Các kết quả bước đầu trong việc đánh giá sự thay đổi phông phóng xạ trong đất bề mặt dựa trên các mô hình mô phỏng

Bài viết Các kết quả bước đầu trong việc đánh giá sự thay đổi phông phóng xạ trong đất bề mặt dựa trên các mô hình mô phỏng nghiên cứu sự thay đổi của các đồng vị phóng xạ (ĐVPX) tự nhiên (40K, 210Pb, 226Ra, 232Th, và 238U) và nhân tạo (137Cs, 90Sr, và 131I) trong đất bề mặt có trồng trọt và không trồng trọt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các kết quả bước đầu trong việc đánh giá sự thay đổi phông phóng xạ trong đất bề mặt dựa trên các mô hình mô phỏng CÁC KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI PHÔNG PHÓNG XẠ TRONG ĐẤT BỀ MẶT DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGUYỄN VĂN THẮNG, HUỲNH NGUYỄN PHONG THU, LÊ CÔNG HẢOPhòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, 227 Nguyễn Văn Cừ, Phường 4, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh Email: nvthang@hcmus.edu.vn; hnpthu@hcmus.edu.vn; lchao@hcmus.edu.vn Tóm tắt: Trong công trình này, chúng tôi nghiên cứu sự thay đổi của các đồng vị phóng xạ (ĐVPX) tự nhiên (40K, 210Pb, 226Ra, 232Th, và 238U) và nhân tạo (137Cs, 90Sr, và 131I) trong đất bề mặt có trồng trọt và không trồng trọt. Các mô hình mô phỏng được sử dụng để đánh giá sự suy giảm hoạt độ của các ĐVPX trong đất mặt. Đối với các ĐVPX nhân tạo, chúng tôi tính được thời gian suy giảm một nữa trong đất mặt (0-20 cm) cho 137Cs, 90Sr, và 131I. Đối với các ĐVPX tự nhiên, chúng tôi tìm ra được tốc độ tăng/giảm hằng năm trong lớp đất (0- 20 cm) của đất trồng lúa và các loại cây ngắn ngày phổ biến khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc bón phân và tưới nước là hai nhân tố quan trọng làm tăng hoạt độ các ĐVPX tự nhiên trong đất. Bên cạnh đó, sự hấp thụ của cây trồng và lượng khuếch tán xuống lớp đất bên dưới làm giảm hoạt độ các ĐVPX tự nhiên trong đất bề mặt khi có sự trồng trọt. Từ khóa: Phông phóng xạ trong đất; Mô hình HYDRUS-1D; Mô hình CEMCI. MỞ ĐẦU Nghiên cứu sự thay đổi hoạt độ các ĐVPX trong đất bề mặt có ý nghĩa quan trọng trongnghiên cứu về phóng xạ môi trường. Đối với đất bị nhiễm xạ từ phóng xạ nhân tạo thì thườnghoạt độ các đồng vị này sẽ khá cao và cần có thời gian để phân rã xuống mức an toàn. Tuynhiên thời gian này thường sẽ ngắn hơn thời gian bán rã vật lý của ĐVPX. Thời gian mà hoạtđộ các ĐVPX suy giảm đi một nửa đã được nghiên cứu bằng thực nghiệm [1-3]. Thời gian nàycó ý nghĩa quan trọng trong việc ước lượng thời điểm an toàn cho canh tác nông nghiệp cũngnhư sự cư trú của người dân. Lớp đất mặt thông thường chứa một lượng đáng kể các đồng vị phóng xạ tự nhiên, nhưngthường hoạt độ của chúng không quá cao trừ những nơi khai thác quặng uranium [4]. Trongquá trình trồng trọt các ĐVPX tự nhiên được bổ sung vào đất thông quá quá trình bón phân vàtưới tiêu [5,6]. Tuy nhiên sự tăng hay giảm hoạt độ các ĐVPX tự nhiên trong lớp đất mặt cònphụ thuộc vào các yếu tố làm suy giảm như: cây hấp thu, các quá trình xáo trộn đất, sự di chuyểnĐVPX xuống lớp đất sâu. Trong công trình này chúng tôi mô hình hóa sự di chuyển của các ĐVPX (tự nhiên vànhân tạo) trong lớp đất bề mặt, mục đích chính của nghiên cứu là: (1) Tìm quy luật suy giảmtheo thời gian của các ĐVPX nhân tạo 137Cs, 90Sr, và 131I trong đất bề mặt; và (2) Tìm quy luậtthay đổi theo thời gian của các ĐVPX tự nhiên 40K, 210Pb, 226Ra, 232Th, và 238U trong đất bề mặtcó tính đến các yếu tố về trồng trọt.II. NỘI DUNGII. 1. Đối tượng và Phương pháp Khu vực đánh giá là vùng đất nông nghiệp thuộc huyện Long Khánh, tỉnh Đồng Nai(10 59’39,4’’N | 107o13’41,4’’E ). Chúng tôi chọn 3 vị trí lấy mẫu như sau: khu vực không có otrồng trọt, cánh đồng lúa nước và cánh đồng rau muống. Tại mỗi vị trí chúng tôi thu thập cácmẫu đất mặt (0-20 cm), các mẫu cây trồng, các mẫu phân bón, và các mẫu nước tưới. Đối vớicác mẫu đất chúng tôi xác định các thông số cần thiết cho mô phỏng và các hoạt độ của cácĐVPX có trong các mẫu. Đối với các mẫu cây lúa và rau muống, chúng tôi thu thập toàn bộ mẫu trên diện tích 1m tại thời điểm thu hoạch để phân tích. Các mẫu thực vật sau đó được sấy khô ở nhiệt độ 105oC 2và nung ở nhiệt độ 450oC. 1 Đối với các mẫu đất, chúng tôi lấy khoảng 1 kg tại thời điểm lấy mẫu thực vật. Các mẫusau khi đem về phòng thí nghiệm cũng được sấy khô ở 105oC, nghiền mịn và rây đến kích cỡhạt Ø = 0,2 mm. Đối với các mẫu phân bón, chúng tôi lấy khoảng 100 g mỗi loại, sấy khô ở 105oC, nghiềnmịn và rây đến kích cỡ hạt Ø = 0,2 mm. Đối với các mẫu nước, chúng tôi thu thập 2 lít nước bề mặt, sau đó cô cạn đến 50 ml, vàthêm vào đó axit HNO3 đậm đặc sao cho pH dung dịch bằng 2. Các mẫu được đóng trong mẫu hình trụ (đường kính 70 mm, chiều cao 70 mm), và lưutrữ trong 30 ngày. Các mẫu được phân tích bằng hệ phổ kế gamma HPGe GC3520 của Canberra.Quy trình đo và tính toán kết quả được mô tả trong các công bố trước đó của chúng tôi [7,8]. Các bước tiến hành nghiên cứu được mô tả trong hình 1. Chúng tôi đưa ra công thức (1)để dự đoán sự thay đổi hoạt độ của các ĐVPX trong đất bề mặt. Thu thập dữ liệu mô phỏng Ước lượng hoạt độ các ...