ứng dụng phương pháp radon trong khảo sát địa chất môi trường

Ứng dụng Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc
Thu

DANH MỤC KÝ HIỆU

δ : Sai số tương đối
σ : Sai số tuyệt đối
ε :thừa số chuẩn ε = antilog(S
lg
)
S
lg
: Độ lệch quân phương
Bq : Becquerel – đơn vị đo phóng xạ
DOE : Department of Energy (Cơ quan năng lượng)
EPA : Environmental Protection Agency (Uỷ ban Bảo vệ
Môi trường Mỹ)
GBD : Gobal Burden of Disease (Gánh nặng toàn cầu của
bệnh)
IAEA : International Atomic Energy Agency (Cơ quan năng
lượng Quốc tế)
ICRP : International Commission on Radiological Protection
(Uỷ ban An toàn Bức xạ Quốc tế)
KH&CN : Sở Khoa học và Công nghệ
KSANBX : Cục Kiểm soát An toàn Bức xạ
MSK64 : Medvedev Sponheuer Karnik scale (Thang cấp động
đất)
NAS : National Academy of Sciences (Học viện Khoa học
Quốc Gia)

NCCB : Nghiên cứu cấp Bộ
Rn : Khí phóng xạ Radon
UNSCEAR : United Nations Scientific Committee on the Effects
of Atomic Radiation (Uỷ ban Khoa học Liên Hợp
Quốc về những ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử)
WHO : World Health Oranization (Tổ chức Y tế thế giới)
ĐCTV – ĐCCT : Địa chất Thuỷ văn - Địa chất Công trình
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc
Thu

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 : Nguyên tử Radon
Hình 1.2 : Radon phát ra bức xạ
Hình 1.3 : Phóng xạ Radon từ Gas
Hình 1.4 : Chuỗi phân rã
238
U
Hình 1.5 : Chuỗi phóng xạ Radon và Thoron
Hình 3.1 : Những đóng góp của thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào
liều chiếu bức xạ đối với con người (UNSCEAR 2000).
Hình 3.2 : Bản đồ tập trung nồng độ Radon tại Mỹ
Hình 3.3 : Bản đồ tập trung nồng độ Radon tại Gebauden (Đức)
Hình 3.4 : Đường xâm nhập khí Radon trong nhà.
Hình 7.1 : Máy Rad7- Thiết bị đo Radon
Hình 7.2 : Máy Radon được kế nối và thực hiện đo
Hình 6.1 : Bản đồ hành chánh thị xã Thủ Dầu Một, Bình Dương (Tỉ lệ
1:100.000)

Hình 6.2 : Bản đồ các đặc điểm địa chất kiến tạo TX TDM (Tỉ lệ
1:100.000)
Hình 8.1 : Bình đồ bố trí tuyến đo 10A đứt gãy Sông Vàm Cỏ Đông, đứt
gãy sông Sài Gòn, đứt gãy Thiện Tân – Bình Sơn.
Hình 8.2 : Kết quả đo Radon tuyến 10A
Hình 8.3 : Bình đồ bố trí tuyến đo 11 cắt qua đứt gãy sông Đồng Nai, và
đứt gãy Thiện Tân – Bình Sơn.
Hình 8.4 : Kết quả đo Radon tuyến 11
Hình 8.5 : Bình đồ bố trí tuyến 12 cắt qua đứt gãy Lộc Ninh – TP. Hố Chí
Minh, sông Sài Gòn, Sông Đồng Nai.
Hình 8.6 : Kết quả đo Radon tuyến 12.
Hình 8.7 : Bình đồ bố trí tuyến đo 13 cắt qua đứt gãy Vàm Cỏ Đông
Hình 8.8 : Kết quả đo Radon tuyến 13
Hình 8.9 : Bố trí điểm đo trong vùng Thủ Dầu Một – Bình Dương
Hình 8.10 : Kết quả đo Radon trong vùng Thủ Dầu Một – Bình Dương
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc
Thu




Trang 1
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 7
CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN 8
PHẦN 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ KHÍ HIẾM RADON 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGUYÊN TỐ RADON 10
1.1 Tìm hiểu Radon 10
1.2. Các loại phóng xạ Radon thường gặp 11
1.2.1 Phóng xạ Radon trong không khí 11
1.2.2 Phóng xạ Radon trong nước. 12
1.2.3 Phóng xạ Radon từ Gas 13
1.3 Chuỗi phóng xạ Radon 13
1.3.1
222
Rn (Radon) 15
1.3.2
220
Rn (Thoron) 16
1.3.3 So sánh 16
CHƯƠNG 2: Ý NGHĨA CỦA RADON ĐỐI VỚI ĐỊA CHẤT VÀ MÔI TRƯỜNG 19
2.1 Ý nghĩa Radon đối với địa chất 19
2.2 Ý nghĩa Radon đối với môi trường 19
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG KHẢO SÁT RADON TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM. 21
3.1 Hiện trạng khảo sát Radon trên toàn thế giới 21
3.1.1 Hiện trạng khảo sát Radon đối với môi trường 21
3.1.2 Hiện trạng khảo sát Radon đối với địa chất 29
3.2 Hiện trạng khảo sát Radon tại Việt Nam 31
3.2.1 Hiện trạng khảo sát Radon môi trường tại Việt Nam 31
3.2.2 Hiện trạng khảo sát Radon Địa chất tại Việt Nam 34
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH ĐO ĐẠC RADON THỰC NGHIỆM 37
4.1 Công tác thực địa đối với quy trình đo đạc Radon trong địa chất 37
4.1.1 Tổng quan công tác thực địa 37

