BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH ĐÌNH HUẤN ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN ĐỘC HẠI KHU VỰC THANH HOÁ - QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN MƠI TRƯỜNG TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2015 Cơng trình hồn thành Bộ mơn Tìm kiếm - Thăm dò Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Phương, Trường Đại học Mỏ - Địa chất TS Nguyễn Quang Hưng, Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Phản biện 1: PGS.TS Lưu Đức Hải Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Phản biện 2: PGS.TS Đỗ Đình Tốt Tổng hội Địa chất Việt Nam Phản biện 3: TS Nguyễn Văn Nam Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp trường Đại học Mỏ-Địa chất, Đức Thắng - Bắc Từ Liêm - Hà Nội Vào hồi giờ, ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án Thư viện Quốc gia, Hà Nội thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Qua nhiều năm tìm kiếm, đánh giá thăm dò, lãnh thổ Việt Nam phát nhiều mỏ, điểm khoáng sản; có lượng khơng nhỏ mỏ, điểm khống sản thuộc loại khống sản phóng xạ mỏ, điểm khống sản có chứa ngun tố phóng xạ Trong tự nhiên, khống sản phóng xạ tồn mỏ độc lập dạng khoáng vật, dạng nguyên tố với khoáng sản khác Để đánh giá nhiễm, phát tán phóng xạ vào môi trường ảnh hưởng chúng đến môi trường sinh thái sức khỏe người; trước hết phải hiểu biết mơi trường phóng xạ tự nhiên, đặc điểm phân bố mức độ ảnh hưởng chúng đến môi trường khu vực, diện tích cụ thể; phải khoanh định diện tích phân bố khống sản phóng xạ, diện tích dự báo nhiễm phóng xạ tự nhiên đánh giá tác động chúng đến môi trường Đây nhiệm vụ cấp thiết mang tính thời Đề tài: “Đặc điểm phân bố khoáng sản độc hại khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam đề xuất giải pháp phịng ngừa ảnh hưởng chúng đến mơi trường” NCS lựa chọn nhằm góp phần giải vấn đề cấp thiết thực tế đòi hỏi có tính thời Trong khn khổ khối lượng luận án giành học vị tiến sĩ địa chất, NCS tập trung nghiên cứu khoáng sản phóng xạ phạm vi tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Nam Các loại khống sản độc hại khác theo quy định luật khoáng sản Việt Nam (năm 2010) Nghị định số 15/2012/NĐ-CP Chính phủ tài liệu nhiều hạn chế nhà khoa học cịn có nhiều ý kiến khác nhau, nên luận án NCS không sâu nghiên cứu ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: diện tích phân bố mỏ, điểm khoáng sản độc hại; trọng tâm mỏ phóng xạ mỏ, điểm khống sản chứa ngun tố phóng xạ - Phạm vi nghiên cứu: thành tạo địa chất chứa khoáng sản độc hại; trọng tâm thành tạo địa chất chứa khống sản phóng xạ phân bố địa bàn tỉnh từ Thanh Hoá đến Quảng Nam MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố khống sản độc hại; trọng tâm khống sản phóng xạ diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên khu vực Thanh Hố - Quảng Nam; xây dựng sở nguyên tắc khoanh định diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ Xác lập quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ đề xuất giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng chúng đến môi trường khu vực nghiên cứu NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Để đạt mục tiêu, luận án tập trung giải nội dung: - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất khoáng sản độc hại; trọng tâm khống sản phóng xạ diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên khu vực Thanh Hoá-Quảng Nam; - Nghiên cứu xác định thành phần mơi trường phóng xạ tự nhiên, đánh giá trạng mức độ ảnh hưởng ngun tố phóng xạ đến mơi trường khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam; - Xác