 30 cm và đất không bị xáo trộn

trong vòng năm thập kỷ qua

4

Tìm quy luật hồi quy diễn tả mối liên quan giữa B với các

yếu tố địa lý, thổ nhưỡng và thuỷ văn tại vị trí lấy mẫu

2.2.5 Các yếu tố thổ nhưỡng, địa mạo và khí tượng thủy văn

Đây là căn cứ quan trọng để chọn vị trí lấy mẫu cũng như để xử lý kết quả nhằm tìm ra mối

liên hệ giữa '”Cs và các điều kiện tự nhiên môi trường Các chuyên gia về thổ nhưỡng và

địa mạo đã được mời cộng tác trong dự án Bản đồ đất toàn quốc tỷ lệ 1/1000.000 [7] đã được dùng làm cơ sở để định hướng trong quy hoạch lấy mẫu đất

Theo bản đồ đất do Hội Đất Việt Nam soạn thảo [7], đất VN được chia ra thành 14 nhóm chính (bỏ qua 5 nhóm nhỏ, chiếm điện tích không đáng kể) chứa 31 đơn vị khác nhau Tuy nhiên, chúng tôi không dựa hoàn toàn trên các đặc điểm về loại hình đất như trong [7], mà tìm cách xác định một số thông số hóa lý cho từng mẫu đất (như pH, độ mùn hữu cơ, các cation trao đổi, thành phần cơ giới v.v ) trên cơ sở đó ứng dụng các kỹ thuật thống kê

nhiều biến để tìm ra các quy luật chỉ phối sự phân bố ?®”Cs trong đất Việt nam Các mẫu đất sau khi đã xử lý đều được tách ra hai phần, một phần để do phổ gamma và phần còn lại dé

xác định các thông số thổ nhưỡng tại Phòng thí nghiệm đất và môi trường, Viện Quy hoạch

và Thiết kế Nông nghiệp, Bộ NN & PTNT Quy trình phân tích các thông số thổ nhưỡng

được trình bày ở phụ lục 4

Trong số các yếu tố khí tượng, lượng mưa hàng năm là yếu tố đặc thù nhất vì mưa là cơ chế

chính mang ““Cs từ khí quyển xuống đất Các vị trí lấy mẫu cố gắng “bám sát" vào các trạm

khí tượng để tiện sử đựng số liệu về lượng mưa hàng năm Tuy nhiên, vì trên toàn quốc chỉ

có 167 trạm quan trắc mưa gốc, không đủ bao quát tất cả các địa điểm lấy mẫu Do đó chúng tôi đã phải kết hợp sử dụng bản đồ mưa cho khu vực Bắc bộ [8] và cho cả nước như hình 3.4.4 Đối với Trung bộ, phải đùng phương pháp ngoại suy để có số liệu về mưa cho

nhiều điểm lấy mẫu

2.2.6 QA&QC va kiểm định các kết quả đo đạc

Hơn 10000 chỉ tiêu khác nhau đã được đo đạc bởi 5 phòng thí nghiệm độc lập trong khuôn

khổ của đự án, do đó khâu QA &QC và kiểm định các kết quả thực nghiệm là vô cùng then

chốt bảo đảm sự thành công của đự án Một số biện pháp được thi hành là kiểm tra chất

lượng phân tích qua các mẫu chuẩn, kiểm tra chéo giữa các phòng thí nghiệm đo phổ samma và sử dụng các phương pháp thống kê học để kiểm định các kết quả phân tích (xem

Phân 3 Thực nghiệm và kết quả 3.1 Vị trí các mẫu đất

Danh sách các mẫu đất có ghỉ rõ tọa độ, địa danh và loại đất được ghi lại trong Phu luc I va

2 Hình 3.1 1a ban dé các vị trí lấy mẫu trên toàn quốc Cả thdy cé 466 coc đất được nghiên cứu, phân bố theo loại đất như sau:

Hàm lượng '”Cs trong đất được đo bằng phổ kế gamma dùng detectơ bán dẫn Ngoài đỉnh

661 keV của “”Cs, trên phổ gamma của các mẫu đất còn rất nhiều đỉnh từ các nuclit phóng

xạ tự nhiên như ““K và dãy U và Th Hình 3.2.a,b giới thiệu hai phổ gamma điển hình Phổ 3.2.a ứng với mẫu đất lấy tại Đèo Ngang có hàm lượng '”Cs tương đối cao (10.2 Bq/kg),

hàm lượng U, Th và K ở mức trung bình Phổ 3.2.b ứng với mẫu đất tại Kiên Giang có hàm

lượng '”Cs thấp do vĩ độ thấp Để định lượng '”Cs và các nuclit phóng xạ tự nhiên cả bốn phòng thí nghiệm đều sử dụng một chuẩn chung dựa trên mẫu chuẩn có chứng chỉ (certified

reference material) cha IABA

Ngoài '”Cs, trên các phé gamma còn có đỉnh của nhiều nuclit phóng xạ

tự nhiên trong đất như U, Ra, Th, K v.v "Sản phẩm phụ" này có nhiều

ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn Song trong báo cáo này chỉ tập trung chủ

!Cs 0.1 (Bq/Kg) 5U 1 (Bq/Kg)

~™Ra 1 (Bq/Kg)

Th 1 (Bq/Kg)

“K 5 (Bq/Kg) Trên thực tế, tuyệt đại bộ phận các mẫu đất có hoạt độ riêng của "Cs cao hon 0.5 Bq kg" Trong số 466 mẫu đất đã được thu góp và đo đạc có 32 mẫu có hàm lượng riêng '”Cs thấp

hơn ngưỡng đò có lẽ do việc chọn vị trí lấy mẫu chưa thích hợp Do đó số mẫu được đưa vào

xử lý là 434 mẫu

3.3 Kiểm định các kết quả đo phổ gamma của bốn phòng thí nghiệm 3.3.1 Kiểm định *”Cs dựa trên mẫu chuẩn có chứng chỉ IAEA-321

