Đặc điểm phân bố khí radon trong nhà trình tường khu vực cao nguyên đá đồng văn

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

Nguyễn Thị Ánh Nguyệt

ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHÍ RADON TRONG NHÀ TRÌNH TƯỜNG
KHU VỰC CAO NGUYÊN ĐÁ ĐỒNG VĂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2017


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

Nguyễn Thị Ánh Nguyệt

ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHÍ RADON TRONG NHÀ
TRÌNH TƯỜNG KHU VỰC CAO NGUYÊN ĐÁ ĐỒNG
VĂN

Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học
Mã số: 60440205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÙY DƯƠNG

XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG

Giáo viên hướng dẫn

TS. Nguyễn Thùy Dương

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ khoa học

PGS.TS. Hoàng Thị Minh Thảo

Hà Nội - 2017


Lời cảm ơn
Luận văn này được hoàn thành, đầu tiên, học viên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến TS. Nguyễn Thùy Dương, người hướng dẫn trực tiếp, tận tình và chu đáo chỉ
bảo cho học viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Học viên cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của
các thầy cô khoa Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội. Đặc biệt là TS. Nguyễn Văn Hướng và các thành viên nhóm EOS
( đã giúp đỡ và hỗ trợ học viên thực hiện và hoàn thành luận văn.
Học viên cũng muốn gửi lời cảm ơn đến TS. Arndt Schimmelmann (Đại học
Indiana, Hoa Kỳ) đã giúp đỡ, chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu, hỗ trợ
thiết bị cho học viên trong suốt quá trình học viên thực hiện và hoàn thành luận văn.

Bên cạnh đó, học viên xin cảm ơn sự hỗ trợ của Quỹ phát triển Khoa học và
Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED)trong đề tài mã số 105.99-2016.16 đã hỗ trợ
giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn này.

Cuối cùng, học viên xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các cơ quan ban
ngành trực thuộc Cao nguyên đá Đồng Văn, Hà Giang đã tạo điều kiện tốt nhất có
thể để học viên có thể học tập, thực hiện thí nghiệm trong suốt quá trình làm luận
văn. Học viên cũng muốn gửi lời cảm ơn đến người thân và bạn bè đã giúp đỡ, ủng
hộ và cổ vũ cho học viên học tập và hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm
2017
Học viên

Nguyễn Thị Ánh Nguyệt

1


MỤC LỤC
Lời cảm ơn................................................................................................................ 1
Mở đầu...................................................................................................................... 6
Chương 1 - Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và địa chất khu vực Cao nguyên đá
Đồng Văn.................................................................................................................. 8
1.1. Đặc điểm tự nhiên........................................................................................ 8
1.2. Đặc điểm văn hóa dân cư và kinh tế - xã hội.............................................. 10
1.3. Đặc điểm địa chất, địa mạo........................................................................ 14
Chương 2 - Cơ sở lý thuyết, tổng quan nghiên cứu và các phương pháp nghiên cứu
16
2.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................... 16
2.1.1.

Radon.................................................................................................. 16

2.1.2.

Ảnh hưởng của radon đến sức khỏe con người.................................... 17

2.1.3.

Các tiêu chuẩn an toàn bức xạ............................................................ 18

2.2. Tổng quan nghiên cứu về radon................................................................. 19
2.3. Hệ phương pháp nghiên cứu...................................................................... 23
2.3.1.

Phương pháp xác định nồng độ radon và liều chiếu xạ.......................23

2.3.2.

Phương pháp xác định các yếu tố ảnh hưởng...................................... 25

Chương 3 - Nồng độ radon trong nhà trình tường và các yếu tố ảnh hưởng............28
3. 1. Nồng độ radon trong nhà trình tường......................................................... 28
3. 2. Các yếu tố ảnh hưởng................................................................................. 31
Chương 4 – Tác động của radon và định hướng cách giảm thiểu............................38
4.1. Đánh giá tác động của radon đến con người............................................... 38
4.2. Định hướng cách giảm thiểu...................................................................... 42
Kết luận................................................................................................................... 44
Tài liệu tham khảo................................................................................................... 45

2

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Sơ đồ các huyện Cao nguyên đá Đồng Văn (Tập bản đồ hành chính Việt
Nam, nhà xuất bản Hà Nội, 2002)...............................................................................
Hình 2. Hẻm vực Tu Sản (Mèo Vạc, Hà Giang) ........................................................
Hình 3. Nhà máy thủy điện Nho Quế 3 (Mèo Vạc, Hà Giang) ...................................
Hình 4. Biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa năm 2015 của tỉnh Hà Giang
thống kê, 2016) ..........................................................................................................
Hình 5. Phong tục sống và canh tác ở vùng trũng thấp của người dân địa phương . 12
Hình 6. Nhà trình tường khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn và một làng thuộc Cao
nguyên đá ..................................................................................................................

Hình 7. Quy trình làm nhà trình tường của người dân khu vực Cao nguyên đá (A)
Khuôn ván gỗ, (B) cho đất vào khuôn nén ép, (C) sử dụng 2 thanh gỗ nhỏ để lên
trên (để giữ khuôn) và tiếp tục trình lớp thứ 2, (D) sử dụng thanh gỗ có bề mặt nhẵn,
sử dụng các đất vụn ép miết để tường mịn, bóng, không bị lỗ trống, (E) để cách
khoảng trống và sử dụng các ván gỗ đặt lên để lấy điểm tựa khu vực làm cửa sửa và
cửa chính, (F) tiếp tục trình tường đến phần mái nhà ..............................................
Hình 8. Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứudựa trên nền mô phỏng của Trần Văn Trị
và nnk, 2011; Trần Thanh Hải và nnk, 2013 ............................................................
Hình 9. Nguồn và sự phân bố trung bình của bức xạ nền trên Thế giới (UNSCEAR,
2000).......................................................................................................................... 20
®

Hình 10. Máy SARAD RTM 2200, máy RAD 7 và sử dụng các máy đo nồng độ
radon trong nhà trình tường ......................................................................................
Hình 11. Thí nghiệm bóng bay cân bằng và nhiệt kế ...............................................
Hình 12. Sơ đồmô phỏng nhà trình tường của gia đình người Nùng được khảo sát
(A) hình ảnh thật, (B) mô hình 3D nhìn từ trước mặt,
ra sau, (D) mô hình 3D nhìn sau ra trước..................................................................