lập quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ tự nhiên (hệ phương pháp đánh giá mơi trường phóng xạ) khoanh định diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ theo tiêu chí mơi trường khu vực Thanh Hóa-Quảng Nam Áp dụng thử nghiệm số mỏ, điểm khống sản phóng xạ mỏ, điểm khống sản có chứa ngun tố phóng xạ khu vực nghiên cứu; - Dự báo ảnh hưởng phóng xạ tự nhiên đến mơi trường q trình điều tra, thăm dị khống sản phóng xạ khống sản chứa nguyên tố phóng xạ; từ đề xuất giải pháp phòng ngừa giảm thiểu mức độ ảnh hưởng phóng xạ tự nhiên đến mơi trường sinh thái sức khoẻ người PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực nhiệm vụ nêu trên, NCS sử dụng phương pháp: - Thu thập, tổng hợp loại tài liệu liên quan khống sản phóng xạ giới Việt Nam; - Phương pháp tiếp cận hệ thống, kết hợp phương pháp địa chất môi trường (khảo sát, nghiên cứu, đo đạc thông số mơi trường thực địa); - Lấy phân tích mẫu môi trường theo tiêu chuẩn Việt Nam giới phương pháp phổ gamma phông thấp, ; - Mơ hình hố đối tượng nghiên cứu mơ hình địa mơi trường (bản đồ địa chất môi trường, mặt cắt địa chất môi trường) kết hợp số mơ hình tốn để xử lý tài liệu địa môi trường - Sử dụng phương pháp đối sánh, kết hợp kinh nghiệm thực tế ý kiến chuyên gia CƠ SỞ TÀI LIỆU Luận án thực sở tài liệu NCS thu thập nghiên cứu phóng xạ q trình cơng tác Liên đồn Địa chất Xạ-Hiếm từ năm 2002 đến NCS trực tiếp thi cơng đề án khoanh định diện tích khống sản độc hại (trong có khống sản phóng xạ) tham gia xây dựng Thông tư Quy định kỹ thuật công tác điều tra, đánh giá địa chất mơi trường khống sản độc hại, đề tài khoáng sản độc hại toàn quốc triển khai nhiều đợt khảo sát thực địa; đặc biệt khu vực từ Thanh Hoá tới Quảng Nam.Ngồi ra, NCS cịn tham khảo tài liệu nhiều cơng trình nghiên cứu có liên quan tới lĩnh vực địa chất môi trường, địa chất - khống sản, địa vật lý mơi trường Các tài liệu tham khảo thể danh mục tài liệu tham khảo luận án NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN - Xác lập quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ tự nhiên (hệ phương pháp điều tra khảo sát mơi trường phóng xạ) (hình 2.12) khác biệt so với khảo sát địa chất khoáng sản, mạng lưới khảo sát phân bố dựa số điểm/km2 phương pháp đo gamma, khí phóng xạ khu vực dân cư gồm đo nhà, nhà để tính liều hiệu dụng Xác lập cơng thức tính liều hiệu dụng phù hợp với tài liệu thực tế thiết bị máy móc đo phóng xạ mơi trường có Việt Nam - Các yếu tố thành phần gây nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên (liều chiếu ngoài, liều chiếu liều tương đương) có dạng phân bố thống kê theo mơ hình chuẩn loga chuẩn có quan hệ mật thiết với quy mơ vị trí phân bố mỏ, điểm mỏ khống sản phóng xạ; mỏ, điểm mỏ chứa ngun tố phóng xạ Phơng tự nhiên mơi trường phóng xạ khu vực nghiên cứu có thay đổi lớn từ 1,43÷3,0 mSv/năm, tập trung cao khu vực Tây Nghệ An Tây Quảng Nam - Các diện tích dự báo nhiễm phóng xạ tự nhiên hình thành chủ yếu theo phương thức lan tỏa phân bố xung quanh thân quặng mỏ, điểm khống sản phóng xạ thực thụ mỏ, điểm khống sản chứa ngun tố phóng xạ (U, Th) - Q trình điều tra, thăm dị mỏ, điểm khống sản phóng xạ mỏ, điểm khống sản chứa phóng xạ làm tăng tổng liều xạ khu vực nghiên cứu không gian (trong phạm vi 50÷70m tính từ vị trí cơng trình thăm dị) mức độ (gia tăng gấp 2÷7 lần liều chiếu cho phép dân chúng) Sự gia tăng tổng liều xạ hoạt động địa chất phụ thuộc vào thành phần vật chất quặng, hàm lượng urani thori thân quặng, quy mô mức độ điều tra, thăm dò LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ - Luận điểm 1: Diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên hình thành chủ yếu theo phương thức lan tỏa môi trường nước, đất, khơng khí động thực vật xung quanh mỏ, điểm khống sản phóng xạ thực thụ; mỏ, điểm khống sản có chứa ngun tố phóng xạ (U, Th) Trong diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên chuỗi phân rã đồng vị phóng xạ họ thori đóng vai trị phân bố chủ yếu trầm tích Holocen tạo thành dải không liên tục dọc bờ biển từ Thanh Hóa đến Quảng Nam vài nơi thung lũng núi phía tây Nghệ An; diện tích nhiễm chuỗi phân rã đồng vị phóng xạ họ urani đóng vai trị phân bố đá trầm tích tuổi Trias, tập trung trũng Nơng Sơn phía Tây Quảng Nam - Luận điểm 2: Tuân thủ theo khuyến cáo ICRP (2000), luận án xác lập nguyên tắc chung nguyên tắc riêng phân chia khoanh định “diện tích dự báo nhiễm”, “diện tích kiểm sốt” “diện tích an tồn” mơi trường phóng xạ tự nhiên cho khu vực nghiên cứu Xác lập quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ tự nhiên phù hợp với thực tế, đủ mức chi tiết bảo đảm độ tin cậy cho việc đề xuất giải pháp phòng ngừa giảm thiểu ảnh hưởng phóng xạ tự nhiên đến môi trường Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 9.1 Ý nghĩa khoa học - Kết nghiên cứu Luận án góp phần nhận thức đầy đủ toàn diện đặc điểm phân bố khống sản phóng xạ diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam; - Xác định thành phần mơi trường phóng xạ tự nhiên, dự báo trạng mức độ ảnh hưởng mơi trường phóng xạ hoạt động điều tra thăm dị khống sản phóng xạ khống sản chứa ngun tố phóng xạ đến mơi trường; - Góp phần hồn thiện phương pháp luận đánh giá mơi trường phóng xạ mỏ phóng xạ thực thụ mỏ phóng xạ kèm nói riêng mỏ khống sản độc hại nói chung 9.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đóng góp sở liệu địa chất môi trường quan trọng thu nhận từ máy móc thiết bị đại tài liệu thực tế, có ý nghĩa quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội khu vực Thanh Hố Quảng Nam Luận án hồn thành Bộ mơn Tìm kiếm-Thăm dị, Trường Đại học Mỏ-Địa chất hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Phương, TS Nguyễn Quang Hưng NCS bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học hướng dẫn tận tình, hiệu suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án NCS Trong trình thực luận án, NCS nhận quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi Bộ Mơn Tìm kiếm-Thăm dò, khoa Địa chất, Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ-Địa chất, phịng Sau đại học, khoa Mơi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường, Tổng cục Địa chất Khống sản, Tổng cục Mơi trường, Liên đồn Địa chất Xạ Hiếm, Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Sở Tài ngun Mơi trường tỉnh từ Thanh Hố đến Quảng Nam đồng nghiệp NCS xin bày tỏ lòng biết ơn hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện đơn vị, nhà khoa học đồng nhiệp; xin cảm ơn nhà khoa học, nhà địa chất, nhà môi trường có cơng trình nghiên cứu trước cho phép NCS tham khảo kế thừa luận án CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế-xã hội lịch sử nghiên cứu địa chất 1.1.1 Khái lược đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội a Khái lược đặc điểm địa lý tự nhiên: vùng nghiên cứu gồm tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Nam có diện tích 61.853,49km2 - Đặc điểm địa hình: vùng nghiên có địa hình phức tạp với thung lũng, cao nguyên phẳng đỉnh núi cao bị phân cắt mạnh - Đặc điểm khí hậu: khu vực nghiên cứu nằm khu vực khí hậu nhiệt đới với mùa rõ rệt chịu ảnh hưởng mùa đông lạnh miền Bắc - Thảm thực vật: khu vực có hệ thực vật, động vật đa dạng, độc đáo với nhiều nguồn gen quý Các rừng giàu chủ yếu phân bố đỉnh núi cao, diện tích cịn lại chủ yếu rừng nghèo rừng tái sinh b Đặc điểm kinh tế nhân văn - Đặc điểm kinh tế: tình hình kinh tế khu vực nghiên cứu cịn nhiều khó khăn, nhiên tốc độ tăng trưởng kinh tế vùng phát triển mạnh mẽ có chuyển dịch theo hướng tích cực - Dân cư: khu vực nghiên cứu có 15 dân tộc anh em sinh sống Kinh, Mường, Thái, Thổ, Dao, với 11.593.023 người sinh sống (năm 2012) 1.1.2 Tóm tắt lịch sử nghiên cứu địa chất: khu vực nghiên cứu có nhiều cơng trình nghiên cứu địa chất khống sản, bao gồm nhiều cơng trình nghiên cứu tổng hợp, chuyên đề nghiên cứu sâu địa chất, khống sản quy mơ khu vực đề án điều tra đánh giá thăm dò khống sản chi tiết diện tích khu mỏ định Trong có số mỏ, điểm khống sản độc hại có chứa ngun tố độc hại 1.2 Đặc điểm địa chất - khoáng sản a Địa tầng: tham gia vào cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu (hình 1.1) gồm thành tạo biến chất, trầm tích lục nguyên xen phun trào, trầm tích lục nguyên-cacbonat có tuổi từ Proterozoi đến Đệ tứ với 63 hệ tầng gồm hệ tầng Sơng Re,…, trầm tích Đệ tứ b Magma: khu vực nghiên cứu có 29 phức hệ magma từ phức hệ Tu Mơ Rông, , phức hệ Bản Chiềng đai mạch chưa rõ tuổi c Kiến tạo: khu vực có cấu tạo địa chất phức tạp với nhiều hệ thống đứt gãy, uốn nếp, thành tạo magma hoạt động kiến tạo đáng ý khác d Khoáng sản: vùng nghiên cứu có cấu trúc địa chất khác nhau, cấu trúc, điều kiện địa chất tạo nên loại khống sản đặc trưng với quy mơ lớn, nhỏ khác với 13 nhóm khống sản từ nhóm khống sản sắt hợp kim sắt đến nước khoáng - nước nóng Tóm lại: Khu vực nghiên cứu có mặt nhiều thành tạo địa chất từ Proterozoi đến Đệ tứ, với 29 phức hệ đá magma có thành phần đa dạng từ acid đến đá siêu mafic; khu vực nghiên cứu thuộc cấu trúc Trường Sơn, nằm khối Nam Trung Hoa khối nâng KonTum, có cấu trúc địa chất phức tạp với phát triển nhiều hệ thống đứt gãy, uốn nếp Mỗi cấu trúc, điều kiện địa chất khác tạo nên khoáng sản đặc trưng với quy mơ khác Trong đó, có giá trị urani khu vực Quảng Nam, tiếp đến sa khoáng ven biển, vàng, than, sắt, đá xây dựng thông thường cao cấp CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Khái niệm thuật ngữ sử dụng luận án Khoáng sản độc hại: Khống sản độc hại gồm khống sản phóng xạ, thủy ngân, asen, asbet; khống sản chứa ngun tố phóng xạ độc hại mà khai thác phát tán mơi trường chất phóng xạ độc hại vượt mức quy định quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam (Điều 6, Nghị định số 15/2012/NĐ-CP phủ ngày 09 tháng năm 2012) Tổng hợp tài liệu nghiên cứu nước thời gian qua theo NCS: Khoáng sản độc hại khoáng sản mà nhóm khống vật ngun tố khơng có chức thể người, mà ảnh hưởng xấu đến hệ thống nội tạng, yếu tố dinh dưỡng… gây ảnh hưởng đến sức khỏe người động thực vật bao gồm nguyên tố phóng xạ, asen, thủy ngân, asbet, Tuy nhiên, Luận án NCS tập trung nghiên cứu nhóm khống sản phóng xạ khống sản có chứa nguyên tố phóng xạ khu vực từ Thanh Hố đến Quảng Nam 2.1.2 Các ngun tố phóng xạ 2.1.2.1 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đồng vị phóng xạ a Khái nhiệm phóng xạ nguyên tố phóng xạ: phóng xạ tượng số hạt nhân nguyên tử không bền vững bị biến đổi phát tia xạ hạt nhân (tia phóng xạ) Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi đồng vị phóng xạ, cịn ngun tử khơng phóng xạ gọi đồng vị bền Các nguyên tố phóng xạ gồm đồng vị phóng xạ (khơng có đồng vị bền) gọi nguyên tố phóng xạ b Đồng vị phóng xạ: ngồi đồng vị phóng xạ tự nhiên (K40, Rb87, Srn147, Lu176) nêu, cịn có U235, U238, thali, chì, bismuth, poloni, radi, actini thori Các đồng vị phóng xạ có tên gọi khác với tên nguyên tố tương ứng Bi210 gọi radi E, Po212 gọi thori C Các nguyên tố hóa phóng xạ đồng vị xếp vào nhóm phóng xạ có hoạt độ phóng xạ lớn 74Bq/g (0,002UCi/g) 2.1.2.2 Nguyên tố phóng xạ: urani tự nhiên gồm đồng vị U238 chiếm 99,274%; U235 chiếm 0,7205%; U234 chiếm 0,0055% Các nguyên tử urani có hạt nhân nặng bán kính ion lớn Trong tự nhiên urani không tồn dạng nguyên tố độc lập mà dạng hoá trị III, IV, V, VI Tuy nhiên thực tế urani hố trị IV, VI có ý nghĩa địa hố khống vật học, cịn urani hố trị III, V bền vững điều kiện phịng thí nghiệm Tất khống vật urani chứa ơxy ion urani có lực mạnh mẽ với ơxy, điều kiện acid mạnh, ion U4+ tồn đọc lập dung dịch tạo thành hợp chất, ion U6+ tồn tự nhiên dạng UO22+, lực hấp dẫn ơxy có vai trò quan trọng việc xác định đặc điểm địa hố urani Ngồi ra, phóng xạ tự nhiên cịn có q trình phân rã tạo nên sản phẩm cháu chủ yếu trạng thái rắn: radi….cuối nguyên tố Pb Trong có hai đồng vị dạng khí radon có chu kỳ bán phân rã 3,82 ngày thoron có chu kỳ bán phân rã 52 giây Đáng ý khí radon có chu kỳ bán phân rã lâu, di chuyển xa khơng khí 2.1.2.3 Nguồn phóng xạ tự nhiên: nguồn phóng xạ tự nhiên gồm nhân phóng xạ vỏ trái đất có có khoảng 20 nguồn (U235, U238, U244,Th232,Ra226, K40, Rb87,…) Tuy nhiên có nguồn có nhân U235, U238, U244, Th232, Ra226, K40, sáu nguồn có nguồn chủ đạo gồm U235, U238, Th232 2.1.2.4 Các xạ nguyên tố phóng xạ: xạ (ion hoá) tác dụng sinh học xạ ion hoá tương tác với vật chất gây ion hoá, kích thích 11 Trên sở nghiên cứu tài liệu trước thực tế triển khai dự án mơi trường nói chung mơi trường phóng xạ nói riêng thời gian qua thấy với điều kiện Việt Nam nay, việc áp dụng phương pháp đánh giá mơi trường phóng xạ số nhà nghiên cứu đề xuất cơng trình phù hợp với dụng cụ, thiết bị trang bị quan hoạt động lĩnh vực điều tra, đánh giá mơi trường phóng xạ Các dụng cụ, thiết bị có thuộc loại đại giới Hệ phương pháp thiết bị, dụng cụ sử dụng có nhiều lợi quy trình, quy phạm cơng bố rộng rãi nước, thiết bị vận hành đơn giản với chi phí thấp khả sử dụng tối đa Trên sở phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ giới Việt Nam khả áp dụng chúng, kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn cho thấy để đánh giá ảnh hưởng môi trường phóng xạ cần phải dựa giá trị tổng liều Với hàm lượng chất phóng xạ mơi trường nhỏ, cần có hệ thống thiết bị có độ nhạy độ tin cậy cao Từ kết tổng hợp tài liệu có trước kinh nghiệm thực tế cho phép NCS xác lập quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ (hệ phương pháp điều tra đánh giá mơi trường phóng xạ) (hình 2.12) QUY TRÌNH KIỂM SỐT MƠI TRƯỜNG PHĨNG XẠ Thu thập, tổng hợp tài liệu kết hợp với phương pháp tiệm cận hệ thống Khảo sát thực địa (địa chất môi trường, địa vật lý môi trường) Lấy, gia công phân tích mẫu (đất, nước, thực vật) Tổng hợp, xử lý tài liệu (mơ hình hố, mơ hình tốn, ứng dụng mơ hình lan truyền) Đối sánh, kết hợp với kinh nghiệm thực tế Điều tra xã hội học (tham vấn cộng đồng) Hình 2.12 Quy trình kiểm sốt mơi trường phóng xạ tự nhiên CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN ĐỘC HẠI TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Đặc điểm phân bố khống sản phóng xạ khu vực nghiên cứu 3.2.1 Khống sản phóng xạ thực thụ Trong khu vực nghiên cứu phát ghi nhận có mặt mỏ, điểm khống sản phóng xạ thực thụ phân bố tỉnh Thừa Thiên Huế Quảng Nam 12 Hình 3.3 Mặt cắt địa chất tuyến T.31/4, Mỏ urani An Điềm - Quảng Nam (Theo tài liệu Nguyễn