ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ẢNH HƯỞNG PHÔNG PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI TẠI MỘT SỐ VÙNG CỦA TỈNH QUẢNG NAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

Nguyễn Thị Oanh

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ẢNH HƢỞNG PHÔNG PHÓNG XẠ MÔI
TRƢỜNG ĐỐI VỚI CON NGƢỜI TẠI MỘT SỐ VÙNG CỦA TỈNH
QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

Nguyễn Thị Oanh

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ẢNH HƢỞNG PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƢỜNG ĐỐI VỚI CON NGƢỜI TẠI MỘT SỐ VÙNG CỦA
TỈNH QUẢNG NAM

Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

HDC: TS. TRỊNH VĂN GIÁP
HDP: PGS.TS. VŨ VĂN MẠNH

Hà Nội 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến
TS. Trịnh Văn Giáp cùng PGS.TS Vũ Văn Mạnh đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ dạy và
giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ trong phòng Môi
trƣờng, Trung tâm Quan trắc phóng xạ và đánh giá tác động môi trƣờng – Viện
Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân – Viện Năng Lƣợng Nguyên Tử Việt Nam. Em
xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chủ nhiệm và các thành viên tham gia đề tài
“Quan trắc phông phóng xạ môi trường trên địa bàn tỉnh Quảng Nam” đã giúp
đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em thực hiện đề tài, giúp em hoàn thành luận
văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Môi trƣờng trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt 2 năm học vừa
qua. Với vốn kiến thức mà em đƣợc tiếp thu trong quá trình học tập sẽ là hành trang
quý báu để em có thể hoàn thành tốt công việc sau này.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè, những
ngƣời đã luôn động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần cho em
trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Học viên

NGUYỄN THỊ OANH

i


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả luận văn xin cam đoan những số liệu trình bày trong luận văn là của
chính tác giả, không sao chép từ bất kỳ tài liệu nào.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả

NGUYỄN THỊ OANH

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU .................................................... vii

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN ..........................................................................................4
1.1.

Phông phóng xạ môi trƣờng và các nhân phóng xạ của vỏ trái đất ..................4

1.1.1.

Khái niệm phông phóng xạ môi trƣờng .....................................................4

1.1.2.

Một số đại lƣợng đo liều trong an toàn bức xạ ..........................................5

1.1.2.1.

Liều bức xạ ..........................................................................................5

1.1.2.2.

Liều chiếu ............................................................................................5

1.1.2.3.

Liều hấp thụ .........................................................................................5

1.1.2.4.

Liều tƣơng đƣơng ................................................................................6

1.1.2.5.

Liều hiệu dụng .....................................................................................6

1.1.2.6.

Liên hệ giữa liều chiếu và liều tƣơng đƣơng .......................................7

1.1.3.

Các nhân phóng xạ của trái đất ..................................................................8

1.1.3.1.

Từ vũ trụ ..............................................................................................8

1.1.3.2.

Nhân phóng xạ trong môi trƣờng đất ..................................................9

1.1.3.3.

Radon và sản phẩm phân rã của nó ...................................................12

1.2.

Tình hình nghiên cứu phông phóng xạ trong và ngoài nƣớc ..........................14

1.3.

Tác động phông phóng xạ môi trƣờng đối với con ngƣời ..............................17

1.4. Một số đặc điểm khu vực nghiên cứu .............................................................18
1.4.1.

Huyện Tiên Phƣớc....................................................................................18

1.4.2.

Huyện Núi Thành .....................................................................................20

Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......23
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................23
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................23
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................23

iii


2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................23
2.2.1. Phƣơng pháp đo suất liều hấp thụ gamma môi trƣờng................................23
2.2.2. Phƣơng pháp đo nồng độ khí Radon ..........................................................24
2.2.3. Phƣơng pháp xác định các nhân phóng xạ trong mẫu đất ..........................26
2.3. Phƣơng pháp tính toán liều ................................................................................31
2.3.1. Liều bức xạ từ các đồng vị phóng xạ 226Ra, 232Th và 40K trong mẫu đất ....31
2.3.2. Liều chiếu do Radon ....................................................................................33
2.4. Phƣơng pháp đánh giá khả năng ảnh hƣởng phông phóng xạ môi trƣờng đối với
con ngƣời. ..................................................................................................................34
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................35
Kết quả khảo sát phông phóng xạ tại hai huyện Tiên Phƣớc và Núi Thành...35

3.1.

3.1.1.

Phông phóng xạ tại huyện Tiên Phƣớc ....................................................35

3.1.1.1.

Hoạt độ phóng xạ trung bình của các đồng vị 226Ra, 232Th và 40K....35

3.1.1.2.

Liều hiệu dụng hàng năm của dân chúng đóng góp bởi 226Ra, 232Th,

40

K............ ..........................................................................................................37

3.1.1.3. Liều hiệu dụng hàng năm trung bình của dân chúng đóng góp bởi
Radon .................................................................................................................40
3.1.2. Phông phóng xạ tại huyện Núi Thành .........................................................42
3.1.2.1. Hoạt độ phóng xạ trung bình của các đồng vị 226Ra, 232Th và 40K .......42
3.1.2.2. Liều hiệu dụng hàng năm của dân chúng đóng góp bởi 226Ra, 232Th , 40K ..44
3.1.2.3. Liều hiệu dụng hàng năm trung bình của dân chúng đóng góp bởi
Radon .................................................................................................................47
3.2.

Đánh giá khả năng ảnh hƣởng của phông phóng xạ tới con ngƣời ................49

3.2.1.

Các biểu hiện bệnh lý của cơ thể khi chịu tác động của các bức xạ ........49

3.2.2.