Hình 13. Sự phân bố

222

Rn trong ½ nhà ở mùa nóng

tường ra giữa nhà) .....................................................................................................

Hình 14. Sự phân bố 220Rn trong (A) ½ nhà trình tường, (B) phòng ngủ ở mùa
nóng(từ R1 đến R6 theo chiều từ tường ra giữa nhà) ...............................................
Hình 15.

Mối liên hệ giữa nồng độ rad

Hình 16.

Khe nứt trong nhà trình tườn

Hình 17.

Phần trăm khối lượng khoán

3


Hình 18. Trung bình nồng độ khí phóng xạ radon trong nhà trình tườngvà mức
222
220
khuyến cáo của TCVN, EPA cho nồng độ Rn và UNSCEAR cho nồng độ Rn
39

Hình 19. Liều chiếu trong tích lũy đối với từng đối tượng trong nhà trình tường (1)
người lao động, (2) người không trong độ tuổi lao động.
Đường ngang là mức
khuyến cáo an toàn được đề nghị (IAEA, 1996)..................................................... 41

4


DANH MỤC BẢNG BIỂU
222

220

Bảng 1. Nồng độ radon ( Rn và Rn), nhiệt độ và độ ẩm trong nhà trình tường . 30
Bảng 2. Thành phần khoáng vật và thành phần hóa học trong mẫu đất làm nhà trình
tường khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn............................................................... 36
Bảng 3. Liều chiếu trong đối với người dân sống trong nhà trình tường theo năm .. 40

5


Mở đầu
Trên Trái đất, các nguyên tố hóa học tồn tại dưới nhiều dạng vật chất khác nhau
như rắn, lỏng, khí. Một nguyên tố hóa học có thể đóng vai trò khác nhau trong các dạng
vật chất khác nhau, chúng thể hiện mức độ ảnh hưởng khác nhau đối với cuộc sống con
người ở dưới mỗi dạng tồn tại. Tương tự hầu hết các nguyên tố trong bảng hệ thống
tuần hoàn, uranium (

238

U), thorium (

232

Th) và actinium (

235

U) có mặt

ở khắp nơi trên bề mặt Trái đất và là nguyên tố đứng đầu các dãy đồng vị phóng xạ
tương ứng. Trong các dãy đồng vị phóng xạ đó, có duy nhất các đồng vị radon tồn
tại ở trạng thái khí.
Đồng vị phóng xạ radon, bao gồm
rã tương ứng của

238

U,

232

Th, và

235

222

Rn,

220

Rn và

219

Rn, là sản phẩm phân

U, tồn tại ở trạng thái khí, nên dễ dàng đi vào

cơ thể con người qua đường hô hấp. Khi đi vào cơ thể, đồng vị radon tiếp tục bị
phân rã, phát xạ hạt alpha mang năng lượng lớn, khả năng đâm xuyên kém và tạo ra
sản phẩm cuối cùng là các kim loại nặng (như polonium (Po) và bismuth (Bi)),
(Meisenberg và nnk, 2017). Theo hiệp hội Hạt nhân Thế giới (WNA), phóng xạ
radon là nguyên nhân chính gây ra các bệnh ung thư (ung thư máu, ung thư phổi và
bạch huyết), đứng thứ hai sau khói thuốc lá.
Nhà trình tường trên Cao nguyên đá Đồng Văn được phát hiện có nồng độ
radon rất cao, gấp nhiều lần khuyến cáo về an toàn phóng xạ trong nhà của Cơ quan
năng lượng nguyên tử Quốc tế IAEA (Đặng Thị Phương Thảo và nnk, 2016;
Nguyen-Thuy Duong và nnk, 2017; Schimmelmann và nnk, 2017). Đây là kiểu nhà
truyền thống của hầu hết đồng bào dân tộc thiểu số trên Cao nguyên đá với vật liệu
làm nhà chính là đất tại chỗ. Kết quả bước đầu cho thấy liều chiếu trong tương ứng
với nồng độ radon đối với cơ thể con người cũng rất cao, có nguy cơ gây ảnh hưởng
không tốt đến sức khỏe người dân. Đây là những phát hiện mới nhất về nồng độ
radon trong nhà trình tường ở Việt Nam.
Với mục tiêu xác định sự phân bố nồng độ radon trong nhà trình tường và
các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ đó, từ đó đánh giá khả năng ảnh hưởng đến sức

6

khỏe người dân địa phương,học viên đã lựa chọn đề tài “Đặc điểm phân bố khí
radon trong nhà trình tường khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn” cho luận văn thạc sĩ
ngành Địa chất.

7


Chương 1 - Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và địa chất
khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn
1.1.

