Nghiên cứu kỹ thuật đồng vị và ứng dụng để xác định tuổi nước ngầm khu vực Hà Nội

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ khoa học và công nghệ
Viện năng lợng nguyên tử việt nam

Trịnh văn giáp



Nghiên cứu kỹ thuật đồng vị và ứng dụng
để xác định tuổi nớc ngầm khu vực Hà nội




Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Mã số: 62 44 05 01




Tóm tắt luận án tiến sĩ vật lý





Hà nội 2007

Công trình đợc hoàn thành tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân-Viện
Năng lợng nguyên tử Việt nam

Hớng dẫn khoa học:
1. Hoàng Đắc Lực, Phó giáo s, Tiến sĩ vật lý, Viện Khoa học và Kỹ
thuật hạt nhân.
2. Đặng Đức Nhận, Tiến sĩ hóa học, Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt
nhân


Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Triệu Tú, Trờng ĐH Khoa học tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà nội
Phản biện 2: GS.TS. Nguyễn Văn Đỗ, Viên Vật lý và điện tử

Phản biện 3: PGS.TS. Phùng Văn Duân, Trờng ĐH Bách Khoa HN



Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc họp tại
Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân-Viện Năng lợng nguyên tử Việt nam
vào hồi 9 giờ ngày 31 tháng 1 năm 2007




Có thể tìm hiểu luận án tại th viện Quốc gia hoặc th viện Viện Khoa học
và Kỹ thuật hạt nhân

Mở ĐầU
1. Tính cấp thiết của luận án
Do sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về nớc sạch của nhiều
nớc trên thế giới nói chung, của Việt Nam nói riêng ngày càng tăng và
nớc ngầm luôn đóng vai trò chủ yếu. Để tránh làm ô nhiễn nguồn nớc

ngầm cũng nh tránh những rủi ro khác do khai thác quá mức lợng
nớc ngầm có khả năng cung cấp, cần phải đánh giá nguồn gốc, tuổi,
khả năng bổ cấp từ các nguồn nớc bề mặt để từ đó đa ra biện pháp
quản lý và khai thác nguồn nớc ngầm một cách hợp lý. Kỹ thuật hạt
nhân nói chung, kỹ thuật đồng vị nói riêng đang là công cụ hữu hiệu để
giải quyết các vấn đề trên. Trên cơ sở các thiết bị máy móc hiện đại để
phân tích các đồng vị phóng xạ
14
C,
3
H,
222
Rn cũng nh các đồng vị bền
18
O,
2
H đã đợc thiết lập tại phòng thí nghiệm thuỷ văn đồng vị của
Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, việc phân tích và sử dụng các
đồng vị môi trờng trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn sẽ thuận lợi và có
thể đi sâu giải quyết các bài toán cụ thể.
Với những yêu cầu khoa học và thực tiễn cũng nh khả năng thực
hiện nh nói ở trên, tác giả lựa chọn đề tài Nghiên cứu kỹ thuật đồng
vị và ứng dụng để xác định tuổi nớc ngầm khu vực Hà nội làm đề tài
luận án tiến sỹ của mình.
2. Mục đích của luận án
Nghiên cứu xây dựng các phơng pháp hiện đại để xác định các
đồng vị môi trờng
3
H,
18

O,
2
H,
14
C và
222
Rn trong nớc và ứng dụng các
đồng vị trên để xác định tuổi của nớc ngầm khu vực Hà nội.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Tổng quan về nguồn gốc và vai trò của các đồng vị của cacbon, hyđrô,
ôxy và radon trong nghiên cứu nớc ngầm.
1
- Nghiên cứu xây dựng các kỹ thuật hiện đại để xác định hàm lợng
cá
c đồng vị của cacbon, hyđrô, ôxy và radon trong nớc.
- Nghiên cứu sử dụng các mô hình toán học nh: Mô hình cân bằng
khối lợng đồng vị, mô hình tham số tập trung (mô hình hộp đen) để
giải quyết bài toán tuổi nớc ngầm khu vực Hà nội.
- Đa ra một số đề xuất về ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong các bài toán
liên quan nớc nớc ngầm khu vực Hà nội trong thời gian tới.
4. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tợng nghiên cứu chính của luận án là các vấn đề lý thuyết và thực
nghiệm để xây dựng phơng pháp xác định các đồng vị môi trờng
trong nớc.
- Phạm vi nghiên cứu của luận án là ứng dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị
môi trờng để xác định tuổi của nớc ngầm khu vực Hà nội.
5. Phơng pháp nghiên cứu và nguồn t liệu
- Xây dựng các phơng pháp xác định hàm lợng các đồng vị môi
trờng dùng trong nghiên cứu nớc ngầm.
- Khảo sát thực địa, thu thập mẫu và phân tích thành phần hóa học và

đồng vị trong các mẫu đã thu thập.
- Sử dụng các mô hình toán học để giải thích các số liệu đồng vị môi
trờng, cũng nh trên cơ sở các số liệu địa chất thuỷ văn, để đánh giá
tuổi nớc ngầm khu vực Hà nội.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Xây dựng phơng pháp xác định các đồng vị
14
C,
3
H,
18
O,
2
H và
222
Rn trong nớc theo điều kiện Việt Nam với độ chính xác cao, có thể
áp dụng trong nghiên cứu thuỷ văn và địa chất thuỷ văn trong tơng lai
ở Việt nam.
7. Những điểm mới của luận án
2
3
4
Chơng I
- Lần đầu tiên hàm lợng các đồng vị nh
3
H,
18
O và
2
H trong các mẫu

nớc đã đợc xác định trên các thiết bị hiện đại ở Việt Nam để phục vụ
công tác nghiên cứu nớc ngầm cũng nh nghiên cứu môi trờng nói
chung.
Tổng quan về các đồng vị môi trờng trong địa
chất thuỷ văn và tình hình sử dụng kỹ thuật
đồng vị trong nghiên cứu nớc ngầm trên
thế giới và ở việt nam
- Mô hình toán học (mô hình tham số tập trung) đã đợc nghiên cứu sử
dụng để giải thích các số liệu đồng vị đo đợc.
1.1 Tổng quan về các đồng vị
14
C,
3
H,
18
O,
2
H,
222
Rn
1.1.1 Đồng vị phóng xạ
14
C
- Nguồn gốc nớc ngầm khu vực Hà nội đã đợc nghiên cứu khá chi tiết
sử dụng kỹ thuật đồng vị. Với số lợng kết quả đo hàm lợng các đồng
vị: Trên 150 kết quả đo đồng vị
2
H và đồng vị
18
O, trên 80 kết quả đo