Đăng Thành, năm 2001) Các thân quặng mỏ, điểm mỏ phóng xạ thực thụ chủ yếu quặng hóa urani cát kết có tuổi Trias thuộc vùng trũng Nơng Sơn phân bố phía Tây Quảng Nam Các thân quặng, lớp đá chứa quặng urani có chiều dài từ 80÷2.500m, dày từ 0,6÷10,8m, hàm lượng trung bình từ 0,006 ÷ 1,6% U3O8; 0,003 ÷ 6,61% ThO2; 0,27 ÷ 0,54.10-3 ppm Ra 3.2.2 Khống sản phóng xạ kèm Trong khu vực nghiên cứu xác nhận 31 mỏ, điểm khoáng sản có chứa nguyên tố phóng xạ Kết nghiên cứu cho thấy thân quặng mỏ, điểm mỏ phóng xạ kèm chủ yếu sa khống dọc ven biển từ Thanh Hóa đến Quảng Nam phân bố thung lũng núi khu vực Tây Nghệ An với chiều dài thân quặng từ 1.000÷13.000m; dày từ 0,5÷5,0m; chiều rộng từ 50÷450m Hàm lượng từ 0,002÷0,176% U3O8; 0,002÷0,26% ThO2 Cường độ phóng xạ từ vài µR/h đến 900µR/h; Kết nghiên cứu cho thấy, mỏ, điểm mỏ phóng xạ thực thụ phân bố tập trung phía Tây Quảng Nam; mỏ, điểm khống sản có chứa ngun tố phóng xạ tập trung thành dải không liên tục từ Thanh Hoá đến Quảng Nam thung lũng núi phía Tây Nghệ An 3.2 Đặc điểm phân bố khống sản asen Qua q trình thu thập, tổng hợp tài liệu xác nhận có mặt asen, nhiên khu vực nghiên cứu, khoáng sản asen với khoáng sản vàng, antimon tập trung Thanh Hố, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Nam với 09 mỏ, điểm mỏ chứa nguyên tố asen Các thân quặng có dạng nhánh, ổ, chỗi thấu kính, mạch, vi mạnh với chiều dài từ 15 ÷ 300m, dày trung bình từ vài cm đến 0,6m Hàm lượng asen từ 0,1.10-4÷0,452% As Khống vật chủ yếu asenopyrit 13 Tóm lại: Theo khái niệm trình bày chương khoáng sản độc hại, đến chưa có tài liệu xác nhận có mặt khoáng sản thủy ngân, asbet khu vực nghiên cứu Như vậy, ngồi ngun tố phóng xạ khu vực cịn ghi nhận có mặt asen, asen thường có mặt khống vật asenopyrit, kèm với mỏ vàng, antimon phân bố khu vực Bá Thước (Thanh Hoá), Kỳ Anh, Hương Khê (Hà Tĩnh), Lệ Thuỷ (Quảng Bình), khu vực Tam Kỳ-Phước Sơn (Quảng Nam) Tuy nhiên, trình bày trên, Luận án tập trung nhiên cứu khống sản phóng xạ 3.3 Thành phần vật chất mỏ phóng xạ khu vực nghiên cứu Đặc điểm thành phần vật chất mỏ phóng xạ khu vực nghiên cứu tổng hợp bảng 3.4 Bảng 3.4 Tổng hợp thành phần vật chất khống sản phóng xạ khu vực nghiên cứu Nhóm Mỏ, điểm mỏ phóng xạ thực thụ Mỏ, điểm mỏ chứa phóng xạ Thành phần khống vật Chính Phụ Nasturan, nasturan Thạch anh, ngậm nước, coffinit, felspat, mica, autunit… pyrit… Ilmenit, xenotin, Granat, ziron, rutil, monazit, nasturan, graphit, than pyrit ẩn tinh antraxit… chứa urani, Thành phần hoá học (từ  đến) U3O8=0,005 ÷ 0,8%; ThO2 =0,0030,73%; Ra=0,270,54.10-3ppm… Monazit=150÷4.800g/m3; Zircon= 29 ÷143g/m3; U=0,002 ÷ 0,176%; Th=0,002÷0,26% Nguyên tố gây ô nhiễm Urani, thori Urani, thori Từ dẫn liệu cho thấy khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa chất phức tạp, cấu trúc địa chất khác tạo khống sản khác nhau; có mỏ, điểm mỏ phóng xạ mỏ, điểm mỏ khống sản chứa ngun tố phóng xạ Trên sở nguồn gốc chia làm nhóm khống sản phóng xạ Mỗi nhóm khống sản phóng xạ có đặc điểm thành phần vật chất khác - Đối với mỏ, điểm mỏ phóng xạ thực thụ chủ yếu khoáng vật nasturan, nasturan ngậm nước, coffinit… với hàm lượng urani từ 0,005÷0,8%U3O8; thori từ 0,003 ÷ 0,73% ThO2 - Đối với mỏ, điểm khoáng sản chứa ngun tố phóng xạ chủ yếu khống vật xenotin, monazit, nasturan… với hàm lượng monazit từ 150÷4.800g/m3; urani từ 0,002÷0,176%, thori từ 0,002÷0,26% 3.4 Phương thức hình thành diện tích nhiễm phóng xạ Sự phát tán tia phóng xạ chất phóng xạ vào mơi trường đất, nước, khơng khí, sinh vật tạo nên diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ hình thành theo phương thức sau: - Các khoáng vật chứa nguyên tố phóng xạ bị phá hủy học hóa học thâm nhập vào thổ nhưỡng, vỏ phong hóa thể địa chất, nước ngầm, nước 14 mặt, động thực vật, tia phóng xạ (radon, thoron) phát tán vào khơng khí tạo nên diện tích ô nhiễm phóng xạ phân bố xung quanh thân quặng, mỏ điểm quặng… - Chất phóng xạ (urani, thori) hòa tan nước ngầm di chuyển khỏi mỏ, đơi di chuyển xa so với vị trí ban đầu - Di chuyển dạng mảnh vụn học tích tụ vỏ phong hóa, trầm tích Đệ tứ Ví dụ bờ sơng Ái Nghĩa,… hoạt độ phóng xạ khơng cao, khơng gây ảnh hưởng nhiều đến người Đơi gió hình thành đụn cát gần mỏ sa khống có chứa nguyên tố phóng xạ (mỏ phong thành) Như vậy, phát tán ngun tố phóng xạ vào mơi trường chủ yếu hình thành theo phương thức lan toả Tóm lại: - Kết điều tra địa chất tỷ lệ 1:1.000.000, 1:200.000, 1:50.000, cơng trình điều tra, nghiên cứu địa chất tỷ lệ đo địa vật lý hàng không (phổ gamma), địa vật lý mặt đất rõ diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ hình thành diện tích có phân bố mỏ, điểm mỏ phóng xạ mỏ, điểm khống sản có chứa phóng xạ - Các diện tích nhiễm phóng xạ có nguy nhiễm phóng xạ tự nhiên chủ yếu hình thành theo phương thức lan tỏa xunh quanh mỏ phóng xạ mỏ có nguyên tố phóng xạ (urani, thori) vào nước,đất, khơng khí động thực vật Đơi hình thành gió (mỏ phong thành) di chuyển sa khoáng tổng hợp (ilmenit, zircon, rutin, monazit) tạo thành đụn cát, gò cát tạo nên diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ Tuy nhiên diện tích phân bố khơng xa mỏ gốc, nên xem chúng hình thành theo phương thức lan tỏa - Trong khu vực nghiên cứu, dị thường mơi trường phóng xạ có nguồn thori phân bố tập trung mỏ sa khoáng tổng hợp ilmenit, ziconi, rutin, monazit phân bố trầm tích có tuổi Holocen vùng ven biển từ Thanh Hóa đến Quảng Nam (Cẩm Hịa, Kỳ Ninh, ) Các dị thường mơi trường phóng xạ có nguồn urani phân bố chủ yếu trầm tích lục ngun có tuổi Trias tạo thành vùng rộng lớn Tây Nam Quảng Nam (An Điềm, Pà Lừa ) 15 CHƯƠNG KHOANH ĐỊNH DIỆN TÍCH DỰ BÁO Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG PHĨNG XẠ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA 4.1.Cơ sở ngun tắc khoanh định diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ 4.1.1 Cơ sở khoanh định diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ Để khoanh định diện tích dự báo nhiễm phóng xạ, NCS dựa vào số tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), thông tư, quy định môi trường bắt buộc áp dụng môi trường đất, nước, không khí Đối với nguyên tố mà TCVN chưa quy định, NCS tham khảo tiêu chuẩn giới (ICRP, IAEA…) - Tiêu chuẩn chính: sử dụng khuyến cáo ICRP-2000 chiếu xạ tự nhiên Thông tư 19/2012/TT-BKHCN công việc xạ - Các tiêu chuẩn thứ cấp: sử dụng quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT; TCVN 7889:2008 tiêu chuẩn HPБ-96 (Nga) 4.1.2 Nguyên tắc khoanh định diện tích nhiễm mơi trường phóng xạ 4.1.2.1 Nguyên tắc chung: tổng hợp tài liệu địa chất khoáng sản vùng tài liệu đánh giá môi trường nước nước ngồi, cơng trình nghiên cứu khoa học tác giả trước cơng trình nghiên cứu sinh tham gia thực từ năm 2002 đến môi trường phóng xạ, luận án đưa nguyên tắc quy trình khoanh định diện tích nhiễm diện tích có nguy nhiễm phóng xạ (hình 4.2) Hình 4.2 Sơ đồ nguyên tắc quy trình khoanh định diện tích dự báo nhiễm phóng xạ - Diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ diện tích phân bố thân quặng, đới khống hóa có ngun tố phóng xạ diện tích chứa ngun tố phóng xạ vượt tiêu chuẩn cho phép xác định báo cáo tìm kiếm đánh giá nghiên cứu địa