Khả năng ảnh hƣởng phông phóng xạ tự nhiên của hai huyện đối với dân

chúng.... .................................................................................................................51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................57
PHỤ LỤC

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Phóng xạ tự nhiên có ở khắp mọi nơi quanh chúng ta. .............................12
1.2. Tỷ lệ đóng góp của các nguồn bức xạ đối với liều dân chúng ..................13
Hình 1.3. Bản đồ hành chính huyện Tiên phƣớc ......................................................18
Hình 1.4. Bản đồ hành chính huyện Núi Thành........................................................20
Hình 2.1. Máy đo AlphaGuard PQ2000 PRO ...........................................................24
Hình 2.2. Buồng đo 3x3 ............................................................................................25
Hình 2.3. Thiết bị tẩm thực .......................................................................................26
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của phƣơng pháp đếm tia lửa điện. ................................26
Hình 2.5. Bộ lấy mẫu đất chuẩn. ...............................................................................27
Hình 2.6. Bố trí các điểm lấy mẫu đất ......................................................................27
Hình 2.7. Qui tắc rút gọn mẫu ...................................................................................28
Hình 2.8. Hệ detector Hp-Ge và buồng chì...............................................................30
Hình 2.9. Bản đồ vị trí lấy mẫu huyện Tiên Phƣớc và huyện Núi Thành.................31

Hình 3.1. Giản đồ hoạt độ 226Ra-(a), 232Th-(b), 40K-(c) trong mẫu đất huyện Tiên
Phƣớc.........................................................................................................................36
Hình 3.2. Giản đồ suất liều hấp thụ ở độ cao 1m của huyện Tiên Phƣớc .................38
Hình 3.5. Giản đồ liều hiệu dụng hàng năm trong nhà (a), ngoài nhà (b) và tổng
cộng (c) do Rn gây ra tại huyện Tiên Phƣớc.............................................................42
Hình 3.6. Giản đồ hoạt độ 226Ra-(a), 232Th-(b), 40K-(c) trong mẫu đất huyện Núi
Thành .........................................................................................................................44
Hình 3.7. Giản đồ suất liều hấp thụ ở độ cao 1m của huyện Núi Thành ..................45
Hình 3.8. Giản đồ liều hiệu dụng hàng năm của dân chúng huyện Núi Thành
OAED-(a), IAED-(b), TAED-(c) ..............................................................................46
Hình 3.9. Giản đồ hàm lƣợng Rn trong nhà (a), ngoài nhà (b) huyện Núi Thành ....47
Hình 3.10. Giản đồ liều hiệu dụng hàng năm trong nhà (a), ngoài nhà (b) và tổng
cộng (c) do Rn gây ra tại huyện Núi Thành. .............................................................48

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phân bố theo vĩ độ suất liều tia vũ trụ ở mức mặt nƣớc biển. ....................8
Bảng 1.2. Suất liều tia vũ trụ ở

..............................................................9

Bảng 1.3. Suất liều chiếu ngoài từ nguồn bức xạ gamma trong môi trƣờng đất đá
của một số nƣớc trên thế giới [33]. ...........................................................................11
ừ bức xạ gamma trong đất đá ở một

Bảng 1.4. Liều hiệu dụ

số nƣớc trên thế giới [31] ..........................................................................................11

Bảng 3.1. Các mức nồng độ khí radon tự nhiên trung bình năm trong nhà (TCVN
7889 : 2008) ..............................................................................................................52

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

EDR

Suất liều tƣơng đƣơng (Equivalent Dose Rate)

HP-Ge

Germaniium siêu tinh khiết (High Purity Germanium)

IAEA

Cơ quan Năng lƣợng nguyên tử quốc tế (International Atomic
Energy Agency)

IAED

Liều hiệu dụng trong nhà hàng năm (Indoors Annual Effective
Dose)

ICRP

Ủy ban quốc tế về bảo vệ phóng xạ (International Commission on
Radiological Protection)

OADR

Suất liều hấp thụ ngoài trời (Outdoor Absorbed Dose Rate)

OAED

Liều hiệu dụng ngoài trời hàng năm (Outdoors Annual Effective
Dose)

PAEC

Tiềm năng tập trung năng lƣợng Alpha (The Potential Alpha
Energy Concentration)

RD

Độ lệch hoạt độ phóng xạ (Radioactivity Deviation)

SSNTD

Detector vết hạt nhân trạng thái rắn (Soild State Nuclear Track
Detector )

TAED

Tổng liều hiệu dụng hàng năm (Totals Annual Effective Dose)

UNSCEAR

Ủy ban khoa học về các hiệu ứng bức xạ nguyên tử của liên hiệp
quốc (United Nations Scientific Committee on the Effects of
Atomic Radiation)

