zzx_vl_emxinh_zzx_zzx
New Member
Luận văn: Nghiên cứu quá trình tích tụ Urani, Thori và một số đồng vị phóng xạ khác từ đất vào thực vật : Luận án TS. Khoa học môi trường và bảo vệ môi trường: 62 85 02 05
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2014
Chủ đề: Môi trường đất
Urani
Thor
Đồng vị phóng xạ
Ô nhiễm môi trường
Miêu tả: 130 tr. + CD-ROM
Luận án TS. Môi trường đất và nước -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2014
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về phóng xạ trong môi trường đất
1.1.1. Phóng xạ tự nhiên trong môi trường đất
1.1.2. Hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ
1.1.3. Hạt nhân phóng xạ có nguồn nhân tạo
1.2. Dạng tồn tại của một số hạt nhân phóng xạ trong môi trường đất
1.2.1. Urani trong môi trường đất
1.2.2. Thori trong môi trường đất
1.2.3. Xezi trong môi trường đất
1.2.4. Stronti trong môi trường đất
1.2.5. Plutoni trong môi trường đất
1.3. Hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ từ đất vào thực vật
1.3.1. Cơ chế hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ của thực vật
1.3.2. Khả năng tích tụ khoáng chất, phóng xạ trong thực vật
1.3.3. Hệ số vận chuyển urani từ đất vào cây
1.3.4. Hệ số vận chuyển xezi từ đất vào cây
1.3.5. Hệ số vận chuyển stronti từ đất vào cây
1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm phóng xạ
1.4.1. Ảnh hưởng của phóng xạ đối với con người
1.4.2. Ảnh hưởng của phóng xạ lên môi trường đất
1.5. Các công nghệ xử lý ô nhiễm phóng xạ trong đất
1.5.1. Công nghệ ngăn chặn
1.5.2. Công nghệ đóng rắn, ổn định
1.5.3. Công nghệ tách bằng hóa học
1.5.4. Công nghệ tách bằng phương pháp vật lý
1.5.5. Thủy tinh hóa hay bitum hóa
1.5.6. Công nghệ xử lý bằng thực vật
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.3.1.1. Thí nghiệm với cỏ vetiver
2.3.1.2. Thí nghiệm với cải canh
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu
2.4. Các phương pháp phân tích
2.4.1. Phân tích urani và các nguyên tố khác
2.4.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý các mẫu đất thí
nghiệm
2.4.3. Phương pháp đánh giá qua hệ số vận chuyển (TF) và khả
năng chịu đựng (Tol)
2.4.4. Chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng phân tích
2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tính chất của các loại đất nghiên cứu
3.2. Điều tra, khảo sát mức hấp thu của một số kim loại nặng và
phóng xạ từ đất vào thực vật tại khu vực tụ khoáng xã Thu
Cúc, huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ
3.3. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây
cải canh và cỏ vetiver
3.3.1. Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây cải canh
3.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng hấp thu
Urani và sinh trưởng của cây cải canh
3.3.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani trong các thành phần
khác nhau của cây cải canh
3.3.1.3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cây cải canh
3.3.1.4. Tương quan giữa hàm lượng urani trong cải canh và tính chất
của đất
3.3.1.5. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cây cải canh
3.3.2. Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver
3.3.2.1. Sinh khối và khả năng tích tụ urani của cỏ vetiver
3.3.2.2. Vận chuyển và tích tụ urani của cỏ vetiver
3.3.2.3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cỏ vetiver
3.3.2.4. Các tương quan giữa tính chất đất và hàm lượng urani trong cỏ
vetiver
3.3.2.5. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cỏ vetiver
3.4. Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ urani, thori, xezi
và stronti từ đất vào cây cải canh và cỏ vetiver
3.4.1. Vận chuyển và tích tụ đồng thời urani, thori, xezi và stronti từ đất
vào cây cải canh
3.4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất và hỗn hợp Cs, Sr, Th
và U đến sinh trưởng của cải canh
3.4.1.2. Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th
và U của các thành phần cây cải canh
3.4.1.3. Tương quan giữa hàm lượng urani tích tụ trong cây cải canh và
tính chất đất
3.4.1.4. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cải canh trong đất ô
nhiễm hỗn hợp Cs, Sr, Th và U
3.4.2. Vận chuyển và tích tụ urani, thori, stronti và xezi từ đất vào cỏ
vetiver
3.4.2.1. Sinh khối và khả năng tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ
vetiver
3.4.2.2. Vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ vetiver
3.4.2.3. Các tương quan giữa tính chất đất và mức hấp thu, tích tụ các ô
nhiễm urani, thori, stronti và xezi trong thân+lá và rễ cỏ vetiver
3.4.2.4. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver trong đất
ô nhiễm hỗn hợp U, Th, Sr và Cs
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển kinh tế toàn cầu, vấn đề ô nhiễm không khí, đất và
nước ngày càng trở thành vấn đề cấp bách đang được các quốc gia trên thế giới
quan tâm. Tình trạng ô nhiễm môi trường đã gây ra những tác động xấu đến sức
khoẻ con người và hệ sinh thái, làm tăng gánh nặng kinh tế cho các quốc gia vì chi
phí khắc phục những hậu quả. Ô nhiễm đất đang rất được quan tâm bởi vì đây là nơi
trung chuyển các chất gây ô nhiễm vào thực vật và nguồn nước mà hậu quả là qua
nguồn cung cấp thực phẩm sẽ ảnh hưởng đến con người.
