Vị trí lấy mẫu – chuẩn bị mẫu

Trà Vinh là tỉnh duyên hải đồng bằng sông Cửu Long, giữa 2 con sông lớn là sông Cổ Chiên và Sông Hậu, phía Đông giáp tỉnh Bến Tre, phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Long, phía Nam giáp tỉnh Sóc Trăng, phía Bắc giáp tỉnh Bến Tre, có 65 km bờ biển. Trà Vinh cách thành phố Hồ Chí Minh 200 km. Trà Vinh ở trong vùng nhiệt đới có khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình 26–27 C, độ ẩm trung bình 80–85%/năm, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, trung bình lượng mưa từ 1.400–1.600 mm.

Thị xã Duyên Hải có vị trí về phía Nam của tỉnh Trà Vinh, với tổng diện tích đất tự nhiên là 38.405 ha. Duyên Hải có địa hình mang tính chất của vùng đồng bằng ven biển rất đặc thù với những giồng cát hình cánh cung chạy dài theo hướng song song với bờ biển. Địa hình thị xã Duyên Hải khá thấp và tương đối bằng phẳng với cao trình bình quân phổ biến là 0,4–1,2 m so với mặt nước biển. Nhà máy nhiệt điện than Duyên Hải tại ấp Mù U, xã Dân Thành, thị xã Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh. Nhiệt điện than Duyên Hải gồm các tổ máy 1, 3 và 4 với tổng công suất khoảng 2.490 MW; mỗi năm sản xuất sản lượng điện 16 tỷ kWh. Trong nghiên cứu này, 28 mẫu đất xung quanh nhà máy, cách nhà máy 0–2 km, được thu thập vào tháng 11 năm 2019. Trên vùng đất đã chọn, việc lấy mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng core bằng thép không gỉ F 100 mm lấy mẫu tại đỉnh và tâm của hình vuông có đường chéo 2 m, độ sâu 0–30 cm. Thu góp 5 core đất trong hình vuông trên, rồi các mẫu được trộn đều vào nhau với khối lượng trên 1 kg. Mẫu sau khi lấy được chứa trong túi nylon và dán nhãn, chuyển về phòng thí nghiệm.

Mẫu đất sau khi thu thập được rải đều trên khay nhựa, nhặt bỏ rễ, rác và phơi khô ở nhiệt độ phòng, hoặc sấy ở nhiệt độ 50 C, rồi được nghiền và rây qua khe 0,2 mm, sấy khô và đóng hộp kỹ để phân tích các chỉ tiêu về phóng xạ tự nhiên trong mẫu.

Xác định hoạt độ phóng xạ gamma

Hệ phổ kế gamma sử dụng trong công trình này gồm các phần chính sau: đầu dò bán dẫn germanium siêu tinh khiết HPGe loại đồng trục (coaxial), có kí hiệu GC3520, gắn liền với tiền khuếch đại, thiết bị Lynx DSA tích hợp nguồn nuôi cao thế, khối khuếch đại, bộ biến đổi tương tự thành số và khối phân tích đa kênh (ADC–MCA), đầu dò được làm lạnh bằng nitrogen lỏng, buồng chì che chắn phông thấp mã số 747 của hãng Canberra. Hệ phổ kế được ghép nối với máy tính thông qua cổng cáp, việc ghi nhận và xử lý phổ kế gamma được thực hiện bằng phần mềm chuyên dụng Genie 2000. Đầu dò có hiệu suất tương đối 35% và độ phân giải năng lượng 1,8 keV FWHM tại đỉnh 1332,5 keV của Co. Chi tiết phương pháp phân tích hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất được tham khảo từ ISO 200713 và được trình bày chi tiết trong công trình Loan và cộng sự (2018)14.

Liều bức xạ và chỉ số nguy cơ ung thư

Liều hấp thụ gamma ngoài trời (D) (nGy h) được tính trong không khí ở độ cao 1 m so với mặt đất. Liều hấp thụ được tính theo công thức15, 16:

trong đó A, A, A tương ứng là hoạt độ của radium, thorium và potassium (Bq kg).

