BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƢỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM PHAN SƠN HẢI NGHIÊN CỨU TƢƠNG QUAN TỶ SỐ CÁC ĐỒNG VỊ PHĨNG XẠ MƠI TRƢỜNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC TRẦM TÍCH Chun ngành: Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số: 62440501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ ĐÀ LẠT - 2013 Cơng trình đƣợc hồn thành Viện Nghiên cứu hạt nhân Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS TS PHẠM DUY HIỂN PGS TS VƢƠNG HỮU TẤN Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng cấp nhà nƣớc chấm luận án tiến sĩ họp vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam - Thƣ viện Viện Nghiên cứu hạt nhân MỞ ĐẦU Nguồn gốc trầm tích thơng số quan trọng lĩnh vực nghiên cứu địa chất môi trƣờng Thông tin giúp hiểu biết diễn biến q trình q khứ, t dự báo xu tƣơng lai Do đó, nguồn gốc trầm tích ln đƣợc quan tâm t nhiều góc độ khác Đối với nƣớc ta, nhu cầu nhận biết nguồn gốc trầm tích hồ chứa nƣớc, vùng cửa sông vùng ven biển ngày thiết Đối với hồ chứa mà đặc biệt hồ thuỷ điện, ngồi thơng số tốc độ bồi lắng trầm tích cần đƣợc xác định sau t ng khoảng thời gian để đánh giá tuổi thọ hồ an tồn đập, nguồn gốc trầm tích hồ thơng tin quan trọng góp phần hoạch định đắn giải pháp cơng trình phi cơng trình nhằm giảm thiểu bồi lắng, trì tuổi thọ thiết kế hồ Đối với vùng cửa sông - nơi tồn kênh dẫn tàu, chế nguồn gốc trầm tích gây bồi lấp luồng tàu vấn đề đƣợc quan tâm nhiều nhà chuyên môn nhƣ quản lý Phần lớn luồng tàu vùng cửa sơng nƣớc ta khơng trì đƣợc độ sâu cần thiết sau nạo vét, trung bình sau hai đến ba tháng bị bồi lấp đáy tự nhiên Nguồn gốc trầm tích sở khoa học quan trọng để lý giải tính hợp lý luồng tàu tại, nhƣ biện pháp cơng trình bảo vệ luồng Đối với vùng ven biển, biến đổi khí hậu tồn cầu làm thay đổi quy luật bồi/xói đƣợc hình thành khứ Nhiều vùng ngập mặn bị xói lở nghiêm trọng thời gian gần Để dự báo xu biến đổi đƣờng bờ biển tƣơng lai, nhiều thông tin cần phải đƣợc thu thập, nguồn gốc trầm tích thơng tin thiếu đƣợc Trên giới, đặc trƣng trầm tích nhƣ khống vật học, màu sắc, t tính, thành phần ngun tố hố học đƣợc áp dụng thành công nhiều vùng để nhận biết nguồn gốc trầm tích Tuy thế, khơng có đặc trƣng thị nguồn gốc trầm tích cho vùng địa chất Vì vậy, việc tìm kiếm chất thị phù hợp với t ng vùng chất thị để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích ln thu hút quan tâm nhà khoa học Nghiên cứu sử dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng làm chất thị cho nguồn gốc trầm tích hƣớng nghiên cứu thời gian gần đƣợc nhiều nƣớc quan tâm Tại Việt Nam, việc sử dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích chƣa đƣợc tiến hành Mục tiêu luận án: (i) Cải tiến, phát triển thêm cơng cụ phân tích đồng vị phóng xạ mơi trƣờng có độ xác ổn định cao, đáp ứng yêu cầu toán nghiên cứu nguồn gốc trầm tích sử dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng; (ii) Khảo sát, nghiên cứu quy luật phân bố hàm lƣợng, tỷ số đồng vị đồng vị phóng xạ môi trƣờng đất bề mặt trầm tích, mối quan hệ xói mịn - trầm tích, loại đất phổ biến vùng đất dốc Tây Ngun Đơng Nam Bộ; t đó, xây dựng phƣơng pháp ứng dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích Việt Nam N i dun n iên cứu: (1) Cải tiến phƣơng pháp phân tích đồng vị phóng xạ môi trƣờng phổ kế gamma; (2) Phát triển phƣơng pháp phân tích đồng vị thori hệ phổ kế anpha; (3) Khảo sát phân bố hàm lƣợng đồng vị 137Cs: (i) Trong đất bề mặt loại hình sử dụng đất phổ biến vùng Tây Ngun Đơng Nam Bộ; (ii) Trong trầm tích đất gốc dạng sử dụng đất khác nhau; (4) Khảo sát phân bố hàm lƣợng tỷ số đồng vị phóng xạ dãy urani thori: (i) Trong đất bề mặt theo độ sâu theo vị trí khơng gian; (ii) Trong trầm tích theo độ sâu theo khơng gian; (iii) Trong trầm tích đất gốc; (5) Khảo sát phân bố hàm lƣợng tỷ số đồng vị phóng xạ cấp hạt khác đất trầm tích nhằm đánh giá ảnh hƣởng q trình phân tách cấp hạt tự nhiên; (6) Xây dựng phƣơng pháp sử dụng đặc trƣng phóng xạ (đồng vị tỷ số đồng vị) để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích; tiến hành thử nghiệm số lƣu vực có quy mơ diện tích khác nhằm minh chứng cho khả phƣơng pháp ý nghĩa thực tiễn luận án Cấu trúc luận án: Luận án gồm phần mở đầu, chƣơng (Chƣơng 1: Tổng quan; Chƣơng 2: Các giả thuyết phƣơng pháp nghiên cứu; Chƣơng 3: Kết thảo luận; Chƣơng 4: Các ứng dụng điển hình) kết luận N ữn đón óp luận án: Cải tiến phƣơng pháp phân tích đồng vị phóng xạ dãy urani, thori phổ kế gamma nhằm giải vấn đề: làm cho đồng vị radon cân phóng xạ với đồng vị mẹ; giảm thiểu tối đa ảnh hƣởng khác nhƣ mật độ mẫu, hiệu ứng tự hấp thụ đến kết phân tích Xây dựng đƣợc phƣơng pháp phân tích đồng vị thori phổ kế anpha, đặc biệt phƣơng pháp không dùng đồng vị vết nhân tạo 229Th làm nội chuẩn Minh chứng đƣợc khả thị nguồn gốc trầm tích đồng vị 137 Cs vùng lƣu vực nƣớc ta; t xây dựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá nguồn gốc trầm tích đồng vị 137Cs Phát quy luật tƣơng quan 226Ra 232Th theo vị trí đất bề mặt trầm tích vùng khảo sát; đồng thời phát tính khơng đổi tỷ số 226Ra/232Th theo vị trí khơng gian tính bảo tồn tỷ số q trình chuyển