Bốn phòng thí nghiệm tham gia dự án đều cho ra kết quả phù hợp tốt với giá trị '”Cs ghi

trong chứng chỉ như sau:

e© TTKTHN (Tp HCM) ` 58.2 + 1.3

« VNCHN (a lat) 60.9 + 2.3

3.3.2 Kiểm tra chéo

Các mẫu đất ở Việt nam thường có hàm lượng hàng chục lần thấp hơn mẫu chuẩn IAEA-

321, nên cách kiểm định như mục trên chưa nói lên được liệu trong thực tế bốn phòng thí nghiệm có luôn luôn cho ra các kết quả phù hợp nhau hay không? Phương pháp kiểm tra chéo một số mẫu thực tế cho phép xem xét vấn để này Ba mẫu đất Việt nam ở các đải hàm

lượng '”Cs khác nhau đã được các phòng thí nghiệm kiểm tra chéo và đưa ra kết quả cho cả bốn nuelit phóng xạ “”“Cs, U, Th và K Kết qua ghi trên bảng 3

Từ bảng 3 có thể kết luận như sau:

® - Với hàm lượng '”Cs đặc trưng trong đa số các mẫu đất ở Việt nam (> 0.5 Bq/kg) kết quả đo '””Cs từ các phòng thí nghiệm phù hợp với nhau khá tốt

© - Các kết quả về Th và K có thể tạm chấp nhận Đối với U sự sai lệch còn đáng kể có thể

một phần đo việc chọn đỉnh gamma để định lượng U chưa thống nhất giữa các phòng thí

Bảng 3

Kết quả đo kiểm tra chéo (đơn vị: Bq/kg)

VNCHN(Da lat) 1.3340.17 | 20.7448 23.4405 | 11.5406

S62 TTATBX&MT 1.47 +0.30 14.1+0.9 20.3+2.1 159+1.9 TTUDKTHN 1.40 +0.2 26.0+8 21.043 18.9+2.0 VNCHN(®a lat) 0.67 +0.11 989+2.5 105 +2 513+2.3 Số3 TTATBX&MT 0.49+0.27 40.1 +3.5 57 +8 28.8+0.4

TTUDKTHN - 0.80+0.20 |94 +3 83 +10 33.3 + 1.4

3.3.3 Kiém tra U, Th va K bang phan tich kich hoat

Phương pháp kiểm tra chéo trên đây chỉ bao gồm một số ít mẫu đất Kỹ thuật phân tích kích hoạt trên lò phản ứng hạt nhân cho phép kiểm tra lại kết quả đo U, Th va K bằng phổ kế -

garama trên 120 mẫu đất Biện pháp này chẳng những cho phép kiểm định tốt hơn nhiều loại sai sót trong thực nghiệm, mà còn giúp chỉnh lý lại các kết quả đo khi phát hiện thấy

những sái số có hệ thống Hình 3.3.3 so sánh phương pháp kích hoạt với phương pháp phổ

kế gamma trong 20 mẫu do phòng thí nghiệm TTUDKTHN Hà Nội thu góp Hàm lượng K xác định bằng phương pháp kích hoạt nơtron cao hơn khoảng 20% so với phương pháp phổ

kế gamma một cách có hệ thống Sau khi kiểm tra đã xác nhận mẫu chuẩn dùng trong

phương pháp phổ kế gamma có hàm lượng thấp hơn thực tế 20% đúng như kết quả trên hình 3.3.3

3.4 Kết quả thực nghiệm

3.4.1 Hoạt độ riêng và mật độ tốn lưu (MĐTL) của !?Cs

Kết quả xác định '”Cs được cho trên Phụ lục 1 đưới dạng:

1) hoạt độ riêng tính theo don vi Bq kg" (trong lớp đất bề mặt sâu đến 30 cm), và

ii) mật độ tồn lưu (hoạt độ tồn lưu trên một đơn vị diện tích đất với giả thiết là!””Cs

không nằm sâu hơn 30 cm) tinh theo đơn vị Bq m”

Dưới đây là một bức tranh tổng quát về '”Cs trên đất Việt nam dựa trên bảng tổng kết (Phụ

lục 1) các kết quả được đưa vào xử lý:

hoạt độ riéng min và max: (0.2 - 16) Bq kg”)

e

e trung bình đại số: 2 Bq kg”

e MĐTL min và max: (44 - 9500) Bq m?

e_ trung bình đại số của MĐTL 620 Bq m?

Trong phần sau chúng ta sẽ xem xét chỉ tiết hơn phân bố của MĐTL theo từng vùng khác nhau trên lãnh thổ Việt nam và các quy luật chi phối sự phân bố đó

3.4.2 Phân bố #?Cs theo độ sâu

Các kết quả thực nghiệm ghi trên Phụ lục 1 cho thấy MĐTL của '”Cs thăng giáng khá

mạnh ngay trong một phạm vi địa lý hẹp của các điểm lấy mẫu Điều này chứng tỏ mặc dù đất được lấy tại các nơi rộng thoáng bằng phẳng, không bị xáo trộn v.v , nhưng tại những vị trí đó vẫn có thể không tránh khỏi các hiện tượng xới mòn, bồi tích gây ra mất mát hoặc

tăng cường '”Cs Nói cách khác, ngay trong một địa bàn hẹp, sau khi rơi xuống đất theo nước mưa, '”Cs sẽ được phân bố lại, chỗ nhiều chỗ ít Trong Phần 4 sẽ giải thích rõ cơ chế xây ra các hiện tượng này Nhưng dưới đây những thông tin về phân bố !”Cs theo độ sâu sẽ cho phép làm sáng tỏ vấn đề này