4.1.2Công tác văn phòng 39
A. Công tác văn phòng thực địa 39
B. Công tác xử lý văn phòng 39
4.2 Quy trình đo đạc Radon trong môi trường 43
PHẦN II: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP RADON TRONG KHU VỰC TP.HCM VÀ
CÁC VÙNG LÂN CẬN 44
CHƯƠNG 5: MỤC TIÊU NHIỆM VỤ TRONG CÔNG TÁC THỰC TIỄN 45
CHƯƠNG 6: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC KHẢO SÁT 46
6.1 Đặc điểm địa hình khu vực khảo sát TP. Hồ Chí Minh 46
6.2 Đặc điểm địa chất khu vực khảo sát TP. Hồ Chí Minh 47
6.3 Đặc điểm địa hình khảo sát khu vực Thủ Dầu Một – Bình Dương 50
Trang 2
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

6.4 Đặc điểm địa chất khảo sát khu vực Thủ Dầu Một – Bình Dương 51
CHƯƠNG 7 : THIẾT BỊ ĐO ĐẠC KHÍ PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN. GIỚI THIỆU MÁY ĐO RAD7 55
7.1Các thiết bị dùng đo đạc khí phóng xạ Radon 55
7.2 Giới thiệu về máy RAD7- Thiết bị đo Radon 57
7.2.1Nguyên lý hoạt động của máy RAD7 58
7.2.2 Những ưu điểm chính của máy RAD7 59
7.2.3 Áp dụng đo khí đất. 60
7.2.4 Các đo đạc phát xạ 62
7.2.5 Độ chính xác và tính xác thực 63
CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 64
A. Công trình 1 64
B. Công trình 2 73
C. Nhận xét 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78



















Trang 3
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu


LỜI MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường là một trong những yếu tố tồn tại song hành trong quá trình
hình thành và phát triển của loài người do nhiều nguyên nhân khác nhau. Cho đến nay,
ô nhiễm môi trường đã và đang trở thành vấn đề cấp thiết mang tính toàn cầu bao gồm:

ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm tiếng ồn, khí thải công nghiệp, nạn tràn dầu, ô nhiễm
phóng xạ Đó là những vấn nạn có thể gây ra các tai biến, ảnh hưởng đến chất lượng
cuộc sống do các hoạt động nhân sinh thuộc phạm vi kiểm soát của con người. Ngoài
các loại hình ô nhiễm do con người tạo ra, còn có rất nhiều tai biến tự nhiên nằm ngoài
tầm kiểm soát của con người, chẳng hạn như: trượt lở đất, động đất, bão lũ, giông sét,
sóng thần… và thậm chí còn có những hiểm họa mà con người hoàn toàn chưa hề biết
đến. Để có thể tồn tại và phát triển trước những yếu tố này, con người chỉ có biện
pháp duy nhất là phòng tránh để giảm thiểu thiệt hại, muốn như vậy, cần hiểu rõ quy
luật tác động cũng như sự phân bố của các yếu tố này trong khả năng nhận thức của
con người.
Thời gian gần đây, mức độ nguy hiểm của phóng xạ Radon đã khiến các nhà
khoa học phải giật mình sau nhiều năm coi thường. Khí Radon có mặt ở khắp mọi nơi
mà chúng ta không hề hay biết sự có mặt của nó nếu không thực hiện việc đo đạc cụ
thể. Nếu như hầu hết các loại ô nhiễm đều gắn liền với sự chủ động của con người, thì
ô nhiễm khí phóng xạ Radon lại sinh ra bởi tự nhiên, con người không làm chủ được
nó, song có thể xác định các quy luật phân bố của nó bằng các phương pháp nghiên
cứu khác nhau nhằm có biện pháp phòng tránh và hạn chế sự thiệt hại do sự ô nhiễm
ảnh hưởng tới cuộc sống.
Ngoài sự nguy hiểm bởi sự hiện diện của nó, tính chất của khí phóng xạ Radon
cũng được các nhà địa chất vận dụng nhằm phát hiện các đứt gãy hoạt động, và dự báo
động đất.
Nhận thức được tầm nguy hiểm của loại khí này, nhiều quốc gia trên thế giới đã
tiến hành việc đo đạc xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng hàm lượng Radon ở các
mức độ khác nhau nhằm khuyến cáo người dân các biện pháp an toàn và bảo vệ sức
khỏe, đồng thời vận dụng nguồn gốc phát sinh của nó, nhiều nhà khoa học cũng đã tiến
Trang 4
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

