Đặc điểm môi trường phóng xạ mỏ đất hiếm khu vực bản giang bản hon, tam đường, lai châu

- Đánh giá hiện trạng các thành phần môi trường phóng xạ đất, nước, khôngkhí khu mỏ, trước và sau hoạt động điều tra, thăm dò quặng đất hiếm và ảnh hưởngcủa chúng đến môi trường khu vực

TẠ PHI HÙNG

ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ MỎ ĐẤT HIẾM KHU VỰC BẢN GIANG – BẢN HON,

TAM ĐƯỜNG, LAI CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Đỗ Văn Nhuận

2 TS Nguyễn Văn Nam

HÀ NỘI - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nàokhác

Hà nội, ngày 30 tháng 10 năm 2014

Tác giả luận văn

Tạ Phi Hùng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ VÀ CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN, XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ MỎ ĐẤT HIẾM XÃ BẢN GIANG – BẢN HON 14

1.1 Tổng quan về môi trường phóng xạ 14

1.1.1 Khái quát chung v ề môi trường phóng xạ 14

1.1.2 Căn cứ đánh giá hiện trạng môi trường phóng xạ 15

1.1.3 S ự phát tán của các nguyên tố phóng xạ trong môi trường 18

1.1.4 Ảnh hưởng của phóng xạ đến con người 20

1.1.5 Vài nét v ề tình hình nghiên cứu phóng xạ trên thế giới và ở trong nước21 1.2 Điều kiện tự nhiên, xã hội ảnh hưởng đến môi trường phóng xạ vùng mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 25

1.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 25

1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 28

1.2.3 Đặc điểm địa chất – cấu tạo 28

1.3 Tổng quan về quặng đất hiếm 34

1.3.1 Khái quát chung v ề đất hiếm 34

1.3.2 Đặc điểm phân bố đất hiếm Việt Nam 36

1.3.3 Đặc điểm quặng đất hiếm khu vực nghiên cứu 38

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1 Cơ sở lý luận để đánh giá môi trường phóng xạ tự nhiên 47

2.1.1 S ự phát tán của trường bức xạ gamma trong tự nhiên 47

2.1.2 S ự phát tán của khí phóng xạ trong môi trường tự nhiên 49

2.1.3 Phương pháp xác định môi trường phóng xạ tự nhiên 49

2.2 Các phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ tự nhiên vùng Bản Giang

– Bản Hon 50

2.2.1 Phương pháp điều tra địa chất môi trường 50

2.2.2 Phương pháp đo suất liều gamma 51

2.2.3 Phương pháp đo nồng độ khí phóng xạ 53

2.2.4 Phương pháp lấy và gia công phân tích mẫu môi trường 54

2.2.5 Phương pháp khoanh định, thành lập bản đồ môi trường phóng xạ 56

CHƯƠNG 3 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ KHU VỰC BẢN GIANG – BẢN HON 58

3.1 Hiện trạng môi trường phóng xạ trước thăm dò 58

3.1.1 Đặc trưng suất liều gamma vùng mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon58 3.1.2 S ự phát tán của khí phóng xạ trong môi trường tự nhiên 63

3.1.3 Đặc điểm phân bố hàm lượng phóng xạ (U, Th, K) 63

3.1.4 Sơ đồ phân vùng môi trường phóng xạ khu vực nghiên cứu trước thăm dò 65 3.2 Hiện trạng môi trường phóng xạ khu vực nghiên cứu sau thăm dò 67

3.2.1 Đối với môi trường không khí 69

3.2.2 Đối với môi trường đất 74

3.2.3 Đối với môi trường nước 79

3.2.4 Đối với thực vật 80

3.2.5 Đánh giá chung về hiện trạng môi trường phóng xạ 82

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ DO CÁC HOẠT ĐỘNG THĂM DÒ VÙNG MỎ XÃ BẢN GIANG – BẢN HON VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÓNG XẠ TỚI MÔI TRƯỜNG 83

4.1 Các hoạt động thăm dò tác động đến môi trường vùng mỏ 83

4.2 Đánh giá tác động môi trường do các hoạt động trình thăm dò mỏ 86

4.2.1 S ự thay đổi của thành phần suất liều gamma môi trường 86

4.2.2 S ự thay đổi của thành phần nồng độ khí phóng xạ môi trường 91

4.2.3 S ự thay đổi nồng độ các chất phóng xạ trong môi trường nước 95

4.3 Kết quả điều tra xã hội học 95

4.4 Đánh giá tổng thể về tác động của quá trình thăm dò mỏ 98

4.5 Bản đồ phân vùng môi trường sau thăm dò mỏ 99

4.6 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của phóng xạ đến môi trường102 4.6 1 Các tác động xấu đến môi trường vùng mỏ 102

4.6.2 Bi ện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của phóng xạ tới môi trường 104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các nhân phóng xạ tự nhiên phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất 14

Bảng 1.2 Quy định liều giới hạn hàng năm với các nhóm đối tượng khác nhau 16

Bảng 1.3 Phân loại đối tượng tiếp xúc với phóng xạ 17

Bảng 1.4 Hoạt độ phóng xạ giới hạn xâm nhập theo đường tiêu hóa, hô hấp (IAEA) .18

Bảng 1.5 Toạ độ các điểm góc diện tích thăm dò 25

Bảng 1.6 Phân loại nhóm các nguyên tố đất hiếm 34

Bảng 1.7 Các khoáng vật đất hiếm và chứa đất hiếm phổ biến 35

Bảng 1.8 Tổng hợp thành phần khoáng vật trong các thân quặng 42

Bảng 2.1 Hệ số làm yếu cường độ gamma của nguồn thể tích 48

Bảng 2.2 Danh mục thiết bị dùng trong nghiên cứu môi trường phóng xạ 54

Bảng 3.1 Thống kê suất liều gamma các loại đá vùng Bản Giang – Bản Hon [17] 58 Bảng 3.2 Mức độ suy giảm suất liều gamma trong không khí [1] 59

Bảng 3.3 Tần suất xuất hiện giá trị suất liều chiếu ngoài khu vực nghiên cứu 61

Bảng 3.4 Suất liều chiếu trong khu vực xã Bản Giang – Bản Hon 62

Bảng 3.5 Nồng độ radon trong không khí trên nền các loại đá khu vực mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [17] 63

Bảng 3.6 Hàm lượng phổ gamma trong các loại đất mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 64

Bảng 3.7 Đặc trưng thống kê hàm lượng K, U, Th trong lớp đất bề mặt 74

Bảng 3.8 Kết quả phân tích mẫu đất mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 74

Bảng 3.9 Hàm lượng các nhân phóng xạ trong nước khu vực xã 79

Bản Giang – Bản Hon 79

Bảng 3.10 Hàm lượng các nhân phóng xạ trong thực vật khu vực xã 81

Bản Giang – Bản Hon 81

Bảng 4.1 Hiện trạng nhiễm bệnh tật của cư dân xã Bản Giang – Bản Hon 96 Bảng 4.2 Tỷ lệ các bệnh thường gặp tại khu vực nghiên cứu 97

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ phân rã radon và thoron 19

Hình 1.2 Sơ đồ vùng đánh giá chi tiết môi trường phóng xạ xã Bản Giang – Bản Hon, Tam Đường, Lai Châu 26

Hình 1.3 Sơ đồ địa chất mỏ đất hiếm khu vực Bản Giang – Bản Hon 29

Hình 1.4 Sơ đồ phân bố các mỏ đất hiếm ở Lai Châu 37

Hình 1.5 Khoáng vật bastnaesit mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [4] 43

Hình 1.6 Tập hợp các khoáng vật parisit và bastnaesit mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [4] 43

Hình 1.7 Tập hợp các hạt sét lẫn lantanit mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [4] .44

Hình 1.8 Các khoáng vật fluorit mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [4] 44

Hình 1.9 Các khoáng vật barit mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon [4] 45

Hình 2.1 Trường bức xạ gamma của nguồn kích thước hữu hạn [8] 47

Hình 2.2 Ảnh minh hoạ quá trình học viên đo gamma môi trường tại mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 52

Hình 2.3 Ảnh minh hoạ quá trình học viên đo khí phóng xạ môi trường tại mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 53

Hình 2.4 Ảnh minh hoạ quá trình học viên lấy mẫu nước tại mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 55

Hình 3.1 Đồ thị suy giảm suất liều trong không khí [1] 60

Hình 3.2 Đồ thị tần suất giá trị suất liều chiếu ngoài 61

Hình 3.3 Đồ thị tần suất giá trị suất liều chiếu trong 62

Hình 3.4 Sơ đồ phân vùng môi trường phóng xạ mỏ đất hiếm Bản Giang – Bản Hon trước thăm dò [17] 66