hố đất - trầm tích số địa chất cụ thể; t minh chứng khả thị nguồn trầm tích tỷ số 226Ra/232Th vùng Phát quy luật tƣơng quan 230Th 232Th đất bề mặt, trầm tích tính bảo tồn tỷ số 230Th/232Th q trình chuyển hố đất - trầm tích địa chất cụ thể Việt Nam; t minh chứng khả thị nguồn trầm tích tỷ số 230Th/232Th vùng Xây dựng đƣợc phƣơng pháp sử dụng tỷ số 230Th/232Th tỷ số 226 Ra/232Th để nghiên cứu nguồn gốc khơng gian trầm tích vùng lƣu vực Việt Nam Đã áp dụng phƣơng pháp để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích hồ Xuân Hƣơng hồ thuỷ điện Thác Mơ; kết nghiên cứu sở khoa học để quản lý khai thác hồ tốt tƣơng lai Các kết nghiên cứu này, với kết nghiên cứu nhiều nƣớc khác, làm phong phú thêm khả thị nguồn trầm tích đồng vị phóng xạ mơi trƣờng loại địa chất khác giới C ƣơn 1: TỔNG QUAN 1.1 Các đồn vị p ón xạ mơi trƣờn Mục trình bày tóm lƣợc đồng vị phóng xạ dãy urani, thori 137 Cs - đối tƣợng nghiên cứu luận án 1.2 Sơ lƣợc v địa oá actinit 1.2.1 Tính chất actinit Trình bày tóm tắt tính chất hố học actinit mơi trƣờng 1.2.2 Sự liên kết địa hóa Phần nêu tóm lƣợc liên kết địa hố actinit, độ phổ cập urani thori loại đá (nung chảy, biến chất, trầm tích) 1.2.3 Ảnh hưởng phong hóa Phần nêu tóm lƣợc ảnh hƣởng phong hoá đến di cƣ đồng vị môi trƣờng đất bề mặt 1.2.4 Các chu trình địa hóa Gồm vấn đề: (i) Sự linh động vận chuyển đồng vị pha lỏng dƣới điều kiện môi trƣờng khử, oxy hoá, nƣớc ngầm mặn, tạo phức hữu cơ; (ii) Sự linh động vận chuyển pha keo; (iii) Sự linh động vận chuyển chất hạt; (iv) Sự linh động vận chuyển pha khí 1.2.5 Các q trình kết lắng mơi trường gần bề mặt Mục trình bày dạng kết lắng actinit nhƣ: kết tủa sinh học vô cơ, hấp phụ, trầm tích 1.3 Sự cân bằn p ón xạ 1.3.1 Sự tách phân đoạn đồng vị urani Mục trình bày chế gây cân 234U 238U nhƣ: tách phân đoạn, giật lùi hạt nhân hạt nhân mẹ phát hạt α, bị chiết t vị trí sai hỏng phóng xạ, oxy hố q trình phân rã phóng xạ 1.3.2 Sự tách phân đoạn actinit khác cháu chúng Ở chủ yếu trình bày tách phân đoạn chứng tƣợng mơi trƣờng nƣớc, trầm tích đồng vị thori, protactini, radi radon 1.3.3 Sự cân phóng xạ đất Mục trình bày tổng quát cân phóng xạ đồng vị dãy urani thori môi trƣờng đất bề mặt 1.3.4 Sự cân phóng xạ trầm tích Mục trình bày chế gây cân phóng xạ đồng vị dãy urani, thori trầm tích sơng trầm tích biển 1.4 C u trìn xói mịn tron tự n iên Mục trình bày tóm lƣợc chu trình xói mịn, bao gồm q trình hình thành đất trầm tích t đá mẹ 1.5 Phân tích đồn vị p ón xạ mơi trƣờn Việt Nam 1.5.1 Phân tích đồng vị phóng xạ mơi trường phổ kế gamma Trình bày tóm tắt tình hình phát triển phƣơng pháp phân tích đồng vị phóng xạ mơi trƣờng phổ kế , số khó khăn gặp phải 1.5.2 Phân tích đồng vị phóng xạ mơi trường phổ kế anpha Tình hình sử dụng phổ kế anpha phân tích đồng vị phóng xạ mơi trƣờng Việt Nam đến thời điểm thực luận án đƣợc đề cập 1.6 Tìn ìn n iên cứu liên quan đến đ tài luận án t ế iới Các đồng vị rơi lắng nhƣ 7Be, 137Cs, 210Pb đƣợc sử dụng sớm để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích nhiều nƣớc Tuy nhiên, đồng vị dãy urani thori đƣợc nghiên cứu để ứng dụng lĩnh vực muộn Murray cộng (1992) phát thấy có tƣơng quan 226Ra với số đồng vị dãy thori trầm tích Olley cộng (1994) phát thấy 230Th tƣơng quan với 232Th trầm tích Đến năm 2003, Yeager cộng đƣa số chứng khả sử dụng tỷ số đồng vị dãy urani thori để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích Đến 2005, Yeager cộng sử dụng tỷ số 226Ra/232Th, 226Ra/230Th 228Ra/232Th để nhận biết nguồn gốc phù sa sông bang Texas, Mỹ Tỷ số đồng vị dãy urani thori phụ thuộc lớn vào địa chất t ng khu vực Vì vậy, khả sử dụng tỷ số đồng vị đƣợc tiếp tục nghiên cứu nhiều phịng thí nghiệm giới 1.7 Tìn ìn n iên cứu liên quan đến đ tài luận án Việt Nam Hƣớng nghiên cứu ứng dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng để nhận biết nguồn gốc trầm tích chƣa đƣợc tiến hành Việt Nam C ƣơn CÁC GIẢ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các iả t uyết đƣa Xây dựng phƣơng pháp sử dụng đồng vị phóng xạ dãy urani, thori 137 Cs để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích dựa giả thuyết sau đây: Sau kiện có nhiều vụ nổ hạt nhân khí quyển, lớp đất mỏng bề mặt đƣợc gắn đồng vị 137 Cs Đồng vị 137 Cs sau khuếch tán xuống lớp đất sâu theo thời gian Tuy vậy, khác biệt độ lớn 137 Cs lớp đất bề mặt lớp phía dƣới đủ lớn để sử dụng nhận biết tầng đất xuất xứ trầm tích Các vùng đất lƣu vực có tỷ số 238 U/232Th khác biệt rõ Q trình xói mịn phân tách cấp hạt tạo nên trầm tích khơng làm thay đổi tỷ số đồng vị dãy urani với đồng vị dãy thori Tức tỷ số đồng vị trầm tích tỷ số đất sinh chúng Quá trình hình thành đất làm cân phóng xạ đồng vị dãy urani thori, dẫn đến làm thay đổi tỷ số đồng vị dãy Tuy thế, trình xói mịn phân tách cấp hạt dịng chảy dẫn đến số đồng vị phóng xạ dãy urani thori có tƣơng quan tuyến tính với Do đó, tƣơng quan trầm tích có liên hệ với đất gốc 2.2 Phƣơng p áp kiểm địn iả t uyết Để kiểm định giả thuyết 1, phân bố 137Cs theo độ sâu đƣợc khảo sát vị trí khơng bị xáo trộn, xói mòn bồi tụ Tiếp theo, phân bố 137Cs lớp đất  6cm,  30cm 30  40cm đƣợc khảo sát vùng có cách thức canh tác khác (đất không cày xới, đất cày xới