đồng vị
3
H và 27 kết quả đo đồng vị
14
C, đã đa ra các đánh giá về tuổi
và dòng chảy của nớc ngầm khu vực động thái bị phá huỷ mạnh.
1.1.1.1 Ngun gc ng v
14
C
ng v
14
C c sinh ra trong khớ quyn do phn ng ht nhõn ca
ntrụn th cp ca tia v tr vi ht nhõn nit. Nguyờn t
14
C b ụxy
húa to thnh phõn t khớ cacbonic (
14
CO
2
). ng v
14
C phõn ró phúng
x
-
(E
max
= 156 keV) vi chu k bỏn ró l T=5730 nm.
8. Luận điểm bảo vệ
Hm lng
14

C thng c biu din bng n v phn trm cacbon
hin i (pmc) theo biu thc sau:
- Các kỹ thuật đo đồng vị đã đợc nghiên cứu và áp dụng trong
luận án nh: Xác định hàm lợng đồng vị
14
C trong nớc bằng phơng
pháp kết tủa cacbonat và phơng pháp đếm nhấp nháy lỏng; Xác định
hàm lợng đồng vị
3
H trong mẫu nớc bằng phơng pháp làm giàu điện
phân và phơng pháp đếm nhấp nháy lỏng; Xác định hàm lợng các
đồng vị bền
18
O và
2
H trên hệ khối phổ kế tỷ số đồng vị và xử lý mẫu
bằng phơng pháp nhiệt phân; Xác định hàm lợng khí
222
Rn trong nớc
bằng đềtéctơ vết hạt nhân và than hoạt tính.
- Xác định tuổi, tỷ lệ pha trộn của nớc ngầm trên cơ sở sử dụng cả
hai đồng vị phóng xạ môi trờng
3
H và
14
C
- Xác định dòng chảy và tuổi nớc ngầm sử dụng đồng vị phóng xạ
cũng nh đồng vị bền và mô hình tham số tập trung.
9. Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, danh mục chữ viết

tắt, thống kê các biểu bảng, thống kê các hình vẽ. luận án chia thành 3
chơng

100.
A
ox
14
a
=
A
(pmc) (1.3)
trong đó A và A
ox
là hoạt độ riêng
14
C trong mẫu và mẫu chuẩn.
1.1.1.2
Cỏc quỏ trỡnh a
14
C vo nc ngm
1/ Quỏ trỡnh húa hc thun tuý to ra s bóo hũa cacbonat;
2/ Quỏ trỡnh sinh húa to ra khớ CO
2
trong t v t 2 quỏ trỡnh
trờn to ra tng cacbon vụ c hn tan (TDIC) trong nc. xỏc nh
tui bng
14
C trong TDIC, cn phi tớnh n cỏc quỏ trỡnh pha loóng
14
C

bởi cacbon không phóng xạ lm thay i hat
14
C trong nc ngm.
1.1.1.3 Tớnh tui ca nc ngm theo hm lng
14
C
Xỏc nh tui ca nc ngm thc cht l xỏc nh tui ca cacbon
phúng x ó hũa tan trong nc ngm theo biu thc sau:

A
o
2/1
ln.
2ln
t
t =
AT
(1.18)
5 6
vi A
t
, A
o
l hot phúng x riờng ca
14
C trong nc ngm ti thi
im ly mu t v ti thi im ban u; T
1/2
l chu bỏn ró ca
14

C
thng c ly l 5730 (40) nm.
1.1.1.4 Xỏc nh hot cacbon ban u trong TDIC
Hot
14
C ban u trong TDIC ca nc ngm l hot riờng
ca
14
C trong TDIC khi bt u i vo tng cha nc sau khi xy ra
tt c cỏc quỏ trỡnh húa hc v quỏ trỡnh trao i ng v v trc khi
cú s phõn ró phúng x xy ra .
Tu theo nhng bi toỏn c th , ngi ta s dng cỏc mụ hỡnh khỏc
nhau tớnh hot
14
C ban u:1/ Mụ hỡnh Vogel ; Vogel v Ehhalt;
2/ Mụ hỡnh Tammer v Schargenseel; 3/ Mụ hỡnh Ingerson v Pearson;
4/ Mụ hỡnh Mook; 5/ Mụ hỡnh Garnier v Fontes
1.1.2
Đồng vị phóng xạ
3
H
Triti (
3
H ) là đồng vị phóng xạ của hydrô, có chu kỳ bán rã 12,43
năm. Triti phân rã
với năng lợng thấp . Đơn vị đo
hàm lợng


keVE 18

max
=

3
H trong nớc là TU. 1 TU tơng đơng với tỉ số [
3
H]/[
1
H]
là 10
-18
; 1 lít nớc có hàm lợng 1 TU sẽ tạo ra 7,2 dpm ( 0,12 Bq).
1.1.2.1 Nguồn gốc triti trong nớc
Đồng vị
3
H trong nớc có hai nguồn gốc: Tự nhiên và nhân tạo.
- Nguồn gốc tự nhiên thứ nhất là do tơng tác của nơtrôn từ tia vũ trụ
với nguyên tử nitơ trong khí quyển; Nguồn gốc tự nhiên thứ hai là do
tơng tác nơtrôn phát ra từ phản ứng phân hạch tự phát của U, Th trong
môi trờng đất với hạt nhân liti có trong đất đá.
- Nguồn gốc nhân tạo thứ nhất là từ các vụ thử vũ khí hạt nhân, hàm
lợng
3
H trong nớc ma cao nhất vào năm 1963 và đợc gọi là đỉnh
1963; Ngun gc nhõn to th hai l t cỏc lũ phn ng ht nhõn, ú l
do tng tỏc ca ntrụn trong lũ phn ng vi ht nhõn nit ca mụi
trng.
1.1.2.2 ng dng ng v
3
H i vi bi toỏn tui ca nc ngm

1/ Xỏc nh vn tc ca nh
3
H nm 1963
2/ o hm lng
3
H trong nc di t theo thi gian ti mt im
quan sỏt ỏnh giỏ s di chuyn ca nh 1963 ti im ú.
3/ ỏnh giỏ nh tớnh tui ca nc ngm.
4/ Xỏc nh mụ hỡnh dũng chy v tui ca nc ngm s dng mụ hỡnh
tham s tp trung.
1.1.3
Đồng vị bền
18
O,
2
H
1.1.3.1. Tng quan v ng v
18
O v
2
H
Trong nghiờn cu nc ngm, cỏc ng v bn ca ụxy v hyrụ l
nhng cht ỏnh du t nhiờn lý tng vỡ chỳng nm ngay trong phõn t
nc: H
2
16
O, HD
16
O, D
2

16
O, H
2
17
O, HD
17
O, H
2
18
O, HD
19
O, D
2
18
O.
1.1.3.2. Thnh phn ng v
18
O v
2
H trong nc t nhiờn
Trong chu trỡnh nc t nhiờn, thnh phn ng v
18
O v
2
H trong
nc luụn thay i do cú quỏ trỡnh phõn tỏch ng v. Trong cỏc quỏ
trỡnh bay hi v ngng t nc trong chu trỡnh thu vn, mc thay
i thnh phn ng v do hin tng phõn tỏch ng v ph thuc vo
cao, nhit , vựng khớ hu, theo mựa v v .
1.1.3.3 ng nc khớ tng ton cu (GMWL)