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí mạng lưới đo đạc, lấy mẫu môi trường mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 68

Hình 3.6 Sơ đồ đẳng trị suất liều gamma mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 70

Hình 3.7 Sơ đồ đẳng trị nồng độ khí phóng xạ xã Bản Giang – Bản Hon 73

Hình 3.8 Sơ đồ đẳng trị hàm lượng thori trong đất tại khu vực xã Bản Giang – Bản Hon 76

Hình 3.9 Sơ đồ các mức hoạt độ phóng xạ mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 78 Hình 4.1 Công trình khoan đào thăm dò khu vực nghiên cứu 84

Hình 4.2 Lỗ khoan thăm dò trên thân quặng đất hiếm khu vực nghiên cứu 84

Hình 4.3 Đo suất liều gamma trên công trình hào thăm dò khu vực nghiên cứu 85

Hình 4.4 Sơ đồ bố trí tuyến khảo sát môi trường Khu B mỏ đất hiếm Đông Pao [3] .87

Hình 4.5 Mặt cắt so sánh sự thay đổi suất liều gamma tuyến B15- khu B [3] 87

Hình 4.6 Sơ đồ bố trí tuyến khảo sát môi trường Khu C 88

mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon 88

Hình 4.7 Mặt cắt so sánh sự thay đổi suất liều gamma tuyến C06- khu C 89

Hình 4.8 Sơ đồ bố trí điểm quan trắc QT02 khu vực Bản Giang – Bản Hon 90

Hình 4.9 Đồ thị so sánh sự thay đổi suất liều gamma tại điểm quan trắc QT02 trước và sau thăm dò 90

Hình 4.10 Mặt cắt so sánh sự thay đổi nồng độ khí phóng xạ tuyến B15-Khu B [3] .92

Hình 4.11 Mặt cắt so sánh sự thay đổi nồng độ khí phóng xạ tuyến C06-Khu C 93

Hình 4.12 Đồ thị so sánh sự thay đổi nồng độ khí phóng xạ tại điểm QT02 94

Hình 4.13 Biểu đồ so sánh nồng độ radi trong nước trước và sau thăm dò (Bq/l) 95 Hình 4.14 Tỷ lệ các bệnh thường gặp tại khu vực nghiên cứu 97

Hình 4.15 Bản đồ phân vùng môi trường phóng xạ xã Bản Giang – Bản Hon 100

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN

Trong những năm gần đây, trên thế giới đã xảy ra nhiều sự cố về phóng xạ gây

ra những hậu quả khôn lường, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người cũng như môi

trường sống Chính vì vậy, việc nghiên cứu điều tra, đánh giá hiện trạng môi trường

phóng xạ có vai trò rất quan trọng và cấp thiết đối với việc kiểm soát, cải thiện môi

trường nói chung và môi trường phóng xạ nói riêng Để có căn cứ khoa học trong

việc xây dựng các quy hoạch phát triển dân sinh lân cận khu vực mỏ phóng xạ, cầnphải xác định hiện trạng, sự ảnh hưởng của môi trường phóng xạ đối với dân sinh,

từ đó giảm thiểu sự tác động của các hoạt động phóng xạ trong tự nhiên đối với môi

trường sống nói chung và con người nói riêng

Phát triển kinh tế - xã hội bền vững là nhu cầu cấp bách và xu hướng tất yếutrong tiến trình phát triển của xã hội loài người Cùng với xu thế phát triển chungcủa thế giới, nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ về kinh tế xã hội, và kéo theo

đó là việc nảy sinh nhiều vấn đề, trong đó có vấn đề môi trường, vấn đề liên quanđến các khoáng sản chứa thành phần độc hại, khoáng sản có chứa chất phóng xạ

Luật khoáng sản số 60/2010/QH12 đã được Quốc hội nước Cộng hòa xã hộichủ nghĩa Việt Nam khóa XII, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 17 tháng 11 năm 2010

và có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 7 năm 2011, Điều 44 có nêu rõ: “Tổ chức,

cá nhân thăm dò khoáng sản độc hại phải thực hiện các biện pháp ngăn ngừa ônhiễm môi trường, tác động xấu đến sức khỏe con người; trường hợp đã gây ônhiễm môi trường thì phải xác định đầy đủ các yếu tố gây ô nhiễm, thực hiện cácbiện pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm; trường hợp thăm dò khoáng sản độc hại

có chứa chất phóng xạ còn phải thực hiện quy định của Luật năng lượng nguyên tử

và các quy định khác của pháp luật có liên quan”

Hai mỏ đất hiếm Nậm Xe, huyện Phong Thổ và Đông Pao, huyện Tam Đườngtỉnh Lai Châu được đánh giá có quy mô và trữ lượng lớn nhất Việt Nam cho tới thời

điểm này Theo kết quả nghiên cứu dự báo hàm lượng trong quặng đất hiếm từ

0,3-12%, trữ lượng dự báo 10.500.000 tấn Cả 2 mỏ đều được thăm dò để đưa vào khai

thác phục vụ phát triển kinh tế xã hội, song 2 mỏ đất hiếm này đều chứa phóng xạurani và thori gây ra nguy cơ ảnh hướng đến môi trường, sức khỏe nhân dân sinhsống, canh tác trong và lân cận khu vực.

Vì vậy, học viên đã chọn đề tài: “Đặc điểm môi trường phóng xạ mỏ đất

hi ếm khu vực Bản Giang - Bản Hon, Tam Đường, Lai Châu” làm luận văn Thạc

b Nhiệm vụ: để đạt được mục đích nêu trên, luận văn tập trung giải quyết

những nhiệm vụ cơ bản sau đây:

- Thu thập, tổng hợp tài liệu địa chất, khoáng sản vùng nghiên cứu làm sáng tỏcấu trúc địa chất khu vực, thành phần và đặc điểm phân bố quặng đất hiếm ở khuvực xã Bản Giang – Bản Hon

- Đánh giá hiện trạng các thành phần môi trường phóng xạ (đất, nước, khôngkhí) khu mỏ, trước và sau hoạt động điều tra, thăm dò quặng đất hiếm và ảnh hưởngcủa chúng đến môi trường khu vực nghiên cứu

- Đánh giá tác động của môi trường phóng xạ do các hoạt động thăm dò tới

con người và môi trường sinh thái

- Khoanh định các khu vực có nguy cơ ô nhiễm phóng xạ, khu vực kiểm soát

môi trường phóng xạ theo các thành phần của môi trường phóng xạ

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

- Đối tượng nghiên cứu: mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon

- Phạm vi nghiên cứu: xã Bản Giang và xã Bản Hon thuộc huyện Tam Đường,tỉnh Lai Châu

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành nội dung nghiên cứu của luận văn, các phương pháp chính được học

viên sử dụng gồm:

- Thu thập, tổng hợp tài liệu địa chất khoáng sản, tài liệu về môi trường phóng

xạ đã tiến hành trên khu vực nghiên cứu

- Phương pháp điều tra địa chất môi trường, kết hợp phương pháp địa vật lý

môi trường

- Phương pháp lấy, gia công và phân tích bổ sung các loại mẫu

- Áp dụng phương pháp toán (mô hình toán) kết hợp phương pháp toán thống

kê để đánh giá đặc điểm phân bố và mức độ phát tán phóng xạ vào môi trường trước

và sau hoạt động thăm dò

- Phương pháp tham vấn cộng đồng kết hợp ý kiến chuyên gia

- Phương pháp thành lập bản đồ với sự trợ giúp của phần mềm chuyên dụng

cài đặt trên máy tính

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN

5.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần hoàn thiện phương pháp luận đánh giá môi trường phóng xạ liên

quan hoạt động thăm dò quặng phóng xạ và khoáng sản có chứa nguyên tố phóng

xạ khu vực nghiên cứu nói riêng, vùng Tây Bắc nói chung

- Đề xuất có cơ sở khoa học và giá trị thực tiễn về các giải pháp phòng ngừa,

giảm thiểu tác động của phóng xạ đến môi trường; nâng cao hiệu quả kinh tế sửdụng hợp lý tài nguyên đất hiếm mỏ Đông Pao nói riêng, khu vực Tây Bắc nóichung phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững

5.2 Giá tr ị thực tiễn

- Là tài liệu tham khảo cho các cơ sở quản lý, các doanh nghiệp khai khoáng,

các đơn vị tư vấn trong đánh giá tác động môi trường phóng xạ liên quan hoạt độngđiều tra, thăm dò, khai thác khoáng sản phóng xạ và khoáng sản chứa phóng xạ

