Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá khả năng ảnh hưởng phông phóng xạ môi trường đối với con người tại một số vùng của tỉnh Quảng Nam

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

71
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của nghiên cứu đánh giá phông phóng xạ tại 2 huyện Tiên Phước và Núi Thành trên địa bàn tỉnh Quảng Nam, đặc biệt là những nơi có dị thường phóng xạ từ đó tính toán liều chiếu do các nhân phóng xạ có trong đất, không khí và đánh giá khả năng ảnh hưởng đến con người.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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 3.1. Kết quả khảo sát phông phóng xạ tại hai huyện Tiên Phƣớc và Núi Thành...35 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 Bảng 1.4. Liều hiệu dụ ừ bức xạ gamma trong đất đá ở một 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, KC- 09, 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 1.1. Phông phóng xạ môi trƣờng và các nhân phóng xạ của vỏ trái đất 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. dQ X= (1) dm 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: dE D= (2) dm 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 . . dH Suất liều tƣơng đƣơng H : là liều tƣơng đƣơng trong một đơn vị thời gian H = 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 = WT ( WR.DT,R ) (5) T T 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, neutron. Liều 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. 80- 70- 60- 50- 40- 30- 20- 10- 0- Vĩ độ 90o 80o 70o 60o 50o 40o 30o 20o 10o Thành phần ion 32 32 32 32 32 32 30 30 30 EDR hóa (nSv/h) Thành phần 11 11 10,9 10 7,8 5,3 4 3,7 3,6 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 Vị trí Bức xạ ion Tổng (triệu ngƣời) (m) Neutron hóa cộng Lapaz, Bolivia 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 Ở độ cao 3900m (Lapaz, Bolivia), liều hiệu dụng hàng năm là 2020 µSv/năm, tức là lớn hơn 5 lần giá trị trung thế giới là 380 µSv/năm [30]. tia vũ trụ tạo ra 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 , nhƣ radi, radon và từ kali, 9
carbon. Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ đất đá gây ra liều chiếu ngoài và chiếu trong cho dân chúng. 238 232 40 Chỉ các đồng vị nằm trong U, Th và K trong đất mới đóng gó cơ thể con ngƣời. Các hạt nhân “sống dài” khác nhƣ 235 87 138 147 176 U, Rb, La, Sm và 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 hàm lƣợng các nguyên tố trên nhỏ hơn. Hoạt độ phóng xạ (theo trọng số-population 238 232 weighted) của các đồng vị là 33 Bq/kg đối với U, 45 Bq/kg đối với Th và 40 420 Bq/kg đối với 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 thuộc và vật liệu xây nhà. Một số trị suất liều chiếu trung 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], 238 232 phông phóng xạ môi trƣờng cao vật liệu giàu U và Th trong đất, trong monazite (Ce, La, Y 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]. Suất liều hấp thụ trong không khí Dân số (nGy/h) Nƣớc (triệu ngƣời) 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 Trung 57 75 1,3 59 84 1,4 Bảng 1.4. Liều hiệu dụng hàng năm trung từ bức xạ gamma trong đất đá ở một số nƣớc trên thế giới [31] Đan Phần Nhật Nƣớc Bulgary Canada T.Quốc C.H.L.B.Đức Mạch Lan Bản Liều hiệu 0,45 0,23 0,55 0,36 0,49 0,41 0,32 dụng (mSv) Tây Ban Thụy Giá Nƣớc Hà Lan Anh Mỹ L.B.Nga Nha Điển trị TB Liều hiệu 0,48 0,40 0,65 0,35 0,28 0,32 0,48 dụng (mSv) 11