Trong chu trỡnh thu vn, thnh phn ng v
18
O v
2
H luụn thay
i, nhng chỳng thng cú mi liờn h vi nhau theo biu thc sau
theo biu thc sau:


D = 8

18
O + 10 (1.29)
7 8
ng biu din mi liờn h trờn c gi l ng nc khớ tng
ton cu-GMWL
Tu thuc vo thnh phn cỏc ng v bn
18
O v
2
H trong mụi
trng nc m chỳng ta cú th s dng chỳng gii quyt cỏc bi
toỏn v ngun gc nc ngm nh sau: 1/ Nhn dng vựng b cp cho
nc ngm; 2/ Nhn dng ngun nc c; 3/ ỏnh giỏ mi liờn h gia
nc ngm v nc b mt; 4/ ỏnh giỏ c ch nhim mn ca nc
ngm; 5/ Xỏc nh ngun nc ngm nm trong vựng ho
t ng a
nhit.
1.1.4
Đồng vị phóng xạ

222
Rn
Radon (
222
Rn) là khí phóng xạ duy nhất nằm trong dãy phân rã
phóng của
238
U, là sản phẩm phân rã trực tiếp của hạt nhân phóng xạ radi
(
226
Ra). Đồng vị radon phân rã phóng xạ alpha () với chu kỳ bán rã
3,82 ngày.
Radon đợc sử dụng để xác định tuổi của nớc ngầm thông qua tỷ
số đồng vị Rn/Ra trong nớc và đánh giá tốc độ thấm của nớc bề mặt
(sông, hồ) vào các tầng chứa nớc. Nguyên tắc của phơng pháp là
trong nớc bề mặt thờng có hàm lợng khí radon rất thấp, khi thấm vào
tầng chứa nớc, do sự phân rã của radi nên hàm lợng khí radon sẽ tăng
dần, khi đó thời gian lu của nớc ngầm đợc xác định theo biểu thức
sau:


()
(
)
C
C
bh
bh
tC
t

= ln.
1

(1.31)
trong đó C(t), C
bh
- hàm lợng khí radon trong nớc ngầm tại thời điển t
và thời điểm bão hòa; -hằng phân rã phóng xạ của radon.
Vì vậy, dọc
theo hớng dòng chảy nếu có một số lỗ khoan ta có thể xác định đợc
thời gian lu của nớc ngầm theo hàm lợng khí radon trong nớc.
1.2
Tình hình sử dụng kỹ thuật đồng vị trong nghiên cứu
nớc ngầm trên thế giới và ở việt nam

1.2.1
Tình hình chung trên thế giới
Theo các tài liệu của IAEA, trong bốn thập kỷ qua, kỹ thuật đồng vị
đã đợc sử dụng để giải quyết các vấn đề nguồn gốc và dòng chảy nớc
ngầm; Động học và mối liên hệ thuỷ áp của nớc ngầm; ứng dụng trong
hệ thống địa nhiệt; Mối liên hệ giữa nớc bề mặt và nớc ngầmHầu
hết các phòng thí nghiệm thuỷ văn đồng vị ở các nớc trên thế giới đều
hợp tác với IAEA trong vấn đề ứng dụng kỹ thuật đồng vị. Riêng trong
hai thập kỷ qua, IAEA đã chi khoảng 20 triệu đô la Mỹ cho các dự án
viện trợ kỹ thuật về ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong nghiên cứu nớc
ngầm ở các nớc thành viên.
1.2.2
Tình hình nghiên cứu ở Việt nam
ở đồng bằng Nam Bộ, sử dụng kỹ thuật đồng vị để nghiên cứu nớc

ngầm đã đợc Trung Tâm ứng dụng kỹ thuật hạt nhân thành phố Hồ Chí
Minh bắt đầu thực hiện từ những năm 80. Từ đó đến nay đã có tổng
cộng 4 dự án viện trợ kỹ thuật của IAEA liên quan đến lĩnh vực thuỷ
văn đồng vị: Dự án VIE/8/003 (Võ Tiến Tài và các cộng sự) nghiên cứu
về nguồn gốc và cơ chế nhiễm mặn một số vùng ven biển ở đồng bằng
sông Cửu Long; Dự án VIE/8/008 (Lê Văn Khôi và các cộng sự) nghiên
cứu về nguồn gốc ô nhiễm nớc ngầm vùng thành phố Hồ Chí Minh; Dự
án VIE/8/012 (Nguyễn Kiên Chính và các cộng sự) nghiên cứu về mối
quan hệ giữa nớc sông và nớc ngầm khu vực miền Đông Nam Bộ; Dự
án VIE/8/016 (Nguyễn Kiên Chính và các cộng sự) nghiên cứu về cơ
chế nhiễm mặn nớc ngầm khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
9 10
ở đồng bằng Bắc Bộ, Năm 1981, lần đầu tiên các đồng vị môi trờng
đã đợc các tác giả Bùi Học, Nguyễn Thợng Hùng đề cập trong công
trình nghiên cứu Những nghiên cứu đầu tiên về các đồng vị trong nớc
ở Miền Bắc Việt Nam trên cơ sở phân tích đồng vị trong 3 mẫu nớc
ngầm, 1 mẫu nớc ma và 1 mẫu nớc sông Hồng khu vực Hà nội.
Chơng ii
Xây dựng phơng pháp đo hàm lợng
các đồng vị
14
C,
3
H,
18
O,
2
H và
222
Rn trong nớc

2.1
O HM LNG NG V
14
C TRONG MU NC
2.1.1 Kết tủa bari cacbonat tại thực địa
Trong luận án Tiến sỹ Địa chất thuỷ văn đồng vị lãnh thổ Việt
Nam, tác giả Bùi Học đã đa ra những kết luận về nguồn gốc, thời
gian c trú, tốc độ vận động của nớc ngầm ở cả hai đồng bằng Bắc Bộ
và Nam Bộ. Trong đồng bằng Bắc Bộ, tác giả đã có kết luận là nớc
ngầm có nguồn gốc thấm tuổi hiện đại và có tuổi từ trăm năm đến hàng
nghìn năm.
Hàm lợng TDIC trong nớc đợc xác định bằng phơng pháp kết
tủa về dạng cacbonat của một vài kim loại nặng nh BaCO
3
trong một
dụng cụ chuyên dụng. Lợng nớc cần thiết để kết tủa từ 30 đến 60 lít
nớc tuỳ thuộc vào lợng TDIC trong nớc.
Quá trình kết tủa thờng
đợc tiến hành ngay tại thực địa
2.1.2 Tổng hợp benzen trong phòng thí nghiệm
Năm 1994, Vũ Kim Tuyến đã bảo vệ thành công luận án Tiến sỹ
Phơng pháp đồng vị nghiên cứu tuổi và nguồn gốc nớc ngầm trong
trầm tích đệ tứ đồng bằng Bắc Bộ. Trong đề tài 50 mẫu nớc đã đợc
thu thập từ 45 vị trí phân bố trên cả đồng bằng Bắc Bộ, trong đó bao
gồm cả 3 mẫu nớc ma, 6 mẫu nớc mặt.
Cacbon trong BaCO
3
đợc chuyển thành benzen trên một thiết bị
chuyên dụng gọi là thiết bị tổng hợp benzen trong chân không. Quá
trình tổng hợp thành benzen (C