- Các phương pháp đề xuất trong luận văn có thể áp dụng cho các khu vực có

đặc điểm địa chất khoáng sản và kinh tế xã hội tương tự

6 CÁC ĐIỂM MỚI ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN

Kết quả nghiên cứu của luận văn cho phép rút ra các điểm mới sau:

- Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm phân bố và thành phần vật chất quặng đất

hiếm chứa nguyên tố phóng xạ khu vực xã Bản Giang – Bản Hon Xác định các yếu

tố ảnh hưởng đến quá trình phát tán phóng xạ vào môi trường; đồng thời xác định

các thành phần môi trường phóng xạ, liều tương đương bức xạ và xu hướng phát tán

của chúng vào môi trường trong khu vực nghiên cứu

- Kết quả nghiên cứu cho thấy sau quá trình thăm dò quặng đất hiếm khu vực

xã Bản Giang – Bản Hon, các yếu tố môi trường phóng xạ có sự thay đổi đáng kể:

+ Suất liều gamma tăng lên trên 0,1 µSv/h tại khu vực thăm dò các thân quặngđất hiếm, ngoài khu vực thăm dò nhìn chung suất liều thay đổi không nhiều so vớitrước khi thăm dò

+ Nồng độ khí phóng xạ tại khu vực phân bố các thân quặng đất hiếm sauthăm dò tăng lên 20Bq/m3, phần ngoài diện tích thăm dò nồng độ khí phóng xạ tănglên không đáng kể

7 CƠ SỞ TÀI LIỆU

Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu do học viên thu thập, khảo sátthực địa và tổng hợp trong thời gian tham gia thực hiện các đề án tìm kiếm - thăm

dò khoáng sản, các đề án địa chất môi trường vùng Tây Bắc do Liên đoàn Địa chất

Xạ - Hiếm chủ trì và các tài liệu lưu trữ ở Trung tâm Thông tin lưu trữ Địa chất, tại

Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lai Châu

8 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn gồm phần Mở đầu, 4 Chương và phần Kết luận được trình bày trong

112 trang với 37 hình và 22 bảng

Để hoàn thành luận văn, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo

TS Đỗ Văn Nhuận (Trường Đại học Mỏ - Địa chất) và TS Nguyễn Văn Nam(Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam) đã hướng dẫn khoa học tận tình, hiệu

quả trong suốt quá trình học viên học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn

Học viên xin cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy, cô giáo bộ mônKhoáng sản, Khoa Địa chất; bộ môn Môi trường cơ sở, Khoa Môi trường, Phòng

sau Đại học Trường Đại học Mỏ - Địa chất trong suốt quá trình học tập và nghiêncứu tại trường

Nhân dịp này, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn lãnh đạo Liên đoàn Địa chất Xạ

- Hiếm, Trung tâm Quan trắc và Điều tra Môi trường phóng xạ, Tổ đề án Khoáng

sản độc hại, Tổ Quan trắc Môi trường đã tạo điều kiện, cho phép học viên tiếp cậncác tài liệu chuyên môn; xin cảm ơn các nhà khoa học đã có những công trìnhnghiên cứu trước để học viên kế thừa trong luận văn này

CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ VÀ CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN, XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ MỎ ĐẤT HIẾM XÃ

BẢN GIANG – BẢN HON 1.1 Tổng quan về môi trường phóng xạ

1.1.1 Khái quát chung v ề môi trường phóng xạ

Môi trường phóng xạ tự nhiên được hình thành từ các nguồn bức xạ khác nhau

và tồn tại trong điều kiện tự nhiên luôn biến đổi Sự biến đổi của môi trường phóng

xạ tự nhiên làm tăng nguy cơ gây ô nhiễm phóng xạ hoặc giảm thiểu tác động củanó

Đến nay người ta đã biết các chất phóng xạ trên trái đất gồm các nguyên tố

uranium, thorium và các con cháu của chúng tạo nên ba họ phóng xạ cơ bản là họthorium (Th232), uranium (U238) và actinium (U235) như trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Các nhân phóng xạ tự nhiên phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất

U235 Chiếm khoảng 0,72% tổng số khối lượng urani tự nhiên

U238 Chiếm 99,2745% tổng số urani tự nhiên Urani tự nhiên có từ

Lượng phóng xạ được đo bằng đơn vị Sievert – Sv (là đơn vị theo tiêu chuẩn

đo lường quốc tế – SI, đặt theo tên của nhà khoa học người Thụy Điển Rolf

Sievert), đơn vị thường sử dụng là milliSieverts – mSv hoặc microSieverts – μSv.Công thức chuyển đổi giữa các đơn vị như sau:

1 Sv = 1.000 mSv = 1.000.000 μSv = 100 rem (100R) = 100.000 mrem

Tác dụng sinh học của các bức xạ phóng xạ được đánh giá bằng giá trị liều

tương đương bức xạ Liều tương đương bức xạ (Htđ) là đại lượng để đánh giá mức

độ nguy hiểm của bất kỳ loại bức xạ nào

Để làm căn cứ đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ người ta đưa ra các tiêu

chuẩn về liều giới hạn và nồng độ giới hạn

Li ều giới hạn là giá trị lớn nhất của liều tương đương cá nhân trong một năm

mà nhân viên bức xạ (nhân viên làm việc với chất phóng xạ) có thể bị chiếu Nếu bị

chiếu đều đặn bởi liều này trong suốt 50 năm làm việc liên tục mà vẫn không cóbiến động gì về sức khỏe của bản thân và con cháu họ

N ồng độ giới hạn là nồng độ cao nhất của chất phóng xạ trong một đơn vị thể

tích nước ăn hoặc khí thở đối với các đối tượng để cho mức xâm nhập hàng năm

của chất phóng xạ vào cơ thể không vượt quá giới hạn quy định

1.1 2 Căn cứ đánh giá hiện trạng môi trường phóng xạ

Hệ thống tiêu chuẩn an toàn bức xạ của Việt Nam đã được xây dựng trên cơ sở

Bộ tiêu chuẩn an toàn bức xạ ion hoá do Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế(IAEA) ban hành 1996, tại Vienna Trong luận văn, học viên sử dụng tiêu chuẩnViệt Nam (TCVN) và một số tiêu chuẩn an toàn bức xạ của thế giới

* Các văn bản quốc tế:

- Bộ tiêu chuẩn an toàn bức xạ ion hoá do IAEA ban hành 1996, tại Vienna

- Các tiêu chuẩn an toàn phóng xạ HPБ-96 của Ủy ban Quốc gia giám sát vệ

sinh – dịch tễ Cộng hoà Liên Bang Nga (NRB-96), Moscova, (1996)

* Các văn bản của Việt Nam:

- Nghị định số 50/1998/NĐ-CP ngày 16/7/1998 của Chính phủ “Quy định chitiết việc thi hành pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ”

- Quyết định số 2920-QĐ-MTg ngày 21/12/1996 của Bộ trưởng Bộ Khoa học,Công nghệ và Môi trường về việc áp dụng TCVN về môi trường

- TCVN 6866:2001 “ATBX - Giới hạn liều đối với Nhân viên Bức xạ và dân

chúng”

- TCVN 7173 (ISO 9271-1992); 7174 (ISO 9271-1992) năm 2002

- Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 của Bộ Khoa học và Côngnghệ Quy định về kiểm soát và bảo đảm an toàn bức xạ trong chiếu xạ nghề nghiệp

và chiếu xạ công chúng

Tiêu chuẩn chính (TCVN 6866:2001)

- Chiếu xạ nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ phải được kiểm soát sao cho:+ Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm được lấy trung bình trong 5 nămliên tục không được vượt quá 20mSv/năm

+ Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm riêng lẻ bất kỳ không được vượtquá 50mSv/năm

- Chiếu xạ dân chúng:

+ Liều hiệu dụng toàn thân trong một năm không được vượt quá 1mSv/năm

+ Trong trường hợp đặc biệt, liều hiệu dụng có thể tăng 5mSv/năm cho mộtnăm riêng lẻ, nhưng liều hiệu dụng trung bình cho 5 năm liên tục không vượt quá

IAEA (1996)

Việt Nam (1998)

Trong đó, các nhóm đối tượng được chia căn cứ vào điều kiện làm việc và tiếp

xúc với chất phóng xạ như trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Phân loại đối tượng tiếp xúc với phóng xạ

Đối

Giá trị trung bình/năm Thời gian

chiếu (giờ)

Thể tích không khí thở (lít)

Khối lượng nước cần dùng (lít)