Từ giữa thế kỷ 20, công nghệ hạt nhân đã phát triển theo hướng chạy đua vũ
khí hạt nhân trong cuộc chiến tranh lạnh. Các lò phản ứng hạt nhân được phát triển
để sản xuất điện năng và nhiên liệu làm bm hạt nhân. Ô nhiễm phóng xạ nhân tạo
trên bề mặt Trái đất xuất phát từ các thử nghiệm vũ khí hạt nhân được Mỹ, Liên Xô,
Pháp, Anh và sau này là một số nước khác như Trung Quốc, Ấn Độ thực hiện.
Ngoài ô nhiễm phóng xạ tại khu vực thử nghiệm và vùng lân cận, các vụ thử
nghiệm vũ khí trên không đã gây ra bụi phóng xạ gồm các sản phẩm phân hạch của
bm nguyên tử cũng như nguyên liệu hạt nhân của bm khinh khí là triti rơi lắng
trên phạm vi toàn cầu. Các ngành công nghiệp của chu trình nhiên liệu hạt nhân, từ
khai thác quặng urani đến tái chế thu hồi nhiên liệu hạt nhân và các sản phẩm khác
như plutoni, quản lý và cất giữ chất thải phóng xạ cũng đã thải vào môi trường một
lượng nhất định các chất thải phóng xạ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không
khí và thảm thực vật.
Sự hiện diện của các hạt nhân phóng xạ trong lớp đất mặt, nước và không khí
gây ra mối rủi ro đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người. Cường độ phóng xạ tự
nhiên của đất phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện địa chất, địa lý và dạng tồn tại của
các nhân phóng xạ trong các loại đất khác nhau của từng vùng trên thế giới. Mức
phông bức xạ môi trường trên mặt đất có liên quan đến thành phần cấu tạo địa chất
của mỗi khu vực và hàm lượng của urani, thori và kali trong đất [20, 53, 65]. Trong
môi trường phóng xạ, con người bị ảnh hưởng chiếu xạ từ bên ngoài và chiếu xạ
bên trong cơ thể qua con đường hô hấp và tiêu hóa thực phẩm các chất. Phóng xạ
trong môi trường đất có khả năng phân tán dưới dạng son khí chứa phóng xạ tới độ
cao vài chục mét gây nguy cơ chiếu xạ trong đối với phổi qua đường hô hấp. Các
rủi ro sức khỏe do nhiễm xạ là ung thư và di truyền do đột biến gien với xác suất
nhất định [2, 8, 95, 97].
Hiện nay, nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị trong quan trắc, đánh giá và xử
lý môi trường đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên thế giới. Sinh vật chỉ thị
liên quan mật thiết đến hiện trạng môi trường sống. Thực vật không có khả năng
phân biệt các đồng vị của các nguyên tố. Đồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi
như chất đánh dấu trong các nghiên cứu sinh lý thực vật và sinh hóa động vật. Nói
chung thực vật phản ứng với đồng vị phóng xạ tương tự như các đồng vị khác có
tính chất hóa lý tương tự. Thực vật cũng là một mắt xích quan trọng trong việc vận
chuyển các hạt nhân phóng xạ từ các nguồn gây ô nhiễm đến con người và có thể
được sử dụng như những chỉ thị trong quan trắc ô nhiễm phóng xạ môi trường bằng
các chỉ thị sinh học [5, 26, 38, 39, 41].
Nghiên cứu vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất vào cây là một lĩnh vực
rất được quan tâm ở Việt Nam. Trong những năm qua đã có một số cán bộ khoa học
trong nước, ví dụ các nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Hào Quang, Đặng Đức
Nhận đã nghiên cứu xác định hệ số vận chuyển (TF) của 134Cs và 84Sr phóng xạ từ
đất vào lúa và rau bắp cải trong một chương trình phối hợp nghiên cứu với Cơ quan
Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) [39]. Đã có dự án điều tra về mức độ tồn lưu
của 90Sr, 137Cs và 239+240Pu trong đất không canh tác và canh tác của Việt Nam; điều
tra về phóng xạ trong đất và thực vật [8, 59, 60].
Trong những năm qua đã có nhiều công bố của các nhà khoa học trên thế giới
về hệ số vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất vào cây trồng sau sự cố Checnobyl
ở Ukraina; sau đó là các cuộc xung đột có sử dụng đạn chế tạo từ urani cùng kiệt v.v...
[17, 18, 103]. Trong số các nghiên cứu kể trên, nhiều dự án liên quốc gia nghiên cứu
vận chuyển của urani từ đất vào cây trồng đã được triển khai. Theo H. Shahandeh và
L.R. Hossner [73], cây hoa hướng dương (Helianthus annuus) có thể hấp thu tối đa
6.200mg U/kg trong rễ khi đất bị ô nhiễm; cây cải canh (Brassica Juncea) có thể hấp
thụ khoảng 450mg U/kg trong rễ khi đất bị ô nhiễm 100mg U/kg. Ngoài ra, hoa
hướng dương, rau cải và một số cây họ Đậu còn hấp thu tốt một số đồng vị phóng xạ
nhân tạo khác [38]. Các nghiên cứu đều cho thấy các loại cây hai lá mầm có khả năng
hấp thu và tích tụ các đồng vị phóng xạ như urani, xezi, stronti tốt hơn so với các loại
cây một lá mầm.
