Luận án: Nghiên cứu quá trình tích tụ Urani, Thori và đồng vị phóng xạ khác từ đất vào thực vật - Lưu Việt Hưng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------o0o------- LƯU VIỆT HƯNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH TỤ URANI, THORI VÀ MỘT SỐ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ KHÁC TỪ ĐẤT VÀO THỰC VẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2014 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------o0o------- LƯU VIỆT HƯNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH TỤ URANI, THORI VÀ MỘT SỐ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ KHÁC TỪ ĐẤT VÀO THỰC VẬT Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62 85 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Bùi Duy Cam 2. Đặng Đức Nhận HÀ NỘI - 2014 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và một vài số liệu cùng cộng tác với các cộng sự khác. Các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí chuyên ngành với sự đồng ý của các đồng tác giả, phần còn lại chưa được công bố trong bất cứ một công trình nào.

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2014 Tác giả Lưu Việt Hưng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Bùi Duy Cam và TS. Đặng Đức Nhận đã tận tình hướng dẫn và ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị cán bộ Khoa Môi trường và Phòng Sau đại học của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ và bổ sung cho tôi rất nhiều kiến thức trong quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè và các đồng nghiệp tại Phân viện Phòng chống vũ khí hạt nhân, sinh học, hóa học (NBC), Viện Hóa học- Vật liệu, Viện Liên hiệp nghiên cứu hạt nhân Dubna/Cộng hòa Liên bang Nga và Cục Khoa học quân sự/Bộ Quốc phòng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, cùng cộng tác trong nghiên cứu và cung cấp nhiều kiến thức để hoàn thành bản luận án này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình và những người thân đã luôn động viên giúp tôi hoàn thành bản luận án này. Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2014 Nghiên cứu sinh Lưu Việt Hưng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4 DANH MỤC BẢNG 5 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7 MỞ ĐẦU 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 13 1.

Tổng quan về phóng xạ trong môi trường đất 13 1. Phóng xạ tự nhiên trong môi trường đất 13 1. Hạt nhân phóng xạ có nguồn gốc vũ trụ 18 1. Hạt nhân phóng xạ có nguồn nhân tạo 19 1.

Dạng tồn tại của một số hạt nhân phóng xạ trong môi trường đất 20 1. Urani trong môi trường đất 20 1. Thori trong môi trường đất 25 1. Xezi trong môi trường đất 26 1.

Stronti trong môi trường đất 28 1. Plutoni trong môi trường đất 30 1. Hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ từ đất vào thực vật 31 1. Cơ chế hấp thu và tích tụ khoáng chất, phóng xạ của thực vật 31 1.

Khả năng tích tụ khoáng chất, phóng xạ trong thực vật 38 1. Hệ số vận chuyển urani từ đất vào cây 42 1. Hệ số vận chuyển xezi từ đất vào cây 43 1. Hệ số vận chuyển stronti từ đất vào cây 45 1.

Ảnh hưởng của ô nhiễm phóng xạ 45 1. Ảnh hưởng của phóng xạ đối với con người 45 1. Ảnh hưởng của phóng xạ lên môi trường đất 46 1. Các công nghệ xử lý ô nhiễm phóng xạ trong đất 47 1.

Công nghệ ngăn chặn 47 1. Công nghệ đóng rắn, ổn định 50 1. Công nghệ tách bằng hóa học 51 1. Công nghệ tách bằng phương pháp vật lý 52 1.

Thủy tinh hóa hoặc bitum hóa 54 1. Công nghệ xử lý bằng thực vật 55 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 59 2. Đối tượng nghiên cứu 59 2.

Nội dung nghiên cứu 60 2. Phương pháp nghiên cứu 61 2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 61 2. Thí nghiệm với cỏ vetiver 61 2.

Thí nghiệm với cải canh 62 2. Phương pháp lấy mẫu 62 2. Các phương pháp phân tích 63 2. Phân tích urani và các nguyên tố khác 63 2.

Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý các mẫu đất thí 65 nghiệm 2. Phương pháp đánh giá qua hệ số vận chuyển (TF) và khả 66 năng chịu đựng (Tol) 2. Chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng phân tích 67 2. Phương pháp xử lý số liệu 67 CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 68 3. Tính chất của các loại đất nghiên cứu 68 3. Điều tra, khảo sát mức hấp thu của một số kim loại nặng và 71 phóng xạ từ đất vào thực vật tại khu vực tụ khoáng xã Thu Cúc, huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ 3. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây 78 cải canh và cỏ vetiver 3.

Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cây cải canh 78 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng hấp thu 78 Urani và sinh trưởng của cây cải canh 3. Nghiên cứu khả năng hấp thu và tích tụ urani trong các thành phần 81 khác nhau của cây cải canh 3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cây cải canh 83 3.

Tương quan giữa hàm lượng urani trong cải canh và tính chất 84 của đất 3. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cây cải canh 91 3. Hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver 92 3. Sinh khối và khả năng tích tụ urani của cỏ vetiver 92 3.