Đặc điểm tự nhiên

Công viên địa chất toàn cầu - Cao nguyên đá Đồng Văn – là công viên địa
chất đầu tiên của Việt Nam được Mạng lưới Công viên Địa chất Toàn cầu công nhận
năm 2010 (GGN, 2010) thuộc tỉnh Hà Giang, nằm ở miền đất địa đầu Tổ quốc, với
độ cao trung bình từ 800-1200 mét so với mực nước biển. Phía bắc Cao nguyên đá
giáp nước Trung Quốc, phía đông giáp tỉnh Cao Bằng, phía Tây giáp huyện Vị
Xuyên và phía nam giáp huyện Bắc Mê. Cao nguyên đá Đồng Văn bao gồm bốn
huyện của tỉnh Hà Giang: Quản Bạ, Yên Minh, Mèo Vạc và Đồng Văn với tổng
2

diện tích 2.326 km (Nguyễn Lê Huy và nnk, 2014)(hình 1). Địa hình nơi đây chủ
yếu là đá vôi chiếm tới hơn 80%, địa hình karst hiểm trở, chia cắt mạnh, núi cao,
vực sâu xen lẫn núi đất (hình 2); địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam, thuộc về
thượng nguồn của sông Miện và sông Nho Quế (Nguyễn Xuân Trường, 2011).
Cao nguyên đá Đồng Văn là thượng nguồn hai con sông lớn của khu vực là
sông Miện, sông Nho Quế và các hệ thống sông nhỏ khác thuộc các nhánh của sông
Lô và sông Gâm. Đây là vùng có địa hình bị phân cắt mạnh, nhiều hang động karst

nên nguồn nước ngầm ở đây phân bố không đều, nên nước mưa được coi là nguồn
nước sử dụng chính đối với người dân nơi đây. Nước mưa được tích trữ ở các hồ
treo nhân tạo, các nguồn tích trữ nước và là nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt của
người dân trong mùa khô (Nguyễn Xuân Trường, 2011). Sông suối nơi đây thuận lợi
cho sản xuất thủy điện do có độ dốc lớn, nhiều ghềnh thác (hình 3). Tuy nhiên, nó
không đạt hiệu quả cao trong việc sử dụng cho sinh hoạt và phục vụ nông nghiệp
(Nguyễn Xuân Trường, 2011).

8


Hình 1. Sơ đồ các huyện Cao nguyên đá Đồng Văn
(Tập bản đồ hành chính Việt Nam, nhà xuất bản Hà Nội, 2002)

Hình 3. Nhà máy thủy điện Nho Quế 3
(Mèo Vạc, Hà Giang)

Hình 2. Hẻm vực Tu Sản
(Mèo Vạc, Hà Giang)

Khí hậu khu vực Cao nguyên đá chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa (từ tháng
5 đến tháng 10) và mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau), nhiệt độ trung bình

9


o

o

năm 20 C-23 C, biên độ dao động nhiệt giữa ngày và đêm lớn (đặc biệt vào mùa hè)
(hình 4)(Nguyễn Xuân Trường, 2011). Theo niên giám thống kê năm 2016, nhiệt độ
o

o

trung bình năm trong năm năm gần đây có xu hướng tăng từ 22,4 C đến 24 C (2011o

2015). Tháng 5 có nhiệt độ cao nhất năm 2015 nhưng vẫn dưới 30 C. Nhiệt độ mùa hè
o

dao động trung bình trong khoảng 24-27 C vào ban ngày. Ban đêm, nhiệt độ hạ thấp
o

chỉ còn khoảng 15-16 C (niên giám thống kê, 2016). Tổng lượng mưa năm 2015 đạt
2382 mm, mưa tập trung vào tháng 8, tháng 9 với lượng mưa gần 450

mm (niên giám thống kê, 2016). Do địa hình karst, nước mưa nhanh chóng thẩm
thấu xuống các hang động ngầm (Nguyễn Xuân Trường, 2011). Cao nguyên đá có
độ ẩm không khí tương đối cao vào hầu hết tất cả các mùa trong năm. Độ ẩm ở đây
dao động trong khoảng từ 78 đến 86%. Độ ẩm trung bình năm cao nhất 86% (tháng
9) và thấp nhất là 79% (tháng 5)(niên giám thống kê, 2016). Từ năm 2011 đến
2015, độ ẩm không khí trung bình năm của 2013, 2014 thấp hơn so với các năm còn
lại, thấp nhất là 73% (tháng 12-2014)(niên giám thống kê, 2016). Khí hậu của vùng
khắc nghiệt, thời tiết có nhiều biến động bất thường. Mùa đông nơi đây thường có
sương muối, mưa phùn và đôi khi có tuyết và băng giá. Mùa mưa thường có mưa
đá, gió lốc, lũ quét gây sạt lở đất.
1.2.

Đặc điểm văn hóa dân cư và kinh tế - xã hội

Theo kết quả thống kê năm 2009 của Ban chỉ đạo về tổng điều tra dân số và

nhà ở tỉnh Hà Giang, Cao nguyên đá Đồng Văn có dân số chiếm 35,8% số dân tỉnh
2

Hà Giang (253.864 người), mật độ dân số thấp (trung bình 108 người/km ). Tỉ lệ
tăng dân số tự nhiên ở đây có xu hướng giảm. Đây là nơi sinh sống của 17 dân tộc
anh em Mông, Dao, Tày, Nùng, Lô Lô, … tạo nên sự đa dạng phong tục, tập quán.
Dân tộc Mông chiếm tỉ lệ lớn nhất khoảng 66,3% hộ dân cư, dân tộc Tày chiếm
8,4%, dân tộc Dao chiếm 7,78%. Sự quần cư của nhiều dân tộc trên Cao nguyên đá
Đồng Văn tạo nên bản sắc văn hóa độc đáo nhất trong cộng đồng các dân tộc ở Hà
Giang. Những phương thức canh tác độc đáo, các giá trị văn hóa được truyền lại từ
đời này qua đời khác của những con người “sống trên đá”, những lễ hội văn hóa
giàu tính nhân văn làm tăng sức hấp dẫn của vùng đất nơi địa đầu Tổ quốc này.