Nghiên cứu phóng xạ môi trường hiện nay có hai hướng được quan tâm. Thứ
nhất là xác định mức độ tích tụ các đồng vị phóng xạ trong lương thực và thực
phẩm trong khu vực đất bị ô nhiễm nhằm đánh giá mức rủi ro sức khỏe con người
do chiếu xạ ngoài và chiếu xạ trong. Thứ hai là nghiên cứu tìm được loài cây có
khả năng hấp thu và tích tụ tốt các chất phóng xạ từ đất để phát triển công nghệ tẩy
xạ môi trường đất bằng công nghệ thảm thực vật (phytoremediation).
Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tích tụ urani, thori và một số đồng vị phóng
xạ khác từ đất vào thực vật” với đối tượng nghiên cứu là cây cải canh (Brassica
Juncea) và cỏ vetiver (Vetiveria zizaniodes) nhằm đánh giá khả năng hấp thu và
tích tụ urani, thori, xezi và stronti phóng xạ từ một số loại đất của Việt Nam vào
thực vật làm thực phẩm (rau) và khả năng xử lý đất nhiễm phóng xạ theo công nghệ
phục hồi bằng thảm thực vật.
Cây cải canh (Brassica Juncea) thuộc loài cây hai lá mầm, lá bản rộng và chu
kỳ vòng đời ngắn (không quá hai tháng) có nhu cầu dinh dưỡng cao từ đất và tốc độ
bốc hơi qua lá cao. Do vậy, có thể đoán cải canh hấp thu và tích tụ tốt phóng xạ
cùng với dinh dưỡng. Cỏ vetiver (Vetiveria zizaniodes) tuy là loài cây một lá mầm
nhưng có bộ rễ rất phát triển, khả năng chịu hạn tốt. Bộ rễ phát triển rộng và sâu của
cỏ là để hút đủ nước và dinh dưỡng. Do vậy, cũng có thể đoán cỏ vetiver có khả
năng hấp thu tốt phóng xạ từ đất. Câu hỏi được đặt ra là liệu cải canh trồng trên đất
ô nhiễm phóng xạ urani, thori, xezi và stronti có bị ô nhiễm phóng xạ đến mức mất
an toàn bức xạ đối với công chúng sử dụng nó không? Để rau chỉ hút được một
phần nhỏ từ đất, trong giới hạn cho phép về an toàn bức xạ đối với thực phẩm thì
chế độ canh tác phải như thế nào? Trong trường hợp cần tẩy xạ môi trường đất bằng
công nghệ thảm thực vật thì cần chăm sóc cỏ như thế nào? Đây là các nội dung
nghiên cứu và lý do chọn đề tài của nghiên cứu sinh.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Kết quả của đề tài góp phần cung cấp thêm dẫn liệu về quá trình tích tụ của
một số nhân phóng xạ trong đất của Việt Nam vào một số loài thực vật. Định hướng
cho việc sử dụng lương thực, thực phẩm trong vùng bị nhiễm xạ để đảm bảo an toàn
cho con người; xác định loài thực vật có khả năng sử dụng để xử lý đất nhiễm xạ
trong điều kiện thực tế ở nước ta, một lĩnh vực khoa học quan trọng mà ở nước ta
chưa được nghiên cứu nhiều.
- Đề tài góp phần đưa ra những kết quả mới về ảnh hưởng của các thành phần
hóa học của đất đến quá trình vận chuyển và tích tụ của một số chất phóng xạ vào
thực vật và cây trồng.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng đất và hệ
thống cây trồng có hiệu quả, nhất là trong chiến tranh có sử dụng vũ khí có chứa
urani cùng kiệt (đã được sử dụng phổ biến trong chiến tranh vùng Vịnh, Nam Tư và
Apganixtan) hay trong các vùng xảy ra sự cố với lò phản ứng hạt nhân.
- Kết quả nghiên cứu đưa ra khả năng sử dụng thực vật để cô lập và xử lý đất
bị nhiễm xạ cũng như được sử dụng trong tính toán bảo đảm an toàn bức xạ cho con
người và môi trường.
3. Mục tiêu của luận án
- Điều tra khả năng hấp thu, tích tụ urani, thori một số đồng vị phóng xạ khác từ
đất vào một số loại thực vật ở Việt Nam.
- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển, tích tụ của
urani và một số đồng vị phóng xạ khác từ tầng đất mặt vào thực vật, định hướng cho
công tác đảm bảo an toàn bức xạ cho công chúng.
- Có cơ sở khoa học đánh giá hàm lượng urani và một số đồng vị phóng xạ khác
trong một số loại thực vật và khả năng sử dụng thực vật để xử lý đất nhiễm phóng xạ.
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Lần đầu tiên các phương pháp phân tích kích hoạt bằng chùm tia gamma đã
được ứng dụng ở Việt Nam để nghiên cứu hệ số vận chuyển phóng xạ từ môi
trường đất vào cây với mục đích đảm bảo an toàn bức xạ cho công chúng và áp
dụng công nghệ thực vật xử lý phóng xạ trong môi trường đất.