A

Nhân viên bức xạ là những người làm

việc trực tiếp với bức xạ (thường

xuyên hay tạm thời)

1700 2,5x106 800

B

Những người lân cận là những người

không làm việc trực tiếp với bức xạ

nhưng do điều kiện sinh sống, làm

việc gần cơ sở bức xạ nên có thể chịu

tác động của bức xạ (các nguồn bức

xạ hoặc chất thải phóng xạ)

2000 2,5x106 800

Các tiêu chuẩn IAEA

Nồng độ giới hạn là nồng độ cao nhất của chất phóng xạ trong một đơn vị thể

tích nước ăn hoặc không khí thở đối với các đối tượng để cho mức xâm nhập hằngnăm của chất phóng xạ vào cơ thể không vượt quá giới hạn quy định:

- Tổng hoạt độ phóng xạ trong nước sinh hoạt < 0,1 Bq/l (TCVN)

- Tổng hoạt độ phóng xạ trong nước sinh hoạt < 1,0 Bq/l (TCVN)

- Suất liều bức xạ gamma ≤ 0,6 μSv/h đối với các khu vực định cư lâu dài

(theo HPБ – 96)

- Nồng độ tổng cộng (Rn + 4,6xTn) trong không khí nơi nhà ở < 100Bq/m3(HPБ – 96)

- Suất liều bức xạ gamma trong nhà nhỏ hơn 0,3Sv/h (30R/h) (HPБ – 96)

- Khi đồng thời có mặt trong nước uống, thực phẩm tất cả các hạt nhân phóng

xạ thì xét điều kiện tổng phải thoả mãn: 1

A A

(HPБ – 96)

Trong đó: Ailà hoạt độ riêng của các hạt nhân phóng xạ trong mẫu

Aighhoạt độ giới hạn của các hạt nhân phóng xạ

Bảng 1.4 Hoạt độ phóng xạ giới hạn xâm nhập theo đường tiêu hóa, hô hấp (IAEA)

Hệ sốliều E

Giớihạn

năm

Hoạt độchophép

Hệ sốliều E

Giớihạn năm

Hoạt độthể tíchcho phépBq/kg Sv/Bq Bq/năm Bq/kg Sv/Bq Bq/năm Bq/m3

K40 9,25x10+3 6,2x10-9 1,6x10+5 2,0x10+2 2,1x10-9 4,8x10+5 6,5x10+1

Ra226 19,9x10-1 2,8x10-7 3,6x10+3 4,5x10 1,6x10-5 6,3x10+1 8,6x10-3

Th232 7,40x10-1 2,3x10-7 4,3x10+3 5,4x10 4,2x10-5 2,4x10+1 3,3x10-3

U238 2,17x10+1 4,4x10-8 6,0x10+2 7,3x10-1 4,9x10-7 2,0x10+3 2,8x10-1

Liều chiếu hiệu dụng hàng năm: bằng tổng liều chiếu hiệu dụng bên ngoài

được tích lũy một năm và liều chiếu hiệu dụng bên trong được dự đoán do sự xâm

nhập vào cơ thể của các hạt nhân phóng xạ trong khoảng thời gian đó Thời giantổng cộng để xác định liều hiệu dụng dự đoán được quy định là 50 năm đối với các

nhân viên chuyên môn và 70 năm đối với dân chúng

1.1.3 S ự phát tán của các nguyên tố phóng xạ trong môi trường

Theo các nghiên cứu trước đây, các nguyên tố phóng xạ phát tán vào môitrường dưới các dạng: cơ học, hóa học vào trong môi trường đất, nước, không khí

và thực vật

a Sự phát tán các nguyên tố phóng xạ trong môi trường đất:

Sự phát tán phóng xạ trong đất dưới tác động của tự nhiên hay con người chủyếu theo phương thức: rửa trôi, hòa tan hóa học và phát tán cơ học Mức độ phát tánphụ thuộc vào các yếu tố địa hình, địa mạo, mức độ bền vững và sự linh hoạt củanguyên tố đó Địa hình bị phân cắt mạnh thì khả năng phát tán của chúng ra môi

trường xung quanh lớn Do vậy, quanh các mỏ, điểm quặng khoáng sản phóng xạ

hoặc khoáng sản có chứa nguyên tố phóng xạ thường có các biểu hiện của vành địahóa thứ sinh của các nguyên tố phóng xạ.

b Sự phát tán các nguyên tố phóng xạ trong môi trường nước:

Môi trường nước là môi trường thuận lợi cho sự phát tán các nguyên tố phóng

xạ Khi dòng nước chảy qua thân quặng hay đới khoáng hóa sẽ hòa tan các nguyên

tố không bền vững trong đó có các nguyên tố phóng xạ, gặp điều kiện thuận lợichúng phát tán các chất phóng xạ này xuống vùng hạ lưu của dòng chảy gây ra mộtdiện tích ô nhiễm lớn từ vị trí mỏ tới hạ lưu của dòng chảy

c Sự phát tán các nguyên tố phóng xạ trong môi trường không khí:

Hình 1.1 Sơ đồ phân rã radon và thoron

Các chất phóng xạ thường xuyên phát ra khí radon và thoron vào không khí.Thoron có chu kỳ phân hủy rất ngắn (54,5 giây), quãng đường di chuyển ngắn(khoảng 30cm) đã chuyển thành đồng vị khác, do vậy ít ảnh hưởng đến con người

Radon có chu kỳ phân hủy dài (92 giờ hay 3,82 ngày), di chuyển xa trong khôngkhí, khi xâm nhập vào phổi, phân hủy thành đồng vị ở thể rắn, gây ra liều chiếutrong nguy hiểm Khả năng phát tán của radon trong không khí phụ thuộc vào: nồng

độ radon trong đất, lớp vỏ phong hóa, thảm thực vật, đặc điểm địa hình và hướng

gió

d Sự phát tán các nguyên tố phóng xạ trong thực vật:

Thực vật trồng trên các mỏ, điểm mỏ có chứa khoáng sản phóng xạ hay vị trí

có khoáng sản phóng xạ sẽ hấp thụ một lượng lớn các chất phóng xạ Khi con người

hay động vật sử dụng các loại thực vật này đều gây ảnh đến sức khỏe

Trong quá trình thăm dò, khai thác mỏ quặng đất hiếm chứa chất phóng xạ,

con người phải đào bới, vận chuyển, lưu giữ, chế biến quặng với hàm lượng chất

phóng xạ rất cao Hơn nữa, khi thăm dò, khai thác đất phủ bị bóc tách, quặng đượcthu gom, nghiền tuyển,… làm cho các chất phóng xạ phát tán mạnh mẽ ra môi

trường xung quanh, đặc biệt là phát tán trong môi trường nước, không khí Bụi chứa

chất phóng xạ có thể theo gió phát tán tới các khu vực thôn, bản quanh khu mỏ

1.1.4 Ảnh hưởng của phóng xạ đến con người

Các nhà khoa học đã nghiên cứu tương tác giữa bức xạ và vật chất sống, thiếtlập được mức giới hạn về liều chiếu và nồng độ giới hạn của nhân phóng xạ, xác

định được các triệu chứng bệnh phóng xạ Theo độ lớn của liều chiếu xạ, các hiệuứng bức xạ chia ra thành các hiệu ứng ngẫu nhiên và các hiệu ứng tất nhiên

a Các hiệu ứng tất nhiên:

+ Hệ thống tạo máu: suy thoái tủy xương và các hệ quả của tổn thương này

Thường có triệu chứng nôn mửa sau một vài giờ sau chiếu xạ, sau đó thể hiện sự

mệt mỏi, có hiện tượng rụng lông Với liều chiếu cỡ từ 4 ÷ 6Gy (400 ÷ 600rad) tủysống hầu như bị thoái hóa hoàn toàn

+ Da: bắt đầu là hiện tượng đỏ da, với liều chiếu cao có thể gây thay đổi trongnhiễm sắc thể, rụng lông, phỏng, hoại tử và loét

+ Mắt: là cơ quan khá nhạy cảm bức xạ Với liều vài Gy có thể gây viêm kếtmạc và viêm giác mạc Đục thủy tinh thể do bức xạ là một hiệu ứng tất nhiên và là

hiệu ứng muộn Khi mắt bị chiếu xạ tới một liều ngưỡng nhất định hay chiếu xạ liềuthấp kéo dài, bức xạ làm tổn thương giác mạc, màng kết, tròng mắt và thủy tinh thểmắt.

