Đang tải... (xem toàn văn)
Phương pháp đánh dấu bằng CARBON phóng xạ
GVHD: Ts. HUỲNH QUANG LINH I. I. Khái quát về các đồng vị phóng xạ Khái quát về các đồng vị phóng xạ II. II. Phương pháp dùng đồng vị phóng Phương pháp dùng đồng vị phóng xạ trong thuỷ văn (thuỷ văn đồng vị) xạ trong thuỷ văn (thuỷ văn đồng vị) III. III. Các dữ liệu thực nghiệm Các dữ liệu thực nghiệm IV. IV. Một số ứng dụng đã triển khai ở Việt Một số ứng dụng đã triển khai ở Việt Nam Nam I. I. Giới thiệu khái quát về Giới thiệu khái quát về đồng vị phóng xạ đồng vị phóng xạ • Các loại đồng vị thường sử dụng trong nghiên cứu thuỷ văn • Sự hình thành và tồn tại Các loại đồng vị thường sử dụng trong Các loại đồng vị thường sử dụng trong nghiên cứu thuỷ văn nghiên cứu thuỷ văn - Các đồng vị bền: • 2 H (Deuterium - ký hiệu là D) • 18 O đồng vị nặng của Oxygen - Các đồng vị phóng xạ: • 3 H (Tritium - ký hiệu là T, • 14 C đồng vị phóng xạ của Carbon. T cho nước trẻ với khoảng tuổi tới 100 năm và 14 C dùng để tính tuổi của nước từ 1000 đến 40.000 năm Hình: đường cong phân rã của 14 C (chu kỳ bán rã: 5730 năm) Nguồn gốc hình thành và quá trình tồn tại Nguồn gốc hình thành và quá trình tồn tại 1). Quá trình hình thành tự nhiên 2). Quá trình hình thành nhân tạo 3). Sự phân rã các đồng vị phóng xạ 14 C yearsT 5730 2/1 − β 14 N 14 N + 1 n 12 C + 3 H 14 N + 1 n 14 C + 1 H yearsT 32,12 2/1 − β 3 He 3 T Quá trình hình thành nhân tạo làm tăng các đồng vị phóng xạ • Do các vụ thử vũ khí hạt nhân (bom khinh khí) từ 1952 1963. • Sự phát xạ triti bởi các nhà máy ĐHN và các nhà máy tái xử lý nhiên liệu hạt nhân, các nhà máy chế tạo các sản phẩm huỳnh quang kích hoạt bởi triti. Trữ lượng cân bằng của triti có nguồn gốc tự nhiên trong khí quyển vào khoảng 1,3 TBq ⇔ 3,6 kg hạt nhân triti Lượng triti đưa vào khí quyển do các vụ thử vũ khí hạt nhân nóng vào khoảng 7,4 x 10 5 TBq/Mt (1 Mt ⇔ 1 triệu tấn thuốc nổ thông thường). ( 1 TU 1 TU ⇔ ⇔ 1 nguyên tử triti trong 1018 nguyên tử 1H 1 nguyên tử triti trong 1018 nguyên tử 1H hay1 TU = 3,2 x 10-3 mCi/m3 = 118,4 Bq /m3 hay1 TU = 3,2 x 10-3 mCi/m3 = 118,4 Bq /m3 ) Hình 11.2: 14 C trong cây ở Đức và Venezuela. Thử bomb làm tăng 14 C trong tự nhiên lên 100 pcm, đạt được đỉnh vào năm 1964 Ghi chú: pmc – percent modern carbon pmc – percent modern carbon [...]...II Phương pháp dùng đồng vị phóng xạ trong thuỷ văn (thuỷ văn đồng vị) • Phương pháp tiến hành • Ghi nhận kết quả và kiểm tra • Ý nghĩa thực tiễn của phương pháp Phương pháp tiến hành • Do tỷ lệ 1H:3H vào khoảng 1081:1 làm giàu triti • Dùng phương pháp điện phân, dựa lên nguyên tắc các phân tử nhẹ của nước (không chứa triti)... chất ô nhiễm trong môi trường nước • Xác định khả năng mặn hoá các nguồn nước ngầm • Đánh giá hiện trạng rò rỉ đê đập, bồi lắng lòng hồ, công trình thủy điện • Thực hiện các dịch vụ khảo sát địa chất thủy văn, địa chất công trình, địa vật lý • Xác định niên đại tuyệt đối của các mẫu vật bằng phương pháp Carbon phóng xạ • Các dịch vụ phân tích chất lượng nước Kết quả khảo sát tuổi của các lớp nước ngầm... đến 