- Luận án đã thu thập được bộ số liệu chi tiết về hàm lượng các nhân phóng
xạ urani, thori trong rau ngót, lá chè, ngô và cỏ vetiver trồng trên nền đất có hàm
lượng cao hai nguyên tố urani và thori là đất thôn Chiềng, xã Thu Cúc huyện Tân
Sơn, tỉnh Phú Thọ.
- Lần đầu tiên ở Việt Nam phát hiện ra vai trò của vi lượng kẽm trong đất
của Việt Nam có khả năng kích thích sinh trưởng kéo theo tăng cường hấp thu và
tích tụ phóng xạ urani, thori, stronti và xezi từ đất vào thực vật.
- Đối với các loại đất phổ biến ở Việt Nam, lần đầu tiên phát hiện được hiệu
ứng làm giảm mức hấp thu-tích tụ các nhân phóng xạ urani, thori, stronti, xezi từ
đất vào cây trồng của dinh dưỡng lân và kali khi đất bị ô nhiễm đồng thời cả bốn
nhân phóng xạ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Một số kết luận chính được rút ra từ các kết quả nghiên cứu của luận án như sau:
- Các loại nông sản như rau ngót, chè, ngô trồng trên đất Ferralic Acrisol
(ACf, thôn Chiềng, xã Thu Cúc, huyện Tân Sơn, tình Phú Thọ) cùng với tụ khoáng
đất hiếm và phóng xạ có mức tích tụ các nhân phóng xạ trong phần ăn-uống được
không cao. Hệ số vận chuyển urani (U) và thori (Th) từ đất vào thân và lá nông sản
dao động từ 1 đến 2‰. Hệ số vận chuyển của xeri (Cs) và stronti (Sr) từ đất vào
nông sản cao hơn so với U và Th, dao động từ 0,01 đến 0,7. Theo mức khuyến cáo
của Tổ chức Y tế Thế giới về An toàn phóng xạ thì nông sản trên vùng đất Thu Cúc,
Tân Sơn, Phú Thọ là an toàn đối với công chúng ở tuổi trưởng thành (từ 18 đến 60
tuổi) theo chỉ tiêu U và Th với mức 4 g U/người ngày.
- Cải canh và cỏ vetiver trồng trên bốn loại đất FLe, FLt, ACh và ACf đều có
khả năng chịu đựng mức ô nhiễm U, Th, Sr và Cs hàm lượng cao đến 250mg/kg đất
mà không có biểu hiện ngộ độc hay không cho sinh khối. Mức tích tụ nhân phóng
xạ urani trong rễ thực vật cao hơn 10 lần so với trong thân và lá. Khả năng hấp thu
và tích tụ urani, thori, xezi và stronti từ đất vào cây cải canh và cỏ vetiver phụ thuộc
vào tính chất vật lý và hóa học của đất. Vật chất hữu cơ đất và sắt trong đất làm
giảm mức hút thu U, Th từ đất vào rễ thực vật do chúng làm giảm độ linh động của
các ion UO22+ và Th4+.
- Dinh dưỡng đa lượng phốt pho (P) và kali (K) làm giảm mức tích tụ U, Th,
Cs và Sr trong thân và lá rau cải cũng như cỏ vetiver khi đất bị ô nhiễm đồng thời cả
4 nguyên tố với mức từ 50 đến 250 mg/kg đất khô. Ngược lại, khi đất bị ô nhiễm
đồng thời cả 4 nguyên tố thì vi lượng kẽm (Zn) làm tăng khả năng hấp thu U, Th, Sr
và Cs từ đất vào rau và cỏ vetiver. Khi đất chỉ bị ô nhiễm bởi U thì kẽm cũng làm
tăng khả năng hút thu và tích tụ phóng xạ từ đất vào rau và cỏ. Hiệu ứng làm tăng
mức tích tụ U trong rau và cỏ của kẽm được giải thích có thể là do Zn có vai trò
kích thích hoạt động enzyme tăng cường tổng hợp men ATP là động lực cho sự phát
triển của thực vật làm cho cây hút được nhiều khoáng chất từ đất.
- Để đảm bảo an toàn bức xạ (giảm liều chiếu trong) đối với công chúng sống
trên các vùng đất bị ô nhiễm phóng xạ thì đất canh tác phải được bổ sung các chất mùn
và các khoáng chất chứa sắt để hạn chế mức di động của ô nhiễm. Ngược lại, nếu cần
phải làm sạch phóng xạ (U, Th, Sr, Cs) trong đất bằng công nghệ hút thu qua thực vật
sử dụng cỏ vetiver thì cần bổ sung thêm vi lượng kẽm vào đất để kích thích cỏ sinh
trưởng và tăng cường khả năng hút thu phóng xạ.
KIẾN NGHỊ
Cần mở rộng đối tượng nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ các nhân
phóng xạ tự nhiên và nhân tạo của các loại cây làm lương thực, thực phẩm trong
khẩu phần ăn thông dụng của con người Việt Nam như lúa, khoai và một số loại rau
củ, quả.