Vận chuyển và tích tụ urani của cỏ vetiver 95 3. Tương quan giữa hàm lượng urani trong đất và trong cỏ vetiver 96 3. Các tương quan giữa tính chất đất và hàm lượng urani trong cỏ 97 vetiver 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất của cỏ vetiver 102 3.

Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ urani, thori, xezi 103 và stronti từ đất vào cây cải canh và cỏ vetiver 3. Vận chuyển và tích tụ đồng thời urani, thori, xezi và stronti từ đất 103 vào cây cải canh 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất đất và hỗn hợp Cs, Sr, Th 103 và U đến sinh trưởng của cải canh 3. Nghiên cứu khả năng vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th 106 và U của các thành phần cây cải canh 3.

Tương quan giữa hàm lượng urani tích tụ trong cây cải canh và 108 tính chất đất 3. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cải canh trong đất ô 111 nhiễm hỗn hợp Cs, Sr, Th và U 3. Vận chuyển và tích tụ urani, thori, stronti và xezi từ đất vào cỏ 112 vetiver 3. Sinh khối và khả năng tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ 112 vetiver 3.

Vận chuyển và tích tụ hỗn hợp Cs, Sr, Th và U của cỏ vetiver 114 3. Các tương quan giữa tính chất đất và mức hấp thu, tích tụ các ô 116 nhiễm urani, thori, stronti và xezi trong thân+lá và rễ cỏ vetiver 3. Hiệu quả hấp thu và tích tụ urani từ đất vào cỏ vetiver trong đất 118 ô nhiễm hỗn hợp U, Th, Sr và Cs KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN 122 ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 131 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ, cụm Tiếng Anh Tiếng Việt từ viết tắt BF Bioaccumulation Factor Hệ số tích lũy sinh học CEC Cation Exchange Capacity Dung tích trao đổi cation DU Deplated uranium Urani nghèo Đ/c Đối chứng Eh Thế oxy hóa khử FES Frayed edge sites Các vị trí cạnh sườn GAA Gamma activation analysic Phân tích kích hoạt gamma IAEA International Atomic Energy Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc Agency tế ICP-MS Inductively Couple Plasma- Khối phổ lượng plasma cảm ứng Mass Spectrometry NORM Naturally Occurring Vật liệu phóng xạ sẵn có trong tự Radioactive Materials nhiên PCBs Polychlorinated biphenyls Nhóm các hóa chất nhân tạo (khó phân hủy) REE Rare earth element Nguyên tố đất hiếm SOM Soil Organic Matter Vật chất hữu cơ đất TF Transfer Factor Hệ số vận chuyển Tol Tolerance Khả năng chịu đựng WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới XRFA X-ray fluorescence analysic Phân tích huỳnh quang tia X 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1. Thời gian bán phân rã và độ phổ biến của các đồng vị phóng xạ 14 tự nhiên có mức đóng góp chủ yếu vào mức liều bức xạ đối với công chúng Bảng 1.

Hàm lượng phóng xạ tự nhiên trong đá phốt phát khai thác làm 16 phân lân của một số nước trên thế giới Bảng 1. Hoạt độ phóng xạ của 226 Ra, 232Th (228Ra) and 40K trong phân 17 lân của một số quốc gia Bảng 1. Các nhân phóng xạ có nguồn gốc từ vũ trụ trong môi trường 19 Bảng 1. Giá trị các hệ số vận chuyển (TF) từ đất vào cây của một 40 số loại thực vật đối với một số kim loại và đồng vị phóng xạ Bảng 1.

Hệ số vận chuyển (TF) của urani từ đất lên cây của một số loại 42 hoa màu và rau trồng tự nhiên Bảng 1. Hệ số vận chuyển (TF) của xezi từ đất lên cây 44 Bảng 1. Một số loại cây, cỏ và thực vật có hoa tích lũy phóng xạ 56 Bảng 3. Đặc tính vật lý và thành phần hóa học hóa học của bốn loại đất 68 sử dụng trong nghiên cứu Bảng 3.

Hàm lượng các nguyên tố trong cây chè và rau ngót tại Thu 73 Cúc, Tân Sơn, Phú Thọ Bảng 3. Hàm lượng các nguyên tố trong vetiver và ngô tại Thu Cúc, 74 Tân Sơn, Phú Thọ Bảng 3. Hấp thu và tích tụ urani trong các thành phần của rau cải canh 81 Bảng 3. Các hệ số tương quan cặp giữa các tính chất đất và hàm lượng 85 urani trong thân+lá cải canh Bảng 3.

Các hệ số tương quan cặp giữa các tính chất đất và hàm lượng 86 urani trong rễ cải canh Bảng 3. Mối quan hệ giữa hàm lượng urani trong thân+lá cải canh và 88 các tính chất của đất Bảng 3. Mối quan hệ giữa hàm lượng urani trong rễ cải canh và các tính 88 chất của đất Bảng 3. Hấp thu và tích lũy urani của cỏ vetiver 95 Bảng 3.