hành nhiều chương trình quan trắc nhằm nghiên cứu tính chất các đứt gãy và dự báo
nguy cơ động đất.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, việc đo vẽ, lập bản đồ phông phóng xạ
tự nhiên cũng bước đầu được quan tâm, tuy nhiên, việc đo vẽ khí Radon vẫn chỉ mới
dừng lại ở mức độ nhỏ lẻ và hầu như chủ yếu phục vụ cho các dạng khảo sát địa chất,
việc nghiên cứu Radon trong nhà cũng chỉ mới ở bước đầu.
Đề tài “ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP RADON TRONG KHẢO SÁT ĐỊA
CHẤT MÔI TRƯỜNG” được thực hiện với mục đích báo động nguy cơ ô nhiễm môi
trường bới khí phóng xạ Radon, tầm quan trọng của nó và khuyến cáo các biện pháp
bảo vệ sức khỏe công đồng cũng như ứng dụng các tính chất Radon trong nghiên cứu
địa chất và môi trường phù hợp với đặc điểm và hoàn cảnh Việt Nam.
Trang 5
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

Mục tiêu:
Mục tiêu chính của luận văn là cung cấp các kiến thức cơ bản về các rò rỉ do có
sự hiện diện của Radon trong môi trường sống.
Đề xuất việc đo vẽ bản đồ khí phóng xạ Radon cho các tính thành tại Việt Nam.
Nhiệm vụ:
Để thực hiện được mục tiêu trên đây, nhiệm vụ chính của luận văn là:
- Nghiên cứu các đặc trưng và tính chất của khí phóng xạ Radon, nghiên cứu,
đánh giá hiện trạng khảo sát Radon trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng.
- Tham khảo các quy trình khảo sát cùng với các thiết bị đo đạc được ứng dụng
hiện nay.
- Tiến hành đo đạc thực tế khí phóng xạ Radon trong nghiên cứu đứt gãy hoạt
động trong đề tài “Nghiên cứu xác định đứt gãy trên một số tuyến đo trong khu vực

thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận” nhằm đánh giá các mức độ hoạt động của
các đứt gãy trong khu vực này phục vụ cho công tác khảo sát cấu trúc địa chất.” (Công
trình được rhực hiện tháng 02 năm 2009) và trong nghiên cứu môi trường với đề tài
“Đo nồng độ Radon trong đất tại khu vực Thủ Dầu Một – Bình Dương” (công trình
được thực hiện tháng 03 năm 2010).
- Tổng hợp các kết quả, nhận định, đánh giá và đề xuất quy trình đo đạc cùng với
các ứng dụng của phương pháp khí phóng xạ Radon trong nghiên cứu địa chất và môi
trường…
Trang 6
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

TÍNH KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

§ Kết quả của đề tài có thể cung cấp các dữ liệu thực tế thu thập được tại các khu
vực khảo sát, đặc biệt là do chính tác giả tham gia tham gia thu thập số liệu và xử lý.
Đây là các dữ liệu khá quan trọng trong việc đánh giá các yếu tố địa chất và môi
trường tại các khu vực có liên quan.
§ Luận văn cũng cung cấp các kiến thức cơ bản và tổng quát cho các nhà môi
trường, làm cơ sở cho việc xây dựng một quy trình khảo sát khí Radon trong nghiên
cứu tai biến địa chất và môi trường.
§ Luận văn này cũng có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các nhà kỹ thuật
trong các lĩnh vực có liên quan, làm tài liệu học tập và nghiên cứu cho sinh viên, đồng
thời, có thể được sử dụng để phổ biến các kiến thức cơ bản về các nguy cơ do sự hiện
diện của khí phóng xạ Radon trong môi trường sống.
Trang 7
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
§ Tham khảo cơ sở lý thuyết về phương pháp đo Radon trên thế giới và Việt Nam
§ Thu thập số liệu (tham gia thực địa, công tác văn phòng, xử lý số liệu ).
§ Tính toán và áp dụng công cụ: phần mềm Sufer, Mapinfo, Excel… để biểu diễn
kết quả thu được.
§ Thống kê, so sánh và đối chiếu với các tài liệu Địa Vật Lý khác
§ Phạm vi nghiên cứu: Thành phố Hồ Chí Minh, và các tỉnh lân cận. Tập trung
vào Thủ Dầu Một – Bình Dương.
Trang 8
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Nội dung chính trong luận văn được trình bày trong các phần chính sau:
LỜI MỞ ĐẦU: Một vài nét khắc họa đề tài nghiên cứu.
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
TÍNH KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phần I: LÝ THUYẾT
Trình bày một cách tổng quát các vấn đề liên quan đến Radon: Nguồn gốc xuất
hiện, tìm hiểu về tính chất khí Radon, chuỗi phóng xạ Radon…
Chương 1: Tổng quan về khí phóng xạ Radon
Chương 2: Ý nghĩa của Radon đối với Địa chất và Môi trường
Chương 3: Hiện trạng thăm dò Radon trên thế giới và tại Việt Nam
Chương 4: Quy trình đo đạc Radon đối với Địa chất và Môi trường
Phần II: ỨNG DỤNG
Bằng phương pháp Radon đo đạc vào môi trường cụ thể như khu vực TP. Hồ Chí