10


Hình 4. Biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa năm 2015 của tỉnh Hà Giang
(niên giám thống kê, 2016)
Cao nguyên đá là vùng hẻo lánh, xa xôi của cực Bắc Tổ quốc, điều kiện tự
nhiên khó khăn, khắc nghiệt không thuận lợi cho sự phát triển kinh tế. Do đó, cuộc
sống kinh tế xã hội của bà con nơi đây vô cùng khó khăn, trình độ lao động nơi đây
còn thấp, dân cư chủ yếu là làm nông nghiệp và các tiểu thủ công nghiệp. Mùa khô,
lưu lượng nước không nhiều, người dân chủ yếu trồng ngô trên nương và các thung
lũng; họ chỉ trồng lúa trong mùa mưa. Năng suất lao động chưa cao, sản lượng thu
nhập thấp do còn mang tính tự cung tự cấp là chủ yếu. Tuy điều kiện khó khăn, mỗi
dân tộc có nét văn hóa đặc sắc, phong tục tập quán sinh hoạt riêng nhưng có chung
tinh thần đoàn kết, gắn bó. Người dân nơi đây thường sống ở những vùng núi thấp,
các thị trấn, vùng trũng hay triền núi cao, vùng sâu vùng xa (hình 5).

Thích nghi với điều kiện tự nhiên cũng như kinh tế xã hội khó khăn, qua bao
thế hệ, nhà trình tường được sử dụng phổ biến và là ngôi nhà đặc trưng của người
dân Cao nguyên đá (hình 6). Nhà trình tường không chỉ được xây dựng để ở mà còn
phổ biến được sử dụng làm lớp học cho con em người đồng bào thiểu số.

11


Hình 5. Phong tục sống và canh tác ở vùng trũng thấp của người dân địa phương

Hình 6. Nhà trình tường khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn và một làng thuộc Cao
nguyên đá
Nhà trình tường là nhà có tường được trình bằng loại đất tại chỗ, thiết kế chủ
yếu 3 gian chính, cửa ra vào thấp và ít cửa sổ. Để xây dựng nhà trình tường, người
dân sử dụng các ván gỗ lớn để làm khuôn, có chiều rộng khoảng40cm, chiều dài
khoảng 150 cm (hình 7A). Đất dùng để trình tường phải được loại bỏ sạch rễ cây, đá
to, cỏ rác. Đất được lấy quanh khu vực làm nhà, đánh tơi, nhỏ, sau đó đổ vào khuôn,
sử dụng các khúc gỗ lớn, có đầu tù to để nén, ép (hình 7B). Sau khi trình xong lớp
đất đầu tiên, sử dụng 2 thanh gỗ nhỏ để lên trên (để giữ khuôn) và tiếp tục trình lớp
thứ 2 (hình 7C), cứ lần lượt như vậy cho đến hết. Sau quá trình nén ép đất bằng
khuôn, người dân sử dụng thanh gỗ có bề mặt nhẵn, sử dụng các đất vụn ép miết để
tường mịn, bóng, không bị lỗ trống (hình 7D). Khi trình đến khu vực cửa sổ và cửa
chính, để cách khoảng trống và sử dụng các ván gỗ đặt lên để lấy điểm tựa (hình
7E), sau đó, tiếp tục trình tường đến phần mái nhà (7F). Tường đất sau khi

12


được trình cần thời gian ngưng nghỉ khoảng 10 ngày để ổn định về kết cấu và bề
mặt, sau đó, mái nhà mới được dựng lên.

Hình 7. Quy trình làm nhà trình tường của người dân khu vực Cao nguyên đá
(A) Khuôn ván gỗ, (B) cho đất vào khuôn nén ép, (C) sử dụng 2 thanh gỗ nhỏ để lên
trên (để giữ khuôn) và tiếp tục trình lớp thứ 2, (D) sử dụng thanh gỗ có bề mặt nhẵn,
sử dụng các đất vụn ép miết để tường mịn, bóng, không bị lỗ trống, (E) để cách
khoảng trống và sử dụng các ván gỗ đặt lên để lấy điểm tựa khu vực làm cửa sửa và
cửa chính, (F) tiếp tục trình tường đến phần mái nhà
Cho đến ngày nay, mặc dù nhiều nơi trong khu vực đã xây dựng nhiều ngôi
nhà bằng các vật liệu hiện đại, nhưng nhà trình tường vẫn được tiếp tục sử dụng và
xây mới ở những xã nghèo của vùng Cao nguyên đá. Năm 2010, nhiều ngôi nhà

13


trình tường cổ ở khu vực huyện Đồng Văn đã được UNESCO công nhận và đưa vào
bảo tồn là di sản văn hóa.
1.3.

Đặc điểm địa chất, địa mạo
Khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn có địa hình gồm 4 nhóm chính: địa hình

kiến tạo và kiến trúc bóc mòn, địa hình bóc mòn tổng hợp, địa hình karst, địa hình
dòng chảy (Lê Đức An và Đặng Văn Bào, 2008). Đá vôi chiếm hơn một nửa diện
tích khu vực Đồng Văn – Mèo Vạc và Yên Minh do vậy địa hình karst có tầm quan
trọng đặc biệt. Địa hình karst đặc trưng với các đỉnh dạng nón ở các mức độ khác
nhau: cao trên 1500 m, 1400-1500 m, 1000-1200 m và 800-1000 m (Tạ Hòa
Phương và nnk, 2010).
Khu vực Cao nguyên đá bao gồm chủ yếu các thành tạo carbonat, lục nguyên
và phun trào, có tuổi: Paleozoi sớm, Paleozoi muộn và Mesozoi (hình 8) (Trần Văn
Trị và nnk, 2011; Trần Thanh Hải và nnk, 2013). Phổ biến nhất ở Cao nguyên đá là