không thƣờng xuyên đất cày xới thƣờng xuyên) Nếu hoạt độ 137Cs lớp đất khác biệt rõ rệt có khả thị tầng đất xuất xứ trầm tích Nếu hoạt độ 137Cs đất bề mặt loại hình canh tác khác rõ rệt có khả thị nguồn trầm tích đến t loại hình canh tác phổ biến lƣu vực Để kiểm định giả thuyết 3, phân bố hàm lƣợng phóng xạ, tỷ số đồng vị tƣơng quan đồng vị dãy urani dãy thori đƣợc khảo sát 11 khu vực với loại đất phổ biến vùng Tây Nguyên Đông Nam Bộ, bao gồm đất bề mặt trầm tích Đối với số vị trí, trầm tích đất gốc phát sinh trầm tích đƣợc khảo sát đồng thời để xem xét thay đổi đặc trƣng phóng xạ nêu chu trình xói mịn – trầm tích Ảnh hƣởng hiệu ứng phân tách cấp hạt đến hàm lƣợng tỷ số đồng vị phóng xạ đƣợc khảo sát đất bề mặt lẫn trầm tích 2.3 Các phƣơng pháp phân tích 2.3.1 Phân tích đồng vị phóng xạ mơi trường 2.3.1.1 Phân tích đồng vị phóng xạ hệ phổ kế gamma Phần trình bày nội dung nghiên cứu liên quan đến phƣơng pháp bao gồm: (i) Lựa chọn chất phụ gia; (ii) Lựa chọn bề dày mẫu tối ƣu; (iii) Khảo sát thời gian hồi phục radon mẫu; (iv) Khảo sát độ nhạy phƣơng pháp; (v) Đảm bảo chất lƣợng (QA) kiểm sốt chất lƣợng phân tích (QC) 2.3.1.2 Phân tích đồng vị thori hệ phổ kế anpha Phần trình bày quy trình phân tích đồng vị thori mẫu đất trầm tích hệ phổ kế anpha: thủ tục xử lý, chế tạo mẫu đo anpha; thu nhận xử lý phổ anpha; tính tốn hoạt độ phóng xạ; giới hạn phát 2.3.2 Phân tích nguyên tố phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) Nguyên tố vi lƣợng trầm tích đƣợc phân tích phƣơng pháp XRF Trung tâm phân tích (VILAS 519) - Viện Nghiên cứu hạt nhân 2.3.3 P ân tíc cỡ ạt Các cấp hạt > 50μm đƣợc xác định theo phƣơng pháp rây ƣớt máy lắc EFL mk3 với rây chuẩn Các cấp hạt < 50μm đƣợc phân tích phƣơng pháp rơi lắng cột nƣớc 2.4 Đối tƣợn p ƣơn p áp t u óp mẫu 2.4.1 Đối tượng nghiên cứu Mục đề cập đến đối tƣợng, sở để lựa chọn vùng nghiên cứu 2.4.2 Vị trí nghiên cứu phương pháp thu góp mẫu 2.4.2.1 Vị trí nghiên cứu Gồm 11 vị trí: Vị trí A (13041’37”N; 108006’03”E; Đất nâu tím Bazan); Vị trí B (13035’24”N; 108007’43”E; Đất nâu đỏ Bazan); Vị trí C (12043’01”N; 107056’43”E; Đất nâu đỏ Bazan); Vị trí D (12041’12”N; 108006’58”E; Đất nâu đỏ Bazan); Vị trí E (11057’22”N; 108026’56”E; Đất đỏ vàng đá granit); Vị trí F (11052’24”N; 108036’47”E; Đất xám mùn núi); Vị trí G (11053’05”N; 108026’29”E; Đất đỏ vàng đá granít); Vị trí H (11034’38”N; 108002’58”E; Đất nâu đỏ đá mácma bazơ); Vị trí I (11034’58”N; 107048’27”E; Đất nâu vàng Bazan); Vị trí K (11035’36”N; 107035’26”E; Đất xám Feralít đá sét biến chất); Vị trí L ( 11051’43”N; 107006’37”E; Đất đỏ vàng Bazan) 2.4.2.2 Thu góp mẫu Mẫu đất bề mặt đƣợc lấy theo lƣới ô vng, trầm tích đƣợc lấy theo hƣớng dịng chảy Quy cách lấy mẫu nhƣ sau (xem Bảng 2.4): (i) Mẫu đất bề mặt: đƣợc lấy ống trụ, đƣờng kính 10cm, sâu 30cm; (ii) Mẫu đất theo profin: lấy theo t ng lớp dày ÷ cm t mặt đến độ sâu 30 cm, lấy theo lớp: - cm, - 30 cm 30 - 40 cm ống thép đƣờng kính 10 cm (iii) Mẫu trầm tích bề mặt: lớp dày khoảng 10 cm đƣợc lấy gàu xúc (iv) Mẫu trầm tích theo profin: lớp dày ÷ cm, ống khoan đƣờng kính 6,5 cm Bản 2.4 Khái quát vị trí nghiên cứu số mẫu thu góp Code A B C Vị trí t u óp mẫu Mơ hình nghiên cứu A Yun, Chƣ Sê, Gia Lai Mơ hình nghiên cứu Ia Hrú, Chƣ Sê, Gia Lai Mơ hình nghiên cứu Ea Nuol Bn Đơn, Đắk Lắk D Hịa Thắng, Bn Ma Thuột E Lƣu vực Hồ Xuân Hƣơng, Phƣờng 8, Đà Lạt F G Quy lấy mẫu Số mẫu Ký iệu mẫu Mẫu đất mặt 15 AS1 ÷ AS15 Mẫu đất mặt 15 BS1 ÷ BS15 Đất nâu đỏ Bazan (Rhodic Ferralsols) - Mẫu đất mặt; - Trầm tích (cặn xói mịn t mơ hình) 15 CS1 ÷ CS15 CT1 ÷ CT5 Đất nâu đỏ Bazan (Rhodic Ferralsols) Mẫu đất mặt 15 DS1 ÷ DS15 - Mẫu đất profin - Mẫu đất mặt - Trầm tích (cặn t mơ hình) - Trầm tích bề mặt hồ - Mẫu đất profin - Mẫu đất mặt - Mẫu trầm tích hồ theo profin - Mẫu đất mặt - Mẫu trầm tích 12 ESP1÷ESP3 ES1 ÷ ES12 ET1 ÷ ET6 ET7 22 24 01 FSP1÷FSP22 FS1 ÷ FS24 FTP1 40 GS1 ÷ GS40 GTP1÷GTP3 Loại đất Đất nâu tím Bazan (Rhodic Nitisols) Đất nâu đỏ Bazan (Rhodic Ferralsols) Đất đỏ vàng đá granit (Haplic Acrisols) Lƣu vực hồ Đơn Đất xám mùn Dƣơng, huyện núi đá Đơn Dƣơng, mácma axít Lâm Đồng (Humic Acrisols) Lƣu vực hồ Đất đỏ vàng Tuyền Lâm, Đà đá granít (Haplic 10 Phân tích 228 230 Th 232 Th 15 mẫu đất phƣơng pháp (dùng 229 Th Th làm chuẩn); sau kiểm chứng giả thiết thống kê giá trị trung bình tập số liệu thu đƣợc Kết luận thu đƣợc là: hai phƣơng pháp phân tích cho kết giống mức tin cậy 95% • So sán kết p ân tíc 232T với p ƣơn p áp gamma Việc so sánh kết phân tích 232Th phƣơng pháp anpha phƣơng pháp gamma 97 mẫu (kiểm chứng giả thiết thống kê giá trị trung bình tập số liệu thu đƣợc) đến kết luận rằng: hai phƣơng pháp phân tích cho kết phù hợp với mức tin cậy 98 b) Các ưu điểm phương pháp phân tích dùng 228Th làm nội chuẩn Dùng 228Th làm nội chuẩn có ƣu điểm: (i) giá thành phân tích giảm đáng kể khơng phải nhập dung dịch chuẩn 229Th; (ii) không dùng đồng vị sống dài 229Th (T1/2 = 7340 năm) làm chậm đáng kể q trình tăng phơng detector; (iii) tránh đƣợc chồng chập phần phổ α 229Th lên phổ α 230Th; (iv) yêu cầu khắt khe cân hóa học chất đánh dấu mẫu phân tích đƣợc giảm bớt dễ đạt đƣợc thực tế 3.2 P ân bố 137Cs tron đất trầm ESP1 FSP1 