Liều hiệu dụng hàng năm (AEDE) (mSv y) được tính theo công thức15, 16:

Nguy cơ ung thư (ELCR) được tính toán theo giá trị ước tính của liều hiệu dụng hàng năm15, 16:

trong đó, ELCR là nguy cơ ung thư; DL là tuổi thọ (70 năm) và RF là hệ số nguy cơ ung thư gây tử vong. Đối với hiệu ứng ngẫu nhiên, ICRP đề xuất giá trị 0,05 cho công chúng17.

Hoạt độ phóng xạ trong mẫu

Hoạt độ phóng xạ của mẫu đất xung quanh khu vực nhà máy nhiệt điện Duyên Hải được trình bày trong Table 1. Kết quả cho thấy hoạt độ phóng xạ của Ra, Th và K trong mẫu đất khá đa dạng. Hoạt độ của Ra là khoảng từ 28,4 ± 1,7 Bq kg tại vị trí DH9 đến 58,1 ± 3,5 Bq kg tại vị trí DH39, trung bình 38,5 ± 2,6 Bq kg. Hoạt độ của Th là khoảng từ 26,3 ± 1,6 Bq kg tại vị trí DH10 đến 61,0 ± 3,5 Bq kg tại vị trí DH39, trung bình 36,5 ± 2,4 Bq kg. Hoạt độ của K dao động từ 292,9 ± 20,5 Bq kg tại vị trí DH27 đến 753,8 ± 52,8 Bq kg tại vị trí DH15, trung bình 454,2 ± 31,8 Bq kg. Kết quả cho thấy hoạt độ phóng xạ trong nghiên cứu ở khu vực gần nhà máy nhiệt điện Duyên Hải có sự tương đồng với giá trị công bố 35; 30 và 400 Bq kgtương ứng của Ra, Th và K theo UNSCEAR 2000 12.

Kết quả trung bình hoạt độ phóng xạ được so sánh với những nghiên cứu trong khu vực và thế giới được trình bày trong Table 2. Trong cùng khu vực ở Trà Vinh, trung bình hoạt độ phóng xạ của K trong nghiên cứu này có sự tương đồng, nhưng hoạt độ của Th thấp hơn so với nghiên cứu của Huy (2012) khoảng gần 2 lần18. Kết quả trung bình hoạt độ phóng xạ của Ra và Th trong nghiên cứu này có cao hơn so với với nghiên cứu của Huy (2012)18 và Ba (2019) 19 với mẫu đất ở khu vực TP. HCM. Tuy nhiên, hoạt độ của K tại Duyên Hải có giá trị cao hơn khoảng 2 lần so với hoạt độ tính toán ở khu vực TP. HCM. Sự khác nhau này do sự khác nhau đặc điểm loại đất hình thành của 2 khu vực Duyên Hải và TP. HCM 20. Đối với các nghiên cứu trước đây trên thế giới cho thấy hoạt độ của Ra, Th, K ở khoảng 68,0; 58 và 551 Bq kg ở Malaysia16, 33,0; 16 và 574,0 Bq kg, tương ứng ở Bangladesh21 54,13; 83,04; 337,53 Bq kg ở India22; 39,4; 45,6 và 420,0 Bq kg ở Mỹ23; 30,0; 44 và 653 Bq kg ở Đài Loan24. Kết quả cho thấy có sự khác biệt giữa các nghiên cứu có thể là do: (i) Đặc điểm vị trí địa lý, loại đất đá được hình thành trong quá trình phong hóa, đặc điểm khí hậu, thời tiết, hình dạng hạt và kích thước hạt cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của hạt nhân phóng xạ trong mẫu25; (ii) Khả năng hút các nguyên tố phóng xạ trong quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật tại nơi khảo sát 26; (iii) Quá trình tương tác của môi trường dưới tác động của điều kiện thời tiết, lượng mưa và độ pH dẫn đến độ linh động và dễ dàng di chuyển của Ra27.