các thành tạo Paleozoi muộn vớicác hang động chủ yếu xuất hiện trong thành tạo đá
vôi dạng khối, đá vôi trứng cá phân lớp dày đến trung bình, đá sét vôi thuộc hệ tầng
Bắc Sơn (C-P2bs) (Tống Duy Thanh và Vũ Khúc, 2011). Các đá sét vôi hệ tầng
Hồng Ngài (T1hn) và đá phun trào xen lục nguyên hệ tầng Sông Hiến (T 1sh) thuộc
thành tạo Mesozoi (Tống Duy Thanh và Vũ Khúc, 2011). Ngoài ra, trong Mesozoi
các đá carbonat của hệ tầng Hồng Ngài (T 1hn) cũng liên quan đến sự phân bố hang
động (Nguyễn Văn Hướng và nnk, 2016).
Với địa hình chủ yếu là đá vôi, dưới sự tác động của thiên nhiên diễn ra quá
trình karst, Cao nguyên đá đã có rất nhiều hang động đá vôi được hình thành với
nhiều hang động có ý nghĩa khoa học và thẩm mĩ như hang Rồng, hang Ong, Động
Nguyệt, hang Ma Lé,…

14


Hình 8. Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứudựa trên nền mô phỏng của Trần Văn Trị
và nnk, 2011; Trần Thanh Hải và nnk, 2013

15


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết, tổng quan nghiên cứu và
các phương pháp nghiên cứu
2.1.

Cơ sở lý thuyết

2.1.1. Radon
222

220

219

Khí phóng xạ radon,gồm 3 đồng vị
Rn,
Rn và
Rn, là loại khí trơ,
không màu, tồn tại khắp nơi trong tự nhiên. 3 đồng vị này lần lượt là sản phẩm phân
rã trung gian của các dãy phóng xạ uranium (
(

235

238

U), thorium (

232

Th) và actinium

U). Các đồng vị radon có chu kì bán rã lần lượt là 3,8 ngày, 51,5 giây và 3,96
219

giây. Do chu kì bán rã quá ngắn (3,96 giây), Rn không gây ảnh hưởng nhiều đến
môi trường sống và con người(Meisenberg và nnk, 2017).
Radon được sinh ra và di chuyển trong các môi trường có độ rỗng lớn, qua
các quá trình phát xạ, khuếch tán và hấp thụ (UNSCEAR, 2000). Nồng độ radon
trong không khí có liên quan mật thiết với nồng độ radon trên bề mặt các hạt vật

chất trong lớp vỏ Trái đất và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như thành phần và
tính chất của đá gốc, độ rỗng, tính thấm, kích thước và hình dạng của hạt vật chất
(UNSCEAR, 2000). Nồng độ radon ảnh hưởng bởi sự phân bố radium trong đá mẹ.
Hàm lượng radium có mặt nhiều nhất trong các đá granit, ít nhất trong đá vôi và đá
basalt. Tuy nhiên, hàm lượng radium thấp nhất trong đá vôi không đồng nghĩa với
việc môi trường đá vôi có nồng độ radon thấp. Môi trường đá vôi trong địa hình
karst có nồng độ radon rất cao. Đá vôi có độ xốp và độ rỗng lớn, có thể là môi
trường trú ngụ tốt của radon; hơn thế nữa, địa hình karst có nhiều đứt gãy, khe nứt
tạo đường dẫn cho radon từ dưới sâu di chuyển lên trên không khí (UNSCEAR,
2000).
Radon có mặt ở mọi nơi trên bề mặt Trái đất, nó có thể bị lưu giữ trong các
môi trường kín như hang động, nhà ở, hầm lò,… Nguồn phát xạ radon trong nhà ở
có thể từ nền móng, vật liệu làm nhà, trong môi trường nước tự nhiên hay trong khí
đốt sử dụng. Các vật liệu có chứa các khoáng vật dạng vảy (như mica, kaolinit, illit,
…) có thể làm cản trở sự di chuyển thẳng đứng của radon, làm giảm sự khuếch

16


tán radon ra môi trường không khí hơn các vật liệu có độ rỗng, độ xốp chứa các
khoáng vật có dạng hình cầu (Cigna, 2005).
2.1.2. Ảnh hưởng của radon đến sức khỏe con người
Radon tồn tại mọi nơi trên Trái đất, do đó đồng vị phóng xạ radon dễ dàng đi
vào cơ thể con người qua đường hô hấp. Vào sâu trong cơ thể, đồng vị radon tiếp
tục phân rã phát xạ hạt alpha mang năng lượng lớn, khả năng đâm xuyên kém và
sản phẩm cuối cùng là các kim loại nặng polonium (Po) và bismuth (Bi). Theo hiệp
hội Hạt nhân Thế giới (WNA), phóng xạ radon là nguyên nhân chính gây ra các loại
ung thư (ung thư máu, ung thư phổi và bạch huyết), đứng thứ hai sau khói thuốc lá.
Do đó, để đánh giá sự tác động của radon đến con người bằng liều chiếu trong do hô
hấp. Liều chiếu trong do hô hấp là liều gây ra do con người hít radon vào trong cơ

thể để xác định sự tác động của radon đến con người trong khoảng thời gian nhất
-1