6
H
6
) từ cacbon trong BaCO
3
đợc tiến
hành theo các bớc để tạo ra các sản phẩm sau :
BaCO
3
CO
2
Li
2
C
2
C
2
H
2
C
6
H
6

2.1.3 Đo hoạt độ riêng đồng vị
14
C trên phổ kế nhấp nháy lỏng
Từ 1994 đến 1996, trong khuôn khổ dự án hợp tác kỹ thuật giữa các
nhà khoa học Việt Nam ( Nguyễn Văn Đản, Đặng Ngọc Trản, Nguyễn
Thị Hà) và các nhà khoa học nớc ngoài (J.M.Traford, A.R.Lawrence,

D.M.J.Macdonal) , kỹ thuật đồng vị và các kỹ thuật liên quan đã đợc
sử dụng nhằm đánh giá tác động của đô thị hóa đến chất lợng nớc khu
vực Hà nội. Các số liệu đồng vị bền chỉ ra nớc ngầm khu vực Hà nội có
nguồn gốc pha trộn.
Lấy 3 ml benzen từ quá trình tổng hợp ở trên hòa với hỗn hợp dung
môi 3.10
-4
gPPO + 2.10
-6
gPOPOP + 0,5 ml C
6
H
5
CH
3
để tạo thành dung
dịch nhấp nháy lỏng và đo hoạt độ
14
C trên hệ nhấp nháy lỏng Tri-carb
2770TR/SL
2.2
O HM LNG NG V
3
H TRONG NC
Phng phỏp lm giu
3
H trong mu nc l phng phỏp in
phõn nc trc khi m mu trờn mỏy m nhp nhỏy lng.
Một trong những khó khăn là do tất cả các mẫu nớc đều phải gửi
đi phân tích ở các phòng thí nghiệm nớc ngoài, nên số lợng mẫu còn

hạn chế và cha triển khai đợc liên tục theo thời gian. Cũng chính vì
vậy mà trong các nghiên cứu trên, các số liệu đồng vị còn hạn chế cha
đáp ứng đợc các yêu cầu nghiên cứu nh mong muốn.
Hot A
S
ca
3
H trong mu nc c tớnh theo cụng thc sau:
SSt
StSA
S
ZN
AN
A
.
.
=
(2.4)

11 12
2.2.2 ỏnh giỏ h s tỏch ca h in cc
v h s lm giu Z
s
ca mu c tớnh theo cụng thc sau:
()

=
f
i
fi
av
S
W
W
Ln
WW
QP
ExpZ .
975.2.
.
(2.5)
Mi liờn h gia h s lm giu (hay tham s lm giu) vi h s
tỏch ca in cc c biu din bng biu thc sau:

1
1
ln
ln
0
=

=
N
Z
W
WW
P
e
f

(2.18)
trong ú: P
av
l tham s lm giu trung bỡnh ca c h in phõn; W
i
,W
f

l khi lng nc ban u v khi lng nc cũn li ca mu; Q l
tng lng in tớch (ampe gi) dựng in phõn lm giu mu; N
St

,N
SA
l tc m ca mu chun v mu o( cpm); A
St
l hot ca
mu chun ti ngy o. Tham s lm giu trung bỡnh ca h in phõn
c xỏc nh khi sử dng 3 b in cc in phõn mu chuẩn để xác
định hệ số làm giàu trung bình của cả hệ điện phân. Sau ú tham s lm

giu i vi mu chun c xỏc nh bng cụng thc sau:
H s ph thuc vo tớnh cht b mt ca catốt. Vỡ vy trong thc t
phi la chn vt liu lm catốt, cng nh phng phỏp x lý b mt
ca catụt sao cho h s l ln nht cú h s lm giu ln. Mt khỏc
khi h s ln thỡ thng giỏng ca h s lm giu s gim.
2.2.3 Cỏc quỏ trỡnh xy ra trờn b
mt catụt
Quá trình điện phân làm giàu đồng vị
3
H xẩy ra trong chất điện
phân kiềm thờng có hai bớc. Bớc 1 là điện phân các phần tử nớc -
phản ứng Volmer, dẫn đến làm cho hyđrô đợc hấp thụ trên bề mặt của
catôt. Bớc 2 là quá trình tách hyđrô ra khỏi bề mặt của catôt, quá trình
này có thể xảy ra hoặc là quá trình hoá học thuần tuý - phản ứng Tafel;
Hoặc có tính lựa chọn (làm giàu) bởi có sự tham gia của một phân tử
nớc - phản ứng Hegrovsky. Vì vậy trong thực tế catôt thờng đợc làm
bằng thép ít cacbon và điện phân với chế độ thích hợp để phản ứng
Hegrovsky xảy ra.
NW
WW
Z
P
i
e
t
i
ln
ln
0

=

(2.6)
vi Z
i
l h s lm giu ca in cc th i; W
e
l th tớch nc ó c
in phõn theo s ch tng in lng ó tiờu th (A.h);
N=W
i
/W
f
.Tham s lm giu trung bỡnh ca 3 mu chun l:

=
=
3
1
3
1
i
iav
PP
(2.6a)

2.2.1 Tớnh toỏn tham s lm giu ca h in phõn
2.2.4 Đo hoạt độ phóng xạ của mẫu sau làm giàu
thit lp c cụng thc tớnh toỏn tham s lm giu P theo cụng
2.6 v 2.6a, cn phi gii phng trỡnh vi phõn mụ t s thay i hm

lng
3
H trong mu nc trong quỏ trỡnh in phõn. Phng trỡnh vi
phõn ny mụ t c 3 quỏ trỡnh xy ra trong khi in phõn, ú l: 1/ in
phõn mu nc; 2/ Quỏ trỡnh bay hi khi in phõn; 3/ Quỏ trỡnh phun
tro cú th xy ra khi in phõn.
Sau khi điện phân 10 ml mẫu nớc thu đợc hòa với 10 ml dung
dịch chất nhấp nháy lỏng loại ultima gold LLT trong lọ đo chuyên dụng
bằng polyetylen. Thời gian đo là 1000 phút chia làm 10 vòng.