Để nghiên cứu phân bố '””Cs theo độ sâu, 10 cọc đất đã được lấy sâu đến 50 cm va cat

thành từng lớp, mỗi lớp đày 5 cm Bảng 3.2 ghi lại đặc điểm của 10 vị trí này Các cọc đánh

số từ 1 đến 4 có MĐTL cao và cao so với giá trị trung bình trên địa bàn Ngược lại, các cọc

từ 5 đến 9 có MĐTL thấp và thấp so với giá trị trung bình trên địa bàn Cọc số 10 do TT

KTHN Tp HCM lấy lên trong đề tài nghiên cứu cấp Bộ, chúng tôi cũng kết hợp đưa vào đây

Bảng 3.2

Đặc điểm về MĐTL '”Cs (Bq m') tại vị trí của 10 cọc mẫu cắt lát

Số , MĐTL MDTL Nhận xét dựa

thứ Địa danh đo được | tính theo trên phân bố

1 | Thảo cẩm viên Tp Hồ chí Minh 461 189 béi tich

2 | Phú tân, Định quán, Đồng nai 1719 492 bồi tích

: ~ lượng mưa thực tế

3 Đỉnh đèo Ngang, Hà nh 2367 1096 chắc cao hơn nhiều

4 Thị trấn Tam đảo, Vĩnh phúc 2125 706 bồi tích

5 Nam thái, Nam đàn, Nghệ an 34 578 xói mòn

6 _| Thịnh vượng, Nguyên bình, Cao bằng | 190 639 xói mòn

7 Tiên phúc, Phong châu, Phú thọ 193 706 xói mòn

8 | Nha hat ND, thi x4 Ha tinh 315 871 xáo trộn

9_ | Trạm khí tượng Huế 469 1212 xáo trộn ?

Đối chiếu các số liệu trên hai cột 3 và 4 ta thấy ngay rằng '”Cs được tăng thêm ở các vị trí

1,2,3, 4 nhưng bị mất đi ở các vị trí 5, 6, 7, 8

Bây giờ ta có thể xem kết quả đo phân bố theo độ sâu trên hình 3.4.2a,b,c để thấy rõ những

nhận xét trên có đúng không, nếu không thì vì sao?

© Ở cọc 2 và 4 '”Cs nằm sâu hơn 30 cm chứng tô có biểu hiện bồi tích mạnh và đó là

nguyên nhân dẫn đến MĐTL cao so với mô hình và cả với các vị trí lân cận Trong khi

đó ở cọc 3 phần lớn '''Cs nằm trong lớp đất trên cùng, sâu không quá 20 cm, nghĩa là

không có biểu hiện của hiện tượng xói mòn Thế nhưng MĐTI, lại cao hơn hai lần so với mô hình (2367 Bq m”) Rất có thể lượng mưa tại đỉnh đèo Ngang trên thực tế còn cao hơn giá trị suy diễn theo bản đồ mưa (2400 mm) nhiều

© Các cọc 5, 6, 7 chỉ chứa '”Cs ở lớp trên cùng không quá I0 cm chứng tô đất bề mặt đã

bị xốói mòn mạnh đúng như dự đoán

© Phân bố theo độ sâu ở các cọc 8, 9 có vẻ "bình thường", '”Cs không nằm sâu quá 20-25:

cm, nhưng MĐTL, vẫn thấp Có lẽ trên thực tế đất ở đây đã từng bị xáo trộn trong vòng

40 năm qua

® Phân bố ở cọc số l hơi nghiêng về phía bồi tích, cực đại nằm hơi sâu (15 cm) và "Cs xuống đến 30-35 cm Vì thế MĐTL hơi cao hơn giá trị trung bình trên địa bàn Cọc số

10 nhìn chung là "bình thường"

Như vậy các kết quả đo phân bố theo độ sâu đã cung cấp thêm nhiều thông tin quý giá để

xử lý các kết quả đo MĐTL được trình bày ở phần trên

3.4.3 Bản đồ phân bố MĐTL của °”Cs trong đất bê mặt ở Việt nam

Nhìn chung MĐTL của '°”Cs trong đất bê mặt có xu hướng tăng dân từ Nam ra Bắc Tuy nhiên, ở đây mức độ thăng giáng khá cao, ở những điểm lân cận nhau MĐTL có thể rất

khác nhau Với mức lân cận cỡ hàng chục km hoặc hẹp hơn nữa, sự thăng giáng này bị chỉ phối chủ yếu bởi lượng mưa hàng năm và những tính chất đặc thù của đất Nhưng ngay

trong phạm vi từng cánh đồng, thậm chí từng thửa đất, trên nguyên tắc, MĐTL của '”Cs cũng có thể rất khác nhau đo địa hình cục bộ và thâm thực vật ảnh hưởng đến quá trình rửa trôi và ngập nước, xói mòn và bồi tích v.v Trong hoàn cảnh đó ta không thể lập bản đô phân bố '””Cs bằng cách sử dụng trực tiếp số liệu đo đạc tại từng điểm (434 điểm) mà phải

trung bình hóa kết quả đo cho từng vùng Cụ thể là bản đô Việt nam sẽ được chia ra ô

vuông, và ở mỗi ô sẽ có MĐTL trung bình của '”Cs,

Hình 3.4.3 là bản đồ phân bố MĐTL trung bình với mỗi ô vuông có chiều rộng xấp xỉ nửa

độ kinh vĩ (110 km) Những ô vuông tại đó không lấy mẫu đã được chừa trắng Trong mỗi