định (thường là theo năm, mSv a ).
Radon tác động đến con người qua nhiều con đường như hô hấp, tiêu hóa,
qua da,… Radon ít ảnh hưởng đến sức khỏe nếu như nồng độ radon thấp, tiếp xúc
trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của radon đến sức khỏe con người
cũng rất khó phát hiện vì các biểu hiện nhiễm xạ không xuất hiện ngay, nó phụ
thuộc vào sức đề kháng của mỗi cơ thể. Nếu cơ thể sống tiếp xúc với khí radon có
nồng độ cao trong thời gian dài, thì tùy vào từng bộ phận cơ thể bị radon tác động,
sẽ có thể xuất hiện các biểu hiện bên ngoài như: một số bộ phận bị viêm nhiễm, da
khô, gãy móng tay, chảy máu chân răng, vô sinh,…
Đặc biệt, các bệnh về máu do bị ảnh hưởng của radon rất khó phát hiện. Ban
đầu, các triệu chứng của bệnh không phát ra bên ngoài, kể cả xét nghiệm máu và
giống với các bệnh thường ngày. Các biểu hiện bệnh không diễn ra cố định hay
trong thời gian dài, chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn và ít ảnh hưởng đến sức lao
động của con người. Sau một thời gian, bệnh trở nặng, sức lao động giảm, lúc này
các bộ phận trên cơ thể bị phá hủy, gần như không có cách cứu chữa.

17


Hơn thế nữa, đối với những người tiếp xúc liên tục với radon trong thời gian
dài, nồng độ cao, cơ thể dễ phát sinh ra các khối u ác tính. Do đó, những người làm
việc trong môi trường có nồng độ radon cao, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc
vệ sinh về liều lượng và quy phạm an toàn phóng xạ (Nguyễn Hào Quang, 2000).
2.1.3. Các tiêu chuẩn an toàn bức xạ
Cuối thế kỉ XIX, chất phóng xạ được phát hiện ngẫu nhiên do sơ xuất trong
tiến hành thí nghiệm vật lý, một nhà khoa học đã vô tình bỏ ống nghiệm đựng muối
radium vào túi áo. Năm 1915, hội Roentgen Anh quốc được thành lập với mục tiêu

nghiên cứu sự nguy hiểm của các chất phóng xạ. Hội Roentgen Anh quốc đã liên kết
với Ủy ban X quang để nghiên cứu và đưa ra các khuyến cáo về an toàn bức xạ vào
năm 1921 và 1927. Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ (ICRP) và Cơ quan năng
lượng nguyên tử quốc tế IAEA là hai tổ chức quốc tế có vai trò trong việc khuyến
cáo và ban hành các tiêu chuẩn an toàn bức xạ quốc tế (Ngô Quang Huy, 2004).
Đối với khí phóng xạ radon, nhiều tổ chức trong nước (TCVN, 2008) và
quốc tế (EPA, UNSCEAR, WHO) đã đưa ra các khuyến cáo và tiêu chuẩn an toàn
bức xạ. Uỷ ban Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) khuyến cáo mức nồng độ radon
-3

có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người là 150 Bq m . Theo UNSCEAR (2000),
nồng độ

220

Rn và

222

-3

Rn trung bình an toàn trong không khí lần lượt là 10 Bq m và

-3

100 Bq m . Mức khuyến cáo về nồng độ

222

Rn của Tổ chức y tế thế giới (WHO)

-3

đưa ra cũng là 100 Bq m . Tiêu chuẩn về nồng độ phóng xạ trong nhà của Việt Nam
được phân loại theo các đối tượng sử dụng khác nhau quy định tại TCVN
-3

7889:2008, dao động trong khoảng từ 100-300 Bq m .
Tương ứng với các mức khuyến cáo, liều chiếu trong cũng được tính toán và
đưa ra quy chuẩn đối với nồng độ radon trong môi trường nhà ở. Theo UNSCEAR
(2000), liều chiếu trong của

222

-1

Rn là 1,01 (mSv a ),

220

-1

Rn là 0,02 (mSv a ) và tổng

-1

liều chiếu trong là 1,03 (mSv a ). Ở Việt Nam, các quy định cũng được đưa ra trong
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN (2001) liều hiệu dụng (hay liều chiếu trong) trung bình
-1

-1

năm là 1 (mSv a ). Liều hiệu dụng cũng có thể là 5 (mSv a ) cho một

18


năm riêng lẻ nhưng trung bình cho năm năm liên tục cũng không được vượt quá 1
-1

(mSv a ).
2.2.

Tổng quan nghiên cứu về radon

Trong nhiều thập kỉ qua, radon là đối tượng được nhiều nhà nghiên cứu trong
và ngoài nước quan tâm. Đây là loại khí phóng xạ có mức bức xạ chiếm trên 50%
năng lượng phóng xạ có nguồn gốc tự nhiên ảnh hưởng đến cơ thể sống (hình 9)
(UNSCEAR, 2000). Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều công trình khoa
học nghiên cứu đặc điểm, hành vi và ảnh hưởng của bức xạ đồng vị radon và các
sản phẩm phân rã đến môi trường sống, trong nhiều kiểu môi trường khác nhau
(Gabdo, 2016; Guo, 1992; Ramachandran, 2010; Popit và Vaupotic, 2002; IAEA,
2004; Kant và nnk, 2009). Radon trong các môi trường kín (nhà ở, hầm lò, trong
lòng đất) thường tập trung cao, nồng độ lớn và có thể gây nguy cơ phơi nhiễm
phóng xạ đối với người tiếp xúc (Gunn, 2003). Trong môi trường hầm mỏ kín, các
nhà máy, công trình khai thác và xử lý quặng titan, zircon, nồng độ đồng vị radon
cao vượt mức tiêu chuẩn thế giới gây nguy hại đến sức khỏe của công nhân làm việc
(Bùi Đắc Dũng, 2013, 2014; Lê Khanh Phon, 2014; Đặng Đức Nhân, 2012). Khí
phóng xạ radon cũng được nghiên cứu tập trung trong các hang động karst được sử
dụng để khai thác du lịch trên Thế giới như ở hang Giants Hole (Anh)(Gunn, 1991),