+ Cơ quan sinh dục: là bộ phận khá nhạy cảm với bức xạ, có thể gây vô sinh

tạm thời

+ Đường ruột: triệu chứng nôn mửa, tiêu chảy xảy ra rất sớm sau khi bị chiếu

xạ

+ Hệ thần kinh trung ương: tổn thương hệ thần kinh trung ương cũng như các

hệ thống khác trong cơ thể, bệnh nhân bị ngất trong một vài phút sau chiếu xạ và cóthể chết sau vài giờ đến vài ngày

+ Thai nhi: tuy chưa có các số liệu đầy đủ về ảnh hưởng đến thai nhi, nhưng

các tổn thương bức xạ trên thai động vật cũng cho thấy một hình ảnh khá rõ vì sựphát triển các cơ quan của thai động vật cũng tương tự như ở thai người

+ Giảm tuổi thọ: liều chiếu lớn có thể gây tăng tốc độ già của cơ thể

b Hiệu ứng ngẫu nhiên:

Hiệu ứng ngẫu nhiên do bức xạ gây ra các bệnh ung thư, thường gặp với hệthống tạo máu, tuyến giáp, xương, da như: ung thư bạch cầu, ung thư xương, ung

thư phổi, ung thư tuyến giáp

+ Hiệu ứng di truyền: hiệu ứng di truyền được nghiên cứu rất kỹ trên động,thực vật, nhưng trên con người thì chưa có số liệu đầy đủ về dịch tễ học Tuy nhiên,

từ các kết quả thực nghiệm trên động vật có thể dự đoán nguyên nhân gây ra cáchiệu ứng di truyền ở người là do sự rối loạn các chất di truyền

1.1.5 Vài nét v ề tình hình nghiên cứu phóng xạ trên thế giới và ở trong nước

a Trên thế giới

Ngay sau phát minh ra hiện tượng phóng xạ (Becquerel -1896), người ta đã

xác định được các bằng chứng về tác hại của các bức xạ phóng xạ đối với người làm

việc với các chất phóng xạ

Ủy ban Quốc tế về an toàn bức xạ (ICRP) đã được thành lập vào năm 1928

nhằm mục đích xây dựng các nguyên tắc cơ bản và đưa ra các khuyến cáo về cácvấn đề bảo vệ an toàn bức xạ

Năm 1990, thành lập Ủy ban hỗn hợp giữa các Tổ chức Quốc tế về An toàn

bức xạ (IACRS)

Năm 1996, cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế xuất bản bộ “Tiêu chuẩn

Quốc tế cơ bản về bảo vệ bức xạ ion hóa và an toàn đối với nguồn bức xạ” nhằm đạt

được sự thống nhất quốc tế về các tiêu chuẩn bảo vệ bức xạ và an toàn đối với các

nguồn bức xạ

Các nước Mỹ, Pháp, Nga, Trung Quốc đều đề ra các tiêu chuẩn an toàn bức

xạ, nghiên cứu các phương pháp và thiết bị điều tra đánh giá mức độ ô nhiễm phóngxạ

Bộ Y tế Liên Xô đã xuất bản bộ “Tiêu chuẩn an toàn bức xạ” (1969),

HBP-76/87 (năm 1988) và “Các nguyên tắc vệ sinh chủ yếu làm việc với các chất phóng

xạ và với các nguồn bức xạ ion hóa” OCIT-72/87 (1988)

Bộ Công nghiệp Trung Quốc đã xuất bản bộ “Tiêu chuẩn bảo vệ an toànphóng xạ các sản phẩm vật liệu khoáng chất thiên nhiên” JC518-93 (1993)

b Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, từ năm 1955 các phương pháp phóng xạ đã được áp dụng trong đo

vẽ bản đồ địa chất, tìm kiếm các mỏ quặng có chứa chất phóng xạ

Trong những năm 1980 về trước việc nghiên cứu về môi trường phóng xạ ởViệt Nam chưa được trú trọng một cách hệ thống

Sau năm 1980, đề tài cấp Nhà nước mã số 5202 “Cơ sở khoa học của việc sử

dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường” do Giáo sư Nguyễn Đình

Tứ chủ trì có 04 đề tài nhánh liên quan đến môi trường phóng xạ:

+ Đề tài nhánh mã số 5202-01: Nghiên cứu ảnh hưởng của phóng xạ đối với

sức khỏe con người nhằm đề ra phương pháp điều trị, do GS.TS Lê Thế Trung,Viện trưởng Viện Quân y chủ trì

+ Đề tài nhánh mã số 5202-02: Nghiên cứu mức độ ô nhiễm môi trường không

khí tại Việt Nam do Viện Hóa học Quân sự , Bộ Tư lệnh Hóa học chủ trì

+ Đề tài nhánh mã số 5202-03: Nghiên cứu xác lập các vùng nhiễm xạ và mức

độ nhiễm xạ do PGS.TS Trương Biên - trường Đại học Tổng hợp nay là trường Đại

học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì

+ Đề tài nhánh mã số 5202-04: Nghiên cứu mức độ ô nhiễm xạ đất, nước, thực

vật các khu công nghiệp và các thành phố đông dân, do TS Đặng Huy Uyên,trường Đại học Tổng hợp Hà Nội nay là trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đạihọc Quốc gia Hà Nội chủ trì

Có thể nói đây là những công trình đầu tiên đặt nền móng cho lĩnh vực nghiêncứu, đánh giá môi trường phóng xạ ở Việt Nam

Việc tìm kiếm thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng các loại khoáng sản và vậtliệu có chứa chất phóng xạ và ứng dụng các kỹ thuật hạt nhân, đồng thời với nhữnglợi ích kinh tế xã hội to lớn không thể phủ nhận, còn gây ra nguy cơ ô nhiễm phóng

xạ Vì vậy, Đảng và Nhà nước rất quan tâm đến công tác bảo vệ môi trường nóichung và vấn đề an toàn phóng xạ nói riêng Hơn mười năm trở lại đây các ngành,

các địa phương trong cả nước với sự tham gia nỗ lực của các cơ quan: Viện Nănglượng nguyên tử Việt Nam, Viện Vật lý – Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công

nghệ Quốc gia (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Cục Địa chấtKhoáng sản Việt Nam, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên đã tiến hành điều tra môi trường phóng xạ, dưới sự quản lý chặt chẽ của

Bộ Khoa học Công Nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học Công nghệ và Bộ Tài

nguyên và Môi trường)

Tháng 7/1996, Nhà nước ban hành “Pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ”.Năm 1998, Nhà nước ban hành Nghị định số 50/1998/NĐ-CP “Quy định chi

tiết việc thi hành Pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ”

Tháng 6/2008, Quốc Hội đã ban hành luật năng lượng nguyên tử số18/2008/QH12

Từ năm 1990 đến năm 2000, chương trình địa chất đô thị của Cục Địa chất vàKhoáng sản Việt Nam đã thực hiện các đề tài môi trường phóng xạ Sản phẩm củacác đề tài địa chất môi trường nói chung và môi trường phóng xạ nói riêng đã có ýnghĩa quan trọng giúp Nhà nước, chính quyền địa phương xây dựng quy hoạch tổngthể các khu đô thị và định hướng phát triển kinh tế xã hôi của vùng nghiên cứu.

Từ năm 2000 đến năm 2002, Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm triển khai đề án địachất môi trường “Điều tra hiện trạng môi trường phóng xạ, khả năng ảnh hưởng vàbiện pháp khắc phục trên một số mỏ phóng xạ, mỏ có chứa phóng xạ ở Lai Châu,Cao Bằng và Quảng Nam”

Năm 2003, đề tài cấp Bộ mã số B2001 – 36 – 13 do PGS.TS Nguyễn Phương

và nnk “Nghiên cứu chọn hệ phương pháp đánh giá tác động môi trường và vấn đề

kết hợp bảo vệ tài nguyên khoáng với bảo vệ môi trường các mỏ urani và đất hiếmTây Bắc Việt Nam”

Từ năm 2003 đến 2006, Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện đề án địachất môi trường “Điều tra hiện trạng môi trường phóng xạ trên các mỏ Đông Pao,Thèn Sin – Tam Đường - tỉnh Lai Châu, Mường Hum tỉnh Lào Cai, Yên Phú tỉnh

Yên Bái, Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ, An Điềm, Ngọc Kinh – Sườn Giữa tỉnh QuảngNam”

Năm 2010, Trịnh Đình Huấn và nnk thực hiện đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu xác

lập cơ sở khoa học phục vụ công tác đánh giá an toàn đối với hoạt động thăm dò,khai thác quặng phóng xạ vùng Thành Mỹ và đề xuất giải pháp phòng ngừa”