ô có ít nhất ba mẫu, ô nào không đủ sẽ được ghép vào ô bên cạnh Nhìn lên ban dé có thể

thấy rõ xu hướng gia tăng MĐTL từ Nam ra Bắc Ngoài ra, cũng có thể nhận thấy một số vùng mưa nhiều có MĐTL cao như ở các tỉnh dọc theo ven biển miền Trung từ Quảng ngãi

đến Hà tĩnh, miễn núi vùng Yên bái, Hà giang, doi đất cực Nam ở mũi Cà mau v.v Ngược lại,,.MĐTL thấp ở một số vùng khô hạn như cực Nam Trung bộ hoặc vùng Trung du Bắc bộ

“Phan 4 Quy luật phân bố MĐTL của !”Cs trong đất bề mặt

4.1 Mô hình hỏi quy tổng quát

Trước hết ta hãy tìm mô hình thống kê tổng quát cho toàn bộ 434 mẫu đất lấy trên toàn lãnh thổ bằng cách sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính nhiêu biến theo kiểu từng bước (stepwise) Biến phụ thuộc là MĐTL của '’Cs trong đất Các biến độc lập bao gồm vĩ độ,

kinh độ, lượng mưa hàng năm và tất cả các thông số hóa lý của đất đã được phân tích như

pH, độ mùn hữu cơ, hàm lượng các axit humic va fulvic, lượng cation trao đổi tổng cộng và riêng phn cho timg cation nhu Ca*t, Mg", Na’, K*, thanh phén cơ giới bao gồm sét (<0.002

mm), bùn (0.002 - 0.02 mm) và cát (> 0.02 mm) Giữa các thông số hoá lý của đất có tồn tại những mối tương quan nhất định, thí dụ pH đồng biến với lượng cation trao đối, độ mùn đồng biến với axit humic và fulvic v.v Do đó, chắc chấn không phải tất cả, mà chỉ một vài thông số hoá lý của đất, sẽ tham gia vào phương trình hồi quy Kỹ thuật hồi quy từng bước cho phép xác định những thông số nào giải thích (explain) được nhiều nhất các phương sai

(variance) của mật độ tồn lưu của ''”Cs trong số các mẫu đất đã đo

Kết quả hồi quy trình bày trên bảng 4.1 cho thấy vĩ độ là yếu tố giải thích được nhiều nhất

các phương sai của Ln(MĐTL, Bq m'), tiếp đó là lượng mưa hàng năm và lượng mùn hữu

cơ CẢ ba biến này đều đồng biến với MĐTL Sau khi độ mùn đã tham gia vào phương trình

trên, các thông số hóa lý khác của đất không tham gia giải thích biến thiên của MĐTL một

cách có ý nghĩa về mặt thống kê

Mô hình trên có thể viết dưới dạng:

Ln(MDTL, Bạ m 2) =3.098+ 0.105 L(°N) +.0.000585 AR(mm)+ 0.092 OM) + Res (1)

Mức độ có nghĩa (significance) của các yếu tố tham gia mô hình trên rất cao (sigma rất bé), tuy nhiên mô hình chỉ giải thích được 50% các phương sai của MĐTL đo được trong toàn

bộ thí nghiệm Phần chưa giải thích được bởi mô hình được ký hiệu là Residual trong phương trình (1), phần này có thể nhận những giá trị âm hoặc dương sao cho:

>Residual = 0 (2)

Để cảm nhận được mức đóng góp của từng thành phần trong mô hình (1), ta hãy xét ba địa điểm lấy mẫu sau đây làm thí dụ Các thông số của ba địa điểm lấy mẫu ghi trên bảng 4.2 Hưng yên có vĩ độ tương đối cao, ngược lại Kiên giang nằm ở phía tận cùng Tây nam Huế

có vĩ độ trung bình nhưng mưa nhiều, lượng mưa hàng năm vào loại cao nhất trong số các

địa điểm lấy mẫu trên toàn quốc Đóng góp của từng thành phần vào Ln(MĐTL, Bq m”)

được ghi trên bảng 4.3

Các số liệu trên hai bảng 4.2 và 4.3 cho thấy thành phần constant đóng góp khoảng một nửa giá trị của Ln(MĐTL, Bq m”) Trong số các yếu tố tự nhiên, vai trò quan trọng nhất là vĩ

độ, sau đó đến lượng mưa hàng năm, độ mùn của đất cũng có đóng góp ít nhiều Bảng 4.4

cho đóng góp trung bình của từng thành phần trong mô hình (1) Trong từng mẫu đất cụ thể,

phần đóng góp của từng thành phần có thăng giáng ít nhiều, nhưng nhìn chung hai thành phần đầu tiên gộp lại vẫn đóng góp phần quan trọng nhất vào số đo của Ln(MĐTL)

4.2 Mô hình hồi quy trung bình hoá theo vĩ độ

Nếu chia bản đô lấy mẫu ra thành nhiều vùng, ở mỗi vùng tính giá trị trung bình của các

yếu tố đặc trưng và của La(MĐTL, Bq m'), rồi xét mối quan hệ thống kê giữa các trị trung bình với nhau, thì thành phan Residual trong phuong tinh (1) sé bớt thăng giáng hơn Trước hết ta hãy xét trường hợp chia bản đồ Việt nam ra thành 28 đới vĩ tuyến, mỗi đới rộng một nửa độ

Kết quả hồi quy từng bước của Ln(MĐTL, Bq m'?) Tất cả các số liệu đều được trung bình

hóa theo từng nửa độ vĩ tuyến Điều kiện: Sigma < 0.05

Đúng như dự đoán, mô hình 4.5 mô tả rất tốt các số liệu thực nghiệm Với ba thong sé L,