hang Postojna (Slovenia)(Gregoric và nnk, 2014), và ở Việt Nam hang Rồng (Đồng
Văn, Hà Giang)(Nguyễn Thị Ánh Nguyệt và nnk, 2016). Nồng độ radon trong các
hang động thay đổi theo mùa, bị ảnh hưởng bởi hình thái hang động và độ ẩm
không khí trong hang. Nồng độ radon cao vào mùa có nhiệt độ cao, có độ ẩm không
khí cao và thấp vào mùa có nhiệt độ thấp với độ ẩm không khí thấp. Các hang động
kín, ít cửa hoặc cửa ra vào nhỏ, chứa đứt gãy có nồng độ radon cao hơn so với các
hang động khác (Cigna, 2005; Gregoric và nnk, 2014).
Đặc biệt, radon trong môi trường nhà ở được xác định nồng độ và tính toán
liều hít thở trong rất nhiều nghiên cứu. Nồng độ radon trong nhà được thu thập, tính
toán trên nhiều nơi trên thế giới và được so sánh với tiêu chuẩn của các tổ chức y tế,

19


tổ chức hạt nhân đưa ra (Guo, 1992; Zhou, 2001; Hewwamanna, 2001; Popit và
Vaupotic, 2002; Đặng Đức Nhân, 2012; Bùi Đắc Dũng, 2013, 2014). Các nhà truyền
thống được xây dựng trực tiếp từ đất, sét có nồng độ phóng xạ radon lớn hơn các
nhà được xây dựng bằng các vật liệu gạch nung, sắt thép, xi măng (Guo, 1992).

Hình 9. Nguồn và sự phân bố trung bình của bức xạ nền trên Thế giới
(UNSCEAR, 2000)
Đồng vị phóng xạ radon di chuyển lên mặt đất từ các tầng sâu, dọc theo các
vết nứt cùng với các khí mang (như CO2, CH4) trước khi chúng bị phân rã (Etiope
và Martinelli, 2002; Walia và nnk, 2010; Gabdo, 2016). Địa hình karst được tạo
thành do quá trình phong hóa hóa học các đá giàu thành phần carbonat. Karst đặc
trưng bởi sự nâng hạ nước ngầm, tạo các hố sụt, đứt gãy và hang động. Do đó, môi
trường karst giúp radon dễ dàng di chuyển lên bề mặt Trái đất thông qua các khe
nứt. Đây là môi trường bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nồng độ radon (IAEA, 2003).
Trong môi trường mở, đồng vị phóng xạ radon không ảnh hưởng nhiều đến sức
khỏe do nồng độ thấp. Tuy nhiên, trong môi trường kín như hang động, nhà ở, hầm

lò... radon có thể bị tích tụ đến nồng độ nguy hiểm và có thể gây tổn hại sức khỏe
đáng kể sau khi bị phơi nhiễm trong thời gian dài. Nguy cơ chính từ việc tiếp xúc

20


radon với nồng độ cao, trong thời gian dài làm tăng nguy cơ ung thư phổi. WHO đã
khuyến cáo nồng độ radon trung bình trong một đơn vị thể tích không khí mà con
-3

người tiếp xúc là <100 Bq m . Tuy nhiên, nếu không thể đạt được mức độ này tùy
theo từng điều kiện cụ thể của mỗi nước, mỗi khu vực thì mức tham chiếu nồng độ
-3

radon cũng không được vượt quá 300 Bq m (UNSCEAR, 2008).
Nồng độ radon trong nhà có thể bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như nền
địa chất và môi trường tại nơi làm nhà, thành phần và tính chất vật liệu xây dựng,
độ ẩm, nhiệt độ, độ thông gió...(Zhou, 2011; Popit và Vaupotic, 2002; Ahmed, 2005;
Sakoda, 2010; Iskandar, 2004; Morawska, 1993). Đồng vị phóng xạ radon có thể
được thoát lên mặt đất từ các khe nứt, đứt gãy (Etiope và Martinelli, 2002; Walia và
nnk, 2010; Gabdo, 2016) và/hoặc phát ra từ các mỏ đất hiếm, than, các nhà máy sử
dụng năng lượng hạt nhân (Ramachandran, 2010; Popit và Vaupotic, 2002; Đặng
Đức Nhân, 2012; Lê Khánh Phồn, 2014; Bùi Đắc Dũng, 2012). Nồng độ phóng xạ
radon trong nhà nằm trong khu vực có đứt gãy hoặc/và nền móng tồn tại nhiều vết
nứt thường cao hơn so với các vị trí nhà trên nền bình ổn (Gabdo, 2016; Popit và
Vaupotic, 2002). Ngoài ra, các ngôi nhà có tuổi thọ cao, > 20 năm, thường có nồng
độ radon cao hơn các ngôi nhà mới xây. Nguyên nhân là do trong các ngôi nhà cũ
xuất hiện các vết nứt, đặc biệt là vết nứt nền móng tạo điều kiện khí radon di chuyển
lên trên (Kanokkan, 2015; Popit và Vaupotic, 2002).
Trong môi trường nhà ở, sự lưu thông không khí tác động rất lớn đến nồng

độ radon. Tầng hầm, tầng trệt hay phòng ngủ có sự lưu thông khí kém, nồng độ
phóng xạ radon trong những nơi này cũng thường cao hơn phòng khách và các tầng
cao trong nhà (Kanokkan, 2015; Khan A.J., 2000). Trong phòng có sự lưu thông
không khí kém, sự phân bố nồng độ radon gần như là đồng nhất, ngoại trừ các vị trí
cửa sổ, cửa ra vào radon được khuếch tán, có nồng độ radon thấp hơn (Zhou, 2001).
Trong khi đó, radon có nồng độ giảm theo cấp số chia so với khoảng cách tường
(Zhou, 2001). Tuy nhiên, khi tốc độ gió tăng, sự lưu thông không khí thay đổi, nồng
độ đồng vị phóng xạ radon giảm, sự phân bố của chúng trong nhà thay đổi do sự
hỗn độn của dòng không khí đối lưu (Zhou, 2001). Trong các không gian nhà ở có