Hoạt độ (Bq/kg) Hoạt độ (Bq/kg) tích 137 3.2.1 Phân bố Cs theo độ sâu 0 4 2 10 12 Độ sâu (cm) Độ sâu (cm) • Đối với vùn đất “n uyên t ổ” Đối với đất “nguyên thổ” (không bị xáo trộn, bồi tụ xói mịn), độ sâu khuếch tán cực đại 137Cs khoảng 20cm, nhƣng phần lớn lƣợng 137Cs tập Hình 3.16 Phân bố 137Cs theo độ trung 10cm đất Dáng điệu sâu đất vị trí “nguyên thổ” 10 12 14 14 16 16 18 18 20 20 đƣờng phân bố 137Cs nhận đƣợc tƣơng tự kết số tác giả khác [15,75,85] Đối với đất không bị xáo trộn ngƣời, 137Cs xuống lớp đất sâu phía dƣới chủ yếu theo chế khuếch tán vi sinh đất gây [75,80] • Đối với đất nơn n iệp Các kết chính: (i) Với loại đất khảo sát, 137Cs có lớp 0-30 cm; hàm lƣợng tầng đất 30-40 cm nhỏ giới hạn phát 13 thiết bị phân tích; (ii) Hàm lƣợng 137Cs tầng đất 06 cm Cs-137 (Bq/kg) Cs-137 (Bq/kg) Cs-137 (Bq/kg) 630 cm khác biệt lớn đất r ng (2,5 ÷ 12 lần), khác biệt đất Cây công nghiệp Cây ngắn ngày Đất rừng 2,5 2,0 3,0 cơng nghiệp (1,1÷2,1 lần) 2,5 2,0 1,6 2,0 1,5 1,2 1,5 0,8 1,0 hầu nhƣ không khác 1,0 0,4 0,5 0,5 0,0 0,0 0,0 biệt ngắn 0-6cm 6-30cm 0-6cm 6-30cm 0-6cm 6-30cm Lớp đất Lớp đất Lớp đất ngày; (iii) Hàm lƣợng Hình 4.7 Hàm lƣợng 137Cs trung bình theo độ sâu phóng xạ 137Cs lớp đất mặt 0-6 cm thay đổi đáng kể theo hình thức sử dụng đất, giảm dần t đất r ng (2,52 Bq/kg) đến đất trồng công nghiệp (2,07 Bq/kg) đất trồng ngắn ngày (1,59 Bq/kg) 3.2.2 Hàm lượng 137Cs trầm tích đất gốc - Hàm lƣợng trung bình 137Cs đất trồng ngắn ngày lƣu vực trái (0,67 Bq/kg) trầm tích nhánh trái (0,81 Bq/kg) xấp xỉ - Hàm lƣợng trung bình 137Cs đất r ng lƣu vực phải (2,24 Bq/kg) trầm tích nhánh phải (2,14 Bq/kg) tƣơng đƣơng - Trầm tích hồ có hàm lƣợng 137Cs trung bình 1,76 Bq/kg - kết pha trộn trầm tích nhánh trái trầm tích nhánh phải Hàm lƣợng 137Cs trầm tích hồ nằm khoảng giới hạn giá trị trung bình 137Cs nhánh trái nhánh phải, gần với giá trị trung bình nhánh phải Một cách định tính, thấy nguồn trầm tích nhánh phải đóng góp vào điểm lấy mẫu nhiều nhánh trái 3.3 P ân bố đồn vị dãy urani, t ori tron đất trầm tíc 3.3.1 Các đồng vị phóng xạ dãy urani thori đất bề mặt 3.3.1.1 Phân bố hàm lượng đồng vị phóng xạ theo độ sâu Khảo sát đƣợc tiến hành với profin (ESP1, ESP2, ESP3, FSP1, FSP2) đƣợc lấy đỉnh đồi để đảm bảo đất đƣợc sinh t lớp đá gốc bên dƣới Với profin ESP1, ESP2, ESP3: 226Ra, 232Th số đồng vị khác thay đổi theo độ sâu mức tin cậy 99,7 tính đến sai số phân tích Tuy vậy, tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo độ sâu mức tin cậy nêu Với profin FSP1 FSP2: 226Ra, 232Th số đồng vị khác thay đổi theo độ sâu mức tin cậy 99,7 tính đến sai số phân tích Đồng thời, tỷ 14 số 226Ra/232Th thay đổi theo độ sâu mức tin cậy nêu 3.3.1.2 Phân bố hàm lượng đồng vị phóng xạ theo khơng gian Sự thay đổi theo vị trí khơng gian số đặc trƣng phóng xạ dãy urani, thori (hàm lƣợng phóng xạ, tỷ số 226Ra/232Th, tỷ số 230Th/232Th) đƣợc khảo sát 11 vùng Tây Nguyên Đông Nam Bộ Tại vị trí, mẫu đất đƣợc lấy theo lƣới vng, khoảng cách lƣới 510m Các kết chính: - Tại vị trí A, B, C, D hàm lƣợng đồng vị phóng xạ hầu nhƣ khơng thay đổi theo vị trí khơng gian mà dao động khoảng sai số phân tích (ở mức tin cậy 99,7 ) Điều dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo vị trí khơng gian Trong trƣờng hợp này, vùng đất có tỷ số 226Ra/232Th đặc trƣng riêng - Tại vị trí E, K, L G2 hàm lƣợng đồng vị phóng xạ thay đổi theo điểm lấy mẫu có dịch chuyển đồng vị môi trƣờng đất bề mặt Mức độ dịch chuyển đồng vị phụ thuộc vào điều kiện địa hoá t ng vùng t ng đồng vị Tuy vậy, tỷ số 226Ra/232Th không thay đổi theo vị trí khơng gian Trong trƣờng hợp này, vùng đất có tỷ số 226Ra/232Th đặc trƣng riêng - Tại vị trí F, G1, H I hàm lƣợng đồng vị phóng xạ thay đổi theo điểm lấy mẫu với mức độ khác Đồng thời tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo điểm lấy mẫu Trong trƣờng hợp này, 226Ra có tƣơng quan với 232Th theo hàm tƣơng quan đặc trƣng riêng cho vị trí - Giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th 11 vị trí nghiên cứu thay đổi khoảng 0,500 đến 1,663 Điều cho phép kỳ vọng khả ứng dụng tỷ số 226Ra/232Th nghiên cứu nguồn gốc trầm tích vùng - Tỷ số 230Th/232Th khơng thay đổi theo vị trí khơng gian hai vùng khảo sát C E, vùng có tỷ số 230Th/232Th đặc trƣng riêng - Đồng vị 226Ra có tƣơng quan với 232Th hầu hết vị trí khảo sát với hệ số tƣơng quan cao (r = 0,85  0,98), ngoại tr vị trí I (r = 0,59) - Đồng vị 238U có tƣơng quan yếu với 232Th số vị trí (E, F, K, L) hầu nhƣ khơng thể có tƣơng quan với vị trí cịn lại - Các đồng vị 228Ra 228Th cân phóng xạ với đất bề 15 mặt hầu hết vị trí khảo sát 3.3.2 Các đồng vị phóng xạ dãy urani thori trầm tích 3.3.2.1 Các đồng vị phóng xạ trầm tích đất gốc - Đối với vị trí C, hàm lƣợng đồng vị phóng xạ tỷ số 226 Ra/232Th, 230Th/232Th đất khơng thay đổi theo vị trí không gian, đồng thời chúng không thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích Các tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th trầm tích đất gốc nhƣ với độ tin cậy 99 (sử dụng phƣơng pháp so sánh hai giá trị trung bình dựa giả thiết thống kê H0 : μ1 = μ2 với mức ý nghĩa α = 0,01) - Đối với vị trí E, hàm lƣợng đồng vị phóng xạ thay đổi theo vị