AR va OM (được trung bình hoá theo đới nửa độ) mô hình đã có thể giải thích đến 95%

phương sai của trung bình La(MĐTL, Bq m') Điều đáng chú ý nhất là các hệ số hồi quy tuyến tính B ở bảng 4.5 phù hợp hoàn toàn với các giá trị ở bảng 4.4 Ta lại có phương trình

toán học gần giống như (1):

Ti(MDTL, Bạ m2?) = 2.92 +0.106 L(°N) +.0.00062 AR (mm) + 0.14 OM (%)) + Residual

(3)

Đồ thị trên hình 4.2 mình họa kết qủa so sánh trị trung bình của Ln(MĐTL, Bq m”) với mô

hình hồi quy (3) Xu hướng phân bố toàn câu của '”Cs theo UNSCEAR [3] cũng được đưa lên đồ thị bằng đường thẳng trên hình 4.2

4.3 Mô hình hồi quy trung bình hoá theo vĩ độ lẫn kinh độ

'Trong mô hình vừa xét trên, số điểm lấy mẫu phân bố không đêu theo các đới vĩ tuyến, đới

ít nhất (19 - 19.5°N) chỉ có 5 mẫu trong khi đới nhiều nhất (21 - 21.5°N) chứa đến 67 mẫu,

mẫu phía đông cách mẫu phía tây đến gần 500 km Bức tranh sẽ rõ nét hơn nếu tiếp tục chia

mỗi đới ra thành một số vùng có kinh tuyến khác nhau Khi đó vị trí các mẫu trong cùng một nhóm sẽ cách nhau không xa lắm và các kết quả trung bình hóa có thể đặc trưng tốt hơn cho từng địa phương

Sau đây là mô hình cho 49 địa phương, mỗi địa phương có chiểu dọc dài 0.5 độ vĩ (vẫn 28 đới cho cả nước), nhưng chiêu ngang thay đổi từ 0.5 đến 1.5 độ kinh, sao cho mỗi địa

phương chứa không ít hơn 5-7 điểm lấy mẫu Mô hình này giải thích được 90% tổng

phương sai của Ln(MĐTL, Bq m') (bảng 4.6) Mô hình hồi quy này có thể viết dưới dạng phương trình sau đây:

La(MDTL, Bg m7?) =2.90 + 0.11 LCN) + 0.00056 AR(imm) + 0.176 OM (%)) + Residual

Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients

Model ˆ B Std Error Beta t Sig

Các hệ số và const cũng không khác gì hai phương trình (1) và (2), chứng tỏ các mô hình

đều phần ảnh một quy luật thống nhất chỉ phối sự phân bố của '”Cs trong đất ít ra là trong

khu vực lãnh thổ nước ta Chỗ khác nhau giữa các mô hình chủ yếu chỉ là ở Residual, tức là thành phần mà từng mô hình không giải thích được Residual lớn nhất khi không tiến hành trung bình hóa các kết quả thực nghiệm, thành phần này càng giảm dần khi động tác trung

bình hoá càng bao trùm nhiều điểm đo

4.4 Mô hình lý thuyết về phân bố '”Cs trong đất

4.4.1 Mô tả quá trình dẫn đến sự tồn lưu !”Cs trong đất

Dưới đây sẽ xây dựng mô hình lý thuyết tổng quát về phân bố '?”Cs trong đất nhằm giải thích các mô hình hồi quy dựa trên số liệu thực nghiệm (1) - ( 4) '”Cs tồn tại trong khí

quyển dưới dạng sol khí từ giữa thập kỹ năm mươi đến đầu thập kỷ tám mươi Hàm lượng

của chúng trong khí quyển phụ thuộc vào tọa độ địa lý của nơi quan trắc Xét trên toàn đải

đất Việt narn, sự biến thiên theo kinh độ có thể xem như không đáng kể, do đó ở đây ta chỉ chú ý đến vĩ độ Các sol khí này được rơi xuống đất theo mưa Do đó hàm phân bố mật độ rơi lắng tích phân (integrated đeposition density) P sẽ phụ thuộc tọa độ và lượng mưa hàng

năm tại nơi quan trắc, P(L, AR) Trong thực nghiệm P có thể được xác định bằng phương pháp khay hứng trong nhiều năm trời như một số nước tiền tiến đã làm trước đây Trong

điều kiện lý tưởng, nếu toàn bộ nước mưa rơi xuống được đất giữ lại, và nếu đất không bị xói mòn hoặc bồi tích thêm bởi các trận mưa sau đó, thì P(L, AR) chính là đại lượng mà ta

đã đo được tại các điểm lấy mẫu đất trong thí nghiệm

Sau khi rơi xuống đất “”Cs sẽ được phân bố lại do hai quá trình sau đây [9] Trước hết, nước mưa có thể bị chảy đi gây ra hiện tượng rửa trôi (run-off) tại một nơi này và ngập nước

(flooding) tại một nơi khác[Ø] Kết quả là trên một địa bàn nào đó, mặc dù có cùng lượng

mưa AR như nhau, nhưng lượng nước mưa đi vào đất sẽ được phân bố lại, có nơi lớn hơn, có

nơi bé hơn AR Thứ hai là, sau khi đã được gắn kết vào đất, '”Cs lại có thể mất đi do hiện

tượng xói mồn (bởi các trận mưa sau đó) Trên phạm vi địa bàn có thể xảy ra cả hiện tượng

xói mòn lẫn bồi lắng, chỗ xảy ra xói mòn chính là nơi đễ bị rửa trôi, ngược lại, chỗ được bồi

lắng cũng chính là nơi bị ngập nước Cả hai quá trình trên phụ thuộc vào các yếu tố địa, hình, địa mạo, thảm thực vật che phủ và các thông số hoá lý của đất Nếu xem các yếu tố hoá lý của đất độc lập với các yếu tố địa hình và thảm thực vật tại nơi lấy mẫu, ta có thể viết hàm phân bố lại (redistribution) đưới đạng:

Glà hàm chỉ phụ thuộc vào địa hình và thảm thực vật, còn S là hàm chỉ phụ thuộc vào các thông số hóa lý của đất Redistribution có thể nhận những giá trị bé hơn l (vị trí bị rửa trôi

và xói mòn) hoặc lớn hon 1 (vi trí bị ngập nước và được bồi tích) Với một tập hợp đủ lớn

các mẫu đất có thể hy vọng rằng Redistribution có trị trung bình gần bằng 1 Mặt khác, vì vị trí lấy mẫu được chọn tại những nơi bằng phẳng, rộng thoáng có thảm thực vật che phủ, nên

có thể hy vọng Redistribution có biên độ dao động không lớn xung quanh trị trung bình đó

Tổng kết lại, ta có thể viết:

MĐTL của '”Cs trong đất = G x § x P(L, AR) (6)

với GxS thăng giáng quanh 1 Có thể dự đoán trước rằng nếu trung bình hoá các kết quả đo

!Cs trong một vùng nào đó, các giá trị trung bình hoá của GS cho từng vùng sẽ thăng giáng

ft hơn quanh giá trị trung bình chung (1)

4.4.2 Biểu thức giải tích của P(L, AR)

Vì hai yếu tố vi độ và lượng mưa hàng năm nói chung là độc lập với nhau, nên hàm P(L„ AR) hà tích của hai ham P,(L)P,(AR)

Hàm P,(L) diễn tả sự phân bố của tổng lượng "”Cs trong cột khí quyển có diện tích đáy bằng đơn vị Không có lý thuyết nào mô tả hàm hàm PL) một cách tổng quát Nhưng biến thiên của nó theo vĩ độ trong phạm vi lãnh thổ Việt nam có thể biểu diễn một cách gần đúng

đưới dạng

bị là một hệ số và œ là một hằng số dương Nếu dựa theo số liệu toàn cầu của UNSCEAR [3] thì œ = 0.05 (hình 4.2)

P;(AR) nói lên sự biến thiên của mật độ rơi lắng do mưa Đương nhiên là trên cùng một vĩ

độ, nơi nào có mưa nhiều thì mật độ rơi lắn ø càng cao, do đó:

B là một hằng số đương, nghĩa là:

p; là một hệ số Tóm lại

P, AR) = pexp(œL + BAR) (10)

p là một hệ số chung, p = p¡p; (và đến đây ta chẳng cần để ý đến p; và p„ nữa)

như khi rút ra công thức (7 - 9), giả thiết rằng S phụ thuộc vào các thông số hóa lý của đất C,, C;, C và chứng có tương quan rất ít (biến thiên độc lập) với nhau Khi đó,

cách bán định lượng và tương đối thô thiển Do đó, ta không thể viết biểu thức tường minh

cho hàm G mà thay G bằng một hệ số g nào đó đặc trưng cho vị trí lấy mẫu

4.4.4 Đối chiếu với mô hình hồi quy tổng quát (1)

Thay (10) và (11) vào (6) và thay G = g như vừa nói, ta sẽ đi đến công thức:

MDTL = psgexp(aL + BAR +y,C,+7,C, + ) — (12)

trong đó p là một hệ số có giá trị nhất định, trong khi đó tích sg có giá trị thay đổi từ mẫu

đất này sang mẫu khác Lấy logarit hai vế, ta được

Ln(MĐTL, Bạ m°) = LnQ = Lap + Lu(sg) + al + BAR +y,C,+y20C,+ (13)

Như vậy ta đã tìm được mô hình hồi quy tổng quát (L) với Lnp = const = 3.098, a = 0.105,

B = 0.000585, y, = 0.092, C, = OM, y,„¡ = 0 Trong phương trình (13) chỉ có độ mùn hữu cơ

là thông số hóa lý độc nhất của đất tham gia giải thích các biến thiên của Ln(MĐTL, Bq m

?) trên toàn lãnh thổ Ngoài ra, khi đồng nhất phương trình lý thuyết (13) với mô hình hồi quy tổng quát (1) ta sẽ được Ln(sg) chính là Residual ở (1) Như vậy Ln(sg) sẽ thăng giáng

quanh giá trị 0, mà theo (1) và (13) thì ; i

: Ln(sg) = Ln(SG) - 0.0920M q4)

Thay cdc giá trị thực nghiệm của OM vào công thức trên và tính trung bình của tích SG ta sẽ - duge SG = 1.16, giá trị này rất gần 1, đúng như dự đoán khi trình bày các công thức (5) -

(6) Nói cách khác, '”Cs ở các vị trí lấy mẫu đều ít nhiều bị phân bố lại đo nước mưa, nhưng

có chiều hướng chung nghiêng về phía được bởi tích và ngập nước

4.4.5 Đối chiếu với các mô hình trung bình hoá

Trong trường hợp lấy trung bình theo vĩ độ (mục 4.2) hoặc theo vĩ lẫn kinh độ (mục 4.3) ta

sẽ có biểu thức trung bình hóa như sau:

Ln(MDTL, Bq m*) =const + Ln(sg) +@L+ BAR + yOM (15) Dạng của biểu thức, const và các hệ số œ, B, y vẫn giữ nguyên như ở phương trình tổng

quát, chỉ có các biến L, AR, OM được thay bằng các trị trung bình Điều này được khẳng định bởi các mô hình hồi quy (3) - (4), theo đó các const và hệ số œ, B,y vẫn lặp lại các giá trị tương ứng ở (1) Để tiện theo đối bảng 4.6 tổng kết lại các giá trị này, chúng chỉ khác

nhau rất ít `

Mặt khác, Ln(sg) giờ đây sẽ trở thành Residual theo dự đoán ở trên, mức độ thăng giáng của Residual càng bé khi phạm vi trung bình hóa càng bao gồm nhiều số đo Điều này được xác nhận theo các giá trị R” tăng dần từ mô hình (1) sang mô hình (4) và cao nhất là ở mô

hình (3)

Tóm lại mô hình lý thuyết cho phép giải thích đầy đủ các kết quả thực nghiệm và các mô

hình thống kê được sử dụng để xử lý các kết quả đó

Phần 5 Kết luận

5.1 Một số kết luận về mặt học thuật

Dựa trên kết quả xác định hoạt độ '”Cs trong 434 mẫu đất (sâu 30 cm) và 10 cọc đất (sâu

50 cm chia thành 10 lớp) lấy từ nhiều vùng địa lý thổ nhưỡng khác nhau trên toàn lãnh thổ Việt nam ta có thể đi đến những kết luận sau đây:

!Cs, sản phẩm của các vụ nổ hạt nhân từ các thập kỷ 50-60, nằm trong lớp đất bề mặt

sâu không quá 20-30 cm

Hoạt độ riêng (tính theo Ba/kg) cũng như mật độ tồn lưu (tính theo Bq/m'”) của '”?Cs nhìn chung không khác nhiều so với những số liệu do UNSCEAR công bố đựa trên các kết quả quan trắc mật độ rơi lắng tích phân của các nuclit phóng xạ nhân tạo trên phạmh

vi toàn cầu cho đến thập kỷ 80 (khi chấm dứt hoàn toàn các vụ nổ hạt nhân trong khí

quyển)

MĐTL trung bình của '”Cs trong đất nguyên trinh ở Việt nam (không bị xáo trộn, xói

mòn và bồi tích v.v ) hiện nay là 550 Bq/m” Nếu tính ngược lại cho những năm cuối thập kỷ 60 khi phần lớn các vụ thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển đã chấm dứt, thì mật

độ rơi lắng tích phân của '”Cs trung bình trên lãnh thổ nước ta lúc đó vào khoảng 1100 Bq/mŸ, thấp hơn từ hai đến ba lần so với các nước ở vùng ôn đới phía Bác

Trên thực tế, mức phóng xạ này không gây ra mối lo ngại nào về 6 nhiễm phóng xạ môi trường ở Việt nam

Kết quả đo đạc ở từng vùng cụ thể không phát hiện thấy có đị thường nào so với quy ˆ luật phân bố chung của MDTL của '””Cs Kết luận này gạt bỏ mọi "nghỉ ngờ" có thể có

về những nguồn phát đặc biệt đã từng gây ô nhiễm phóng xạ cục bộ trên quy mô vùng trên lãnh thổ nước ta

Vì đất là chỗ chứa (reservoir) lớn nhất các nuclit phóng xạ nhân tạo, các kết quả nghiên cứu toàn điện trong công trình này cũng cho phép "yên tâm” rằng sẽ không có ô nhiễm phóng xạ nhân tạo đáng ngại nào trong các nguồn nước, lương thực thực phẩm trên quy

mô rộng ở nước ta

MDTL cia ””Cs tăng theo vĩ độ từ Nam ra Bắc, đồng biến với lượng mưa hàng năm và

độ mùn hữu cơ trong đất Quy luật phân bố này đã tìm được bằng phương pháp hồi quy những kết quả thực nghiệm và được khẳng định bằng một mô hình lý thuyết tổng quát

Các kết quả này cho phép thiết lập lại quy luật phân bố mật độ rơi lắng tích phân của

%7Cs, mét đại lượng có ý nghĩa quan trọng về học thuật và ứng dụng thực tiễn mà các số

liệu "quá thô" do UNSCEAR công bố cho khu vực Đông Á không thể đáp ứng được

Sự phù hợp quá tốt giữa các mô hình lý thuyết và thực nghiệm cho phép sử dụng mô

hình lý thuyết để dự đoán MĐTL và mật độ rơi lắng tích phân của '”Cs trong các

nghiên cứu ứng dụng sau này

5.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học lớn nhất của dự án là tạo ra bộ số liệu với độ tin cậy cao vẻ MĐTL

của '!”Cs trong đất bề mặt Việt nam, trên cơ sở đó tìm ra mô hình phân bố chúng Cho

đến nay hầu như chưa thấy công bố một kết quả nghiên cứu nào với quy mô lớn như thế trong khu vực Đông Á và Đông nam Á Các kết quả nghiên cứu trong công trình này chắc chấn sẽ đóng góp xứng đáng vào xu hướng sử dụng ngày càng rộng rãi '”Cs để nghiên cứu xói mòn đất hiện nay trên toàn thế giới

e Xay dựng và kiểm nghiệm được mô hình lý thuyết về phân bố MĐTL, từ đó có thể suy

ra phân bố mật độ rơi lắng tích phân của '?Cs, một đại lượng có nhiều ứng dụng về học

thuật và thực tiễn Một số mô hình hồi quy thực nghiệm trên quy mô vùng đã được lác đác công bố trên các tạp chí quốc tế, tuy nhiên chưa thấy công bố một mô hình lý thuyết được kiểm nghiệm nào như trong công trình này