CSDL

Cơ sở dữ liệu

KHKTHN

Khoa học kỹ thuật hạt nhân

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SS

Sai số

TBTG

Trung bình thế giới

UBND

Ủy ban nhân dân

vii

MỞ ĐẦU
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều đồng vị phóng xạ và phần lớn các
đồng vị này đã có ngay từ khi hình thành nên trái đất. Hiện tại có trên 60 nhân
phóng xạ đƣợc tìm thấy trong tự nhiên. Về nguồn gốc, các nhân phóng xạ này có
thể phân thành ba loại chính sau:
1. Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân
phóng xạ nguyên thủy.
2. Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do tƣơng tác của các tia vũ trụ với vật
chất của trái đất.
3. Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do con ngƣời tạo ra.
Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do hai nguồn gốc đầu đƣợc gọi là các nhân
phóng xạ tự nhiên, còn các nhân phóng xạ do con ngƣời tạo ra đƣợc gọi là các nhân
phóng xạ nhân tạo. Trong đó nguồn phóng xạ tự nhiên (từ quặng phóng xạ, một số
khoáng sản, đất đá, vật liệu…) chiếm tỷ lệ rất cao. (Theo thông báo của Cơ quan
Năng lƣợng nguyên tử quốc tế - IAEA thì tỷ lệ này lên đến 88,3%). Phông phóng xạ
tự nhiên phần lớn gây ra bởi các nguyên tố phóng xạ trong chuỗi phóng xạ tự nhiên
U, Th và K, trong khi toàn bộ lƣợng phóng xạ nhân tạo gây ra do các hoạt động liên
quan tới nhà máy điện hạt nhân, đến sản xuất đồng vị phóng xạ, sử dụng các nguồn
nhân tạo trong các ngành y tế, công nghiệp, dầu khí, nông nghiệp chỉ chiếm 11,7%.
Do vậy, đối với bất kỳ một nƣớc nào dù có nhà máy điện hạt nhân hay không thì
việc đánh giá mức phông phóng xạ tự nhiên đều luôn đƣợc quan tâm.
Để phục vụ cho quy hoạch và đảm bảo cho phát triển kinh tế-xã hội, du lịch bền
vững và đảm bảo sức khỏe của cộng đồng dân cƣ, đa số các nƣớc trên thế giới đã
xây dựng các bản đồ phông phóng xạ tự nhiên để làm cơ sở đánh giá liều chiếu xạ
dân chúng. Đặc biệt là ở các nƣớc phát triển, bản đồ về phông phóng xạ trên toàn
lãnh thổ cũng nhƣ tại các khu vực dị thƣờng phóng xạ tự nhiên đã đƣợc xây dựng
và sử dụng rộng rãi nhằm đảm bảo an toàn phóng xạ cho cộng đồng.

1

Hiện nay, có khoảng 3/5 số vùng có ngƣời ở trên thế giới đã có cơ sở dữ liệu về
liều chiếu bức xạ tự nhiên tới dân chúng nhƣ: ấn Độ (1986), Liên Xô cũ (1987), Mỹ
(1988), Cộng đồng Châu Âu (2005), Nhật (2005) đã thành lập bản đồ phông phóng
xạ tự nhiên ở phạm vi quốc gia [1].
Trong các báo cáo của Cơ quan Năng lƣợng Nguyên tử quốc tế (IAEA) liên
quan đến an toàn bức xạ, có rất nhiều nghiên cứu về các phƣơng pháp đo, giới thiệu
về cách đo suất liều tƣơng đƣơng, đo liều bức xạ từ không khí, từ đất, liều bức xạ
ngoài trời, trong nhà, hàm lƣợng các chất phóng xạ trong các mẫu đất, nƣớc, không
khí, thực phẩm..., từ đó đƣa ra các phƣơng pháp đánh giá liều chiếu tác động đến
dân chúng.
Ở nƣớc ta, những nghiên cứu về phông phóng xạ tự nhiên đã đƣợc thực hiện
khá sớm, từ những năm 50 với những chuyến bay khảo sát địa chất trên nhiều địa
phƣơng thuộc miền Bắc nƣớc ta. Trong nhiều năm tiếp theo, cùng với ngành địa
chất, các phòng thí nghiệm thuộc ngành năng lƣợng nguyên tử, bằng những trang
thiết bị mới và kiến thức chuyên sâu, qua các chƣơng trình nhà nƣớc nhƣ 50B, KC09, các đề tài và dự án khác nhau đã thu thập nhiều bộ số liệu về sự phân bố phóng
xạ tự nhiên và nhân tạo trên nhiều miền đất nƣớc, đặc biệt ở những vùng có phông
phóng xạ cao hơn trung bình, nhƣ ở các vùng núi phía bắc, vùng Quảng Nam, vùng
sa khoáng dọc bờ biển Bình Định, Hà Tĩnh và vùng chứa nhiều nƣớc khoáng [6]...
Ngoài ra, còn khá nhiều các đề tài, nhiệm vụ khác đƣợc thực hiện bởi các đơn
vị thuộc Viện Năng lƣợng nguyên tử, các Liên đoàn địa chất và một số Trƣờng đại
học,...
Tuy nhiên, các nghiên cứu đánh giá trƣớc đây chủ yếu phục vụ các mục đích và
ứng dụng khác nhau nên còn rời rạc, chƣa liên kết bổ sung lẫn cho nhau để tạo
thành bộ số liệu có cùng một chuẩn..

cứu
. Trong nhƣng năm gần đây, việc xác

định liều chiếu dân chúng từ phông phóng xạ tự nhiên đã bắt đầu đƣợc thực hiện tại
các đơn vị trong ngành năng lƣợng nguyên tử. Vì vậy tác giả chọn đề tài “Đánh giá

2


khả năng ảnh hƣởng phông phóng xạ môi trƣờng đối với con ngƣời tại một số
vùng của tỉnh Quảng Nam”. Nội dung nghiên cứu bao gồm:
- Khảo sát phông phóng xạ tại một số khu vực
- Xác định suất liều chiếu đối với dân chúng.
Mục đích của nghiên cứu đánh giá phông phóng xạ tại 2 huyện Tiên Phƣớc
và Núi Thành trên địa bàn tỉnh Quảng Nam, đặc biệt là những nơi có dị thƣờng
phóng xạ từ đó tính toán liều chiếu do các nhân phóng xạ có trong đất, không khí và
đánh giá khả năng ảnh hƣởng đến con ngƣời.

3


Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
Phông phóng xạ môi trƣờng và các nhân phóng xạ của vỏ trái đất

1.1.