Như vậy, đến nay sau 30 năm điều tra khảo sát môi trường phóng xạ, các đềtài khoa học các cấp đã đưa ra được đánh giá tổng quát về mức độ gây ô nhiễmphóng xạ của các đối tượng khoáng sản, vật liệu chứa phóng xạ chủ yếu ở các vùngcủa nước ta

Tại tỉnh Lai Châu đã xác định được các mỏ đất hiếm Nậm Xe, Đông Pao, đây

là các đối tượng gây ra các vùng ô nhiễm phóng xạ (còn gọi là các vùng không an

toàn phóng xạ) với diện tích và liều chiếu xạ tương đối lớn Trong đó, khu vực xãBản Giang – Bản Hon là đối tượng nghiên cứu của luận văn Để đánh giá đúng đặc

điểm môi trường phóng xạ trong hoạt động thăm dò, khai thác quặng đất hiếm mỏđất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon, huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu trước hết cần

làm rõ đặc điểm về khoáng sản đất hiếm nói chung và đặc điểm thành phần vật chất,

sự phân bố thân quặng đất hiếm của khu mỏ nói riêng

1.2 Điều kiện tự nhiên, xã hội ảnh hưởng đến môi trường phóng xạ vùng mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon

1.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Bảng 1.5 Toạ độ các điểm góc diện tích thăm dò

Điểm

Tọa độ VN - 2000 (KTT 103 độ múi chiếu 3 độ)

Tọa độ VN - 2000 (KTT 105 độ múi chiếu 6 độ)

Hình 1.2 Sơ đồ vùng đánh giá chi tiết môi trường phóng xạ xã Bản Giang – Bản Hon, Tam Đường, Lai Châu

b Đặc điểm tự nhiên

* Địa hình, mạng sông suối

Khu vực nghiên cứu thuộc vùng núi cao hiểm trở, có độ cao từ 700m đến trên

1100m, đỉnh cao nhất 1133m, sườn núi dốc 400 đến hơn 500 Thảm thực vật phủtrên mặt địa hình là cỏ tranh, lau lách và cây bụi mọc hoang dại, cây thân gỗ chỉ gặpdọc theo một số nhánh suối

Bao bọc xung quanh diện tích nghiên cứu là các núi đá vôi có sườn dốc đứng,cây cối rậm rạp và các núi được cấu thành bởi các đá trầm tích lục nguyên với đặc

điểm là sườn thoải và lớp vỏ phong hoá dày Về phía tây khu mỏ là dãy Pusamcapcao đến hơn 2000m

Mạng sông suối trong vùng thưa thớt, gồm: suối Nậm Hon, suối Nậm Mu vàNậm Giang, suối Nậm Đia và các suối nhỏ dạng cành cây Lưu lượng nước của cácdòng suối thay đổi theo mùa: mùa mưa lưu lượng nước lớn, mùa khô rất ít nước.Trong diện tích phân bố đá vôi nước thường chảy ngầm vào các hang động karst

làm cho lưu lượng nước thay đổi đột ngột

Nhìn chung địa hình khu vực nghiên cứu khá phức tạp, cây cỏ rậm rạp, mạng

lưới suối thưa, lớp phủ dày, đá gốc lộ ít Với nền địa hình như vậy rất thuận lợi cho

việc phát tán phóng xạ theo địa hình và theo dòng chảy vào môi trường

* Khí hậu

Vùng mỏ thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có 2 mùa rõ rệt:

mùa khô và mùa mưa:

- Mùa khô kéo dài từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau có nhiệt độ thấp nhất vào

tháng giêng, đôi khi xuống tới 10C - 20C và kèm theo sương muối Lượng mưa từ

0,6 - 1,8 mm Thời tiết khô lạnh, hay có gió mùa, thúc đẩy quá trình bào mòn vàphát tán các nguyên tố phóng xạ

- Mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 8 hàng năm, nhiệt độ trung bình khoảng 200C

-300C Lượng mưa từ 10 - 60 mm, cao nhất 224 mm, do lượng mưa lớn thường gây ra

lũ lụt, sạt lở, đóng vai trò quan trọng trong việc phát tán cơ học các nguyên tố phóng

xạ vào môi trường

* Giao thông

Từ Hà Nội đến mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon có thể đi bằng 3 đường:

Đi ôtô từ Hà Nội - Yên Bái - Lào Cai - Sa Pa - Tam Đường, chiều dài 440km,

từ Tam Đường đến trung tâm mỏ khoảng 20 km

Đi ôtô từ Hà Nội - Nghĩa Lộ (QL32) - Tam Đường, chiều dài 420km

Đi tàu hỏa theo đường Hà Nội - Lào Cai, chiều dài 296km, đường ô tô từ Lào

Cai - Tam Đường hơn 100km

Nhà nước đang xây dựng đường sắt và đường ô tô cao tốc Hà Nội - Lào Cai

Tuyến đường này sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn về giao thông đến mỏ

1.2 2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

Vùng mỏ đất hiếm xã Bản Giang – Bản Hon là vùng núi cao, đất rộng, người

thưa Tập trung xung quanh vùng mỏ có các dân tộc ít người sinh sống gồm: dân tộc

Lừ ở các bản Đông Pao, Bản Hon, bản Tình Nà; dân tộc H’Mông ở Khoa Y Hồ; dântộc Rìu ở bản Nà Cưa; dân tộc Dao ở bản Tổng Pao Niêu

Kinh tế của đồng bào dân tộc chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp nhỏ lẻ,

đời sống còn nhiều khó khăn Tuy nhiên, cho đến nay, được sự quan tâm và đầu tư

của nhà nước, đời sống văn hóa của nhân dân trong vùng đã được nâng cao đáng kể

Do tập quán khai hoang đất đồi làm nương, làm thuỷ lợi nhỏ, khai thác quặngbừa bãi và việc sử dụng nước suối, nước giếng đào trong sinh hoạt khiến sự phát táncác nguyên tố phóng xạ càng dễ dàng hơn

1.2.3 Đặc điểm địa chất – cấu tạo

a Địa tầng

Hệ tầng Tân Lạc (T 1 otl): có diện phân bố hẹp ở phía đông nam vùng nghiên

cứu Thành phần thạch học chủ yếu là đá phiến sét, bột kết chứa vôi màu xám xanh,màu vàng nhạt, đá vôi xen kẽ với các lớp đá phiến sét vôi màu xám chuyển tiếp lên

đá vôi phân lớp dày hệ tầng Đồng Giao Chiều dày của hệ tầng khoảng 350m

Hình 1.3 Sơ đồ địa chất mỏ đất hiếm khu vực Bản Giang – Bản Hon

Hệ tầng Đồng Giao (T 2 ađg): phân bố chủ yếu ở trung tâm vùng nghiên cứu

tạo thành dải theo phương tây bắc - đông nam Đá vôi màu xám sẫm, xám, hạt mịn

đặc xít Thành phần khoáng vật của đá vôi chủ yếu là calcit (90 - 98%) kiến trúc hạt

nhỏ, cà nát, hạt biến tinh, đôi khi có kiến trúc khảm hoặc xuyên giao (micropegmatit)

Do các hoạt động kiến tạo và xâm nhập, đá vôi bị dăm kết, cà nát, hoa hoá

hoặc biến đổi thành dolomit Một số nơi trong đá vôi, đá hoa có các mạch, vi mạch

calcit Chiều dày của hệ tầng khoảng 800m

Hệ tầng Suối Bàng (T 3 n-rsb): các trầm tích chứa than hệ tầng Suối Bàng phân

bố ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, có dạng dải kéo dài theo phương tây bắc

-đông nam Thành phần thạch học chủ yếu là cát kết, bột kết xen kẽ đá phiến sét, đá

phiến sét than màu đen Theo đặc điểm thành phần thạch học, hệ tầng được phânchia làm hai tập:

- Tập 1 (T3n-r sb1) gồm chủ yếu đá phiến sét xen các lớp mỏng bột kết và cátkết, chiều dày khoảng 300 m

- Tập 2 (T3n-r sb2) gồm chủ yếu là cát kết xen kẽ cát bột kết và đá phiến sét

than màu xám đen, chiều dày khoảng 450m

Hệ tầng Yên Châu (K 2 yc): phân bố ở tây nam vùng nghiên cứu, bao gồm 2 tập

chuyển tiếp nhau

- Tập 1 (K1yc1): chủ yếu là cuội kết, sạn kết, cát kết hạt thô, chuyển lên trên cóxen các lớp sét kết màu xám, nâu đỏ Thành phần gồm chủ yếu thạch anh, ít hơn cócuội vôi, cuội đá phiến và cuội granitoid, dày 570 m