trí khơng gian trầm tích bắt nguồn t có hàm lƣợng đồng vị thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích Tuy nhiên, tỷ số 226Ra/232Th 230 Th/232Th đất không thay đổi theo vị trí khơng gian, đồng thời tỷ số không thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích Trong trƣờng hợp này, tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th trầm tích đất gốc nhƣ với độ tin cậy 99% (sử dụng phƣơng pháp nói trên) 3.3.2.2 Hàm lượng đồng vị phóng xạ theo độ sâu lớp trầm tích - Đối với vị trí F điểm G (GTP1, GTP2), thăng giáng hàm lƣợng đồng vị theo độ sâu trầm tích lớn, vƣợt ngồi phạm vi sai số phân tích mức tin cậy 99,7% Tuy thế, tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo độ sâu trầm tích Điều nói lên rằng, nguồn cung cấp trầm tích vị trí lấy mẫu ổn định theo thời gian - Đối với vị trí H điểm G (GTP3), hàm lƣợng đồng vị thăng giáng mạnh theo độ sâu trầm tích, đồng thời tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo độ sâu trầm tích Sự thay đổi tỷ số 226Ra/232Th profin trầm tích phần tỷ số 226Ra/232Th thay đổi đất gốc phần dịch chuyển đồng vị môi trƣờng trầm tích sau lắng đọng xuống đáy hồ - Trong tất trƣờng hợp phát thấy có tƣơng quan 226 Ra 232Th theo thời gian phát sinh trầm tích với hệ số tƣơng quan cao (r = 0,84  0,99) cho dù tỷ số 226Ra/232Th có thay đổi hay khơng - Mỗi vùng trầm tích ổn định có tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th 16 đặc trƣng, hàm tƣơng quan tuyến tính đặc trƣng Khi có pha trộn nguồn vùng trầm tích hỗn hợp có đặc trƣng riêng đồng vị phóng xạ Đặc trƣng đƣợc định đặc trƣng nguồn trầm tích thành phần tỷ lệ đóng góp trầm tích t ng nguồn vào vùng hỗn hợp 3.3.3 Phân bố đồng vị phóng xạ theo cấp hạt Phân bố hàm lƣợng đồng vị phóng xạ theo cấp hạt đƣợc khảo sát mẫu đất (ES11, ES12), mẫu trầm tích hồ (ET7) mẫu trầm tích cửa sơng (MT1) Khảo sát dẫn đến nhận xét sau: - Hàm lƣợng đồng vị 238U, 226Ra, 228Ra, 228Th, 230Th 232Th cấp hạt khác biệt lớn, vƣợt phạm vi sai số phân tích mức tin cậy 99,7 Nhƣ vậy, trình phân tách cấp hạt tự nhiên có ảnh hƣởng đến mức độ thăng giáng hàm lƣợng đồng vị phóng xạ đất bề mặt trầm tích - Về xu hƣớng chung, hàm lƣợng đồng vị phóng xạ giảm dần theo tăng kích thƣớc hạt đất bề mặt lẫn trầm tích Tức hàm lƣợng phóng xạ tỷ lệ với tổng diện tích bề mặt hạt Điều cho thấy đồng vị phóng xạ liên kết bề mặt hạt chiếm ƣu so với phân bố đồng hạt loại đất trầm tích nghiên cứu - Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi nhiều theo cấp hạt (mẫu ES12), tỷ số 230Th/232Th khơng thay đổi theo cấp hạt (ở mức tin cậy 99,7%) tất mẫu Trong tất trƣờng hợp, tỷ số 226Ra/232Th 230 Th/232Th mẫu tổng nằm khoảng tin cậy 99 trung bình tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th cấp hạt thành phần - Trong trƣờng hợp, cặp đồng vị 226Ra 232Th, 230Th 232Th tƣơng quan với theo cấp hạt với hệ số tƣơng quan cao (r = 0,96  0,99) Quan hệ 226Ra 232Th, 230Th 232Th mẫu tổng nằm đƣờng thẳng hồi quy theo cấp hạt phạm vi sai số phân tích - Các nhận xét đƣa đến hệ quan trọng là: việc khảo sát đặc trƣng tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th quy luật tƣơng quan cặp đồng vị môi trƣờng đất trầm tích đối tƣợng mẫu tổng mẫu cấp hạt thành phần cho kết tƣơng đƣơng Tức dùng mẫu tổng để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích số địa chất 17 C ƣơn CÁC ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH 4.1 N iên cứu n uồn ốc trầm tíc từ lƣu vực Xuân Hƣơn 4.1.1 Vị trí nghiên cứu thu góp mẫu 57.73 Hồ Xuân Hƣơng nằm trung S10 S12 X-1 S11 57.68 tâm thành phố Đà Lạt với tổng diện để giữ trầm tích, hạn chế bồi lắng hồ (Hình 4.1) Các mẫu trầm tích 10cm bề mặt đƣợc lấy đƣờng nƣớc S9 57.63 X-2 57.58 S21 S20 S8 Vi Bac tích lƣu vực 26,5 km2 Nghiên cứu đƣợc tiến hành vùng rộng 9,5 km2 đƣợc chia thành tiểu lƣu vực X-1 X-2 Có hồ lắng lối 57.53 S19 S7 S17 57.48 S6 S18 S16 S15 S5 57.43 S4 S14 S3 S2 57.38 S13 S1 57.33 M22 M24 1157.28 108- 26.75 Diem lay mau M23 26.80 26.85 26.90 26.95 27.00 27.05 27.10 27.15 Kinh Dong Hình 4.1 Sơ đồ lấy mẫu trầm tích lƣu vực (vùng X-1 có 12 mẫu: XH1  lƣu vực hồ Xuân XH12; vùng X-2 có mẫu: XH13  XH21) Ngồi ra, có mẫu trầm tích bề Hƣơng mặt đƣợc lấy hồ lắng (ký hiệu XH22  XH24) 4.1.2 Xử lý mẫu phân tích Các mẫu trầm tích đƣợc xử lý để phân tích đồng vị 137Cs, 238U, 226 Ra, 228Ra 228Th phƣơng pháp thu nhận phổ gamma phân tích 230 Th 232Th phƣơng pháp phổ anpha 4.1.3 Kết thảo luận 4.1.3.1 Sự cân phóng xạ Sự cân phóng xạ đồng vị 226Ra, 228Ra, 228Th với đồng vị mẹ tƣơng ứng 230Th, 232Th, 228Ra rõ, thể vƣợt trội đồng vị radi so với đồng vị thori (Hình 4.2) Kết tƣơng tự với kết số nghiên cứu khác [53,70,93] 100 50 200 Th-228, Bq/kg Th-232, Bq/kg Th-230, Bq/kg 150 150 100 50 50 100 Ra-226, Bq/kg 150 150 100 50 0 200 100 Ra-228, Bq/kg 200 100 Ra-228, Bq/kg 200 Hình 4.2 Hoạt độ phóng xạ đồng vị mẹ đồng vị tƣơng ứng 18 4.1.3.2 Quan hệ 226Ra 232Th, 230Th 232Th Kết nhận đƣợc cho thấy 226Ra tƣơng quan với 232Th theo vị trí với hệ số tƣơng quan r = 0,99 vùng X-1 r = 0,93 vùng X-2 Đồng vị 230Th tƣơng quan với 232Th theo vị trí mẫu với hệ số tƣơng quan r = 0,997 vùng X-1 r = 0,96 vùng X-2 (Hình 4.3) 50 0 50 100 Th-232, Bq/kg 150 Th-230, Bq/kg