21


nhiều cửa sổ và cửa chính, có sự lưu thông gió tự nhiên tốt, nồng độ radon thấp hơn
so với nhà ở có ít cửa sổ và/hoặc cửa sổ không được mở (Zhou, 2001).
Ngoài ra, nồng độ radon trong nhà cũng bị ảnh hưởng bởi vật liệu xây dựng,
nhiệt độ và độ ẩm. Các vật liệu xây dựng có tính thấm cao, độ rỗng cao là môi
trường trú ngụ lý tưởng của radon (Narula A.K. và nnk, 2010). Các nhà xây dựng
trên nền đá vôi có nồng độ tăng cao được giải thích do độ rỗng và độ thấm cao của
đá vôi (đặc biệt trong môi trường karst) (Popit và Vaupotic, 2002). Nồng độ
trung bình từ đá hoa và nồng độ

220

222

Rn

Rn trung bình từ đá granit đều có giá trị cao hơn

so với các loại vật liệu khác (Ahmed, 2005; Lê Như Siêu, 2011). Vật liệu có nguồn
gốc từ đá basalt và gạch men có nồng độ phóng xạ radon thấp nhất (Righi và
Bruzzi, 2006). Các vật liệu xây dựng có chứa sét và các khoáng vật dạng lớp làm
giảm khả năng khuếch tán radon vào trong không khí do tính thấm kém (Cigna,
2005). Cấu trúc bên trong vật chất đóng vai trò quan trọng trong các yếu tố ảnh
hưởng đến hệ số phát xạ radon (Morawska, 1993; Sakoda, 2010; Beckman và
Balek, 2002, Barillon, 2004). Sự khuếch tán radon thay đổi trong các cấu trúc rắn
khác nhau (Beckman và Balek, 2002). Khí radon được lưu giữ cùng các phân tử
nước trong các lỗ trống tự do của vật liệu. Cũng từ đó, radon thoát ra khỏi cấu trúc
rắn của vật liệu, phát xạ ra ngoài không khí (Morawska, 1993). Khi độ ẩm cao, nhiệt
độ thấp, các phân tử nước lấp đầy trong các lỗ trống của cấu trúc vật liệu, radon
bám dính vào các phân tử nước, lưu giữ radon trong vật liệu. Khi nhiệt độ tăng, làm
bay hơi các phân tử nước trong cấu trúc, radon không còn chỗ bám giữ, thoát ra
ngoài môi trường không khí qua các khe nứt (Sakoda, 2010; Whittlestone và nnk,
2003; Cuezva và nnk, 2011; Iskandar và nnk, 2004; Balek và Beckman, 2005). Do
đó, nồng độ radon tỉ lệ thuận với nhiệt độ, khi nhiệt độ cao nồng độ radon có giá trị
cao hơn so với nhiệt độ thấp (Gregoric và nnk, 2013; Cigna, 2005).

22


2.3.

Hệ phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp xác định nồng độ radon và liều chiếu xạ
Radon tồn tại ở trạng thái khí trong tự nhiên. Nồng độ radon là mức độ tập
trung của radon trên một đơn vị thể tích, được xác định bằng đơn vị Bq m

-3

(UNSCEAR, 2000).
a.

Xác định nồng độ radon trong không khí

Nồng độ radon được xác định bằng cách đo tổng alpha của khí radon và các
sản phẩm phân rã của chúng trong không khí. Có 2 phương pháp đo nồng độ khí
radon theo thời gian là đo ngắn hạn và đo dài hạn. Các thiết bị đo xác định nồng độ
radon theo 2 cách là trực tiếp và gián tiếp. Đo trực tiếp là phương pháp cho phép đo
trực tiếp đồng vị phóng xạ radon trong không khí bằng các thiết bị đo. Ưu điểm của
phương pháp phép đo trực tiếp là thời gian đo nhanh, hiệu suất cao tuy nhiên cần
phải đầu tư các thiết bị hiện đại sử dụng nguồn điện để phát máy. Phép đo gián tiếp
là sử dụng các tấm phim đặt trong môi trường cần đo. Ưu điểm của phép đo gián
tiếp đơn giản, giá thành thiết bị thấp tuy nhiên cần nhiều thời gian, hiệu quả không
cao. Trong nghiên cứu đã sử dụng phép đo trực tiếp để xác định nồng độ radon bằng
®

hai thiết bị SARAD RTM 2200 và RAD 7.
®

SARAD RTM 2200
Nồng độ khí phóng xạ radon (

222

Rn và

220

Rn), khí đi kèm (CO2) và một vài

thông số môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm,…) được xác định bằng thiết bị di
®

động hiện trường quang phổ - alpha SARAD RTM 2200 của Cộng hòa Liên bang
Đức (hình 10). Nồng độ khí phóng xạ được xác định dựa vào hàm lượng các sản
phẩm phân rã con (

218

Po,

216

Po,

214

Po và

212

Bi/

212

Po). Các điểm đo cách sàn nhà và

tường nhà khoảng 0,3m, mỗi điểm đo được đo lặp lại ít nhất 3 chu kỳ. SARAD

®

RTM 220 sử dụng bơm hút khí trực tiếp từ môi trường vào máy phân tích (~1 liter),
đưa kết quả trên màn hình máy. Máy nhỏ gọn và dễ di chuyển, độ nhạy cao và ít bị
ảnh hưởng bởi các yếu tố của môi trường tác động. Ngoài ra, với thẻ nhớ SD trong

23