1.1.1. Khái niệm phông phóng xạ môi trƣờng
Khái niệm phông phóng xạ môi trường: là giá trị liều tƣơng đƣơng trung bình
của một khu vực do các nguồn bức xạ gây ra.
Phông phóng xạ môi trƣờng nói chung có 2 nguồn chính: tự nhiên và nhân tao.
Nguồn tự nhiên đóng góp bởi tia vũ trụ và từ môi trƣờng đất đá tạo nên phông
phóng xạ tự nhiên. Liều phóng xạ trung

từ

trên thế

giới gây ra đối với con ngƣời khoảng 2,4 milisievert (mSv) trong 1 năm [5]
lớn hơn nhiều liều chiếu từ các nguồn do con ngƣời tạo ra
hạt nhân trong lị

tại nạn hạt nhân và trong hoạt

động công nghiệp hạt nhân chỉ tạo ra liều chiếu đối với con ngƣời chỉ là 5 µSv/năm
[27] đối với các kiểm tra trong y tế cũng chỉ tạo ra liều chiếu trong khoảng từ 0,04
đến 1 mSv/năm.
P

ở các khu vực khác nhau trên thế giới đều có giá trị

khác nhau.

do

ra thay đổi từ

nhỏ hơn 2mSv/năm ở Anh đến giá trị lớn hơn 7mSv/năm ở Phần Lan [24]. Đặc biệt
có một số khu vực trên thế giới, phông phóng xạ tự nhiên rất cao, nhƣ ở Ramsar của
Iran, Guarapari của Brazil, ở Kerala của Ấn độ [25], ở Yangjiang của Trung quốc
phần lớn phông phóng xạ tự nhiên ở các vùng trên cao là do ở các khu vực đó có
hàm lƣợng đồng vị 226Ra khá cao trong nguồn nƣớc nóng và hầu hết ở các vùng trên
liều tƣơng đƣơng hiệu dụng đều vƣợt quá giới hạn cho phép một vài lần đối với
nhân viên bức xạ (theo khuyến cáo của ICRP) và lớn hơn đến hàng trăm lần phông

phóng xạ tự nhiên ở mức

thƣờng [23].

4


1.1.2. Một số đại lƣợng đo liều trong an toàn bức xạ
1.1.2.1.

Liều bức xạ

Là đại lƣợng bức xạ mà bia bị chiếu nhận đƣợc hay hấp thụ đƣợc. Các đại
lƣợng liều bức xạ nhƣ liều hấp thụ, liều tƣơng đƣơng, liều hiệu dụng phụ thuộc vào
từng trƣờng hợp cụ thể.
1.1.2.2.

Liều chiếu

Liều chiếu cho biết khả năng ion hóa không khí của bức xạ tại một vị trí nào đó.
Liều chiếu X là tỉ số giữa giá trị tuyệt đối tổng điện tích dQ của tất cả các ion cùng
dấu đƣợc tạo ra trong một thể tích nguyên tố của không khí, khi tất cả các electron
và positron thứ cấp do các bức xạ gamma tạo ra bị hãm hoàn toàn trong thể tích
không khí đó, và dm khối lƣợng là của thể tích nguyên tố không khí đó.
X=

dQ
dm

(1)

Đơn vị liều chiếu trong hệ SI là C/kg. Đơn vị ngoài hệ SI thƣờng dùng là Roentgen
(ký hiệu là R) 1 R = 2,58.10-4 C/kg
.
.
Suất liều chiếu X là liều chiếu trong một đơn vị thời gian X = dX . Đơn vị suất

dt

liều chiếu trong hệ SI là C/kg/s hay A/kg. Đơn vị ngoài hệ SI thƣờng dùng là R/h
hay mR/h.
1.1.2.3.

Liều hấp thụ

Liều hấp thụ là tỉ số giữa năng lƣợng trung bình d E mà bức xạ truyền cho khối
lƣợng vật chất dm của thể tích đó:

D=

dE
dm

(2)

Đơn vị liều hấp thụ trong hệ SI là Gray(ký hiệu là Gy). 1 Gy bằng năng lƣợng 1
June truyền cho 1 kg vật chất. 1 Gy = 1 J/kg. Đơn vị quen dùng là rad, 1 rad = 100

5

.

.

erg/g = 0,01 Gy. Suất liều hấp thụ D là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian D =
dD
. Đơn vị suất liều hấp thụ trong hệ SI là Gy/s. Đơn vị khác là rad/s hay rad/h.
dt

1.1.2.4.

Liều tƣơng đƣơng

Liều hấp thụ tƣơng đƣơng hay liều tƣơng đƣơng H là đại lƣợng để đánh giá mức
độ nguy hiểm của các loại bức xạ, bằng tích của liều hấp thụ D với hệ số chất lƣợng
QF (Quality Factor) hay trọng số bức xạ WR đối với các loại bức xạ. Trọng số bức
xạ WR đƣợc đƣa trong bảng 11 phụ lục.
H = DxWR

(3)

Đơn vị liều tƣơng đƣơng trong hệ SI là Sievert (ký hiệu là Sv). Ta có:
1 Sv = 1 Gy x WR
.

.

Suất liều tƣơng đƣơng H : là liều tƣơng đƣơng trong một đơn vị thời gian H =

dH
dt

Đơn vị suất liều tƣơng đƣơng trong hệ SI là Sv/s. Đơn vị khác là Sv/h, rem/s hay
rem/h.
1.1.2.5.