Minh và một số vùng lân cận, Thủ Dầu Một – Bình Dương.
Chương 5: Mục tiêu và nhiệm vụ
Chương 6: Đặc điểm tự nhiên của khu vực khảo sát
Chương 7: Các thiết bị dùng để đo đạc khí phóng xạ Radon
Chưong 8: Kết quả đã được thực hiện
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Một số nhận xét và đề xuất kiến nghị của tác giả xung quanh kết quả ghi nhận
được trong quá trình thực tế.
Luận văn này đặt ra một vấn đề khá mới trong khảo sát Điạ chất và Môi trường.
Mặc dù được nhận sự chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn TS. Nguyễn Ngọc Thu,
những ý kiến đóng góp của bạn bè, đồng nghiệp đang công tác tại Trung tâm Địa Vật
Lý – Liên Đoàn Bản Đồ Địa Chất Miền Nam và sự cố gắng của bản thân nhưng tác giả
nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót. Tác giả cũng rất mong nhận được sự đóng
góp của quý thầy cô, một số người trong ngành, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn
này hoàn thiện hơn.

Trang 9
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

PHẦN 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ KHÍ HIẾM
RADON
Trang 10
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGUYÊN TỐ RADON

1.1 Tìm hiểu Radon
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều nguyên tố có tính phóng xạ và điều
này đã xảy ra ngay từ khi hình thành nên trái đất. Có trên 60 hạt nhân phóng xạ được
tìm thấy trong tự nhiên. Nguồn gốc của các hạt nhân phóng xạ này được chia thành 3
loại chính:
- Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất nên gọi là các nhân phóng
xạ nguyên thủy.
- Các nhân phóng xạ được hình thành do tương tác của các tia vũ trụ với vật chất
của trái đất.
- 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 xạ tự nhiên còn các nhân phóng xạ do con người tạo ra được gợi là nhân tạo. So
với lượng phóng xạ tự nhiên thì lượng phóng xạ do con người tạo ra rất là nhỏ. Tuy
nhiên, một phần lượng phóng xạ này đã bị phát tán vào môi trường chung quanh chúng
ta. Vì vậy, hầu như chúng ta có thể phát hiện các nhân phóng xạ tự nhiên và nhân tạo
có mặt ở khắp mọi nơi trong các môi trường sống như đất, nước và không khí.
Nguyên tố khí hiếm Radon có tính phóng xạ tự nhiên được sinh ra từ sự phân rã
phóng xạ của Urani. Kí hiệu hóa học là: Rn, được phát hiện vào năm 1899 bởi nhà vật

lý Anh Ernest Rutherford (1871 – 1973) và Ôoen. Rn nằm trong nhóm VIII A, chu kỳ
6 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, số thứ tự 86, nguyên tử khối 222,017 có đồng vị
bền nhất
222
Rn, chu kì bán rã 3,823 ngày, mật độ 9.73g/L, độ sôi -62
o
C, nhiệt độ tan
chảy -71
o
C. Rn không phải là kim loại mà là một khí hiếm hoặc khí trơ, không liên kết
với các nguyên tử vật chất chủ của nó nên có thể thoát khỏi một hợp chất hoá học bất
kỳ nào chứa nó.
Trang 11
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu


Hình 1.1: Nguyên tử Radon

Trong thạch quyển, Rn liên tục được sinh ra. Chúng ẩn náu trong các khe nứt, lỗ hổng
của đất đá. Ở nơi các đứt gãy hoạt động, Rn thường tạo thành các vành dị thường trong
lớp đất sát bề mặt, chỗ nó xuất lộ. Khi đứt gãy hoạt động, Rn có cơ hội di chuyển từ
các đới dập vỡ ở sâu trong lòng đất, rò rỉ qua lớp vỏ trái đất và thoát ra qua các vết rạn
nứt và lỗ trống rất nhỏ trong mặt đất, đi vào không khí bằng con đường khuếch tán và
đối lưu. Rn hầu như có mặt ở khắp mọi nơi: trong không khí, trong đất, trong nước….
Nó được biết đến như là một loại chất độc ’’tàng hình’’, với một cái tên đặc biệt ‘‘bàn
tay ma quỷ’’ thò ra từ dưới đất.
Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng: sự xuất hiện "nơi ở ma quỷ" hay "căn
nhà ung thư" một phần nguyên nhân là ở dưới lòng đất có lượng khí Rn cao. Một số

nghiên cứu khác chứng minh: Rn có thể trực tiếp thông qua đường hô hấp tích tụ trong
phổi, phá hoại tế bào phổi và dẫn đến ung thư.

1.2. Các loại phóng xạ Radon thường gặp
1.2.1 Phóng xạ Radon trong không khí

Trang 12
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu


Hình 1.2 : Radon phát ra tia phóng xạ.