- Tập 2 (K2yc2): gồm chủ yếu là cát kết xen kẽ với sét kết, bột kết chứa vôiphong hoá màu nâu đỏ và các lớp cuội kết vôi, dày 400 m

Hệ tầng Pu tra (Ept): phân bố với diện tích nhỏ ở phía bắc và một phần phía

đông nam vùng nghiên cứu Thành phần thạch học gồm chủ yếu tuf dăm, tuf cát sạn

kết và tuf tảng có thành phần là đá phun trào trachyt màu nâu gụ, màu đỏ và trachytporphyr Chúng tạo lớp phủ trên các thành tạo trầm tích tuổi Mesozoi với chiều dàykhoảng 350m

Hệ Đệ tứ (Q): phân bố ở các thung lũng và dọc các sông suối chính của vùng

bao gồm các lớp đất trồng, sườn tích, bồi tích là sản phẩm của các quá trình phonghóa, bào mòn các loại đá kể trên trong đó chủ yếu là syenit Chiều dày lớp đất phủ từ

vài dm đến 3 - 4m ở sườn và đỉnh núi, ở các vùng trũng lên đến hàng chục mét

b Magma xâm nhập

Thành tạo đá xâm nhập trong vùng chủ yếu gồm phức hệ Nậm Xe – Tam

Đường (aG - aSy/Ent) và phức hệ Pu Sam Cap (aSy/Epc).

- Phức hệ Nậm Xe – Tam Đường (aG - aSy/Ent)

Các thể xâm nhập của phức hệ Nậm Xe - Tam Đường thường có dạng khốinhỏ hoặc đai mạch phát triển dọc theo các đứt gãy phương tây bắc - đông nam.Thành phần thạch học của các thể xâm nhập thường khác nhau hoặc ngay trongcùng một thể xâm nhập cũng không đồng nhất, thường thay đổi từ syenit kiềm,granosyenit kiềm đến granit kiềm

Đá thường có màu xám, xám sáng, sáng màu, kết tinh hạt lớn, hạt vừa, kiến

trúc hạt nửa tự hình hoặc kiến trúc porphyr, cấu tạo khối, hoặc định hướng Thànhphần khoáng vật gồm: felspat kali (4594%), plagioclas (019%) thường ít gặptrong đá, thạch anh (2033%), pyroxen (4-11%) thường là aegirin, augit, amphibol

(17%) là riebeckit Khoáng vật phụ thường gặp là sphen, zircon, apatit, orthit, đôi

khi có fluorit và khoáng vật quặng (13%)

Các đá granitoid phức hệ Nậm Xe – Tam Đường là những thể xâm nhập nhỏ

và bị phong hoá bóc vỏ mạnh, do vậy không quan sát được quan hệ giữa chúng với

đá vây quanh cũng như các hiện tượng biến đổi sau magma

- Phức hệ Pu Sam Cap (aSy/Epc).

Phức hệ Pu Sam Cap bao gồm trong nó cả đá phun trào trachyt, leucitophyr,tuf aglomerat và tuf trachyt và các đá xâm nhập trung tính kiềm đến kiềm, các đámạch minet, shonkinit, các đá mạch của syenit

Phức hệ Pu Sam Cap phân bố chủ yếu ở khu vực bản Đông Pao, bản Thẳm vớihình dạng phức tạp chúng xuyên cắt và gây hoa hoá đá vôi hệ tầng Đồng Giao (T2a

đg) Hệ thống các đá mạch của phức hệ rất phong phú và đa dạng bao gồm từ minet,

shonkinit, syenit aplit đến bostonit Phức hệ Pu Sam Cap được hình thành bởi hai

pha xâm nhập:

- Pha 1: Chủ yếu là syenit hạt nhỏ đến hạt vừa và syenit thạch anh

- Pha 2: Các đá mạch minet, shonkinit, syenit aplit và bostonit

Thành phần thạch học chủ yếu gồm syenit kiềm, syenit porphyr, syenit thạchanh, granosyenit Đá syenit thường có màu vàng nhạt, xám nhạt, tím nhạt, cấu tạokhối, kiến trúc hạt nhỏ bán tự hình đến tự hình Thành phần khoáng vật gồm felspatkali orthoclas (5091%), plagioclas (120%), thạch anh (05%), lượng biotit vớicác đá sáng màu hoặc màu xám sáng là (03%), với các đá màu xám đen hay xanhđen (417%), pyroxen (032%) thường là aegirin, augit và diopsid, amphibol

(025%) là riebeckit và hornblend, đôi khi còn gặp hedenbergit ở dạng tha hình

Khoáng vật phụ phổ biến là sphen, zircon, apatit, đôi khi có leucoxen, granat

- Các loại đá mạch

+ Minet là loại đá mạch phổ biến nhất trong vùng mỏ, đá có màu lục, xám lục,khi bị phong hóa có màu vàng xám, nâu xám, kiến trúc porphyr trên nền hạt nhỏnửa tự hình, đôi khi là kiến trúc hạt nửa tự hình và kiến trúc khảm Thành phầnkhoáng vật gồm: ban tinh (033%) thường là biotit (025%), pyroxen (018%) là

augit và diopsid, cũng có khi là felspat kali (03%) Nền (6894%) gồm có felspat

kali (4381%) thường là orthoclas và microclin, biotit (729%), thạch anh (06%)

pyroxen (628%) là augit và diopsid, cá biệt có những mẫu xuất hiện olivin (10%),

plagioclas thường ít gặp Khoáng vật phụ có apatit (12%) màu xám nhạt, hạt lớn.

+ Sonkinit và voghezit: đá sẫm màu hơn minet (xám đen, đen lục) Thành

phần khoáng vật gồm: fespat kali 30 - 50%, pyroxen 30 - 50%, biotit 5 - 20%, ít hơn

có olivin, calcit, apatit

c Đặc điểm kiến tạo

Sự phổ biến của các đá xâm nhập axit - kiềm trong khu vực phía tây dãyPusamcap và vùng mỏ chứng tỏ hoạt động kiến tạo ở đây rất mạnh mẽ, có nhiềugiai đoạn với mức độ khác nhau

Dọc theo đứt gãy Đông Pao - Tam Đường thường gặp đá vôi dăm kết, đáphiến, cát kết bị cà nát, vò nhàu, nén ép mạnh, xuất hiện nhiều mặt trượt nhỏ trongcác lớp sét than, sét vôi và đá vôi với phương chung tây bắc - đông nam.

Về phía tây và tây nam vùng mỏ cũng xuất hiện những đứt gãy có phươngchung tây bắc - đông nam và gây ra các hiện tượng cà nát, vò nhàu trong đá vâyquanh Khối syenit Đông Pao xuyên lên đã gây ra cấu tạo vòm phủ của đá vôi, đới

dăm kết và các biến đổi: hoa hóa, dolomit hóa Sự hình thành khối syenit Đông Pao,

các thân quặng đất hiếm - fluorit - barit và các pha đá mạch sinh sau đều có liên

quan đến các giai đoạn hoạt động kiến tạo trong khu vực Các hệ thống khe nứt

trong khối syenit Đông Pao khá phức tạp, nhưng nhìn chung các thân quặng và đámạch thường có phương chung tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam

bị ép phiến, uốn nếp vò nhàu mạnh

Than màu đen, ánh, thuộc loại than lửa dài đến than bán antraxit Trong than

rải rác có xâm tán pyrit dạng hạt nhỏ Biểu hiện than đá trong vùng ít triển vọng doquy mô quá nhỏ

- Đất hiếm - barit - fluorit.