Liều hiệu dụng

Khi định nghĩa liều tƣơng đƣơng chúng ta đã coi tất cả các mô sinh học hay
cơ quan trong cơ thể có cùng một độ nhạy cảm bức xạ. Trên thực tế các mô và cơ
quan có độ nhạy cảm khác nhau, thể hiện bởi đại lƣợng gọi là trọng số mô WT
(Tisue Weighting Factor) bảng 12 phụ lục là trọng số mô đối với các bộ phận chính
trong cơ thể và khi một bức xạ có năng lƣợng nào đó với trọng số bức xạ WR, gọi là
bức xạ loại R, chiếu vào mô T thì liều hấp thụ tƣơng đƣơng đối với mô này là:
HT =

WR. DT,R (4)
R

Trong đó: DT,R là liều hấp thụ do bức xạ R chiếu vào mô (T).

6


Định nghĩa liều hiệu dụng: khi bức xạ loại R chiếu vào một số mô trong cơ thể thì
liều hiệu dụng (kí hiệu là E), là tổng các tích số liều tƣơng đƣơng đối với từng loại
mô với trọng số mô tƣơng ứng.
E=

WT.HT =
T

WT (
T

WR.DT,R ) (5)
R

Đơn vị đo liều hiệu dụng trong hệ SI: đơn vị đo liều hiệu dụng trong hệ SI cũng là
Sievert (kí hiệu Sv) nhƣ đối với liều tƣơng đƣơng. Các đơn vị nhỏ hơn là mSv, µSv
(1Sv=103mSv=106µSv)
1.1.2.6.

Liên hệ giữa liều chiếu và liều tƣơng đƣơng

Liều chiếu X cho biết khả năng ion hóa không khí của bức xạ, tức là năng lƣợng mà
không khí hấp thụ để tạo ra số cặp ion nào đó. Còn liều hấp thụ D là năng lƣợng mà
bức xạ truyền cho một đơn vị khối lƣợng vật chất, hay liều tƣơng đƣơng H là năng
lƣợng mà bức xạ truyền cho một đơn vị khối lƣợng mô sinh học. Việc biết đƣợc
mối liên hệ giữa liều chiếu và liều tƣơng đƣơng cho phép xác định đƣợc sự chuyển
đổi giữa hai đại lƣợng này.
Liên hệ giữa liều hấp thụ D và liều chiếu X:
1Gy = 100 rad = 100 R hay 1R = 1 rad = 0,01 Gy
Liên hệ giữa liều tương đương H và liều chiếu X:
1Sv = 100 rem = 100 WR.R
Liên hệ giữa suất liều tương đương H và suất liều chiếu X:
1Sv/s = 100 rem/s = 100 WR.R/s
Đối với tia X và tia gamma với trọng số bức xạ WR = 1
Thì

1Sv = 1Gy = 100 rem = 100 rad = 100R

Hay

1R = 1rad = 1rem = 0,01Gy = 0,01Sv

7


Và

1Sv/s = 1Gy/s = 100rem/s = 100rad/s = 100R/s

Hay

1R/s = 1rad/s = 1rem/s = 0,01 Gy/s = 0,01 Sv/s

Trong thực tế, các máy đo liều bức xạ thƣờng sử dụng các thang đo mR/h và µSv/h.
Sự tƣơng đƣơng của hai đơn vị đo này nhƣ sau: 1mR/h = 10µSv/h
1.1.3. Các nhân phóng xạ của trái đất
1.1.3.1.

Từ vũ trụ

Trái đất và tất cả các sự sống trên trái đất luôn luôn bị chiếu xạ bởi các tia phóng
xạ có nguồn gốc từ tia vũ trụ. Các bức xạ này chủ yếu bao gồm các ion tích điện
dƣơng có khối lƣợng từ proton đến sắt và các hạt

hệ

mặt trời. Các bức xạ này tƣơng tác với các nguyên tử trong khí quyển tạo ra các bức
xạ thứ cấp, bao gồm X-ray, muon, proton,
Liều

neutron.
hạt muon, neutron và electron và có giá

trị thay đổi đối với các vùng khác nhau trên trái đất là do từ tính trái đất và do độ cao.
Giá trị đại diện cho suất liều bức xạ ion hóa trên mặt biển là 32 nSv/h. Giá trị suất
liều từ tia vũ trụ phụ thuộc vào vĩ độ đƣợc thể hiện trong bảng 1.1. Giá trị trung bình
trên thế giới là 30,9 nSv/h đối với bức xạ ion hóa và 5,5 nSv/h đối với neutron [30]
Bảng 1.1. Phân bố theo vĩ độ suất liều tia vũ trụ ở mức mặt nƣớc biển.
Vĩ độ

80-

70-

60-

50-

40-

30- 20-

10-

0-

90o

80o

70o

60o

50o

40o 30o

20o

10o

32

32

32

32

32

32

30

30

30

11

11

10,9

10

7,8

5,3

4

3,7

3,6

Thành
phần ion
EDR

hóa

(nSv/h)

Thành
phần
neutron

8


Hiệu ứng độ cao của suất liều đối với cả các thành phần bức xạ ion hóa và photon
và thành phần neutron của tia vũ trụ. Suất liều hiệu dụng hàng năm từ tia vũ trụ theo
độ cao đƣợc đƣa trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Suất liều tia vũ trụ ở

cao
Liều hiệu dụng (µSv/năm)

Dân số

Độ cao

(triệu ngƣời)

(m)

1

3900

1120

900

2020

Lasa,TrungQuốc

0,3

3600

970

740

1710

Quito, Ecuador

11

2840

690

440

1130

TP.Mexico

17,3

2240

530

290

820

Nairobi, Kenya

1,2

1660

410

170

580

Denver, Mỹ

1,6

1610

400

170

570

Teheran, Iran

7,5

1180

330

110

440

Vị trí

Lapaz, Bolivia

Bức xạ ion
hóa

Neutron

Tổng
cộng

Ở độ cao 3900m (Lapaz, Bolivia), liều hiệu dụng hàng năm là 2020 µSv/năm,
tức là lớn hơn 5 lần giá trị trung

tia vũ trụ

tạo ra

thế giới là 380 µSv/năm [30].
biến đổi một số nguyên tố trong khí quyển,

đó là do các bức xạ thứ cấp tạo phản ứng với các hạt nhân nguyên tử trong khí
quyển và tạo ra các hạt nhân khác nhau, các hạt nhân này thƣờng đƣợc gọi là các
hạt nhân có nguồn gốc vũ trụ, phổ biến nhất là đồng vị C-14 đƣợc tạo ra do tƣơng
tác của tia vũ trụ với nguyên tử nitơ.
1.1.3.2.