Cần có sự đầu tư tiếp tục nghiên cứu sử dụng thực vật để cô lập và xử lý đất bị
nhiễm xạ bảo đảm an toàn bức xạ cho con người và môi trường.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2014
Chủ đề: Môi trường đất
Urani
Thor
Đồng vị phóng xạ
Ô nhiễm môi trường
Miêu tả: 130 tr. + CD-ROM
Luận án TS. Môi trường đất và nước -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2014
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về phóng xạ trong môi trường đất
1.1.1. Phóng xạ tự nhiên trong môi trường đất
1.1.2. Hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ
1.1.3. Hạt nhân phóng xạ có nguồn nhân tạo
1.2. Dạng tồn tại của một số hạt nhân phóng xạ trong môi trường đất
1.2.1. Urani trong môi trường đất
1.2.2. Thori trong môi trường đất
1.2.3. Xezi trong môi trường đất
1.2.4. Stronti trong môi trường đất
1.2.5. Plutoni trong môi trường đất
1.3. Hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ từ đất vào thực vật
1.3.1. Cơ chế hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ của thực vật
1.3.2. Khả năng tích tụ khoáng chất, phóng xạ trong thực vật
1.3.3. Hệ số vận chuyển urani từ đất vào cây
1.3.4. Hệ số vận chuyển xezi từ đất vào cây
1.3.5. Hệ số vận chuyển stronti từ đất vào cây
1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm phóng xạ
1.4.1. Ảnh hưởng của phóng xạ đối với con người
1.4.2. Ảnh hưởng của phóng xạ lên môi trường đất
1.5. Các công nghệ xử lý ô nhiễm phóng xạ trong đất
1.5.1. Công nghệ ngăn chặn
1.5.2. Công nghệ đóng rắn, ổn định
1.5.3. Công nghệ tách bằng hóa học
1.5.4. Công nghệ tách bằng phương pháp vật lý
1.5.5. Thủy tinh hóa hay bitum hóa
1.5.6. Công nghệ xử lý bằng thực vật
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.3.1.1. Thí nghiệm với cỏ vetiver
2.3.1.2. Thí nghiệm với cải canh
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu
2.4. Các phương pháp phân tích
2.4.1. Phân tích urani và các nguyên tố khác
2.4.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý các mẫu đất thí
nghiệm
2.4.3. Phương pháp đánh giá qua hệ số vận chuyển (TF) và khả
năng chịu đựng (Tol)
2.4.4. Chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng phân tích
2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tính chất của các loại đất nghiên cứu
3.2. Điều tra, khảo sát mức hấp thu của một số kim loại nặng và
phóng xạ từ đất vào thực vật tại khu vực tụ khoáng xã Thu
Cúc, huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ
3.3. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây
cải canh và cỏ vetiver
3.3.1. Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây cải canh
3.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng hấp thu
Urani và sinh trưởng của cây cải canh
3.3.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani trong các thành phần
khác nhau của cây cải canh
3.3.1.3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cây cải canh
3.3.1.4. Tương quan giữa hàm lượng urani trong cải canh và tính chất
của đất
3.3.1.5. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cây cải canh
3.3.2. Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver
3.3.2.1. Sinh khối và khả năng tích tụ urani của cỏ vetiver
3.3.2.2. Vận chuyển và tích tụ urani của cỏ vetiver
3.3.2.3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cỏ vetiver
3.3.2.4. Các tương quan giữa tính chất đất và hàm lượng urani trong cỏ
vetiver
3.3.2.5. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cỏ vetiver
3.4. Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ urani, thori, xezi
và stronti từ đất vào cây cải canh và cỏ vetiver
3.4.1. Vận chuyển và tích tụ đồng thời urani, thori, xezi và stronti từ đất
vào cây cải canh
3.4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất và hỗn hợp Cs, Sr, Th
và U đến sinh trưởng của cải canh
3.4.1.2. Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th
và U của các thành phần cây cải canh
3.4.1.3. Tương quan giữa hàm lượng urani tích tụ trong cây cải canh và
tính chất đất
3.4.1.4. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cải canh trong đất ô
nhiễm hỗn hợp Cs, Sr, Th và U
3.4.2. Vận chuyển và tích tụ urani, thori, stronti và xezi từ đất vào cỏ
vetiver
3.4.2.1. Sinh khối và khả năng tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ
vetiver
3.4.2.2. Vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ vetiver
3.4.2.3. Các tương quan giữa tính chất đất và mức hấp thu, tích tụ các ô
nhiễm urani, thori, stronti và xezi trong thân+lá và rễ cỏ vetiver
3.4.2.4. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver trong đất
ô nhiễm hỗn hợp U, Th, Sr và Cs
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển kinh tế toàn cầu, vấn đề ô nhiễm không khí, đất và
nước ngày càng trở thành vấn đề cấp bách đang được các quốc gia trên thế giới
quan tâm. Tình trạng ô nhiễm môi trường đã gây ra những tác động xấu đến sức
khoẻ con người và hệ sinh thái, làm tăng gánh nặng kinh tế cho các quốc gia vì chi
phí khắc phục những hậu quả. Ô nhiễm đất đang rất được quan tâm bởi vì đây là nơi
trung chuyển các chất gây ô nhiễm vào thực vật và nguồn nước mà hậu quả là qua
nguồn cung cấp thực phẩm sẽ ảnh hưởng đến con người.
Từ giữa thế kỷ 20, công nghệ hạt nhân đã phát triển theo hướng chạy đua vũ
khí hạt nhân trong cuộc chiến tranh lạnh. Các lò phản ứng hạt nhân được phát triển
để sản xuất điện năng và nhiên liệu làm bm hạt nhân. Ô nhiễm phóng xạ nhân tạo
trên bề mặt Trái đất xuất phát từ các thử nghiệm vũ khí hạt nhân được Mỹ, Liên Xô,
Pháp, Anh và sau này là một số nước khác như Trung Quốc, Ấn Độ thực hiện.
Ngoài ô nhiễm phóng xạ tại khu vực thử nghiệm và vùng lân cận, các vụ thử
nghiệm vũ khí trên không đã gây ra bụi phóng xạ gồm các sản phẩm phân hạch của
bm nguyên tử cũng như nguyên liệu hạt nhân của bm khinh khí là triti rơi lắng
trên phạm vi toàn cầu. Các ngành công nghiệp của chu trình nhiên liệu hạt nhân, từ
khai thác quặng urani đến tái chế thu hồi nhiên liệu hạt nhân và các sản phẩm khác
như plutoni, quản lý và cất giữ chất thải phóng xạ cũng đã thải vào môi trường một
lượng nhất định các chất thải phóng xạ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không
khí và thảm thực vật.
Sự hiện diện của các hạt nhân phóng xạ trong lớp đất mặt, nước và không khí
gây ra mối rủi ro đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người. Cường độ phóng xạ tự
nhiên của đất phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện địa chất, địa lý và dạng tồn tại của
các nhân phóng xạ trong các loại đất khác nhau của từng vùng trên thế giới. Mức
phông bức xạ môi trường trên mặt đất có liên quan đến thành phần cấu tạo địa chất
của mỗi khu vực và hàm lượng của urani, thori và kali trong đất [20, 53, 65]. Trong
môi trường phóng xạ, con người bị ảnh hưởng chiếu xạ từ bên ngoài và chiếu xạ
bên trong cơ thể qua con đường hô hấp và tiêu hóa thực phẩm các chất. Phóng xạ
trong môi trường đất có khả năng phân tán dưới dạng son khí chứa phóng xạ tới độ
cao vài chục mét gây nguy cơ chiếu xạ trong đối với phổi qua đường hô hấp. Các
rủi ro sức khỏe do nhiễm xạ là ung thư và di truyền do đột biến gien với xác suất
nhất định [2, 8, 95, 97].
Hiện nay, nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị trong quan trắc, đánh giá và xử
lý môi trường đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên thế giới. Sinh vật chỉ thị
liên quan mật thiết đến hiện trạng môi trường sống. Thực vật không có khả năng
phân biệt các đồng vị của các nguyên tố. Đồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi
như chất đánh dấu trong các nghiên cứu sinh lý thực vật và sinh hóa động vật. Nói
chung thực vật phản ứng với đồng vị phóng xạ tương tự như các đồng vị khác có
tính chất hóa lý tương tự. Thực vật cũng là một mắt xích quan trọng trong việc vận
chuyển các hạt nhân phóng xạ từ các nguồn gây ô nhiễm đến con người và có thể
được sử dụng như những chỉ thị trong quan trắc ô nhiễm phóng xạ môi trường bằng
các chỉ thị sinh học [5, 26, 38, 39, 41].
Nghiên cứu vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất vào cây là một lĩnh vực
rất được quan tâm ở Việt Nam. Trong những năm qua đã có một số cán bộ khoa học
trong nước, ví dụ các nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Hào Quang, Đặng Đức
Nhận đã nghiên cứu xác định hệ số vận chuyển (TF) của 134Cs và 84Sr phóng xạ từ
đất vào lúa và rau bắp cải trong một chương trình phối hợp nghiên cứu với Cơ quan
Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) [39]. Đã có dự án điều tra về mức độ tồn lưu
của 90Sr, 137Cs và 239+240Pu trong đất không canh tác và canh tác của Việt Nam; điều
tra về phóng xạ trong đất và thực vật [8, 59, 60].
Trong những năm qua đã có nhiều công bố của các nhà khoa học trên thế giới
về hệ số vận chuyển các đồng vị phóng xạ từ đất vào cây trồng sau sự cố Checnobyl
ở Ukraina; sau đó là các cuộc xung đột có sử dụng đạn chế tạo từ urani cùng kiệt v.v...
[17, 18, 103]. Trong số các nghiên cứu kể trên, nhiều dự án liên quốc gia nghiên cứu
vận chuyển của urani từ đất vào cây trồng đã được triển khai. Theo H. Shahandeh và
L.R. Hossner [73], cây hoa hướng dương (Helianthus annuus) có thể hấp thu tối đa
6.200mg U/kg trong rễ khi đất bị ô nhiễm; cây cải canh (Brassica Juncea) có thể hấp
thụ khoảng 450mg U/kg trong rễ khi đất bị ô nhiễm 100mg U/kg. Ngoài ra, hoa
hướng dương, rau cải và một số cây họ Đậu còn hấp thu tốt một số đồng vị phóng xạ
nhân tạo khác [38]. Các nghiên cứu đều cho thấy các loại cây hai lá mầm có khả năng
hấp thu và tích tụ các đồng vị phóng xạ như urani, xezi, stronti tốt hơn so với các loại
cây một lá mầm.