Liều hấp thụ gamma ngoài trời, hiệu dụng hàng năm và chỉ số nguy cơ ung thư

Liều hấp thụ gamma ngoài trời (D) được trình bày ở cột thứ 7 của Table 2. Các giá trị D có được từ 45,62 đến 92,93 nGy h với giá trị trung bình 58,75 nGy h. Giá trị này ở trong khoảng tính toán của các nghiên cứu trước đây16, 18, 19.

Liều hiệu dụng hàng năm (AEDE) của các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong mẫu đất khá đa dạng được trình bày trong cột thứ 8 của Table 2. Giá trị AEDE dao động từ 0,056 mSv ytại vị trí DH13, đến 0,114 mSv ytại vị trí DH39, với giá trị trung bình là 0,072 mSv y. Giá trị này tương đồng với giá trị liều hiệu dụng 0,07 mSv y được cung cấp bởi UNSCEAR (2000)12và Mohammed và cộng sự (2017) 15 (0,06 mSv y). Kết quả trong nghiên cứu này cao hơn so với nghiên cứu của Kolo (2017)28 (0,02 mSv y) nhưng thấp hơn so với nghiên cứu của Taskin và cộng sự (2009)29 (0,144 mSv y).

Chỉ số nguy cơ ung thư của dân cư sống ở khu vực xung quanh nhà máy nhiệt điện được xác định và được trình bày trong cột thứ 9 của Table 2. Kết quả cho thấy mức nguy cơ ung thư có giá trị (0,20–0,40) × 10 với giá trị trung bình là 0,25 × 10. Nguy cơ ung thư cao tập trung ở khu vực DH39 với giá trị 0,40, cao gấp 1,34 lần trung bình trên thế giới theo UNSCEAR (2000)12 và khoảng 1,6 lần so với trung bình trong khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên giá trị trung bình 0,25 × 10 có sự tương đồng với các nghiên cứu trước đây của Mohammed và cộng sự (2017) 15, Ba và cộng sự (2019)19, nhưng vẫn thấp hơn giá trị 0,29 × 10 của UNSCEAR (2000)12. Mức nguy cơ ung thư phụ thuộc vào mức hoạt độ phóng xạ tự nhiên có trong mẫu đất khảo sát. Mức hoạt độ phóng xạ này có thể có được từ nền phông phóng xạ tự nhiên của đất nền, nhưng cũng có khả năng đóng góp từ sự rơi lắng phóng xạ do hoạt động của nhà máy nhiệt điện than.

Kết quả Table 2 cho thấy ở khu vực nghiên cứu xung quanh nhà máy nhiệt điện than khảo sát có sự phân bố phóng xạ không đồng nhất. Nguyên nhân có thể là cho bởi sự phân bố không đồng đều về địa chất, thành phần của các loại đất đá trong quá trình phong hóa hình thành đất trong khu vực, đặc tính thời tiết, độ pH của đất. Một phần cũng có thể do sự tác động của sự xả khí thải vào không khí có kèm tro bay chứa phóng xạ cao thoát ra ngoài trong quá trình hoạt động của nhà máy nhiệt điện30. Theo Nakaoka và cộng sự (1984) 3, tốc độ phóng xạ K và chuỗi phân rã U hoặc Th được đánh giá trong khoảng từ 2 đến 40.000 pCi/giây đối với các nhà máy nhiệt điện than kiểu mẫu 1000 MW và 250 MW. Nghiên cứu của Papastefanou (2010)4 cho thấy quá trình đốt cháy than dẫn đến việc thải ra môi trường một lượng phóng xạ tự nhiên (1,48 TBq y), phần chủ yếu (99%) thoát ra dưới dạng các hạt rất mịn, phần còn lại ở dạng tro bay. Qua đó, cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn để xác định nguồn gốc và tác động của nhà máy nhiệt điện than đối với môi trường.