Trong không khí, Rn ở dạng nguyên tử tự do. Nó phân rã phóng xạ thành chuỗi
các đồng vị phóng xạ con cháu, và nguy hiểm nhất là
218
Po. Trên mặt đất, trừ các điểm
xuất lộ, hàm lượng Rn còn phụ thuộc rất lớn vào vật liệu xây dựng có nguồn gốc
granite, vật liệu gốm sét - gạch xỉ than Các khoáng sản có nguồn gốc trầm tích như
ilmenhite, rutile, zircon, monazite rất giàu phóng xạ cũng là các nguồn phát Rn.
Ở ngoài trời, nồng độ Rn thấp chỉ 10 Bq m
-3
. Với tập hợp 10
20
phân tử không
khí chỉ có thể tìm thấy khoảng mười nguyên tử Rn. Tuy nhiên, ở trong nhà, nồng độ
Rn có thể rất cao do hiệu ứng bẫy Rn (20 đến 10.000 Bq m
-3
hoặc nhiều hơn nữa). Các

mức Rn thường thay đổi, tuỳ thuộc vào dòng khí qua nhà và rất cao ở một số nơi là
hang, động, hoặc trong một mỏ Uranium dưới lòng đất nơi được thông khí kém

1.2.2 Phóng xạ Radon trong nước.
Qua hàng loạt cuộc thử nghiệm các nhà khoa học đã đi đến kết luận có khí
phóng xạ Rn trong nước. Nước nhiễm phóng xạ thường bắt nguồn từ các giếng sâu có
mạch nước ngầm bị nhiễm Rn hoặc do nhiễm chất phóng xạ rò rỉ từ đất qua nền nhà.
Độ nhiễm xạ trong nước thường thấp hơn nhiều so với độ nhiễm xạ trong khí
quyển. Tuy nhiên, quá trình sử dụng nước bị nhiễm phóng xạ Rn trong sinh hoạt có
nhiều khả năng làm tăng mức độ nhiễm xạ không khí tại các gia đình. Cơ quan bảo vệ
môi trường Mỹ (EPA) ước tính khoảng 2-5% phóng xạ Rn trong không khí phát sinh
từ quá trình sử dụng nước của các hộ gia đình. Cứ 10.000 pCi/l trong nước thì có
1pCi/l sẽ hòa tan vào khí quyển. Giới hạn nhiễm xạ cho phép trong nước là 300 pCi/l.

Trang 13
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

1.2.3 Phóng xạ Radon từ Gas
Ngoài việc thoát ra từ môi trường tự nhiên khí Rn còn thâm nhập vào không khí
từ việc dò rỉ khi sử dụng bếp gas đun nấu hàng ngày. Khí Rn từ Gas nguy hiểm với sự
chết hơn chất độc Các bon từ than. Do ta không nhận thấy và không thể ngửi hoặc nếm
nên chúng là :”nguyên nhân dẫn tới hàng trăm cái chết - hơn cả chất độc từ cacbon
monoxide”.

Hình1.3: Phóng xạ Radon từ Gas

1.3 Chuỗi phóng xạ Radon
Hiện nay có khoảng hai mươi hạt nhân có thời gian sống lớn hơn hàng triệu năm.

Quan trọng nhất là các đồng vị:
235
U,
238
U, và
232
Th, chúng có mặt ở hầu hết mọi nơi
trong vỏ trái đất, có một thời gian sống trung bình xác định, không phụ thuộc vào cách
thức thu hạt nhân hay các điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, điện từ trường,
trạng thái vật chất Mỗi loại đều có chu kỳ bán huỷ đo được hàng tỉ năm, giữ vị trí
đứng đầu trong các chuỗi phân rã phóng xạ trong tự nhiên.
Một chuỗi phân rã là một loạt các biến đổi phân biệt khi đó có sự biến đổi một
đồng vị này thành một đồng vị khác bằng cách phát ra một hạt nào đó. Một nguyên tử
urani phân rã phóng xạ, hạt nhân của nó thuộc loại không bền, chuyển thành hạt nhân
của nguyên tố khác gọi là hạt nhân con, đồng thời phát ra một lượng phóng xạ dưới
dạng hạt Alpha hoặc Beta, hoặc một hay nhiều tia Gamma.
Trang 14
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

Urani > Thôri > Rađi > Radon > con cháu Radon


Hình 1.4 : Chuỗi phân rã
238
U
Một phân rã Alpha sẽ làm giảm số nguyên tử một số lượng là 2 và làm giảm
trọng lượng nguyên tử một số khối lượng là 4. Bên cạnh đó, phân rã Beta chỉ gia tăng
số nguyên tử lên một. Còn phân rã Gamma không làm thay đổi số nguyên tử và trọng

lượng nguyên tử vì tia Gamma chỉ là một gói năng lượng. Tuy không thể tiên đoán một
cách chính xác lúc nào một nguyên tử riêng biệt sẽ xảy ra sự biến đổi, nhưng có thể đo
đạc rất tốt khả năng của sự phân rã trong một khoảng thời gian nhất định. Nếu bắt đầu
với một số lượng lớn các nguyên tử của một nguyên tố phóng xạ thì có thể hoàn toàn
biết chính xác phải mất một thời gian bao lâu trước khi một nửa các nguyên tố này
phân rã. Khoảng thời gian này được gọi là thời gian bán rã của một nguyên tố. Mỗi
một nguyên tố phóng xạ có chu kỳ bán rã xác định.
Trang 15
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