2.2.5 Xác định tham số làm giàu của hệ điện cực bằng thực nghiệm.
Tham số làm giàu trung bình của hệ điện phân đã đợc xác định
bằng thực nghiệm tăng từ 0,85 đối với lần điện phân thứ 7 đến 0,959 đối

13 14
2.3.3 Cỏc phng phỏp x lý mu với lần điện phân thứ 29. Điều đó chứng tỏ bề mặt của catôt đã đợc cải
thiện đáng kể sau mỗi lần điện phân. nhit cao phõn t nc s b phõn tỏch thnh khớ CO v H
2

theo phn ng:
2.2.6 Độ ổn định của thiết bị đo triti đã đợc kiểm tra thông qua việc sử
dụng cả 15 bộ điện cực để làm giàu đồng vị triti trong cùng 1 mẫu nớc,
sau đó mẫu đợc đo trên hệ nhấp nháy lỏng để xác định hàm lợng của
15 mẫu. Thăng giáng chuẩn đạt đợc là 0,2 TU.
H
2
O + C CO + H
2
(2.42)
Tuỳ theo phân tích đồng vị

18
O hoặc
2
H mà khí CO hoặc H
2
trong
phản ứng trên (2.42) đợc giữ lại khi sử dụng các chất xúc tác khác
nhau: Phân tích đồng vị
18
O sử dụng chất xúc tác là hỗn hợp cacbon vô
định hình và cacbid nikel, nhiệt độ phân tích là 1350
o
C; Phân tích đồng
vị
2
H sử dụng chất xúc tác là crôm, nhiệt độ phân tích là 1050
o
C
2.2.7 Tính toán sai số của phơng pháp: Đối với thời gian đếm 1000
phút chia làm 10 vòng, sai số trung bình của phơng pháp từ 0,4-0,5 TU
2.2.8 Giới hạn xác định của phơng pháp là 0,4 TU với thời gian đếm
1000 phút/mẫu .
2.3.4 Xỏc nh h s hiu chnh ion H
3
+
bng thc nghim
2.2.9 Độ tin cậy của kết quả đo đã đợc khẳng định trên cơ sở so sánh
kết quả phân tích với phòng thí nghiệm thuỷ văn đồng vị của IAEA thực
hiện trên 3 mẫu.
2.3

O HM LNG CC NG V
18
O V
2
H TRONG NC
2.3.1 n v o. Thnh phn ng v bn c biu din bng biu thc
delta (

) và đơn vị đo là phần nghìn nh sau:

1000.
Std
StdS
R
RR

=

+
3
H
H s hiu chnh ion
ó c xỏc nh bng thc nghim khi
a cỏc xung khớ chun H
2
vi ỏp sut khỏc nhau vo khi ph k v o
t s dũng I
3
/I
2

, sau ú dựng phng phỏp ngoi suy bit c t s
I
3
/I
2
khi ỏp sut khớ H
2
bng 0. T ú xỏc nh c mc ộ úng gúp
ca ion H
3
+
hiu chnh kt qu o. Sau khi hiu chnh, thng giỏng
chun ca t s I
3
/I
2
i vi cỏc ỏp sut khớ H
2
khỏc nhau phi nh hn
giỏ tr cho phộp l 1.
() (2.26)
2.3.5 ỏnh giỏ n nh ca thit b ó c kim tra trc khi phõn
tớch mu s dng cỏc xung khớ chuẩn vi cựng mt ỏp sut v thng
giỏng chun ca giỏ tr trung bỡnh ca cỏc t s dũng in cn phõn tớch
phi tho món gii hn cho phộp l <1 i vi t s I
3
/I
2
khi phõn tớch
ng v

2
H v <0,1 i vi t s I
30
/I
28
khi ph õn tớch ng v
18
O.
vi R
S
l t s ng v D/
1
H hoc
18
O/
16
O ca mu cn o v R
Std
l t
s ng v D/
1
H hoc
18
O/
16
O ca mu chun.
2.3.2. K thut o t s ng v bng khi ph k
T s cỏc ng v
18
O/

16
O v
2
H/
1
H ó c o trờn khi ph k t
s ng v trong cỏc phõn t khớ CO v H
2
. T s ng v ca cỏc cht
khớ s c xỏc nh t t s cỏc dũng in ( cỏc cc thu in tớch)
c to thnh bi cỏc ion do cỏc cht khớ b ion húa khi i vo bung
to ion ca khi ph k.
2.3.6 ỏnh giỏ tuyn tớnh ca thit b ó c kim tra sau khi kim
tra n nh bng cỏch a cỏc xung khớ chun vi ỏp sut khỏc nhau
trong khong dũng ion to thnh t 2nA n 10nA v thng giỏng chun
ca giỏ tr trung bỡnh ca cỏc t s dũng in cng phi t c nh
khi ỏnh giỏ n nh ca thit b.
15 16
2.3.7 Tớnh toỏn kt qu o theo mu chun
Kt qu ng v ca mu cn o so vi mu chun V-SMOW thụng
qua 2 mu chun th cp ca phũng thớ nghim c tớnh nh sau:

S-VSMOW
=
1-VSMOW
+ (
2-VSMOW
-
1-VSMOW
).

12


1

S
(2.40)
s 1 v s 2 ng vi mu chun th nht v th hai ca phũng thớ
nghim;
1
,
2
,
S
c tớnh theo khớ chun. Hai mu chun ang c s
dng trong nghiờn cu ny l CB1 v SH1. Mu CB1 l mu nc bin
gn khu vc o Cỏt B (Hi Phũng), mu SH1 l mu nc sụng Hng
thu thp trong mựa ma nm 2003.
2.3.8 ỏnh giỏ di o ca thit b
Khi s dng 5 mu chun vi hm lng ng v khỏc nhau, kt
qu thc nghim ó ch rừ l h thit b cú kh
nng lm vic trờn mt
khong hm lng rt rng t -50
n -300 i vi ng v
2
H v
t 0 n -40 i vi ng v
18
O.

2.3.9 ỏnh giỏ lp li ca kt qu o luụn c kim tra khi phõn
tớch nhiu ln mt mu nc v thng giỏng chun ca giỏ tr trung bỡnh
sau 10 ln o phi nh hn giỏ tr cho phộp l 0,1 i vi
18
O v 1 i
vi
2
H.
2.3.10 So sỏnh vi kt qu o ca phũng thớ nghim ca IAEA
tin cy ca kt qu o ó c khng nh thụng qua so sỏnh kt
qu phõn tớch ca 5 mu nc c gi i phõn tớch ti phũng thớ
nghim thu vn ng v ca IAEA.
2.4
O HM LNG KH RADON TRONG NC
Trong nghiên cứu này, phơng pháp đo thụ động trong thời gian dài
sử dụng đềtéctơ vết hạt nhân (SSNTD) v than hoạt tính đã đợc sử
dụng. u điểm của phơng pháp đo dùng SSNTD là: Dụng cụ đo đơn
giản; Có thể tiến hành đo nhiều điểm ở thực địa trong cùng một lúc;
SSNTD sau khi đo tại thực địa đã đợc xử lý và đếm vết trên máy đếm
vết tự động bằng phơng pháp tia lửa điện.
Chơng III
ứng dụng kỹ thuật đồng vị xác định
tuổi nớc ngầm khu vực Hà nội