Nhân phóng xạ trong môi trƣờng đất
chất

xạ luôn tồn tại trong tự nhiên, nằm trong đất, đá, nƣớc,

không khí và trong cây trồng. Các hạt nhân phóng xạ chủ yếu tạo ra phông
phóng xạ trong môi trƣờng là từ đất đá. Đó là từ các nguyên tố “sống dài” nhƣ
uran, thori và các sản phẩm phân rã của

9

, nhƣ radi, radon và từ kali,


carbon. Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ đất đá gây ra liều chiếu ngoài và
chiếu trong cho dân chúng.
238

Chỉ các đồng vị nằm trong

U,

232

Th và

40

K trong đất mới đóng gó

cơ thể con ngƣời. Các hạt nhân “sống dài” khác nhƣ
235

U,

87

Rb,

138

La,

147

Sm và

176

Lu đóng góp liều chiếu

cơ thể

con ngƣời. Do đó, chiếu xạ bên ngoài đối với cơ thể con ngƣời tùy thuộc vào
thành phần các nhân

U, Th và K trong đất đá. Nói chung

đối với các loại đá có nguồn gốc từ núi lửa, nhƣ granit chứa nhiều uranium(U)
và thorium(Th), trong khi đó, trong các loại đá trầm tích
nguyên tố trên nhỏ hơn. Hoạt độ phóng xạ
weighted) của các đồng vị là 33 Bq/kg đối với
420 Bq/kg đối với

40

hàm lƣợng các

(theo trọng số-population
238

U, 45 Bq/kg đối với

232

Th và

K. Các giá trị trên tƣơng ứng với suất liều hấp thụ trong

không khí là 15 nGy/h, 27 nGy/h và 18 nGy/h. Khi đó suất liều hấp thụ trung
đƣợc tính từ đóng góp của các hạt nhân phóng xạ trong môi trƣờng đất là
60 nGy/h. Sự phân bố của các nhân phóng xạ trong môi trƣờng đất đó chỉ ra sự
thăng giáng khá lớn các nƣớc trên thế giới và suất liều hấp thụ trung

ở

nƣớc nằm trong khoảng từ 18 nGy/h (Cyprys) đến 93 nGy/h (Australia), điều
này đƣợc thể hiện trong bảng 1.3.
Chiếu trong nhà đối với bức xạ gamma
số

trị suất liều chiếu trung

thuộc và vật liệu xây nhà. Một

trong nhà đƣợc đƣa trong bảng 1.3. Nƣớc

có suất liều chiếu thấp nhƣ Mỹ và Thái Lan có nhà làm bằng gỗ, nƣớc có suất
liều cao nhƣ Iran và Thụy điển có nhà làm chủ yếu vật liệu có nguồn gốc từ đá.
Tỷ số chiếu trong và ngoài nhà đƣa ra trong bảng chỉ ra các điều kiện nhƣ trên.
Có một số vùn

phông phóng xạ môi trƣờng

cao nhƣ Braxin, Trung Quốc, Ai cập, Pháp, Ấn độ, Iran, Italy, Thụy sỹ [28],
phông phóng xạ môi trƣờng cao

vật liệu giàu

trong đất, trong monazite (Ce, La, Y

238

U và

232

Th

hàng năm

của dân chúng do bức xạ từ môi trƣờng đất gây ra của một số nƣớc trên thế giới
đƣợc đƣa trong bảng 1.4.

10


Bảng 1.3. Suất liều chiếu ngoài từ nguồn bức xạ gamma trong môi trƣờng đất đá
của một số nƣớc trên thế giới [33].
Nƣớc

Dân số
(triệu ngƣời)

Suất liều hấp thụ trong không khí
(nGy/h)
Ngoài nhà

Trong nhà
Tỷ số I/O

Mỹ

269,4

47

38

0,8

Chilê

14,42

51

61

1,2

Trung quốc

1232

62

99

1,6

Nhật bản

125,4

53

53

1

Th lan

58,7

77

48

0,6

Iran

69,98

71

115

1,6

Thụy Điển

8,82

56

110

2

C.H.L.B.Đức

81,92

50

70

1,4

Balan

38,6

45

67

1,5

Hy Lap

10,49

56

67

1,2

Italy

57,32

74

105

1,4

57

75

1,3

59

84

1,4

Trung

Bảng 1.4. Liều hiệu dụng hàng năm trung

từ bức xạ gamma trong đất đá ở một

số nƣớc trên thế giới [31]
Nƣớc
Liều hiệu
dụng (mSv)
Nƣớc
Liều hiệu
dụng (mSv)

Bulgary Canada T.Quốc

0,45

Hà Lan

0,48

0,23

0,55

Tây Ban

Thụy

Nha

Điển

0,40

0,65

11

Đan

Phần

Mạch

Lan

0,36

0,49

0,41

Anh

Mỹ

L.B.Nga

0,35

0,28

0,32

C.H.L.B.Đức

Nhật
Bản
0,32
Giá
trị TB
0,48


1.1.3.3.