Để trở thành
207
Pb ổn định hạt nhân
235
U cần trải qua mười một lần biến đổi,
232
Th chỉ cần mười lần biến đổi để trở thành
208
Pb ổn định, còn hạt nhân
238
U phải trải
qua mười bốn lần biến đổi mới trở thành
206
Pb ổn định.
Rn được tạo ra trong các chuỗi phân rã này. Có ba đồng vị Rn thường gặp nhất
là :
222
Rn là sản phẩm của chuỗi phân rã

238
U, có thời gian sống dài nhất: 5,508 ngày,
chu kỳ bán rã 3,825 ngày. Khả năng phát hiện
222
Rn trong không khí trong phòng,
ngoài trời và khí đất là rất cao. Thứ hai là:
220
Rn trong chuỗi phân rã của
232
Th có tên
gọi là Thoron, có thời gian sống 80,06 giây, chu kỳ bán rã 55,6 giây. Thỉnh thoảng có
thể bắt gặp Thoron trong không khí và thường gặp hơn trong đất và trong khí đất. Và
cuối cùng là
219
Rn, sản phẩm trong một mắt xích của chuỗi phân rã
235
U, có thời gian
sống 5,7 giây, chu kỳ bán rã 3,96 giây, và tên gọi là actinon. Không bao giờ gặp
actinon trong không khí do sự khan hiếm và chu kỳ bán rã ngắn của nó.
Ngoài ra, còn có ít nhất là 18 đồng vị Rn có số nguyên tử lượng nằm trong
khoảng 202 đến 226 được tạo ra bằng các phản ứng hạt nhân khác nhau. Do chu kỳ
bán huỷ của
222
Rn dài hơn chu kỳ bán huỷ của
220
Rn và
219
Rn của nên độ nguy hiểm
phóng xạ của khí
222

Rn cao hơn rất nhiều và do đó mà
222
Rn được đặc biệt quan tâm
đến.
1.3.1
222
Rn (Radon)
Hạt nhân Rn phân rã theo thứ tự như trong sơ đồ (Hình 1.5) để tạo thành sản
phẩm cuối cuối cùng là
210
Pb. Với mỗi lần biến đổi các hạt nhân phát ra các bức xạ đặc
trưng là các hạt Alpha, các hạt Beta, hoặc tia Gamma hoặc kết hợp của các loại. Các
máy đo Rn hầu hết được thiết kế để phát hiện các hạt Alpha. Một hạt nhân Rn riêng lẻ
phân rã trong khoảng tám ngày bằng hai lần thời gian bán rã. Khi đó, nó phóng thích
một hạt Alpha với năng lượng 5.49 MeV và biến đổi thành
218
Po. Po là kim loại và có
xu hướng bám vào bề mặt các vật liệu mà chúng tiếp xúc như các hạt bụi trong không
khí hoặc một bức tường chắn, hoặc trong bao tử con người. Nó có chu kỳ bán rã ngắn
3.05 phút, do đó nó hầu như phân rã hết trong khoảng 6 phút. Đời sống trung bình các
hạt nhân là 4,4 phút trước khi nó phân rã. Giống như Rn,
218
Po cũng phát xạ ra một hạt
Alpha khi nó phân rã nhưng với một năng lượng là 6Mev, biến đổi thành
214
Pb là một
chất phóng xạ rắn có chu kỳ bán rã là 26,8 phút và phát xạ ra bức xạ Beta hơn là phát
ra bức xạ Alpha. Khi phân rã nó phát ra bức xạ Beta và trở thành
214
Bi (Bismuth) là

Trang 16
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

chất phóng xạ rắn có thời gian bán rã 19,8 phút. Khi phân rã
214
Bi biến đổi thành
214
Po
là một chất hơi khác có thời gian bán rã cực ngắn 164 microgiây (0,000164 giây). Chất
này phát ra một hạt Alpha có năng lượng 7,69 MeV khi phân rã và biến thành
210
Pb có
thời gian bán rã là 22,3 năm. Vì chu kỳ bán rã dài, nên tham số của chì thường được bỏ
qua trong việc đo đạc Rn. Điều này ảnh hưởng bất lợi đến phông nền trên một số thiết
bị đo đạc khác nhưng với đối với máy RAD7 thì không.
210
Pb phân rã Beta thành
210
Bi,
sản phẩm này nhanh chóng trở thành
210
Po sau khi phân rã Beta. Chu kỳ bán rã của
bismuth là 5 ngày. Po có chu kỳ bán rã là 138 ngày và phân rã ra hạt Alpha có năng
lượng là 5.3 MeV và trở thành
206
Pb bền vững.
1.3.2
220