* Làm cơ sở và tạo ra định hướng cho các nghiên cứu về phóng xạ môi trường ở nước ta trong tương lai, thí dụ nghiên cứu phóng xạ trong lương thực thực phẩm, vận chuyển phóng xa từ đất lên cây, đánh giá liều tập thé cho dan chúng v.v

e Làm cơ sở cho chương trình "tiền quan trac" tại các địa điểm xây ‘dung nhà máy điện hạt nhân và đánh giá tác động môi trường của hoạt động của các nhà máy này trong tương lai

e Sử dụng các kết quả nghiên cứu ở đây sẽ giảm nhẹ rất nhiều công sức trong các nghiên cứu về xói mòn đất và bồi tích bùn ở các hồ chứa nước trên toàn lãnh thổ nước ta trong tương lai Đặc biệt, không phải mất nhiều công sức để tìm và đo đạc phóng xạ ở các vị trí mốc (reference site) trong nghiên cứu xói mòn đất mà có thể sử dụng trực tiếp các

mô hình đã được thử nghiệm trong công trình này để đưa ra số liệu "mốc" cho từng địa bàn

Tài liệu tham khảo

[1] UNSCEAR Ionizing Radiation: Sources and Biological Effects United nation, New York, NY, USA (1982) 773 pp

[2] P D Hien, N T Binh, Truong Y, V T Bac, N T Ngo Variations of caesium isotopes concentrations in air and fallout at Dalat, Vietnam J Environ Radioactivity 22, 55-62,

1994

[3] UNSCEAR Sources, effects and risks of ionizing radiation 1988 Report to the General

Assembly (draft), Annex D; New York: United Nation; 1988

[4] IAEA-TECDOC-1028 Use of 137Cs in the study of soil erosion and sedimentation,

1998

[5] P S Hai, N V Son, N N Dien, V H Tan & P D Hien Assessment of erosion and

accretion in catchment areas based on '’Cs and ™°Pb Proc 3rd Int Conf on Isotopes,

Vancouver, Canada, September 1999

[6] Nhiéu téc gia Proc Int Symp on Marine Pollution, Monaco, 5-9 October 1998, IAEA TECDOC- 1094, Vienna, July 1999

[7] Đất Việt nam (bản chú giải bản đồ đất tỷ lệ 1/1000.000) Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà

nội 1996,

[5] Red River delta Master Plan Vol 2, The present situation (VIE/89/034) prepared by Delft Hydraulic, Government of Vietnam MSTE, June 1995

[9] K M Turnage, S Y Lee, J E Foss, K H Kim, I L Larsen Comparison of soil erosion

and deposition rate using radiocesium, RUSLE, and buried soils in dolines in East Tennessee Environmental Geology, 29 January 1997

{10] Nyle C Brady The Nature and Properties of Soils, 10th edition, MacMilan Publishing Company, New York, 1990

FIGURE 9-18 Weeklvide mejeactive Yallout from maelear weaped: tests 141 Nogưna an LSS Ten: exptostons were

mm Tie Mlowon range af yiewls, are đe Waz confuved jo ibe croposphere, The Aplefiall uf Jabot ts adie im ‘relative

units, (Reprinted with pensdesicn fram Machiz, Jo 13t,R J,, aml Huber L, et 1889) Worlid-ntde truyet 0Ÿ atomic

debris, Scare 124, 474-477 Copenh IHG Ariiccioan Asvocintian for the Advantleief 012322068 |

Hình 1.4.a: Rơi lắng phóng xạ toàn cầu từ vụ thử vũ khí hạt

nhân ở Nevada 19543.

Filia đi Air trajectory inthe Northern Hemiiphers ‘dering |

May-ond Jin [965 110} Thi figuie Hediedtes the dix aoe :

Thagt tthe height of: ato "rutlers tà tệ Hi which 6

“Bote fo pie: @ reprotentetive ode-all donrage valuc of the

trap daar niowenent Cirle talmbers ‘shdto-dates; mare:

bers hetwoen circies show average sein cities in meters 'ser

The fet debdt-from die 0 nuclarr eaptodien ef isay fa,

- 3965 (*aueliedl eastioa: paid citcled thevearth

(Comuetnhit, WIGS by the Đao Ấmenob lea for thể Aduaeervet

:BỆ #0ieiice]

Hình 1.4.b: Sự vận chuyển của đám mây phóng xạ

sau vụ thử VKNN của Trung Quốc tại Lop Nor

74

fig 2 Radiaactive fallout fom.a múlfraeggton thermonucteac explosion it the Marshail Istands.in November 1952, The values shown are millieuries per 100 square mailts between: 2 and 35: days aftee the explosion (From Ls Machia;&.-J Listuand E F, Habert, Workt-Wide Travel

Of Atomic Debris, Science, F243 474-477 (Sept 1d, 1956),]

Hình 1.4.c: Kết quả rơi lắng phóng xạ trong 35 ngày sau vụ thử bom

nhiệt hạch trên quản đảo san hô Marshall.

“Gree oe ++) im air (c) Monthly precipitation

Hình 1.5.b: Kết quả quan trac °’Cs va ‘Cs trong nhiéu nam tai Đà lạt

£%

EH“URE ĐỌA sokmos of curudstive “Sr dupusind tiniee! ou 8halgSzo úf ä0ds toleefel tien 1995 4n BÃI Ấn

milligairies per square Kitsmet ory [Fram UNSERAN 11068) |

Hình 1.6: Phân bố mật độ rơi lắng tích phân Sr90 trên toàn cầu

(Các đường đồng mức của Sr90 dựa trên phân (ích các mẫu đất được thu thập

từ 1965 đến 1967 trong đơn vị milicurie trên kilomét vuông)

H “15.0 100

Erosion [7] pevow is.0

FIG 1, Meditu-term (35 years) erosion and deposition rates within a field at Rufford Forest Farm,

Notsitighanshire, UK, estintated using Cy measurements

Hình 1.9: Tốc độ xói mòn và bồi tắng đất tại cánh đồng ở Nottsinghamshire, Anh