3.1 Vùng nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu thuộc thành phố Hà nội nằm ở phía tây của
sông Hồng với diện tích khoảng 200 km
2

Khí hậu trong vùng đặc trng là có 2 mùa rõ rệt, mùa ma và mùa

khô. Sông Hồng bắt nguồn từ Trung Quốc, khi chảy qua vùng Hà nội,
đáy sông nhiều chỗ khắc sâu và cắt vào tầng chứa nớc ngầm khu vực
Hà nội nằm dới.
3.2
Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn trong vùng
Hệ thống tầng chứa nớc đệ tứ đợc chia ra hệ thống tầng chứa nớc
holoxen (Qh) bên trên và hệ thống tầng chứa nớc pleixtoxen (Qp) bên
dới. Các tầng chứa nớc thờng đợc ngăn cách bởi các lớp sét có độ
thấm nhỏ.
3.2.1 Hệ thống tầng chứa nớc Qh
Hệ thống Qh bao gồm các lớp cát, đất phù sa và sét có chiều dày
phổ biến từ 20 đến 70 mét và đợc chia thành 2 tầng chứa nớc: Tầng
không hạn chế nông bên trên và tầng bán hạn chế sâu hơn bên dới.
3.2.2 Hệ thống tầng chứa nớc Qp
Hệ thống Qp còn gọi là hệ thống tầng chứa nớc Hà nội có tuổi
pleixtoxen dới-trung. Đây là tầng cung cấp nớc ngầm chính cho thành
phố Hà nội. Dới tầng Qp là tầng chứa nớc có tuổi neogen.

17
18
3.3 Các nguồn bổ cấp
Nớc ngầm trong tầng Qh và Qp có thể là từ nớc sông Hồng, nớc
ma và các nguồn bổ cấp khác nh: Nớc từ tới tiêu, rò rỉ từ các nguồn
nớc bề mặt (ao hồ), rò rỉ từ các ống dẫn nớc của thành phố.
3.4
Thu thập mẫu nớc
Vị trí thu thập mẫu nớc ngầm là các lỗ khoan trên mạng lới quan
trắc và một số lỗ khoan đang khai thác nớc của nhà máy nớc. Các đợt
thu thập mẫu nớc ngầm đợc tiến hành vào mùa ma năm 2000, 2003
(tháng 9) và mùa khô năm 2004 (tháng 3) để phân tích các đồng vị

14
C,
3
H,
18
O và
2
H. Tại một số lỗ khoan, các mẫu nớc đợc thu thập theo
tháng trong cả một năm hoặc theo mùa trong nhiều năm,
3.5
Kết quả thực nghiệm phân tích các mẫu nớc
Tất cả các đồng vị trong nghiên cứu này đều đợc phân tích tại
phòng thí nghiệm thuỷ văn đồng vị của Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt
nhân (KHKTHN), Viện Năng lợng Nguyên tử Việt Nam theo các
phơng pháp nh đã trình bày trong chơng II.
3.5.1 Thành phần hóa học.
Các mẫu nớc ngầm đợc phân tích tại phòng thí nghiệm hóa nớc
của Liên đoàn Địa chất và Công trình miền bắc và phòng thí nghiệm
môi trờng của vin KHKTHN.
3.5.2 Thành phần đồng vị trong nớc ma
- Số liệu đồng vị
3
H trong nghiên cứu này đã đợc ngoại suy theo vĩ độ
từ số liệu
3
H của hai trạm Hồng Kông và Băng Cốc. Kết quả ngoại suy
đã đợc so sánh với kết quả thực nghiệm hàm lợng
3
H trong nớc ma
năm 2002

- Số liệu đồng vị bền
18
O,
2
H trong khu vực Hà nội phân bố trên một
khoảng rộng và các điểm đều nằm trên đờng GMWL. Đồng vị nặng
đợc làm giàu trong mùa khô và nghèo đi trong mùa ma. Giá trị trung
bình trong cả năm là -7,31 đối với đồng vị
18
O và -46,69 đối với
đồng vị
2
H.
3.5.3 Thành phần đồng vị trong nớc bề mặt
- Trong nớc Sông Hồng: Thành phần đồng vị bền thay đổi theo tháng,
các điểm đo đều phân bố xung quanh đờng nớc khí tợng. Giá trị
trung bình của cả năm 2003 đối với đồng vị
18
O là -8,27 và đối với
đồng vị
2
H là -56,43.
- Trong nớc Hồ Tây: Do ảnh hởng của quá trình bay hơi, nên các
điểm thực nghiệm trong đồ thị giữa
18
O và
2
H đều phân bố trên một
đờng thẳng biểu diễn bằng phơng trình

2
H= 6,0034.
18
O - 6,4703 (3.3)
3.5.4 Thành phần đồng vị trong nớc ngầm
Thành phần đồng vị của các mẫu nớc đợc thu thập trong 3 đợt
chính bao gồm: 27 số liệu hoạt độ
14
C; 130 số liệu đồng vị bền
18
O và
2
H; 67 số liệu hàm lợng đồng vị
3
H. Ngoài ra, còn một số số liệu đồng
vị bền
18
O,
2
H,
3
H của một số vị trí đợc quan trắc theo mùa trong nhiều
năm, hoặc theo tháng trong một năm để giải quyết bài toán xác định
tuổi của nớc ngầm.
3.6
Xác định tuổi nớc ngầm sử dụng các đồng vị môi
trờng
3.6.1 Sử dụng thành phần hóa học của nớc
Nớc ngầm khu vực Hà nội chủ yếu thuộc loại Ca(Mg)-HCO
3

;
Na(Mg)-HCO
3
; Ca-Na(Mg)-HCO
3
. Các số liệu hóa học chỉ ra nớc
ngầm có nguồn gốc pha trộn. Hàm lợng HCO
3
-
lại tỷ lệ với hàm lợng
NH
4
+
, chứng tỏ HCO
3
-
có sự đóng góp của các chất hữa cơ trong nớc
ngầm, vì vậy cần phải xem xét khi xác định tuổi của nớc ngầm bằng
đồng vị
14
C trong TDIC.
3.6.2 Sử dụng đồng vị phóng xạ môi trờng đánh giá tuổi nớc ngầm
19 20
Xét về phân bố không gian hàm lợng
3
H, khu vực Hà nội chia ra
thành 4 vùng: 1/ Vùng ven sông Hồng liên hệ trực tiếp với nớc sông; 2/
Vùng phía Tây, nớc ngầm vùng này do nớc bề mặt thấm từ trên xuống
dới và tầng Qp có chứa nớc ma của những năm 80; 3/ Vùng trung
tâm, đó là vùng nớc ngầm bị pha trộn giữa nớc hiện đại và nớc đợc

bổ cấp trớc năm 1950; 4/ Vùng phía nam, đặc trng cho vùng nớc
đợc bổ cấp trớc năm 1950.
Khoảng thời gian t để hàm lợng đồng vị phóng xạ giảm từ giá trị
A
o
đến giá trị A
t
đợc xác định theo biểu thức
t = -
A
A
T
o
t
ln.
2ln
2/1