Rn (Thoron)
Sản phẩm phân rã cuối cùng của Thoron là
208
Pb. Chu kỳ bán rã của Thoron chỉ
có 55,6 giây, phát ra hạt Alpha có năng lượng 6,29 MeV và trở thành
216
Po.
216
Po có
chu kỳ bán rã 0,15 giây, phát ra hạt Alpha có năng lượng 6,78 MeV để biến thành
212
Pb tồn tại một thời gian dài với chu kỳ bán huỷ là 10,6 giờ. Nó biến đổi bởi phân rã
Beta và trở thành
212
Bi có chu kỳ bán rã là 60,2 phút.
212
Bi phân chia: với 2/3 biến đổi
bởi phân rã Beta trở thành
212
Po và 1/3 còn lại biến đổi bởi phân rã Alpha có năng
lượng 6,05 MeV thành thallium-208, với chu kỳ bán rã là 3phút, trải qua phân rã Beta
trở thành
208
Pb.
1.3.3 So sánh
Thoron và Rn rất giống nhau, về tính chất hoá học cả hai đều là khí phóng xạ
trơ xảy ra trong tự nhiên từ sự phân rã của các phần tử phóng xạ trong đất và khoáng
vật, là phần tử quan trọng của các chuỗi phóng xạ hoặc dãy dài của phân rã phóng xạ.
Trong khi Rn là kết quả từ sự phân rã của Urani thì Thoron là kết quả từ sự
phân rã của Thôri. Cả hai thường được tìm thấy trong đất và khoáng sản, đôi khi riêng

biệt và đôi khi cùng nhau. Chúng có thể khuếch tán ra khỏi vật chất và di chuyển theo
một khoảng cách dài trước khi tự chúng phân rã.
Trang 17
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu




Hình 1.5: Chuỗi phóng xạ của Radon và Thoron
Các sản phẩm phân rã của chúng đều là họ hàng của polonium, chì, bismuth như
Radon trước khi phân rã, do vậy chỉ có một phần rất nhỏ khí Thoron tích tụ. Thoron,
Rn và họ hàng tương ứng của chúng có chu kỳ bán rã và năng lượng bức xạ rất khác
Trang 18
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

nhau. Rn có chu kỳ bán rã là 4 ngày thì Thoron có chu kỳ bán rã chỉ có 55 giây. Vì
Thoron có đời sống quá ngắn nên nó không thể di chuyển một khoảng xa tính từ
nguồn, tuy nhiên ngay cả với một lượng nhỏ như vậy Thoron vẫn có thể là một mối
nguy hiểm vì con cháu của nó bao gồm
212
Pb có chu kỳ bán rã 10,6 giờ đủ dài hơn để
tích luỹ đến một mức đáng kể trong không khí.
Trang 19
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

CHƯƠNG 2: Ý NGHĨA CỦA RADON ĐỐI VỚI ĐỊA CHẤT VÀ MÔI TRƯỜNG

2.1 Ý nghĩa Radon đối với địa chất
Radon là khí trơ về mặt hóa học, khi sinh ra, các nguyên tử Radon không liên
kết với các nguyên tử vật chất khác trong các vật chủ thể như vật liệu xây dựng, đất đá
và những khoáng vật khác, nên chúng dễ dàng thoát ra qua các vết rạn và lỗ trống rất
nhỏ trong các lớp đất đá, đứt gãy, … rồi khuếch tán vào không khí. Dựa trên những
nguyên tắc này, việc đo đạc Radon và tìm hiểu nghiên cứu về phóng xạ Radon có thể
dùng để xác định sự hiện diện của các đứt gãy cũng như đánh giá mức độ hoạt động
của chúng phục vụ cho việc dự báo động đất.
Những vùng có mật độ Radon tập trung cao thường là công cụ của địa vật lý
cho việc dự đoán các vụ nổ hạt nhân uradium, dự đoán động đất và hoạt động của núi
lửa, xác định vùng có đứt gãy. Thu thập phân tích mẫu nước tại những khu vực nghiên
cứu nồng độ Radon cao bất thường có liên quan có thể khẳng định rằng khu vực
nghiên cứu nằm trong vành đai hoạt động địa chấn lớn.
2.2 Ý nghĩa Radon đối với môi trường
Có phải Radon là nguyên nhân gây bệnh ung thư phổi? Tại sao việc nghiên cứu
và đo đạc khí Radon trở nên cấp thiết?
Theo các kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng việc hít thở không khí có
chứa Rn là nguyên nhân gây bệnh ung thư phổi. Khí Rn đe dọa hàng triệu người dân
Mỹ và khắp nơi trên thế giới. Kết quả lấy mẫu xác định trong 14.000 căn nhà, 21% số
căn nhà có hàm lượng khí Rn cao hơn quy định ở mức độ nhiều ít khác nhau, về vấn
đề này các ngành có liên quan đến bảo hộ môi trường đang nghiên cứu tìm cách đối
phó.
Khi con người hít phải Rn và các hạt nhân con của nó, một số phân rã phóng xạ
xảy ra trong phổi. Các hạt Alpha sinh ra sẽ gây tổn hại đến mô phổi và từ đó sẽ dẫn
đến ung thư phổi. Từ khi bệnh ung thư bắt đầu xuất hiện do phóng xạ, cho đến khi nó
phát triển tới mức có thể quan sát được các biểu hiện lâm sàng phải mất một khoảng
thời gian trễ nhiều năm. Nguy cơ ung thư phổi phát triển do sự chiếu xạ của Rn là rất

cao, càng có nhiều Rn trong không khí và khoảng thời gian hít thở trong không khí
chứa Rn đó càng dài thì nguy cơ càng lớn.
Trang 20
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