Radon và sản phẩm phân rã của nó

Nguồn radon: Radon và

sản phẩm

tạo ra liều chiếu trong lớn

nhất đối với con ngƣời từ các nguồn tự nhiên vì nó dễ dàng đi vào cơ thể con ngƣời
qua đƣờng hô hấp. Có hai đồng vị radon quan trong là 220Rn (hay gọi là thoron) trong
232

Th và 222

238

U. Chu kỳ

trên tƣơng ứng là 55,6 giây và 3,82 ngày.

chu kỳ

của các đồng vị
của

220

không thể chuyển động đi xa đƣợc, tuy nhiên 212Pb là sản phẩm

Rn ngắn nên nó
của 220

(10,6 giờ) c thể chuyển động đi xa và gắn vào các sol

chu
222

Rn là chất khí nên có khả năng chu

phẩm 218Po (3,05

), 214Pb (26,8

.
sản

), 214Bi (19,9

) và 214Po (164 µs), sau đó

tạo ra đồng vị sống dài 210Pb (21,3 năm).
Đánh

sản phẩm

của

lƣợng phóng xạ thực tế của các nhân phóng xạ phát hạt alpha trong 02

phải tính đến hàm
ở trong

con ngƣời hít thở. Phần nguyên tử radon tạo ra trong đất đá hoặc độ rỗng

,

của hạt đất đá chứa radium gọi là hiệu suất hả

năng suất hả khí). Hệ số hả khí điển
Kích thƣớc hạt,

gọi là hệ số hả

hay

của đất đá nằm trong khoảng 0,05 đến 0,7.

dạng và độ ẩm đóng vai

quan trọng đối với hệ số hả khí.

Nguồn: UNSCEAR
Hình1.1. Phóng xạ tự nhiên có ở khắp mọi nơi quanh chúng ta.

12


Hàm lƣợng radon, thoron trong
khuếch

và liều chiếu của

: Sự

và chuyển động của radon, thoron từ đất và vật liều xây dựng đi vào

không khí trong và ngoài nhà. Hàm lƣợng nhân phóng xạ ngoài nhà đối với radon
và thoron gần nhƣ nhau (cỡ khoảng 10 Bq/m3), nhƣng trong nhà, hàm lƣợng phóng

của radon (40 Bq/m3) lớn hơn so với của thoron [32]. Trong nhà

xạ trung

radon bị nhốt lại, còn thoron phân

do chu kỳ

ngắn. Hàm lƣợng phóng xạ

tƣơng đƣơng cân bằng là kết quả của tỷ số hàm lƣợng phóng xạ (radon/thoron) và
hệ số cân bằng. Hệ số cân bằng đƣợc nghĩa là tỷ số của PAEC hiện thời (the
Potential Alpha Energy Concentration) của radon và con cháu của nó. Khi đó liều
hiệu dụng trung

hàng năm toàn cầu đối với radon và con cháu của nó là 1200

µSv/năm [32].
Liều chiếu trong do các nguồn khác từ các nhân phóng xạ trong môi trƣờng đất
đƣa vào cơ thể do hít thở và ăn uống chủ yếu là do 40K,
238

U và

232

Th có trong thức ăn và nƣớc uống. Suất liều từ

40

K có thể xác định trực

tiếp và chính xác từ đo bên ngoài hàm lƣợng của nó trong cơ thể con ngƣời, suất
liều trung

khoảng 170 µSv/năm.

Nguồn: nuclearfaq.ca.
1.2. Tỷ lệ đóng góp của các nguồn bức xạ đối với liều dân chúng

13


1.2.

Tình hình nghiên cứu phông phóng xạ trong và ngoài nƣớc
Trên thế giới

Các nghiên cứu cho thấy, phông phóng xạ tự nhiên thay đổi theo từng nƣớc,
từng vùng. Có khoảng 5% dân số thế giới sống ở khu vực có phông phóng xạ tự
nhiên cao, thuộc các nƣớc Italia, Braxin, Pháp, Ấn Độ, Trung Quốc, Nigeria,
Madagatsca..
Ở Pháp, theo tài liệu chính thức của “Tổng cục an toàn của các cơ sở hạt
nhân” thuộc Bộ Công nghiệp và Bộ Môi trƣờng [6], Phông phóng xạ trung bình cho
mỗi ngƣời dân trong một năm là 2,4mSv/năm. Đây là phông phóng xạ tự nhiên cho
toàn nƣớc Pháp. Còn trên vùng núi cao và vùng đá hoa cƣơng (granit có chứa phóng
xạ tự nhiên là Uran và Thori) thì phông phóng xạ cao hơn.
Ở vùng Đông nam Ấn Độ, thuộc hai tỉnh Kerala và Tamilnaru có một mỏ
monazit, trải trên một khu vực rộng 500m, dài 25km. Khoảng 70 000 ngƣời sống
trên dải đất đó chịu một liều bức xạ gấp hàng trăm lần so với bình thƣờng. Nguyên

nhân là monazit đó có chƣa Thori với hàm lƣợng cao tới 10-3g/g (mức bình thƣờng
vào khoảng 10-4-10-6 g/g).
Ở Braxin, tại bang Espirito Santo và Rio de Janero có một mỏ monazit, liều
phóng xạ tự nhiên ở đó cao hơn mức bình thƣờng tới 400 lần. Gần 12 000 dân địa
phƣơng của thành phố nhỏ Guarapari và 30 000 khách du lịch vãng lai tại khu vực
đó chịu một liều phóng xạ tự nhiên cao hơn mức bình thƣờng từ 50-100 lần. Tại
bang Minas Gerais, trên núi sắt (Morro do Ferro), gần Pocos de Calclas có mỏ apatit
có hàm lƣợng cao của Uran và Thori tạo nên suất liều cao hơn mức bình thƣờng tới
1000 lần [6].
Tại tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc cũng có mỏ Monazit gây nên phông
phóng xạ cao.
Một số ngôi nhà ở Ramsar thuộc Iran, ngƣời dân nhận liều bức xạ vào cỡ
132mSv/năm. Nguyên nhân do nguồn nƣớc ở đây giàu đồng vị 226Ra.