Vùng mỏ xã Bản Giang – Bản Hon đã phát hiện được 60 thân quặng lớn nhỏ,các thân quặng lớn thường phân bố ở ven rìa khối syenit Đường phương và hướngcắm của các thân quặng thay đổi khá phức tạp Thành phần khoáng vật chủ yếutrong quặng ở mỏ gồm: các khoáng vật đất hiếm (chủ yếu là bastnaesit, ít hơn cóparisit, lantanit), barit, fluorit, ngoài ra còn có ít các khoáng vật pyrolusit, martit,pyrit bị limonit - goethit hoá Quặng ở mỏ bị phong hoá khá mạnh

1.3 Tổng quan về quặng đất hiếm

1.3.1 Khái quát chung v ề đất hiếm

a Đặc điểm địa hóa - khoáng vật

Đất hiếm là nhóm gồm có 17 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn

Mendeleev, gồm các nguyên tố có số thứ tự từ 57 (lantan) đến 71 (lutexi) và nguyên

tố ytri (số thứ tự 39), nguyên tố scandi (số thứ tự 21)

Trong công nghệ tuyển khoáng, các nguyên tố đất hiếm được chia thành 2nhóm: nhóm nhẹ (lantan-ceri) và nhóm nặng (ytri), hoặc chia thành 3 nhóm: nhómnhẹ, nhóm nặng và nhóm trung gian (bảng 1.6)

Bảng 1.6 Phân loại nhóm các nguyên tố đất hiếm

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ScNhóm nhẹ (nhóm lantan – ceri) Nhóm nặng (nhóm ytri)

Hiện nay, đã phát hiện khoảng 250 khoáng vật chứa đất hiếm, trong đó có trên

60 khoáng vật chứa từ 5 ÷ 8% đất hiếm trở lên và được chia thành hai nhóm chính:

- Nhóm 1: gồm các khoáng vật chứa ít đất hiếm, có thể thu hồi như một sảnphẩm đi kèm trong quá trình khai thác và tuyển quặng

- Nhóm 2: gồm các khoáng vật giàu đất hiếm có thể sử dụng trực tiếp như sảnphẩm hỗn hợp đất hiếm

Theo thành phần hóa học, các khoáng vật đất hiếm được chia thành 9 nhóm:

1 Fluorur: yttofluorit, gagarunit, fluoserit

2 Carbonat và fluocarbonat: bastnaesit, parisit, ancylit, hoanghit

3 Phosphat: monazit, xenotim

4 Silicat: gadolinit, britholit, thortveibit

5 Oxyt: fergusonit, esinit, euxenit

6 Arsenat: checrolit

7 Borat: braitschit

8 Sulfat: chukhrolit

9 Vanadat: vakefieldit

Trong 9 nhóm trên có 5 nhóm đầu là quan trọng nhất, trong đó các khoáng vật

bastnaesit, monazit, xenotim và gadolonit được xem là những khoáng vật côngnghiệp quan trọng của đất hiếm

Bảng 1.7 Các khoáng vật đất hiếm và chứa đất hiếm phổ biến

Tên

khoáng vật Công thức hóa học

Phân bổ đất hiếm chính

Phần trăm oxyt đất hiếm

Alanit (R, Ca)2(Al,Fe,Mn,Mg)(SiO4)3H2O Nhẹ 5÷20Apatit {(Ca,R)5(P,Si)O4}3(F,Cl,OH)} Nhẹ 0÷20

Xerit (Ce, Ca)10(SiO4)6(OH,Cl)2 Nhẹ 70

Eudialit {(Ca, R)2Na4}(Fe,Mn,Y)ZiSi8(OH,Cl)2 Nặng, nhẹ

-Euxenit (R,Ca,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6 Nặng 14÷43

Fecgusonit (R, Ca, U,Th)(Nb,Ta,Ti)O4 Nặng 46

Smacskit (Y, Ce,U,Fe3)3(Nb,Ta,Ti)5O16 Nặng 22

-(R - đất hiếm nói chung)

Theo bảng 1.7, trong một số khoáng vật quặng đất hiếm có chứa các nguyên tốphóng xạ (U, Th) Do đó, trong các thân quặng đất hiếm thường có cường độ phóng

xạ cao

b Ứng dụng

Đất hiếm là một loại khoáng sản đặc biệt, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

công nghệ kỹ thuật cao như làm chất xúc tác trong công nghệ lọc hóa dầu và xử lý

môi trường; ứng dụng trong công nghệ laser; dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu,

gốm, sứ, kính, thuốc nhuộm kính, chế tạo đèn catot trong thiết bị vô tuyến truyềnhình; ứng dụng hạt nhân; làm các chế phẩm phân bón vi lượng nhằm tăng năng suất

và chống chịu sâu bệnh cho cây trồng; trực quang hóa ảnh y học, công nghệ rada vàvật liệu siêu dẫn

1.3.2 Đặc điểm phân bố đất hiếm Việt Nam

Đất hiếm phân bố chủ yếu ở khu vực Tây Bắc, gồm các tỉnh: Lai Châu, Lào

Cai và Yên Bái Tại miền Trung, đất hiếm chỉ phân bố dọc theo ven biển và chủ yếunằm trong sa khoáng ilmenit nên trữ lượng không lớn, hàm lượng đất hiếm thấp

Trước đây, tại Việt Nam cũng có khai thác đất hiếm, nhưng công nghệ còn lạc hậu,

chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công và dẫn đến tổn thất tài nguyên lớn, côngsuất thấp, không tách được hết thành phần nguyên tố đất hiếm

Hiện nay, nước ta đang nghiên cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực nôngnghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, chế tạo hợp kim gang, thép, thủy tinh, bộtmàu nhưng vẫn chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc quy mô nhỏ

Các kiểu mỏ đất hiếm: tùy theo mục đích nghiên cứu, các mỏ, điểm mỏ đất hiếm

trên lãnh thổ Việt Nam có thể chia thành các loại khác nhau

Theo nguồn gốc có thể chia thành 3 kiểu:

- Mỏ nhiệt dịch: phân bố ở Tây Bắc, gồm các mỏ lớn, có giá trị như: BắcNậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao, Mường Hum, Yên Phú và hàng loạt các biểuhiện khoáng hóa đất hiếm khác trong vùng Thân quặng có dạng mạch, thấu kính, ổ,

đới xuyên cắt vào các đá có thành phần khác nhau: đá vôi, đá phun trào bazơ, đásyenit, đá phiến Hàm lượng tổng oxyt đất hiếm trong các mỏ từ 1% đến trên 36%

Hình 1.4 Sơ đồ phân bố các mỏ đất hiếm ở Lai Châu

- Kiểu mỏ hấp thụ ion: kiểu mỏ này mới được phát hiện tại khu vực huyện BảoThắng, tỉnh Lào Cai Quặng đất hiếm nằm ở vỏ phong hóa của đá granit kiềm, hàm

lượng tổng đất hiếm khoảng 0,0443 ÷ 0,3233%, trung bình khoảng 0,1% Các kết

quả nghiên cứu bước đầu cho thấy loại quặng này tuy hàm lượng đất hiếm không

cao, nhưng điều kiện khai thác thuận lợi, công nghệ tách tuyển quặng đơn giản Do

đó, cần được quan tâm điều tra, thăm dò để khai thác khi có nhu cầu

- Mỏ sa khoáng: gồm hai kiểu là sa khoáng lục địa và ven biển

+ Sa khoáng lục địa: phân bố ở vùng Bắc Bù Khạng (Pom Lâu, Châu Bình vàBản Gió) Tại các mỏ, điểm quặng này đất hiếm dưới dạng khoáng vật monazit,xenotim đi cùng elimenit, zircon

+ Sa khoáng ven biển: ven bờ biển Việt Nam có nhiều mỏ và điểm quặng sakhoáng ilmenit có chứa các khoáng vật đất hiếm như mỏ: Kỳ Khang, Kỳ Ninh, CẩmHòa, Cẩm Nhượng (Hà Tĩnh), Kẻ Sung (Thừa Thiên Huế), Cát Khánh (Bình Định),Hàm Tân (Bình Thuận)…

Theo thành phần nguyên tố có thể chia làm 2 loại:

- Đất hiếm nhóm nhẹ: gồm các mỏ Nam Nậm Xe, Bắc Nậm Xe, Đông Pao vàquặng sa khoáng Trong đó, khoáng vật đất hiếm chủ yếu là bastnaesit (Nậm Xe,

Đông Pao, Mường Hum) và monazit (Bắc Bù Khạng, sa khoáng ven biển)

- Đất hiếm nhóm nặng: điển hình là mỏ Yên Phú với tỷ lệ hàm lượng oxyt đấthiếm nhóm nặng trên tổng oxyt đất hiếm trung bình khoảng 30% Ngoài mỏ YênPhú, mỏ đất hiếm Mường Hum có tỷ lệ này tương đối cao, trung bình khoảng 22%

1.3 3 Đặc điểm quặng đất hiếm khu vực nghiên cứu

Kết quả thăm dò cho thấy, các thân quặng có kích thước lớn chủ yếu phân bố

ở phần ven rìa khối xâm nhập syenit phức hệ Pusamcap, đôi khi gặp trong ranh giới

tiếp xúc giữa đá carbonat hệ tầng Đồng Giao với syenit Tuy nhiên, quặng nguyênsinh tồn tại trong các loại đá này dưới dạng xâm tán, mạch, mạng mạch thường có

hàm lượng thấp Trong điều kiện ngoại sinh, đá syenit chứa quặng bị phong hoá dẫnđến rửa trôi vật chất phi quặng và tái làm giàu thành phần có ích nên đã tạo ra các