Nghiên cứu phóng xạ môi trường hiện nay có hai hướng được quan tâm. Thứ
nhất là xác định mức độ tích tụ các đồng vị phóng xạ trong lương thực và thực
phẩm trong khu vực đất bị ô nhiễm nhằm đánh giá mức rủi ro sức khỏe con người
do chiếu xạ ngoài và chiếu xạ trong. Thứ hai là nghiên cứu tìm được loài cây có
khả năng hấp thu và tích tụ tốt các chất phóng xạ từ đất để phát triển công nghệ tẩy
xạ môi trường đất bằng công nghệ thảm thực vật (phytoremediation).
Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tích tụ urani, thori và một số đồng vị phóng
xạ khác từ đất vào thực vật” với đối tượng nghiên cứu là cây cải canh (Brassica
Juncea) và cỏ vetiver (Vetiveria zizaniodes) nhằm đánh giá khả năng hấp thu và
tích tụ urani, thori, xezi và stronti phóng xạ từ một số loại đất của Việt Nam vào
thực vật làm thực phẩm (rau) và khả năng xử lý đất nhiễm phóng xạ theo công nghệ
phục hồi bằng thảm thực vật.
Cây cải canh (Brassica Juncea) thuộc loài cây hai lá mầm, lá bản rộng và chu
kỳ vòng đời ngắn (không quá hai tháng) có nhu cầu dinh dưỡng cao từ đất và tốc độ
bốc hơi qua lá cao. Do vậy, có thể đoán cải canh hấp thu và tích tụ tốt phóng xạ
cùng với dinh dưỡng. Cỏ vetiver (Vetiveria zizaniodes) tuy là loài cây một lá mầm
nhưng có bộ rễ rất phát triển, khả năng chịu hạn tốt. Bộ rễ phát triển rộng và sâu của
cỏ là để hút đủ nước và dinh dưỡng. Do vậy, cũng có thể đoán cỏ vetiver có khả
năng hấp thu tốt phóng xạ từ đất. Câu hỏi được đặt ra là liệu cải canh trồng trên đất
ô nhiễm phóng xạ urani, thori, xezi và stronti có bị ô nhiễm phóng xạ đến mức mất
an toàn bức xạ đối với công chúng sử dụng nó không? Để rau chỉ hút được một
phần nhỏ từ đất, trong giới hạn cho phép về an toàn bức xạ đối với thực phẩm thì
chế độ canh tác phải như thế nào? Trong trường hợp cần tẩy xạ môi trường đất bằng
công nghệ thảm thực vật thì cần chăm sóc cỏ như thế nào? Đây là các nội dung
nghiên cứu và lý do chọn đề tài của nghiên cứu sinh.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Kết quả của đề tài góp phần cung cấp thêm dẫn liệu về quá trình tích tụ của
một số nhân phóng xạ trong đất của Việt Nam vào một số loài thực vật. Định hướng
cho việc sử dụng lương thực, thực phẩm trong vùng bị nhiễm xạ để đảm bảo an toàn
cho con người; xác định loài thực vật có khả năng sử dụng để xử lý đất nhiễm xạ
trong điều kiện thực tế ở nước ta, một lĩnh vực khoa học quan trọng mà ở nước ta
chưa được nghiên cứu nhiều.
- Đề tài góp phần đưa ra những kết quả mới về ảnh hưởng của các thành phần
hóa học của đất đến quá trình vận chuyển và tích tụ của một số chất phóng xạ vào
thực vật và cây trồng.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng đất và hệ
thống cây trồng có hiệu quả, nhất là trong chiến tranh có sử dụng vũ khí có chứa
urani cùng kiệt (đã được sử dụng phổ biến trong chiến tranh vùng Vịnh, Nam Tư và
Apganixtan) hay trong các vùng xảy ra sự cố với lò phản ứng hạt nhân.
- Kết quả nghiên cứu đưa ra khả năng sử dụng thực vật để cô lập và xử lý đất
bị nhiễm xạ cũng như được sử dụng trong tính toán bảo đảm an toàn bức xạ cho con
người và môi trường.
3. Mục tiêu của luận án
- Điều tra khả năng hấp thu, tích tụ urani, thori một số đồng vị phóng xạ khác từ
đất vào một số loại thực vật ở Việt Nam.
- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển, tích tụ của
urani và một số đồng vị phóng xạ khác từ tầng đất mặt vào thực vật, định hướng cho
công tác đảm bảo an toàn bức xạ cho công chúng.
- Có cơ sở khoa học đánh giá hàm lượng urani và một số đồng vị phóng xạ khác
trong một số loại thực vật và khả năng sử dụng thực vật để xử lý đất nhiễm phóng xạ.
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Lần đầu tiên các phương pháp phân tích kích hoạt bằng chùm tia gamma đã
được ứng dụng ở Việt Nam để nghiên cứu hệ số vận chuyển phóng xạ từ môi
trường đất vào cây với mục đích đảm bảo an toàn bức xạ cho công chúng và áp
dụng công nghệ thực vật xử lý phóng xạ trong môi trường đất.