(3.5)
Giá trị A
o
thờng lấy ở thời điểm ban đầu với t=0; T
1/2
là chu kỳ bán
rã của đồng vị phóng xạ.
Từ mối quan hệ về hàm lợng giữa hai đồng vị
14
C và
3
H trong các

mẫu nớc ngầm, khu vực Hà nội có thể chia ra làm 3 vùng:
3.6.3 Sử dụng đồng vị phóng xạ triti và mô hình tham số tập trung để
xác định mô hình dòng chảy và tuổi nớc ngầm
- Vùng 1: Có hàm lợng đồng vị
14
C lớn hơn 85 pmc và hàm lợng đồng
vị
3
H lớn hơn 1 TU, đó là vùng nớc hiện đại .
Đối với nớc ngầm có dòng chảy không đổi, mô hình tham số tập
trung biểu diễn mi liờn h gia hm lng chất đánh dấu u vo
C
in
(t) v u ra C(t) ca h thng nc ngm bng biu thc sau:
- Vựng 2: Có hàm lợng đồng vị
14
C nhỏ hơn 85 pmc và hàm lợng
đồng vị
3
H lớn hơn 1TU đặc trng cho vùng nớc bị pha trộn giữa nớc
hin i v nớc b cp sau nm 1950.
(3.9)
()
()
[]
''''
exp).().( dtttttgtCtC
t
in
=

()
- Vùng 3: Có hàm lợng
3
H nhỏ hơn giới hạn xác định của phơng pháp
đo, nên nớc ngầm của vùng này đợc bổ cấp trớc năm 1950. Tuổi của
nớc ngầm tại các điểm P40a, Q66b đợc xác định bằng đồng vị
14
C
trên cơ sở dựa vào mô hình cân bằng khối lợng đồng vị
13
C và hàm
lợng DIC để hiệu chỉnh quá trình pha loãng đồng vị
14
C bởi cacbon
chết từ các hợp chất hữu cơ và hàm lợng
14
C ban đầu đợc chọn là
85pmc. Tuổi của nớc ngầm đợc trình bày trong bảng 3.3
trong ú; t l thi gian lu ca nc ngm trong h thng; g(t-t) l
hm tng thớch ca h thng, dng ca nú ph thuc vo mụ hỡnh dũng
chy; biu thc hm m ch quỏ trỡnh phõn ró ca cht ỏnh du l ng
v phúng x. Trong nghiờn cu ny bi toỏn ngc ca mụ hỡnh tham s
tp trung ó c s dng, tc l s dng phng phỏp lm khp cỏc
giỏ tr thc nghim v giỏ tr lý thuyt hm l
ng cht ỏnh du u
ra i vi mụ hỡnh dũng chy ó chn. chớnh xỏc ca phng phỏp
lm khp c xỏc nh bng i lng SIGMA ()

Bảng 3.3. Tuổi các mẫu nớc ngầm tại vị trí P40a và Q66b.
Vị trí [DIC]
(mM)

13
C
( PDB )
A
M
(pmc)
F A
C
(pmc)
Tuổi
14
C
(năm BP)
P40a
Q66b
4,6
3,2
-15,9
-13,8
61,30
53,43
0,83
0,68
74
78,6
1145

647
n
CC
n
i
im
i
2/1
1
2








=
=
(3.22)

21 22
Sử dụng phơng pháp so sánh giữa giá trị tính toán và giá trị thực
nghiệm thành phần đồng vị bền
18
O trong nớc đang khai thác, thời gian
lu và tỷ lệ đóng góp của nớc sông Hồng vào các giếng khoan H26 và
H29 khu nhà máy nớc Yên phụ nh sau:
vi , C

i
m
C
i
l giỏ tr hm lng cỏc cht ỏnh du o c v tớnh toỏn
tng ng i vi phộp o th i.
- Xác định mô hình dòng chảy và tuổi nớc ngầm bằng đồng vị
3
H
Sử dụng phơng pháp quan trắc hàm lợng đồng vị
3
H trong nớc
ngầm theo thời gian và mô hình tham số tập trung, mô hình dòng chảy
và tuổi nớc ngầm tại 2 vị trí P37a và P60a đã đợc xác định. Kết quả
tính tóan cụ thể nh sau:
Giếng H26 đợc tính tóan theo mô hình pítông (PFM) với thời gian
lu T=3,5 tháng, tỷ lệ nớc sông Hồng 91%.
Giếng H29 đợc tính toán theo mô hình pítông (PFM) với thời gian
lu T=11 tháng, tỷ lệ nớc sông Hồng 85%.

Vị trí Mô hình Tuổi trung
bình (năm)
Thăng
giáng
chuẩn ()
Chỉ số
pha
loãng
Tỷ lệ nớc
hiện đại

P37a
P60a
EM
EPM(65%EM)
8
5,5
0,74
0,47
0,024
0
97%
100%
Ngoài ra tại 2 giếng H27 và H12, do thời gian lu khá lớn nên
phơng pháp này không đủ nhạy để xác định đợc thời gian lu. Tuy
nhiên, tỷ lệ nớc sông Hồng tại H27 và H12 là 72% và 78%.


Mô hình dũng chy, cũng nh tuổi trung bình của nớc ngầm trong
bảng trên đợc xỏc nh sao cho thăng giáng chuẩn là nhỏ nhất. Chỉ số
pha loãng đợc tính theo biểu thức sau :
Kết luận
Luận án đã hoàn thành những nội dụng đề ra là nghiên cứu sử dụng
các phơng pháp hiện đại để xác định các đồng vị môi trờng đợc sử
dụng phổ biến trong nghiên cứu nớc ngầm là
3
H,
18
O,
2
H,

14
C và
222
Rn
trong nớc và ứng dụng các đồng vị trên để xác định tuổi của nớc
ngầm khu vực Hà nội. Những kết quả chính thu nhận đợc trong nghiên
cứu này đóng góp trong lĩnh vực nghiên cứu địa chất thuỷ văn và môi
trờng là:

(3.23)








=



a
dgLn
0
)(/1
trong đó
a
là 50 năm, g() là hàm tơng thích. Đại lợng tích phân
trong công thức 3.23 chính là phần đóng góp của nớc hiện đại.