r = 0,99 100 Tiểu lƣu vực X-1 150 r = 0,93 100 50 0 50 100 150 100 80 60 40 20 r = 0,997 Th-232, Bq/lkg Tiểu lƣu vực X-2 Th-230, Bq/kg Tiểu lƣu vực X-2 Ra-226, Bq/kg Ra-226, Bq/kg Tiểu lƣu vực X-1 150 50 100 Th-232, Bq/kg 150 80 60 r = 0,96 40 20 0 50 100 150 Th-232, Bq/lkg Hình 4.3 Quan hệ 226Ra 232Th, 230Th 232Th theo vị trí mẫu lƣu vực Tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th mẫu trầm tích tiểu lƣu vực X-1 X-2 nằm khoảng sai số phân tích mức tin cậy 99,7% Tức tỷ số 226Ra/232Th 230Th/ 232Th khơng thay đổi theo vị trí mẫu t ng lƣu vực mức tin cậy nêu Tỷ số 226Ra/232Th vùng X-1 X-2 tƣơng ứng 0,9270,032 1,0470,035 Tỷ số 230 Th/232Th vùng X-1 X-2 tƣơng ứng 0,7430,031 0,6710,026 Việc so sánh giá trị trung bình tỷ số 226Ra/232Th vùng X-1 (μ1) vùng X-2 (μ2) dựa giả thiết thống kê H0: μ1 = μ2 giả thiết H1: μ1 ≠ μ2 đƣa đến kết luận tỷ số 226Ra/232Th trầm tích vùng X-1 vùng X-2 khác biệt với độ tin cậy 95 Tƣơng tự, tỷ số 230Th/232Th trầm tích vùng X-1 vùng X-2 khác biệt với độ tin cậy 95 4.1.3.3 Đánh giá nguồn gốc trầm tích hồ lắng a) Nhận biết tầng đất xuất xứ trầm tích Hoạt độ 137Cs trầm tích vùng X-1 thấp, dao động khoảng 0,24  0,68 Bq/kg (trung bình 0,43 Bq/kg) Hoạt độ 137Cs trầm tích vùng X-2 thấp, dao động khoảng 0,17  0,38 Bq/kg (trung bình 0,26 Bq/kg) Tại vị trí lấy mẫu (4 vị trí X-1 vị trí X-2) hoạt độ 137Cs trầm tích nhỏ giới hạn phát hệ phân tích Kết nhận đƣợc cho thấy đa số trầm tích vùng khảo sát có nguồn gốc t lớp đất sâu bên dƣới lớp mặt nguyên thủy b) Nhận biết nguồn gốc không gian trầm tích dựa vào tỷ số 226Ra/232Th Sự đóng góp trầm tích vùng X-1 X-2 vào hồ lắng đƣợc đánh giá 19 mơ hình trộn thành phần nhƣ sau: ax + by = c (4.1) đó, x y đóng góp tƣơng đối t vùng X-1 X-2; a, b, c tƣơng ứng tỷ số 226Ra/232Th vùng X-1, X-2 hồ lắng Sự tính tốn cho thấy lƣu vực X-1 đóng góp 44%  19% lƣu vực X-2 đóng góp 56%  23% c) Nhận biết nguồn gốc không gian trầm tích dựa vào tỷ số 230Th/232Th Sử dụng mơ hình (4.1) đó, x y đóng góp tƣơng đối t vùng X-1 X-2; a, b, c tƣơng ứng tỷ số 230Th/232Th vùng X-1, X-2 hồ lắng Kết tính tốn cho thấy lƣu vực X-1 đóng góp 46%  27% lƣu vực X-2 đóng góp 54%  32% 4.2 N iên cứu n uồn ốc trầm tíc T ác Mơ 4.2.1 Vị trí nghiên cứu Hồ Thác Mơ với diện tích lƣu vực 2200 km2, đƣợc xây dựng để cung cấp nƣớc cho Nhà máy thủy điện Thác Mơ cơng suất 150 MW Trầm tích đƣa đến hồ t dịng sơng suối (Đaklung, Đakrlap, sơng nhánh t Số đến Số 5), sơng Đaklung Đakrlap có lƣu vực lớn 4.2.2 Thu góp mẫu 4.2.2.1 Thu góp mẫu đất 34 mẫu đất bề mặt (0-10 cm) đƣợc lấy vị trí lƣu vực hồ Thác Mơ, vị trí cơng nghiệp vị trí ngắn ngày 4.2.2.2 Thu góp mẫu trầm tích Số Tổng cộng 105 mẫu trầm tích bề mặt đƣợc lấy 10 vùng đặc trƣng hồ (ký hiệu t A đến K) Để dễ hình dung tốn, dịng chảy nhánh sông vùng lấy mẫu đƣợc mơ tả đơn giản nhƣ Hình 4.6 4.2.3 Phân tích mẫu Các mẫu đất trầm tích đƣợc phân tích đồng vị phóng xạ phƣơng pháp thu nhận phổ Đaklung Số Đakrlap Số Số Số Hình 4.6 Sơ đồ dịng chảy nhánh sơng vùng lấy mẫu trầm tích 20 gamma phổ anpha Một số mẫu trầm tích đƣợc chọn để phân tích nguyên tố phƣơng pháp huỳnh quang tia X 4.2.4 Kết thảo luận 4.2.4.1 Sự cân phóng xạ Sự cân phóng xạ đồng vị 226Ra với đồng vị mẹ 230Th rõ, thể vƣợt trội 226Ra so với 230Th Kết tƣơng tự với kết số nghiên cứu khác [53,70,93] Đồng vị 228 Ra gần nhƣ cân phóng xạ với đồng vị mẹ 232Th 228Th cân phóng xạ với đồng vị mẹ 228Ra (Hình 4.7) 40 20 100 Th-228 (Bq/kg) 100 r = 0,82 Ra-228 (Bq/kg) Ra-226 (Bq/kg) 60 80 r = 0,99 60 40 20 0 20 40 Th-230 (Bq/kg) 60 80 r = 0,99 60 40 20 0 50 Th-232 (Bq/kg) 100 20 40 60 80 100 Ra-228 (Bq/kg) Hình 4.7 Hoạt độ phóng xạ đồng vị mẹ đồng vị tƣơng ứng 4.2.4.3 Quan hệ 226Ra 232Th, 230Th 232Th 226 Ra tƣơng quan với 232Th theo vị trí mẫu với hệ số tƣơng quan cao vùng D (r = 0,98) vùng G (r = 0,93) - vùng tích tụ trầm tích lƣu vực nhỏ Đối với vùng A, B I (là vùng tích tụ trầm tích lƣu vực lớn), 226Ra tƣơng quan yếu với 232Th theo vị trí mẫu (hệ số tƣơng quan A, B, I tƣơng ứng là: 0,59; 0,76 0,58) Đối với vùng nơi hội lƣu dịng chảy 226Ra tƣơng quan yếu với 232Th (C, H K) khơng có tƣơng quan với (E F) 230 Th tƣơng quan với 232Th theo vị trí mẫu với hệ số tƣơng quan cao vùng: A (r = 0,96); B (r = 0,89); C (r = 0,99); E (r = 0,94); G (r = 0,94 vùng K (r = 0,89) Đối với vùng cịn lại 230Th tƣơng quan yếu với 232Th (D F) chúng gần nhƣ khơng có tƣơng quan (H I) 4.2.4.4 Tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th vùng Tỷ số 226Ra/232Th ổn định, không thay đổi theo vị trí mẫu vùng D M; vùng cịn lại có tỷ số 226Ra/232Th thay đổi nhiều theo vị trí khơng gian (ở mức tin cậy 99,7 ) Sự thay đổi tỷ số 226Ra/232Th liên quan tới vƣợt trội 226Ra so với đồng vị mẹ trầm tích hồ 21 Tỷ số 230 Th/232Th ổn định, khơng thay đổi theo vị trí lấy mẫu vùng: A, B, C, D, E, G, K M; vùng lại (F, H, I L) tỷ số 230 Th/232Th thay đổi nhiều theo vị trí (ở mức tin cậy 99,7 ) 4.2.4.5 Đánh giá nguồn gốc không gian trầm tích hồ a) Đánh giá nguồn gốc trầm tích C Trầm tích C đƣợc đóng góp t sông Đaklung (đại diện vùng A), sông nhánh số (đại diện vùng D) sông nhánh số (đại diện vùng B) Trên thực tế, lƣu vực sông nhánh số nhỏ so với lƣu vực sơng nhánh số sơng Đaklung nên bỏ qua phần đóng góp Tỷ số 230Th/232Th khơng thay đổi theo vị trí mẫu vùng A B; đồng thời tỷ số 230Th/232Th A B khác biệt mức tin cậy 99 Vì vậy, dùng tỷ số 230Th/232Th để đánh giá nguồn gốc trầm tích C Sử dụng mơ hình (4.1) đƣa trên, x y đóng góp tƣơng đối t vùng A B; a, b, c tƣơng ứng tỷ số 230Th/232Th vùng A, B C Kết tính tốn cho thấy sơng Đaklung đóng góp 68%  22% sơng nhánh số đóng góp 32%  11% b) Đánh giá nguồn gốc trầm tích F Trầm tích F đƣợc đóng góp sơng Đakrlap, sông nhánh số (đại diện vùng H) sông nhánh số (đại diện vùng G) 226Ra tƣơng quan với 232Th theo vị trí G (r = 0,93), nhƣng chúng tƣơng quan yếu H (r = 0,69) Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí mẫu G H 230Th tƣơng quan với 232Th theo vị trí G (r = 0,94), nhƣng chúng không tƣơng quan H (r = 0,28) Tỷ số 230Th/232Th khơng thay đổi theo vị trí G nhƣng lại thay đổi H (ở mức tin cậy 99,74 ) Vì tỷ số 226Ra/232Th 230 Th/232Th khơng có khả thị nguồn gốc trầm tích Nguyên nhân thăng giáng mạnh tỷ số đồng vị theo vị trí mẫu H Do vùng lấy mẫu H nằm ngã ba sơng, nên tỷ lệ đóng góp trầm tích nhánh vào vùng ngã ba thay đổi mạnh theo vị trí, dẫn đến tỷ số 226 Ra/232Th 230Th/232Th thay đổi mạnh theo vị trí mẫu vùng H c) Đánh giá nguồn gốc trầm tích E Trầm tích E đƣợc đóng góp t sông Đakrlap, số 3, số (đại diện vùng F) sông nhánh số (đại diện vùng I) Tỷ số 226Ra/232Th 22 tỷ số 230Th/232Th thay đổi mạnh theo vị trí mẫu vùng F I; đồng thời cặp 226Ra 232Th, 230Th 232Th tƣơng quan yếu không tƣơng quan với hai vùng Vì khơng thể sử dụng tỷ số 226 Ra/232Th, 230Th/232Th hàm tƣơng quan chúng để thị nguồn gốc trầm tích E Nguyên nhân dẫn đến thay đổi mạnh theo vị trí mẫu tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th vị trí F I tƣơng tự nhƣ nguyên nhân đề cập đến vị trí H d) Đánh giá nguồn gốc trầm tích K Trầm tích K đƣợc đóng góp t sơng Đaklung, số 1, số (đại diện vùng C) sông Đakrlap, số 3, số 4, số (đại diện vùng E) Tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí vùng E C; đồng thời 226Ra tƣơng quan yếu với 232Th hai vùng Vì tỷ số 226Ra/232Th hàm tƣơng quan chúng khơng thể thị nguồn gốc trầm tích K Tỷ số 230Th/232Th khơng thay đổi theo vị trí vùng C E; đồng thời tỷ số 230Th/232Th C E khác biệt mức tin cậy 99 Do đƣợc sử dụng để đánh giá nguồn gốc trầm tích K Sử dụng mơ hình (4.1) trên, x y đóng góp tƣơng đối t vùng C E; a, b, c tƣơng ứng tỷ số 230Th/232Th vùng C, E K Kết tính tốn cho thấy sông nằm phần lƣu vực phải (Đaklung, số số 2) đóng góp B 150 A D B 100 D 50 A, C C 0 100 200 Ba, ppm 300 La, ppm Ce, ppm 200 100 80 60 40 20 A B B D D A, C 100 C 200 Ba, ppm 300 Ba, ppm 40%  20%, cịn sơng nằm phần lƣu vực trái (Đakrlap, số 3, số số 5) đóng góp 60%  23% 4.2.4.6 Thơng tin nguồn gốc trầm tích từ nguyên tố vết Các nguyên tố vết có khả cung cấp thơng tin định tính nguồn gốc trầm tích [89÷92] Ở đây, chúng đƣợc sử dụng để nhận dạng nguồn trầm tích nhằm minh chứng cho kết nhận đƣợc tỷ số 230Th/232Th 250 200 A D 150 100 B C D B 50 C A 50 100 150 Rb, ppm Hình 4.12 Quan hệ cặp nguyên tố vết trầm tích A, B, C D Quan hệ số cặp nguyên tố vết trầm tích A, B, C D 23 đƣợc đƣa Hình 4.12 Kết nhận đƣợc cho thấy hàm lƣợng 80 H F H G G F 250 60 40 H G F G 20 F H 100 200 Ba, ppm 300 200 G 150 100 H G H 50 F F 0 Ba, ppm 120 100 80 60 40 20 La, ppm Ce, ppm nguyên tố Ce, Ba, La Rb trầm tích vùng C gần với hàm lƣợng chúng trầm tích vùng A Điều có nghĩa đa số trầm tích vùng C đến t vùng A Kết hoàn toàn phù hợp với kết nhận đƣợc t tỷ số 230Th/232Th trình bày phần 100 200 Ba, ppm 300 50 100 150 Rb, ppm Hình 4.13 Quan hệ cặp nguyên tố vết trầm tích G, H, F Quan hệ số cặp nguyên tố vết trầm tích G, H, F đƣợc đƣa Hình 4.13 Kết nhận đƣợc cho thấy trƣờng hợp này, điểm biểu diễn quan hệ hàm lƣợng cặp nguyên tố Ce, Ba, La Rb vùng phân bố lẫn lộn với khả sử dụng chúng để nhận biết nguồn gốc trầm tích vùng đầu F mờ nhạt 4.2.4.7 Nhận biết nguồn gốc trầm tích dựa vào 137Cs Hoạt độ 137Cs trung bình đất cơng nghiệp 2,62 Bq/kg (độ lệch chuẩn σ = 0,73 Bq/kg) đất trồng ngắn ngày 1,16 Bq/kg (σ = 0,14 Bq/kg) Dựa hoạt độ trung bình 137Cs trầm tích, đánh giá đƣợc phần đóng góp loại đất canh tác vùng hồ dùng mơ hình trộn thành phần Tính trung bình, đất trồng cơng nghiệp cung cấp 31%  15% lƣợng trầm tích hồ, cịn vùng đất trồng ngắn ngày cung cấp 69%  24% KẾT LUẬN Với mục tiêu nội dung đặt khuôn khổ luận án, kết chủ yếu thu đƣợc nhƣ sau: Đã cải tiến xây dựng cơng cụ phân tích cần thiết, phục vụ cho nghiên cứu liên quan đến phóng xạ môi trƣờng, cụ thể là: - Cải tiến phƣơng pháp phân tích đồng vị phóng xạ dãy urani, thori phổ kế gamma, đáng kể giải đƣợc vấn đề nhốt kín radon giảm thiểu tối đa ảnh hƣởng khác nhƣ mật độ mẫu, hiệu ứng tự 24 hấp thụ đến kết phân tích T nâng cao độ xác ổn định kết phân tích - Xây dựng đƣợc phƣơng pháp phân tích đồng vị thori phổ kế anpha, đặc biệt phƣơng pháp không cần dùng đồng vị vết nhân tạo 229Th làm nội chuẩn Việc khảo sát phân bố 137Cs theo độ sâu lớp đất bề mặt, theo loại hình sử dụng đất trầm tích dẫn đến kết quả: - Đối với đa số loại đất, 137Cs có lớp đất 0-30cm hầu nhƣ không phát thấy lớp đất sâu Đối với đất “nguyên thổ”, hàm lƣợng 137Cs giảm nhanh theo độ sâu, 80% lƣợng 137Cs tập trung 