Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI Nguyễn Hào Quang Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và điều này đã x ảy ra ngay từ khi hình thành nên trái đất. Có trên 60 nhân phóng xạ được tìm th ấy trong tự nhiên. Nguồn gốc của các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba lo ại chính sau: 1. Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân phóng x ạ nguyên thủy. 2. Các nhân phóng xạ được hình thành do tương tác của các tia vũ trụ với vật chất của trái đất. 3. Các nhân phóng xạ được hình thành do con người tạo ra. Các nhân phóng xạ được hình thành do hai nguồn gốc đầu được gọi là các nhân phóng x ạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra được gọi là các nhân phóng x ạ nhân tạo. So với lượng phóng xạ tự nhiên thì lượng phóng xạ do con người tạo ra là rất nhỏ. Tuy nhiên, một phần lượng phóng xạ này đã bị phát tán vào trong môi trường của thế giới chúng ta. Vì vậy chúng ta có thể phát hiện thấy các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo có mặt ở khắp mọi nơi trong các môi tr ường sống như đất, nước và không khí Các nhân phóng x ạ nguyên thủy phổ biến nhất là 238 U, 232 Th, 235 U và các s ản phẩm phân rã của chúng, 40 K và 87 Rb. Bảng 1 đưa ra giá trị độ giàu đồng vị của các nhân phóng xạ này. Còn có một số các nhân phóng xạ khác ít phổ biến hơn và thường có thời gian sống dài hơn nhiều gồm: 50 V, 113 Cd, 115 In, 123 Tc, 138 La, 142 Ce, 144 Nd, 147 Sm, 152 Gd, 174 Hf, 176 Lu, 187 Re, 190 Pt, 209 Bi. Trong môi tr ường đất thường có mặt các nhân phóng xạ của ba chuỗi phóng xạ 238 U, 232 Th và 235 U. Các nhân phóng xạ này là các nhân bắt đầu của mỗi chuỗi. Trong môi trường đất nếu không có các quá trình biến đổi môi trường gây ra sự mất cân bằng phóng xạ thì các chuỗi phóng xạ này thường có cân bằng phóng xạ. Điều này cũng đồng nghĩa với hoạt độ phóng xạ của các nhân phóng xạ có trong mỗi chuỗi là bằng nhau và bằng với hoạt độ phóng xạ của nhân bắt đầu mỗi chuỗi. Hình 1,2,3 chỉ ra các nhân phóng xạ có trong các chuỗi phóng xạ tương ứng 238 U, 232 Th và 235 U. B ảng 1. Độ giàu đồng vị của các nhân phóng xạ nguyên thuỷ Nhân phóng x ạ Thời gian bán huỷ (năm) Độ giàu đồng vị (%) 40 K 1.26x10 9 0.0117 Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội 87 Rb 4.8x10 9 27.83 232 Th 1.4x10 10 100 235 U 7.1x10 8 0.72 238 U 4.5x10 9 99.274 Chuỗi phóng xạ 238 U có thể chia thành các chuỗi phóng xạ con trong đó hoạt tính phóng xạ của nhân phóng xạ đầu chuỗi sẽ chi phối hoạt tính phóng xạ của các nhân phóng xạ khác có trong chuỗi. Đó là các chuỗi phóng xạ: 238 U --> 234 U; 230 Th; 226 Ra; 222 Rn --> 214 Po và 210 Pb --> 210 Po. Uran khá phổ biến trong tự nhiên, về độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các nguyên tố có mặt trên trái đất. Nó chủ yếu có mặt trong các đá gốc. Nồng độ của 238 U trong đất dải từ 2 đến 300 Bq /kg v à có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 25 Bq /kg. Hình 1. Chuỗi phóng xạ 238 U Chu ỗi phóng xạ 232 Th có thể chia thành các chuỗi phóng xạ con sau: 232 Th; 228 Ra--> 224 Ra; 220 Rn--> 208 Pb. Nồng độ của 232 Th trong đất dải từ 2 đến 300 Bq /kg tương tự như 238 U và có giá trị trung bình trên toàn thế giới là 40 Bq /kg. Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội Nồng độ của 40 K trong đất dải từ 37 đến 1100 Bq /kg và có giá trị trung bình 400 Bq /kg. L ượng nhân phóng xạ 235 U chỉ chiếm 0.72% tổng lượng uran có trong tự nhiên nên có rất ít trong môi trường đất. Các chuỗi phóng xạ 238 U, 232 Th chứa nhiều nhân phóng xạ trong các dạng nguyên tố hóa học khác nhau. Do tính chất hóa học của các nguyên tố này khác nhau nên trong quá trình phong hóa các nguyên t ố này bị rửa trôi khác nhau. Đ iều này dẫn tới sự cân bằng phóng xạ của các chuỗi phóng xạ này là khó thực hiện được trong môi trường đất. Ví dụ 226 Ra là một thành viên trong chuỗi phóng xạ 238 U vì thế 226 Ra có mặt trong tất cả các môi trường có chứa uran. Tuy nhiên do tính chất hóa học của 226 Ra nó dễ ở trong trạng thái hòa tan hơn so với 238 U và vì vậy đối với các đá gốc 226 Ra thường bị rửa trôi nhiều hơn so với 238 U. M ặt khác đất lại được hình thành từ quá trình phong hóa của đá vì vậy nó thường chứa nhiều 226 Ra hơn so với lượng 226 Ra cân bằng phóng xạ với 238 U. Trong môi tr ường đất hoạt tính riêng của 226 Ra trung bình là 48 Bq /kg trong khi đó hoạt tính riêng trung bình của 238 U là 25 Bq /kg. Hình 2. Chuỗi phóng xạ 232 Th T ất cả các nhân phóng xạ có trong tự nhiên gây ra cho con người một liều chiếu bức xạ nhất định. Các nhân phóng xạ phát ra các bức xạ ion hóa và nếu Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội chúng ở bên ngoài cơ thể của con người chúng gây ra một liều chiếu ngoài. Các nhân phóng x ạ cũng có thể xâm nhập vào trong cơ thể của con người qua đường hô hấp và tiêu hóa gây nên một liều chiếu trong. Đóng góp lớn nhất vào liều chiếu phải kể đến nhân phóng xạ radon và các con cháu của nó. Tổ chức UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) n ăm 2000 đã thống kê và cho thấy đóng góp của radon vào liều chiếu bức xạ cho con người gây bởi các bức xạ tự nhiên lên tới 50%. Chính vì thế radon có thể được xem như là một nguồn phóng xạ tự nhiên có ảnh hưởng lớn nhất đến sức khỏe của con người. Hình 3. Chuỗi phóng xạ 235 U Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội Hình 4. Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào liều chiếu bức xạ đối với con người (UNSCEAR 2000) Hàng năm trung bình mỗi người chúng ta nhận một liều bức xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhiên khoảng 2 mSv. Theo các nghiên cứu của tổ chức ICRP mức liều này có thể gây ra 80 trường hợp tử vong do ung thư trong số 1000000 người (ICRP publication 60, 1990). Mức tử vong gây bởi bức xạ tăng tỷ lệ với mức liều chiếu bức xạ. Mặc dù radon đóng góp tới 50% vào liều chiếu bức xạ đối với con người, song nếu chúng ta có các biện pháp ph òng chống thích hợp chúng ta có thể giảm đáng kể lượng liều chiếu này. Nh ững hiệu ứng bất lợi về sức khỏe gây bởi radon là do các hạt alpha được phát ra từ radon và các con cháu của nó. Các hạt alpha này sẽ phá hủy các tế bào c ủa cơ thể con người một khi nó được phát ra từ bên trong