14


Tuy nhiên, cũng có nƣớc phông phóng xạ tự nhiên thấp nhƣ Anh: 1,5mSv/năm;
Autralia: 1,5mSv/năm, Hà Lan: 2mSv//năm (theo số liệu năm 2006 do Hiệp hội hạt
nhân quốc tế cung cấp)
Ở Việt Nam
Ở nƣớc ta công việc xây dựng bản đồ trƣờng bức xạ gamma hàng không trên
phạm vi toàn quốc mới thực sự bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ trƣớc do Liên
đoàn Vật lý địa chất phối hợp với chuyên gia Liên xô. Năm 1994, toàn bộ các số
liệu gamma hàng không đó đƣợc tổng hợp, biên tập tạo thành bản đồ trƣờng bức xạ
gamma mặt đất do TS. Nguyễn Tài Thịnh làm chủ biên, bao gồm 2 tập bản đồ [3]:
- Bản đồ trƣờng phóng xạ tự nhiên Việt nam tỷ lệ 1:1.000.000
: Nhiều vùng mật độ đo thƣa, thậm chí
nhiều vùng trống (nhƣ vùng đồng bằng Bắc Bộ, đồng bằng Nam Bộ và ven biển
Nam Trung Bộ), nên mức độ chi tiết, độ tin cậy chƣa cao. Mặt khác, bản đồ chƣa

đƣợc số hoá nên chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu sản suất và nghiên cứu khoa học. Từ
năm 1994 đến nay, nhiều vùng trốn

.
Năm 2007 Cục Địa chất v

, biên tập và tổng

hợp, bổ sung bản đồ bức xạ gamma tỷ lệ 1:500.000 toàn bộ các kết quả điều tra địa
chất và thăm dò khoáng sản từ năm 1994 - 2005 thành bản đồ bức xạ gamma tỷ lệ
1:1.000.000 nhằm đáp ứng các nhu cầu sử dụng của các đơn vị trong và ngoài
ngành, phục vụ phát triển chung của đất nƣớc.
Tỉnh Quảng Nam với chiều dài đƣờng bờ biển kéo dài khoảng 100 km, bao gồm
phần bãi bồi ven biển, cũng chính là nơi chứa các sa khoáng ven biển chủ yếu nhƣ
ilmenit, rutil, zircon, monazit, limonit...Đi kèm với các sa khoáng ven biển luôn có

15


các nguyên tố phóng xạ, chính vì vậy đã tạo ra các “dị thƣờng” phóng xạ tự nhiên
dọc theo ven biển của tỉnh Quảng Nam. Cho đến thời điểm hiện tại, một số công
trình nghiên cứu liên quan đến phóng xạ môi trƣờng tại tỉnh Quảng Nam gồm:
- Các công trình nghiên cứu môi trƣờng đô thị: Chƣơng trình nghiên cứu môi
trƣờng đô thị đƣợc Viện khoa học địa chất và khoáng sản Việt Nam tiến hành ở
những năm 90 của thế kỷ trƣớc với việc khảo sát, nghiên cứu các trƣờng địa vật lý
trên toàn bộ các Đô thị của Việt Nam. Trong đó, liên quan đến công tác khảo sát
môi trƣờng phóng xạ gồm phƣơng pháp đo gamma môi trƣờng, phƣơng pháp đo khí
phóng xạ môi trƣờng, lấy và phân tích mẫu nƣớc, mẫu rắn các chất phóng xạ. Trên
địa bàn tỉnh Quảng Nam đã tiến hành nghiên cứu môi trƣờng đô thị tại các khu đô
thị Hội An và các vùng sa khoáng lân cận tại khu vực Cửa Đại, Bắc Cửa Đại [10].

- Các công trình tìm kiếm, đánh giá quặng sa khoáng titan ven biển và quặng
phóng xạ uran trên địa bàn do Liên đoàn Địa chất xạ hiếm thực hiện (các công trình
này đã tiến hành đo gamma mặt đất, một số điểm đo khí phóng xạ với mức độ
tƣơng đối chi tiết, tƣơng đƣơng tỷ lệ nghiên cứu 1:25.000).
Các kết quả nghiên cứu trên chỉ ra phông phóng xạ tự nhiên vùng sa khoáng
ven biển có đặc điểm sau: Cƣờng độ gamma đạt cực đại là 259 R/h; Cƣờng độ
gamma trung bình là 9,5 R/h. Phần lớn cƣờng độ gamma ở mức < 10 R/h thuộc
mức thấp hơn 2 lần so với các đất đá trầm tích thông thƣờng và nhỏ hơn 4 lần so
với các thành tạo là các đá magma.
Các kết quả nghiên cứu tìm kiếm quặng phóng xạ uran trên địa bàn đã phát hiện
một số dị thƣờng phóng xạ khá cao [10], cụ thể:
- Cụm Khe Hoa - Khe Cao gần Thành Mỹ phân bố trên diện tích khoảng 120
km2, các dị thƣờng có giá trị từ (80 ÷ 200) µR/h, đến (500 ÷ 1800) µR/h, phân bố
trên các thành tạo Hệ tầng Nông Sơn và Thọ Lâm.
- Cụm TaBhing (Giằng): Phân bố trên diện tích khoảng 50 km2, dị thƣờng có
giá trị (800 ÷ 1800) µR/h, nằm trong các thành tạo hệ tầng Nông Sơn tiếp xúc
magma phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn.

16