0 ‰ Hầu hết thực vật có giá trị khoảng -23 Ý nghĩa thực tiễn của phương pháp • Nghiên cứu, điều tra và đánh giá tiềm năng nước dưới đất • Thăm dò và khai thác an toàn tài nguyên nước • Bảo vệ, chống ô nhiễm môi trường nước • Đánh giá tác động do các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hoá lên môi trường nước • Khảo sát đánh giá hiện trạng các công trình thủy (đê, đập, hồ chứa…) III Các... văn đồng vị hàm lượng triti được biểu diễn bởi đơn vị T.U (tritium unit) Phương pháp tiến hành Mức độ tập trung của 14C được thể hiện qua tỉ số 14C:12C thể hiện qua đạu lượng pmc Vd: 100 pcm ⇔ 5730 năm sau còn lại 50 pmc Ghi nhận kết quả Việc đo triti thường được sử dụng phương pháp đo gián tiếp sản phẩm phân huỷ của triti là 3He bằng khối phổ kế Ý nghĩa kết quả thu nhận được • < 1 TU: nước cận đại,bổ... giếng phun vào khoảng cách từ phần trồi lên mặt đất Nghiên cứu giếng phun ở bờ biển phía nam Nam Phi • Ta có thể tính được vận tốc trung bình của dòng nước trong đất (groundwater) trong các giếng phun bằng cách chọn 2 điểm trên đồ thị đường thẳng, ví dụ điểm 2 km4000 năm và điểm 18 km-28000 năm 18 − 2 × 1000 = 0.66m / year 28000 − 4000 • Kết quả này rất nhỏ thể hiện rằng dòng chảy bị ngắt quãng (lack)... (dài khoảng 400 km) • Giá trị 14C trong mẫu nước thiên nhiên ở trong tầm từ 66-96 pmc (trung bình 80 pmc), ta thấy giá trị này tương đối cao • Sau khi tích tụ được, tương tác ngay lập tức với đất và đá carbonate làm giảm nồng độ 14C xuống còn khoảng 60% giá trị nồng độ tích tụ được Khảo sát lưu vực Watrak Shedi (phía đông Ấn Độ) Hình 5: bản đồ mặt nước ngầm của một phần lưu vực Watrak Shedi (rộng 500... nước chứa 14C khoảng 6000 tuổi nằm ở phía dưới cách mạch đã nói ở trên 24 km • Ta có vận tốc trung bình của dòng chảy: 24000 = 6m / year 6000 − 2000 IV Một số ứng dụng đã triển khai ở Việt Nam • Điều tra đánh giá nước dưới đất: nguồn gốc thành tạo, cơ chế bổ cấp, hướng và tốc độ bổ cấp, quan hệ giữa các bồn chứa… • Xác định các thông số động học của nước ngầm và nước mặt: lưu lượng, hướng dòng chảy, độ... • 2 - 8 TU: nước hiện đại (< 5-10 năm) • 10-20 TU và lớn hơn: tồn dư của triti do bom hạt nhân Quá trình kiểm tra • Nếu phối hợp cả phép đo triti lẫn phép đo 3He thì ta có được một công cụ đắc lực để đánh giá thời gian cư trú của nước ngầm và tốc độ bổ cấp cùng các đặc trưng dòng chảy và chế độ khuếch tán trong các tầng ngầm nông (tỉ số 3He/ 3H sẽ là số đo của tuổi biểu kiến của nước tức là thời gian . quát về các đồng vị phóng xạ Khái quát về các đồng vị phóng xạ II. II. Phương pháp dùng đồng vị phóng Phương pháp dùng đồng vị phóng xạ trong thuỷ văn (thuỷ văn đồng vị) xạ trong thuỷ văn (thuỷ. modern carbon pmc – percent modern carbon II. II. Phương pháp dùng đồng vị Phương pháp dùng đồng vị phóng xạ trong thuỷ văn phóng xạ trong thuỷ văn (thuỷ văn đồng vị) (thuỷ văn đồng vị) • Phương. văn đồng vị) (thuỷ văn đồng vị) • Phương pháp tiến hành • Ghi nhận kết quả và kiểm tra • Ý nghĩa thực tiễn của phương pháp Phương pháp tiến hành Phương pháp tiến hành • Do tỷ lệ 1 H: 3 H vào