cơ thể của chúng ta. Mối nguy hiểm chính khi bị chiếu một liều radon cao là khả năng mắc phải căn b ệnh ung thư phổi. Theo các đánh giá dịch tễ học nếu chúng ta sống trong môi trường có nồng độ radon là 20Bq/m 3 thì có khả năng 3 trong số 1000 người sẽ mắc phải căn bệnh ung thư phổi do radon gây ra. Và xác suất này tăng gấp 10 lần nếu kết hợp với việc hút thuốc lá. Đó ng góp lớn nhất vào liều chiếu radon là nồng độ radon trong nhà ở (chiếm tới 95%). Trong khi đó nồng độ radon trong nhà ở lại phụ thuộc rất nhiều vào kiểu nhà, vật liệu xây dựng, cầu trúc nền móng v.v.v. Có thể có khả năng là n ồng độ radon rất cao ở một căn nhà nào đó trong khi căn nhà ngay bên cạnh lại có nồng độ radon thấp. Vì vậy cách tốt nhất để biết nồng độ radon trong nhà mình cao hay th ấp là tiến hành đo nồng độ radon. Nồng độ radon có thể đo bằng nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên có hai cách đo phổ biến nhất là đo tức thời bằng các thiết bị đo chủ động và đo tích lũy bằng các thiết bị đo thụ động. Thiết bị đo chủ động là các thiết bị cho phép xác định nồng độ radon tại một thời điểm nhất định còn thiết bị đo thụ động là các thiết bị cho phép đánh giá nồng độ Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội radon trung bình trong một khoảng thời gian tương đối lớn (từ 3 đến 6 tháng). Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân có cả hai loại thiết bị trên và có thể đáp ứng mọi yêu cầu về dịch vụ đo nồng độ radon trong không khí. Có thể giảm nồng độ radon trong nhà bằng một số biện pháp thích hợp như: c ải thiện hệ thống thông thoáng, sơn sàn và tường nhà, lắp đặt các hệ thống thu góp radon v.v. Nhiều nước trên thế giới đã xác định nồng độ giới hạn của radon trong nhà ở. Một khi nồng độ radon trong nhà cao hơn giá trị này thì cần phải áp dụng các biện pháp giảm thiêủ radon để làm giảm nồng độ radon tới dưới giá trị giới hạn. Vì thế giá trị giới hạn của nồng độ radon còn được gọi là “mức hành động” (action level). Nhiều nước trên thế giới thừa nhận mức hành động đối với nồng độ radon là 200Bq/m 3 . Ngoài radon li ều bức xạ gây bởi các thành phần khác thuộc họ uran và thô- ri có th ể thay đổi mạnh theo các vị trí địa lý khác nhau, loại vật liệu xây dựng, kiểu kiến trúc v.v. Mức liều chiếu này có thể được kiểm tra bằng các thiết bị đo li ều bức xạ xách tay hoặc các liều kế bức xạ môi trường nhiệt phát quang. Trung tâm Kỹ thuật An toàn Bức xạ và Môi trường có cả hai loại thiết bị trên và có thể đá p ứng các yêu cầu dịch vụ xác định liều chiếu ngoài gây bởi các nguồn phóng xạ tự nhiên. Ảnh hưởng phóng xạ môi trường tự nhiên đối với sức khỏe của con người trên thế giới có vai trò lớn không thể bỏ qua. Việc biết và kiểm soát ảnh hưởng của nó đến chất lượng của cuộc sống là cần thiết. Đã đến lúc mỗi người dân cũng nên biết mức độ chiếu xạ nơi mình sinh sống để giảm thiểu những rủi ro gây bởi bức xạ tự nhiªn. . Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI. (năm) Độ giàu đồng vị (%) 40 K 1.26x10 9 0.0117 Ứng dụng năng lượng nguyên tử cho phát triển kinh tế – xã hội 87 Rb 4.8x10 9 27.83 232 Th 1.4x10 10 100 235