- Xác định mô hình dòng chảy và thời gian lu trung bình của nớc sông
Hồng đến một số giếng khoan đang khai thác nớc ngầm tại Hà nội
1. Phơng pháp xác định hàm lợng các đồng vị trong môi trờng đợc
dùng phổ biến trong nghiên cứu nớc ngầm lần đầu tiên đợc nghiên
cứu và thực hiện tại Việt nam. Từ những kết quả đạt đợc, các đồng vị
môi trờng nh
3
H,
18
O,
2
H có thể đợc sử dụng rộng rãi để nghiên cứu
địa chất thuỷ văn ở Việt nam trong tơng lai, giải quyết đợc khó khăn
Thành phần đồng vị
18
O trong nớc sông Hồng và nớc ngầm tại
giếng khai thác đã đợc đo theo tháng trong khoảng thời gian một năm.
Hàm đầu vào là thành phần đồng vị bền
18
O trong nớc sông Hồng, nó
thay đổi theo tháng. Nớc khai thác tại giếng khoan đợc đóng góp bởi
nớc sông Hồng và nớc ngầm vùng lân cận
23 24
mà các nghiên cứu trớc đây trong lĩnh vực này luôn gặp phải vì phải
gửi mẫu nớc đi phân tích ở nớc ngoài.
26
lệ đóng góp của nớc sông Hồng vào nớc ngầm tại các giếng đang khai
thác tại nhà máy nớc Yên phụ. Kết quả này càng khẳng định vai trò
quan trọng của phơng pháp khi nghiên cứu nớc ngầm trong vùng lu
vực sông, đó là nơi có thể khai thác một lợng lớn nớc ngầm

2. Đã nghiên cứu sử dụng các mô hình để hiệu chỉnh các kết quả đo và
giải thích các số liệu đồng vị đã đo đợc phục vụ cho các bài toán về
đánh giá nguồn gốc nớc ngầm. Tuổi của nớc ngầm đợc xác định khi
sử dụng đồng vị
14
C sẽ chính xác hơn khi sử dụng các mô hình thích hợp
để hiệu chỉnh hàm lợng
14
C ban đầu. Đồng vị
3
H đóng vai trò quan
trọng trong việc nhận dạng nớc ngầm có tuổi hiện đại. Đồng thời khi
sử dụng mô hình tham số tập trung (mô hình hộp đen), đồng vị
3
H còn
đợc sử dụng để xác định mô hình dòng chảy và thời gian lu của nớc
ngầm.
5. Kết quả thành phần đồng vị trong nớc ma và nớc sông Hồng đã
thu nhận đợc trong nghiên cứu này sẽ tạo cơ sở cho việc thu thập lâu
dài các số liệu đồng vị trong nớc ma, nớc sông Hồng ở các trạm
khác phụ vụ cho các nghiên cứu địa chất thuỷ văn và mội trờng trong
cả khu vực đồng bằng Bắc Bộ.
6. Đã thu thập đợc (xác định đợc) bộ số liệu khá lớn về thành phần
đồng vị trong nớc ngầm, nớc ma và nớc bề mặt trong khu vực Hà
nội. Các số liệu này sẽ rất có ích cho các nghiên cứu về địa chất thuỷ
văn và môi trờng trong tơng lai.
3. Tuổi của nớc ngầm khu vực Hà nội đã đợc nghiên cứu khá tỷ mỉ
bằng đồng vị
14
C và đồng vị

3
H. Kết quả hàm lợng 2 đồng vị phóng xạ
này trong các mẫu nớc đã chỉ rõ nớc ngầm tại hầu hết các vị trí thu
thập mẫu đều có nguồn gốc pha trộn giữa nớc có nguồn gốc hiện đại và
nớc từ các tầng chứa nớc già hơn nh tầng Qp hoặc tầng neogen. Tuổi
của nớc ngầm vùng cha bị pha trộn hoặc tỷ lệ pha trộn rất thấp nhỏ
hơn 1500 năm. Vùng ven sông Hồng, nớc ngầm phần lớn đợc bổ cấp
trực tiếp từ nớc sông Hồng. Vùng phía tây, nớc hiện đại đợc thấm
trực tiếp từ nớc ma, thời gian thấm xuống đến tầng Qp khoảng 20-30
năm (cỡ khoảng 2 chu kỳ bán rã của đồng vị triti). Vùng trung tâm,
nớc ngầm có nguồn gốc pha trộn của nớc ma, nớc bề mặt và nớc
có tuổi cao hơn,

Danh mục các công bố khoa học
Liên quan đến luận án
1. Trịnh Văn Giáp, Đặng Đức Nhận, Nguyễn Mạnh Hùng. (2000). Đo
hàm lợng khí radon trong nớc ngầm bằng kỹ thuật đềtéctơ vết hạt
nhân. Tuyển tập báo báo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ ba về Vật
lý và Kỹ thuật hạt nhân, Tr. 337-339, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

2. Trịnh Văn Giáp, Đặng Đức Nhận (2000). Nghiên cứu sử dụng than
hoạt tính và máy đếm nhấp nháy lỏng để đo hàm lợng khí radon trong
môi trờng. Tuyển tập báo báo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ ba
về Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, Tr. 391-393, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.
4. Ngoài việc sử dụng đồng vị phóng xạ để xác định tuổi của nớc
ngầm, trong nghiên cứu này, đồng vị bền nh
18
O đã đợc nghiên cứu và
sử dụng để xác định định lợng mô hình dòng chảy, thời gian lu và tỷ
3. Trịnh Văn Giáp, Hoàng Đắc Lực, Đặng Đức Nhận (2002). Sử dụng

mô hình tham số tập trung và đồng vị C-14 để đánh giá tuổi nớc ngầm
khu vực Hà nội. Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ
IV Khoa học và Công nghệ hạt nhân, Tr. 176-181, Nxb Khoa học và kỹ
thuật.
4. Hoang Dac Luc, Trinh Van Giap and Vo Tuong Hanh (2002).
Assessment of the minimum protection capability of groundwater
against anthropogenic pollution in Hanoi area using isotope technique.
Communications in Physics, Volume 12, Number 3, pp. 188-192.
5. Trinh Van Giap (2003). Use of Radon-222 as A Tracer to Estimate
Groundwater infiltration Velocity in a River Bank Area. Nuclear
Science and Technology. No.2, pp.12-17
6. Trịnh Văn Giáp, Hoàng Đắc Lực (2004). Nghiên cứu đồng vị C-14
trong nớc ngầm khu vực Hà nội. Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị
toàn quốc lần thứ V Khoa học và Công nghệ hạt nhân, Tr. 249, Nxb
Khoa học và Kỹ thuật.
7. Trịnh Văn Giáp, Đặng Đức Nhận, Đinh Bích Liễu (2004). Kết quả
thực nghiệm đánh giá tham số làm giàu và hệ số tách điện cực của hệ
làm giàu H-3 trong nớc bằng phơng pháp điện phân. Tuyển tập báo
báo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ V Khoa học và Công nghệ hạt
nhân, Tr. 213, Nxb Khoa học Kỹ thuật.

8. Hoang Dac Luc, Trinh Van Giap, Duc Duc Nhan (2004). Modeling
of Groundwater Flow by Black Box Models and Environmental
Isotopes.
Communication and Physics,
Vol. 14 (4), pp. 221-226.