Quy trình gây bệnh của Radon trong phổi như thế nào?
Con cháu khí Rn hầu hết là các hạt, chúng (
218
Po) bay cùng các hạt bụi có kích
thước cỡ nanomét và micromét tạo thành các hạt sol khí phóng xạ có kích thước cỡ
vào khoảng vài chục micromét. Khi hít vào phổi các hạt này bị lưu giữ tại phế nang.
Tại đây,
218
Po phân rã, các hạt Alpha được chứa trong những màng mỏng của phổi, lọt
thấm và bôi trơn hơn một milimét vào trong màng phổi và xuyên qua màng phổi. Hạt
Alpha có năng lượng rất cao do đó có vận tốc lớn sẽ bắn phá nhân tế bào phế nang,
gây ra các sai hỏng nhiễm sắc thể, tác động tiêu cực đến cơ chế phân chia tế bào. Một
phần năng lượng phân rã hạt nhân truyền cho hạt nhân phân rã làm các hạt nhân này bị
giật lùi. Năng lượng giật lùi của các hạt nhân Rn có thể đủ để phá vỡ các phân tử
protein trong tế bào phế nang. Po phân rã Alpha với chu kỳ bán huỷ 3,05 phút, đủ cho
một vài chu trình thở trong hệ thống hô hấp của người. Mặt khác, chúng được hút qua
một thể tích phổi rất lớn nên số lượng tế bào phế nang bị bắn phá cũng rất lớn dẫn đến
xác suất gây ung thư là rất cao.
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.



Trang 21
Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG KHẢO SÁT RADON TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI
VIỆT NAM.

3.1 Hiện trạng khảo sát Radon trên toàn thế giới
3.1.1 Hiện trạng khảo sát Radon đối với môi trường
Theo Uỷ ban An toàn Bức xạ Quốc tế (ICRP), liều lượng giới hạn cho phép
được tiếp nhiễm các loại bức xạ trong một năm là 1 mSv; điều đó có nghĩa là trong
vòng một năm, mỗi người dân bình thường không nên nhận một liều lượng bức xạ
vượt quá 1 mSv. Sở dĩ có mức giới hạn cho phép trên là qua tính toán xác suất, Uỷ ban
đưa ra kết luận như sau: nếu có một trịệu người bị chiếu xạ bởi một liều phóng xạ có
cường độ 1 mSv thì có 40 người có nguy cơ bị ung thư.
Hình 3.1 Đóng góp của các thành phần phóng xạ có trong tự nhiên vào liều chiếu
bức xạ đối với con người (UNSCEAR 2000)
Theo tiêu chuẩn của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IAEA), nồng độ khí Radon
cơ thể có thể tiếp xúc trong một năm không quá 2 đến 2,5 pCi.
Nhận thức được tầm quan trọng của nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng
đồng, nhiều quốc gia trên thế giới đã có những chương trình hành động hết sức cụ thể.
Một số điển hình nghiên cứu Radon ở các nước như sau:
- Mỹ: Theo thống kê của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ- EPA, hàng năm tại
nước Mỹ có từ 7.000 đến 30.000 người bị tử vong vì căn bệnh ung thư phổi do khí
Trang 22

Ứng dụng phương pháp Radon trong khảo sát Địa chất Môi trường

HVTH: Nguyễn Thị Như Dung HDKH: TS. Nguyễn Ngọc Thu

phóng xạ Radon. Nguy cơ gây ung thư phổi sẽ cao hơn đối với người hút thuốc là và
sống trong các căn nhà có mức độ tích lũy Radon cao. Mức khuyến cáo đối với tiếp
xúc Radon trung bình hàng năm trong nhà ở bất kỳ khu vực nào là 4 pCi/L
(148Bq/m
3
). EPA đã khuyến cáo các hộ gia đình nên tiến hành kiểm tra hàm lượng khí
Radon trong nhà ở để phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro. Về mặt quản lý, nhà nước đã
xây dựng bản đồ phân vùng Radon trên toàn bộ các tiểu bang nhằm cách báo các nguy
cơ tiềm ẩn tại các khu vực.

Hình 3.2 Bản đồ tập trung nồng độ Radon tại Mỹ
- Tại Đức: đo đạc Radon trong nhà được thực hiện đầu tiên vào năm 1978 nhằm
điều tra mức độ, nguồn gốc và các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ Radon. Chương
trình đã được thực hiện liên tục, và cho đến nay, có khoảng 50.000 tòa nhà đã được
kiểm tra khí phóng xạ Radon. Các kết quả cho thấy rằng vật liệu xây dựng và cấu trúc
của ngôi nhà là hai yếu tố chính dẫn đến sự gia tăng và tích lũy khí Radon trong nhà.
Một số các nghiên cứu cũng đã đưa ra mối quan hệ nồng độ khí Radon trong đất và
hàm hượng khí Radon trong nhà. Các ngôi nhà được xây dựng tại các khu vực có khí
Radon trong đất từ 10 đến 100kBq/m
3
, thì nồng độ khí Radon trong nhà cao hơn