chất trước - Dựa vào tài liệu thu thập kết hợp với kết khảo sát thực địa đối chiếu với tiêu chuẩn cho phép để khoanh định diện tích dự báo nhiễm có nguy nhiễm mơi trường phóng xạ 16 4.1.2.2 Nguyên tắc khoanh định diện tích bị nhiễm mơi trường phóng xạ tự nhiên a Diện tích dự báo nhiễm phóng xạ tự nhiên có điều kiện sau: - Diện tích có tổng liều tương đương xạ > 10,0 mSv/năm; - Diện tích có nồng độ khí radon > 200,0 Bq/m3; - Diện tích có liều tương đương xạ gamma > 0,6 μSv/h, khoanh diện tích có tổng liều tương đương xạ > 7,0 mSv/năm; - Tổng hoạt độ alpha>0,1Bq/lít tổng hoạt độ beta>1,0 Bq/lít (nước); - Hoạt độ phóng xạ đất > 370,0 Bq/kg (HPБ-96); - Hoạt độ phóng xạ mẫu thực vật > 0,2 mSv/năm (HPБ-96) b Diện tích có nguy nhiễm phóng xạ tự nhiên (diện tích kiểm sốt phóng xạ tự nhiên) có điều kiện sau: - Diện tích có liều tương đương xạ gamma > 0,3 μSv/h, tương đương diện tích có tổng liều tương đương xạ > 7,0 mSv/năm; - Diện tích có nồng độ khí radon > 100,0 Bq/m3 4.2 Kết khoanh định diện tích dự báo nhiễm phóng xạ tự nhiên khu vực nghiên cứu 4.2.1 Phương pháp dự báo nhiễm mơi trường phóng xạ Để khoanh định diện tích dự báo nhiễm mơi trường phóng sử dụng phương pháp: hu thập, tổng hợp tài liệu trước kết hợp khảo sát thực địa (khảo sát địa chất môi trường, đo địa vật lý môi trường,…); mơ hình hóa (địa mơi trường); phương pháp tốn thống kê mơ hình lan truyền; phương pháp chồng, chập đồ; điều tra xã hội học (tham vấn cộng đồng) 4.2.2 Kết khoanh định diện tích dự báo nhiễm phóng xạ tự nhiên Trong tóm tắt luận án, NCS trình bày khoanh định 01 mỏ khống sản phóng xạ (mỏ urani An Điềm) a Đặc trưng suất liều chiếu ngồi: từ số liệu, phân tích áp dụng cơng thức tính tốn suất liều chiếu ngồi cho thấy, suất liều xạ chiếu lớn hệ tầng Sườn Giữa 9,54Sv/h, tiếp đến hệ tầng An Điềm 0,31Sv/h, thấp trầm tích Đệ tứ hệ tầng A San Các thân quặng có thành phần khoáng vật gồm: nasturan, pyrit, marcasit , suất liều xạ chiếu từ 0,37÷9,4 Sv/h (2,27÷57,62mSv/năm), vỉa than chứa chất phóng xạ chủ yếu urani Đây nguồn phát tán phóng xạ mơi trường 17 b Đặc trưng nồng độ radon môi trường thành tạo địa chất: kết nghiên cứu cho thấy thông số cho thấy mức độ phát tán trạng nhiễm khí phóng xạ đặc trưng đá vùng An Điềm mức cao đá trầm tích chứa chất phóng xạ c Đặc trưng hàm lượng phổ gamma thành tạo địa chất: kết đo cho thấy hàm lượng kali lớn hệ tầng An Điềm (7,02%), nhỏ trầm tích Đệ tứ (0,13%); hàm lượng urani lớn hệ tầng Sườn Giữa (49,9ppm), An Điềm (46,6ppm), trầm tích Đệ tứ (33,7ppm)… Như vậy, hàm lượng urani tập trung các loại đá thuộc hệ tầng Sườn Giữa, An Điềm trầm tích Đệ tứ Các đá nêu có suất liều xạ gamma từ 0,20÷9,4Sv/h nguồn cung cấp chất phóng xạ mà chủ yếu quặng phóng xạ urani cát kết, than phát tán phóng xạ mơi trường đất, nước, mơi trường khơng khí vùng d Sự phát tán phóng xạ nước: kết phân tích 17 mẫu cho thấy tổng hoạt độ alpha beta nằm giới hạn cho phép theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 08:2008/BTNMT) e Sự phát tán phóng xạ thực vật: kết phân tích 22 mẫu thực vật cho thấy 21 mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép theo tiêu chuẩn HPБ-96 f Điều tra xã hội học: kết điều tra xã hội học cho thấy khu vực tỷ lệ ung thư cao, chủ yếu liên quan đến bệnh tiêu hoá bệnh mắt (?) g Đặc trưng phân bố thống kê: kết xử lý đặc trưng thống kê suất liều chiếu chiếu cho thấy liều chiếu liều chiếu có tiêu chuẩn |tA|>3, |tE|>3 Do khơng thỏa mãn phân bố chuẩn, cần cải tạo hàm loga chuẩn Kết xử lý đặc trưng thống kê chuyển sang hàm loga chuẩn cho thấy logarit Hn, Ht có tiêu chuẩn |tA|