10 cm đất - Hàm lƣợng trung bình 137Cs lớp đất cm có khác biệt đáng kể theo hình thức sử dụng đất: đất r ng 2,52Bq/kg; công nghiệp 2,07Bq/kg; đất trồng ngắn ngày 1,59Bq/kg - Hàm lƣợng phóng xạ 137Cs trầm tích có độ lớn tƣơng đƣơng với độ lớn đất xuất xứ trầm tích Việc khảo sát hàm lƣợng, tƣơng quan tỷ số đồng vị dãy urani, thori đất trầm tích 11 vùng dẫn đến kết quả: - Bốn vùng với loại đất (Đất nâu tím Bazan, Đất nâu đỏ Bazan) có hàm lƣợng đồng vị dãy urani thori không thay đổi theo vị trí khơng gian, dẫn đến tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th khơng thay đổi theo vị trí vùng đất có tỷ số đồng vị đặc trƣng Trong trƣờng hợp này, trầm tích bắt nguồn t có tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th giống nhƣ đất gốc không thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích - Bốn vùng với loại đất (Đất đỏ vàng đá granít, Đất đỏ vàng Bazan, Đất xám Feralít đá sét biến chất) có hàm lƣợng đồng vị thay đổi theo vị trí khơng gian Tuy vậy, tỷ số 226Ra/232Th 230Th/232Th không thay đổi vùng đất có tỷ số đồng vị đặc trƣng Đối với trƣờng hợp này, trầm tích bắt nguồn t có tỷ số 226Ra/232Th 230 Th/232Th giống nhƣ đất gốc không thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích - Ba vùng cịn lại có hàm lƣợng đồng vị dãy urani thori thay đổi 25 theo vị trí không gian, đồng thời tỷ số 226Ra/232Th thay đổi theo vị trí mức độ khác Trong trƣờng hợp này, tỷ số 226Ra/232Th trầm tích khác với đất gốc thay đổi theo thời gian phát sinh trầm tích Đối với vùng này, tƣơng quan 226Ra 232Th đƣợc phát đất lẫn trầm tích sử dụng tƣơng quan đồng vị để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích Các khảo sát thành phần cấp hạt đất trầm tích đƣa đến nhận xét quan trọng là: việc khảo sát tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th quy luật tƣơng quan cặp đồng vị đất trầm tích đối tƣợng mẫu tổng mẫu cấp hạt thành phần cho kết tƣơng đƣơng Các kết nhận đƣợc chứng tỏ khả thị nguồn trầm tích 137Cs tỷ số 226Ra/232Th, 230Th/232Th nhiều vùng thuộc Tây Nguyên Đông Nam Bộ Chúng đƣợc sử dụng để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích hồ Xuân Hƣơng hồ thủy điện Thác Mơ Các trìn liên quan đến luận án Các cơng trình đăng tải quốc tế [1] P.S Hai, P.N Son, N.N Dien, V.H Tan, P.D Hien (2000), “Assessment of erosion and accretion in catchment areas based on Pb-210 and Cs-137 concentrations in soil and sediment”, Proc 3ICI, Isotope Production and Applications in the 21st Century, World Scientific Publishing Co Pte Ltd, pp 415-418 [2] P.S Hai, P.D Hien, T.D Khoa, N Dao, N.T Mui, T.C Tu (2011), “Application of Cs-137 and Be-7 to access the effectiveness of soil conservation technologies in the Central Highlands of Vietnam”, Impact of Soil Conservation Measures on Erosion Control and Soil Quality, IAEATECDOC-1665, IAEA, Vienna, pp 195-206 [3] Dercon G., P.S Hai, et al (2012), “Fallout radionuclide-based techniques for assessing the impact of soil conservation measures on erosion control and soil quality: an overview of the main lessons learnt under an FAO/IAEA Coordinated Research Project”, Journal of Environmental Radioactivity, 107, pp 78-85 26 Các cơng trình đăng tải nước [4] Phan Sơn Hải, Phạm Ngọc Sơn, Lê Ngọc Chung, Vƣơng Hữu Tấn, Phạm Duy Hiển (1999), “Determination of Pb-210 in sediment and it’s application for estimation of dating sediments”, Tạp chí phân tích Hố, Lý Sinh học, Tập 4, Số - 1999, pp 40-42 [5] Phan Sơn Hải, Phạm Ngọc Sơn (2000), “Phân tích đồng vị phóng xạ hoạt độ thấp xuất mơi trƣờng phổ kế gamma”, Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ III vật lý kỹ thuật hạt nhân, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr 413-419 [6] Phan Sơn Hải, Nguyễn Thanh Bình, Phạm Duy Hiển (2003), “Xác định thơng lƣợng rơi lắng 210Pb dựa phép đo tổng lƣợng 210Pb 226Ra đất”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, Tập 8, Số 4, tr  [7] Phan Son Hai, Pham Duy Hien, Vuong Huu Tan (2004), “Preliminary studies of the use of naturally-occurring radionuclides for identification of sediment sources”, J of Nuclear Science and Technology, VAEC, Vol 3, No.1, 2004, pp 15-23 [8] Phan Sơn Hải, Nguyễn Đào, Lê Ngọc Chung (2006), “Phƣơng pháp phân tích đồng vị thori mơi trƣờng kỹ thuật đo phổ alpha không dùng đồng vị vết nhân tạo”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 11, Số 2-2006, pp 44-49 [9] Phan Sơn Hải, Phạm Duy Hiển, Nguyễn Đào, Nguyễn Thị Mùi (2009), “Khả thị nguồn trầm tích hồ đồng vị 230Th 232 Th”, Hội nghị khoa học cơng nghệ hạt nhân tồn quốc lần thứ VIII, Nha Trang 20-22/8/2009 27 ... nghiên cứu nguồn gốc trầm tích sử dụng đồng vị phóng xạ mơi trƣờng; (ii) Khảo sát, nghiên cứu quy luật phân bố hàm lƣợng, tỷ số đồng vị đồng vị phóng xạ mơi trƣờng đất bề mặt trầm tích, mối quan. .. đến hàm lƣợng tỷ số đồng vị phóng xạ đƣợc khảo sát đất bề mặt lẫn trầm tích 2.3 Các phƣơng pháp phân tích 2.3.1 Phân tích đồng vị phóng xạ mơi trường 2.3.1.1 Phân tích đồng vị phóng xạ hệ phổ kế... tƣơng quan với vị trí cịn lại - Các đồng vị 228Ra 228Th cân phóng xạ với đất bề 15 mặt hầu hết vị trí khảo sát 3.3.2 Các đồng vị phóng xạ dãy urani thori trầm tích 3.3.2.1 Các đồng vị phóng xạ trầm