- Luận án đã thu thập được bộ số liệu chi tiết về hàm lượng các nhân phóng
xạ urani, thori trong rau ngót, lá chè, ngô và cỏ vetiver trồng trên nền đất có hàm
lượng cao hai nguyên tố urani và thori là đất thôn Chiềng, xã Thu Cúc huyện Tân
Sơn, tỉnh Phú Thọ.
- Lần đầu tiên ở Việt Nam phát hiện ra vai trò của vi lượng kẽm trong đất
của Việt Nam có khả năng kích thích sinh trưởng kéo theo tăng cường hấp thu và
tích tụ phóng xạ urani, thori, stronti và xezi từ đất vào thực vật.
- Đối với các loại đất phổ biến ở Việt Nam, lần đầu tiên phát hiện được hiệu
ứng làm giảm mức hấp thu-tích tụ các nhân phóng xạ urani, thori, stronti, xezi từ
đất vào cây trồng của dinh dưỡng lân và kali khi đất bị ô nhiễm đồng thời cả bốn
nhân phóng xạ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Một số kết luận chính được rút ra từ các kết quả nghiên cứu của luận án như sau:
- Các loại nông sản như rau ngót, chè, ngô trồng trên đất Ferralic Acrisol
(ACf, thôn Chiềng, xã Thu Cúc, huyện Tân Sơn, tình Phú Thọ) cùng với tụ khoáng
đất hiếm và phóng xạ có mức tích tụ các nhân phóng xạ trong phần ăn-uống được
không cao. Hệ số vận chuyển urani (U) và thori (Th) từ đất vào thân và lá nông sản
dao động từ 1 đến 2‰. Hệ số vận chuyển của xeri (Cs) và stronti (Sr) từ đất vào
nông sản cao hơn so với U và Th, dao động từ 0,01 đến 0,7. Theo mức khuyến cáo
của Tổ chức Y tế Thế giới về An toàn phóng xạ thì nông sản trên vùng đất Thu Cúc,
Tân Sơn, Phú Thọ là an toàn đối với công chúng ở tuổi trưởng thành (từ 18 đến 60
tuổi) theo chỉ tiêu U và Th với mức 4 g U/người ngày.
- Cải canh và cỏ vetiver trồng trên bốn loại đất FLe, FLt, ACh và ACf đều có
khả năng chịu đựng mức ô nhiễm U, Th, Sr và Cs hàm lượng cao đến 250mg/kg đất
mà không có biểu hiện ngộ độc hay không cho sinh khối. Mức tích tụ nhân phóng
xạ urani trong rễ thực vật cao hơn 10 lần so với trong thân và lá. Khả năng hấp thu
và tích tụ urani, thori, xezi và stronti từ đất vào cây cải canh và cỏ vetiver phụ thuộc
vào tính chất vật lý và hóa học của đất. Vật chất hữu cơ đất và sắt trong đất làm
giảm mức hút thu U, Th từ đất vào rễ thực vật do chúng làm giảm độ linh động của
các ion UO22+ và Th4+.
- Dinh dưỡng đa lượng phốt pho (P) và kali (K) làm giảm mức tích tụ U, Th,
Cs và Sr trong thân và lá rau cải cũng như cỏ vetiver khi đất bị ô nhiễm đồng thời cả
4 nguyên tố với mức từ 50 đến 250 mg/kg đất khô. Ngược lại, khi đất bị ô nhiễm
đồng thời cả 4 nguyên tố thì vi lượng kẽm (Zn) làm tăng khả năng hấp thu U, Th, Sr
và Cs từ đất vào rau và cỏ vetiver. Khi đất chỉ bị ô nhiễm bởi U thì kẽm cũng làm
tăng khả năng hút thu và tích tụ phóng xạ từ đất vào rau và cỏ. Hiệu ứng làm tăng
mức tích tụ U trong rau và cỏ của kẽm được giải thích có thể là do Zn có vai trò
kích thích hoạt động enzyme tăng cường tổng hợp men ATP là động lực cho sự phát
triển của thực vật làm cho cây hút được nhiều khoáng chất từ đất.
- Để đảm bảo an toàn bức xạ (giảm liều chiếu trong) đối với công chúng sống
trên các vùng đất bị ô nhiễm phóng xạ thì đất canh tác phải được bổ sung các chất mùn
và các khoáng chất chứa sắt để hạn chế mức di động của ô nhiễm. Ngược lại, nếu cần
phải làm sạch phóng xạ (U, Th, Sr, Cs) trong đất bằng công nghệ hút thu qua thực vật
sử dụng cỏ vetiver thì cần bổ sung thêm vi lượng kẽm vào đất để kích thích cỏ sinh
trưởng và tăng cường khả năng hút thu phóng xạ.
KIẾN NGHỊ
Cần mở rộng đối tượng nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ các nhân
phóng xạ tự nhiên và nhân tạo của các loại cây làm lương thực, thực phẩm trong
khẩu phần ăn thông dụng của con người Việt Nam như lúa, khoai và một số loại rau
củ, quả.
Cần có sự đầu tư tiếp tục nghiên cứu sử dụng thực vật để cô lập và xử lý đất bị
nhiễm xạ bảo đảm an toàn bức xạ cho con người và môi trường.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: