Luận án: Đánh giá nguồn gốc ô nhiễm không khí Việt Nam qua chỉ thị sinh học rêu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT ĐOÀN PHAN THẢO TIÊN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON VÀ THỐNG KÊ ĐA BIẾN ĐỂ ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ QUA CHỈ THỊ SINH HỌC CÂY RÊU TẠI MỘT SỐ TỈNH, THÀNH VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH VẬT LÝ KỸ THUẬT Đà Lạt, 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT ĐOÀN PHAN T ĐOÀN PHAN THẢO TIÊN HẢO TIÊN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON VÀ THỐNG KÊ ĐA BIẾN ĐỂ ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ QUA CHỈ THỊ SINH HỌC CÂY RÊU TẠI MỘT SỐ TỈNH, THÀNH VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ KỸ THUẬT MÃ NGÀNH: 9520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. LÊ HỒNG KHIÊM Đà Lạt, 2022 i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.

viii DANH MỤC CÁC HÌNH. Lý do chọn hướng nghiên cứu. Mục đích nghiên cứu của luận án. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung thực hiện luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tổng quan tình hình nghiên cứu quan trắc môi trường không khí. Một số khái niệm và tiêu chí liên quan đến quan trắc sinh học.

Khái niệm quan trắc sinh học. Tiêu chí lựa chọn chỉ thị sinh học. Chỉ thị sinh học rêu và địa y trong nghiên cứu môi trường không khí. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng nguyên tố trong rêu.

Tình hình nghiên cứu quan trắc môi trường không khí bằng chỉ thị sinh học cây rêu ở nước ngoài. Tình hình nghiên cứu quan trắc môi trường không khí bằng chỉ thị sinh học cây rêu ở trong nước. Một số loại rêu làm chỉ thị sinh học để nghiên cứu quan trắc ô nhiễm không khí. Nghiên cứu ở nước ngoài.

Nghiên cứu ở trong nước. Phương pháp phân tích kích hoạt neutron. Kỹ thuật phân tích kích hoạt neutron dụng cụ. Phương trình kích hoạt.

Các phương pháp xác định hàm lượng nguyên tố. Sai số của phương pháp. Ưu và nhược điểm. Tổng quan ứng dụng INAA dùng nguồn neutron từ lò phản ứng IBR2 tại Viện Liên hiệp Nghiên cứu hạt nhân Dubna.

Phân tích đa biến và ứng dụng trong phân tích môi trường không khí. Phân tích đa biến. Ứng dụng trong phân tích môi trường không khí. Các mô hình ứng dụng trong nghiên cứu môi trường không khí.

Ứng dụng phân tích đa biến trong mô hình thụ thể. Tổng kết Chương 1. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM. Phương pháp thu thập mẫu.

Một số dụng cụ thí nghiệm. Khu vực nghiên cứu. Phương pháp thu thập mẫu. Phương pháp xử lý mẫu.

Phân tích mẫu rêu bằng kỹ thuật INAA tại Viện Liên hiệp Nghiên cứu hạt nhân Dubna. Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu. Quy trình tạo mẫu rêu. Kỹ thuật chiếu xạ.

Quy trình đo phổ gamma. Một hệ phổ kế gamma tiêu biểu tại phòng REGATA. Quy trình thực hiện đo. Phân tích phổ gamma.

Xác định hàm lượng nguyên tố. Quy trình xác định chọn mẫu chuẩn .Quy trình xác định hàm lượng nguyên tố trong mẫu cần phân tích. Phương pháp phân tích thống kê đa biến. Quy trình phân tích thống kê đa biến bằng phần mềm Statistica 8.

Thực nghiệm phân tích thống kê với bộ số liệu của mẫu rêu. Tổng kết Chương 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Kết quả sàng lọc một số loài rêu tự nhiên để chọn một loài rêu dùng làm chỉ thị chung trong nghiên cứu ô nhiễm không khí.

Kết quả điều tra và thu thập một số loài rêu tự nhiên. Kết quả so sánh hàm lượng các nguyên tố trong các loài rêu được thu thập ở thành phố Đà Lạt và thành phố Huế. Kết quả so sánh hàm lượng các nguyên tố có trong rêu tự nhiên thu thập ở Huế (Việt Nam) với rêu ở Bosnia – Herzegovina và South Urals. Kết quả chọn chỉ thị sinh học rêu làm đối tượng nghiên cứu chung.

Kết quả hàm lượng các nguyên tố trong rêu Barbula indica và đánh giá mức độ ô nhiễm không khí ở các khu vực nghiên cứu. Tỉnh Thừa Thiên Huế. Tỉnh Quảng Nam. Thành phố Hồ Chí Minh.

Tỉnh Khánh Hòa. Tỉnh Lâm Đồng. Đánh giá mức độ ô nhiễm không khí ở các khu vực nghiên cứu. Kết quả phân tích thống kê đa biến và tìm nguồn gốc ô nhiễm trong không khí.

Kết quả trích xuất phương sai. Diễn giải các nhân tố phân tích. Phân tích điểm nhân tố. Tổng kết Chương 3.113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 136 v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn An Sơn – Khoa Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, Trường Đại học Đà Lạt và GS.

Lê Hồng Khiêm – Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Những số liệu và kết quả là trung thực và đã được sự đồng ý của các đồng tác giả cho phép tôi sử dụng và trình bày trong luận án. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành uy tín quốc tế và trong nước. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của luận án này.

Nghiên cứu sinh Đoàn Phan Thảo Tiên vi LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô, đồng nghiệp và gia đình. Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. Nguyễn An Sơn, Khoa Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, Trường Đại học Đà Lạt; GS. Lê Hồng Khiêm, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; GS.

Marina Vladimir Frontasyeva và kỹ sư cao cấp Trịnh Thị Thu Mỹ, Viện Liên hiệp Nghiên cứu hạt nhân Dubna, Liên bang Nga đã tận tình hướng dẫn và định hướng cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, Trường Đại học Đà Lạt; Quý đồng nghiệp thuộc Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang và Viện Liên hiệp Nghiên cứu hạt nhân Dubna đã giúp đỡ, góp ý cho tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu để hoàn thiện luận án. Nhân dịp này, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, Phòng Quản lý đào tạo Sau đại học và Khoa Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, Trường Đại học Đà Lạt đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thành viên Hội đồng là giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ đã giành thời gian quý báu tham gia đánh giá luận án với những góp ý cụ thể, gợi ý bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn các nội dung nghiên cứu của luận án.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn trong suốt thời gian thực hiện luận án. vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt FA Factor Analysis Phân tích nhân tố FL Factor Loading Tải trọng nhân tố Frank Laboratory neutron Phòng thí nghiệm Vật lý neutron FLNF physics Frank FS Factor Score Điểm nhân tố International Cooperative ICP Chương trình Hợp tác Quốc tế Programme Intrusmental Neutron Phân tích kích hoạt neutron INAA activation analysis dụng cụ Joint Institute for Nuclear Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt JINR Research nhân Dubna LLI Long-lived isotopes Đồng vị có thời gian sống dài NAA Neutron activation analysis Phân tích kích hoạt neutron NCS Post-graduate Nghiên cứu sinh PM Particulate matter Hạt bụi lơ lửng SLI Short-lived isotopes Đồng vị có thời gian sống ngắn Tp city Thành phố viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. Thông số đặc trưng của các kênh chiếu tại phòng REGATA. Thông tin về vị trí thu thập các mẫu rêu Barbula indica.

Thời gian hoạt động các chế độ chiếu – rã – đo cho mẫu trên kênh chiếu xạ REGATA. Kết quả hàm lượng nguyên tố Na trong ba mẫu chuẩn 1632c, 2709a và BCR2 đo trên hệ đo D5. Kết quả hàm lượng nguyên tố Na trong ba mẫu chuẩn 1632c, 2709a và BCR2 đo trên hệ đo D5 và D7. Hàm lượng nguyên tố Na đã được phân tích trong các mẫu rêu của Việt Nam trên hệ đo D5.

Hàm lượng (mg/kg) trung bình và tỷ số các nguyên tố có trong các loài rêu được thu thập ở thành phố Huế. Hàm lượng (mg/kg) trung bình và tỷ lệ các nguyên tố có trong các loài rêu được thu thập ở thành phố Đà Lạt. Hàm lượng (mg/kg) nhỏ nhất (Min), lớn nhất (Max) và giá trị trung vị của các nguyên tố có trong các loài rêu thu thập được ở Tp. Hàm lượng (mg/kg) nhỏ nhất (Min), lớn nhất (Max) và giá trị trung vị của các nguyên tố có trong mẫu rêu Barbula indica được thu thập ở Thừa Thiên Huế, Quảng Nam và Tp.

Hồ Chí Minh. Hàm lượng (mg/kg) nhỏ nhất (Min), lớn nhất (Max) và giá trị trung vị của các nguyên tố có trong mẫu rêu Barbula indica được thu thập ở Khánh Hòa và Lâm Đồng. Kết quả phân tích nhân tố với các giá trị phương sai. Kết quả phân tích tải trọng nhân tố.

Kết quả phân tích điểm nhân tố. 107 x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Hình ảnh cây rêu và địa y. Một số loại rêu phát triển ở Châu Âu.

Sơ đồ biểu diễn quá trình bắt neutron của hạt nhân bia. Phân bố thông lượng neutron trong lò phản ứng theo năng lượng. Mối tương quan giữa tiết diện bắt neutron và năng lượng neutron 20 Hình 1. Hình ảnh cấu trúc lò phản ứng xung IBR2 – JINR.

Mô hình các phòng thí nghiệm sử dụng nguồn neutron từ lò phản ứng IBR2. Một số dụng cụ thí nghiệm được sử dụng ở Việt Nam. Bản đồ thu thập mẫu rêu Barbula indica tại các khu vực nghiên cứu. Vị trí mẫu rêu được thu thập.

Quy trình xử lý mẫu theo hướng dẫn ICP_Vegetation 2010. Quy trình xử lý mẫu rêu Barbula indica được thu thập ở Việt Nam. Sơ đồ khối chương trình quản lý cơ sở dữ liệu tại Phòng Ứng dụng vật lý neutron – JINR. Quy trình tạo mẫu rêu trong phân tích INAA tại JINR.

Sơ đồ điều khiển và quản lý hệ đo phổ gamma ở phòng REGATA .