Đào Mạnh Tiến¹, Lưu Văn Thủy¹, Nguyễn Thị Duyên¹, Đào  Hương Giang²

¹Viện Tài nguyên, Môi trường và Phát triển bền vững

²ĐH Kinh tế quốc dân

Tóm tắt

    Mỏ sa khoáng Nam Suối Nhum thuộc xã Tân Thành và Thuận Quý, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận. Nhìn chung, môi trường phóng xạ phần đất liền ven biển và biển ven bờ (độ sâu 0 - 30m nước) ở đây phần lớn nằm trong giới hạn an toàn. Tuy nhiên, tại một số khu vực có liều tương đương bức xạ gamma tăng cao đã vượt tiêu chuẩn cho phép như trung tâm mỏ Nam Suối Nhum, mỏ Kê Gà, mỏ Chùm Giăng với H = 2,52 –5,86 mSv/năm (phông tự nhiên 1,51 mSv/năm); khu vực biển ven bờ Nam Suối Nhum (0-15m nước)với H=1,35 –1,44 mSv/năm (phông tự nhiên 0,34 mSv/năm). Đây là những khu vực có ô nhiễm phóng xạ. Ngoài ra, còn một số khu vực khác tuy liều tương đương bức xạ chưa vượt quá giới hạn cho phép nhưng cũng có nguy cơ ô nhiễm. Thông tin trong bài báo này có xuất xứ từ kết quả đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước ĐTĐLCN.31/16: “Nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường, suy thoái hệ sinh thái, xung đột môi trường, xã hội do hoạt động khai thác sa khoáng, cát, sỏi vùng ven biển và biển ven bờ miền Trung Việt Nam (từ Thanh Hóa đến Bình Thuận) và đề xuất giải pháp khai thác bền vững”.

Từ khóa: Môi trường phóng xạ, khai thác sa khoáng, Nam Suối Nhum.

I. Đặt vấn đề

    Mỏ titan Nam Suối Nhumthuộc xã Tân Thành và Thuận Quý, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận, có diện tích khoảng 5,15ha. Việc khai thác sa khoáng tại đây được tiến hành mạnh trong vòng gần 15 năm nay và đóng góp một phần quan trọng cho kinh tế địa phương và tạo việc làm cho nhiều người lao động. Tuy nhiên, khai thác và chế biến sa khoáng đã để lại nhiều hệ lụy, trong đó có ô nhiễm môi trường, đặc biệt, là ô nhiễm môi trường phóng xạ.

II. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Nhóm phương pháp sử dụng trong khảo sát thực địa

* Phương pháp đo phổ gamma và nồng độ khí phóng xạ đất liền ven biển

- Sử dụng máy phổ gamma MEDCOM CRM-100 để đo bức xạ gamma tự nhiên theo các năng lượng khác nhau.

- Đo khí phóng xạ (Rn, Tn): Sử dụng máy RAD7. Trong quá trình đo đều đo phông dư, đo kiểm tra ngoài đo cơ bản.

* Phương pháp đo phổ gamma đáy biển

     Sử dụng máy phổ GA-4K

 - Đo phông dư: Kết quả đo phông dư được sử dụng tính toán số đo phổ gamma thực của đáy biển.

- Đo phổ gamma đáy biển: Tại mỗi điểm đo đều đo 4 kênh: kênh tổng, Th, U, K, thời gian đo 100giây.

- Đo khảo sát kiểm tra: Đánh giá sai số thực địa, được tiến hành hàng ngày bằng cách đo lặp lại 5% số điểm khảo sát.

2.2. Nhóm các phương pháp áp dụng trong phòng

a. Đánh giá độ chính xác các số liệu thu thập được

*Xác định các loại sai số thô

Để loại trừ sai số thô, sử dụng tiêu chuẩn Sovanh.

*Tính sai số thực địa

Giá trị sai số bình phương trung bình tuyệt đối được tính theo kết quả đo lặp.

 

 

X_i, Y_i  là giá trị hàm lượng (K, U, Th) đo lần đầu và lần thứ hai tại trạm khảo sát kiểm tra, n là tổng số trạm khảo sát kiểm tra.

Sai số tương đối được tính theo công thức tính sau:

 

                   

Sai số thực địa của tất cả các kênh của máy đo xạ nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9419:2012 [4].

b. Xử lý số liệu

*Tính giá trị hàm lượng các nguyên tố phóng xạ (U, Th, K)

Giá trị hàm lượng các nguyên tố phóng xạ q_K, q_U, q_Th được xác định bằng cách giải hệ phương trình theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9419:2012 [4]

        q_Th= (N₃-N_3f)/K₂; q_U = [(N₂-N_2f)-a(N₃-N_3f)]/K₁

               q_K = í(N₁-N_1f)-b(N₃-N_3f)-g[(N₂-N_2f)-a(N₃-N_3f)]ý/K₃

Các hệ số K₁, K₂, K₃, a, b, g được xác định khi chuẩn máy.

*Tính giá trị cường độ phóng xạ (I)

Cường độ phóng xạ được tính theo QCVN 53:2014/BTNMT [5]:

 I = K . N                                  

I là cường độ bức xạ (mR/h),K là hệ số chuẩn máy với kênh tổng và N là số liệu đo thực địa (xung/s).

            *Tính liều tương đương (H):H= Hn + Ht.

    Trong môi trường biển, liều tương đương bức xạ gamma chính là liều chiếu ngoài:H (mSv/năm) = I (μR/h) .8,69 (mGy/μR).t (h) = 8,69.10^-6 . 24 . 365. I (μR/h) [3]. I là cường độ bức xạ gamma (đã trừ đi giá trị phông riêng của máy) (mR/h), t là thời gian chiếu xạ trong một năm (365 ngày)

    Theo quy đinh pháp luật, khu vực có ô nhiễm phóng xạ là khu vực có giá trị liều tương đương bức xạ H trung bình hàng năm vượt quá liều giới hạn đối với con người (H> 1mSv/năm, chưa kể phông bức xạ tự nhiên).

* Tính các giá trị đặc trưng

    Các giá trị đặc trưng,giá trị phông của các nguyên tố phóng xạ (U, Th, K) và liều tương đương bức xạ gamma (H) được xử lý bằng toán thống kê. Giá trị dị thường được xác định theo công thức: (q^dt_j là giá trị dị thường hàm lượng nguyên tố j,q^phj là giá trị hàm lượng phông của nguyên tố j, S là độ lệch quân phương).

* Đánh giá nguồn gốc ô nhiễm do khai thác khoáng sản:

    Để xác định nguồn gốc ô nhiễm phóng xạ và làm rõ ảnh hưởng của hoạt động khai thác sa khoáng,chúng tôi so sánh và đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ tại mỏ sa khoáng Nam Suối Nhum và vùng mỏ Cam Bình - Sơn Mỹ, thị xã LaGi, Bình Thuận (mỏ sa khoáng titan-zircon ven biển đã được điều tra thăm dò, nhưng chưa khai thác).

III. Kết quả và thảo luận

   Các kết quả dưới đây được tổng hợp từ các công trình của các tác giả khác nhau [7,8,9,10] và kết quả điều tra bổ sung của Đề tài ĐTĐLCN.31/16 [6]

3.1. Phần đất liền ven biển

a. Đặc điểm gamma các nguyên tố phóng xạ

 

Bảng 1. Các giá trị đặc trưng gamma phần đất liền khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum

Tham số  Thông số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S	Cn+S	Cn+2S	Cn+3S
K (%)	0,16	5,12	1,07	1,05	0,8	1,85	2,65	3,45
U (ppm)	0,3	15,92	7,98	5,4	1,9	7,3	9,2	11,1
Th (ppm)	0,8	20,7	9,81	7,79	3,5	11,29	14,79	18,29

    K hình thành 6 dị thường bậc 1 phân bố ở các khu mỏ Suối Nhum, Bầu Dòi, Tân Thuận, Dinh Thầy, Chùm Giăng; 3 dị thường bậc 2; 1 dị thường bậc 3 (Hình 1).

    U hình thành 6 dị thường bậc 1 phân bố rải rác trong vùng nghiên cứu; 4 dị thường bậc 2 tập trung ở xã Tân Hải, Chùm Giăng, Kê Gà, Suối Nhum; 1 dị thường bậc 3 ở gần khu vực mỏ Nam Suối Nhum (Hình 1).

b. Đặc điểm liều chiếu ngoài (Hn) phần đất liền ven biển

 

Bảng 2. Các giá trị đặc trưng liều chiếu ngoài phần đất liền khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum

Tham số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S	Cn+S	Cn+2S	Cn+3S
I (μR/h)	9,00	60,50	21,24	17,00	7,24	24,24	31,47	38,71
Hn(mSv/năm)	0,68	4,60	1,61	1,29	0,55	1,84	2,39	2,94

 

    Liều chiếu ngoài bức xạ gamma trong vùng tồn tại các mức sau:

-  Vùng có liều chiếu ngoài 2,94 mSv/năm ≤ Hn < 4,60 mSv/năm: phân bố diện tích nhỏ ở khu vực mỏ titan Suối Nhum, Chùm Giăng, Kê Gà, vượt quá giới hạn an toàn phóng xạ.

- Vùng có liều chiếu ngoài 2,39 mSv/năm ≤ Hn < 2,94 mSv/năm: phân bố ở khu vực Suối Nhum, Kê Gà, Chùm Găng, Gò Đình, Hiệp Tín và Bầu Dòi, vượt quá giới hạn an toàn phóng xạ.

- Vùng có liều chiếu ngoài 1,84 mSv/năm ≤ Hn < 2,39 mSv/năm:chiếm diện tích lớn ở khu vực ven biển từ bắc Suối Nhum đến Bầu Dòi.

- Vùng có liều chiếu ngoài bức xạ gamma 0,68 mSv/năm ≤ Hn < 1,84 mSv/năm: phân bố toàn bộ diện tích còn lại của vùng nghiên cứu, thuộc giới hạn an toàn cho phép.

c. Đặc điểm liều chiếu trong qua đường hô hấp và đường tiêu hóa

* Đặc điểm các chất phóng xạ qua đường hô hấp

 

Bảng 3. Các giá trị tham số đặc trưng và liều chiếu trong khí phóng xạ phần đất liền khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum

Tham số                                                                Thông số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S	Cn+S	Cn+2S	Cn+3S
Rn+4,6Tn (Bq/m3)	108,52	1265,2	312,71	216,24	270	486,24	756,23	1026,23
Hp (mSv/năm)	0,11	1,27	0,31	0,22	0,27	0,49	0,76	1,03

 

     Giá trị phông tự nhiên là 0,22 mSv/năm. Liều chiếu trong do các chất phóng xạ xâm nhập qua đường hô hấp có những mức sau:

- Vùng có liều chiếu 1,03 mSv/năm ≤ Hp < 1,27 mSv/năm: phân bố với diện tích nhỏ ở khu vực mỏ sa khoáng titan Suối Nhum, Gò Đình, có những vị trí vượt quá giới hạn cho phép về an toàn phóng xạ.

- Vùng có liều chiếu 0,76 mSv/năm ≤ Hp < 1,03 mSv/năm: hình thành chủ yếu ở khu vực mỏ Suối Nhum và một phần diện tích nhỏ ở khu vực Bầu Dòi, Gò Đình, Kê Gà, chưa vượt mức giới hạn cho phép về an toàn phóng xạ.

- Vùng có liều chiếu 0,49 mSv/năm ≤ Hp < 0,76 mSv/năm: hình thành chủ yếu ở khu vực ven biển của hai huyện Hàm Tân và Hàm Thuận Nam, chưa vượt mức giới hạn cho phép về an toàn phóng xạ.

- Vùng có liều chiếu 0,11 mSv/năm ≤ Hp < 0,49 mSv/năm: phân bố hầu hết diện tích của vùng nghiên cứu, chưa vượt mức giới hạn cho phép về an toàn phóng xạ.

* Đặc điểm tổng hoạt độ α và β qua đường tiêu hóa nước ăn

    Kết quả phân tích mẫu nước trong phần đất liền vùng nghiên cứu tại bảng 4, cho thấy tổng hoạt độ α và β có hàm lượng dao động trong khoảng lớn.

 

Bảng 4. Các giá trị tham số tổng hoạt độ α và β trong nước ăn phần đất liền khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum

Tham số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S
Hoạt độ α (Bq/l)	0,04	0,07	0,05	0,05	0,01
Hoạt độ β (Bq/l)	0,17	0,19	0,18	0,18	0,01

 

     Theo đó, giá trị hoạt độ α và β phân tích tại các mẫu của vùng nghiên cứu nằm trong giới hạn cho phép so với QCVN01:2009/BYT và QCVN 08:2008/BTNMT. Nước tại khu vực nghiên cứu chưa bị nhiễm phóng xạ hoạt độ α và β.

d. Đặc điểm tổng liều chiếu và dự báo mức độ ô nhiễm môi trường phóng xạ phần đất liền ven biển

 

Bảng 5. Các giá trị đặc trưng liều chiếu tổng phần đất liền khu vực Nam Suối Nhum

Tham số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S	Cn+S	Cn+2S	Cn+3S
Hn (mSv/năm)	0,68	4,60	1,61	1,29	0,55	1,84	2,39	2,94
Hp (mSv/năm	0,11	1,27	0,31	0,22	0,27	0,49	0,76	1,03
H (mSv/năm)	0,79	5,86	1,93	1,51	0,82	2,33	3,15	3,97

 

 

    Dựa trên số liệu đã đo được và tính toán trong phòng, chúng tôi chia ra các mức tổng liều chiếu như sau (Hình 1):

+ Vùng có liều chiếu 3,97 ≤ H ≤ 5,86 mSv/năm liên quan với sa khoáng titan phân bố ở một diện tích nhỏ ở khu vực mỏ titan Suối Nhum, Chùm Giăng, Kê Gà, vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

+ Vùng có liều chiếu 3,15 ≤ H ≤ 3,96 mSv/năm phân bố xung quanh mỏ titan Suối Nhum, ngoài ra còn phân bố ở Gò Đình, Bầu Dòi, Kê Gà, đã bị ô nhiễm phóng xạ.

+ Vùng có liều chiếu 2,33 ≤ H ≤ 3,14 mSv/năm phân bố hầu hết các vùng ven biển của hai huyện Hàm Thuận Nam và Hàm Tân, có liều chiếu chưa vượt qua tiêu chuẩn cho phép nhưng đã có nguy cơ ô nhiễm. Các vùng này có liên quan với các mỏ quặng sa khoáng titan và các điểm quặng sa khoáng titan.

+ Vùng có liều chiếu H < 2,33 mSv/năm phân bố hầu hết ở vùng nghiên cứu.

Theo kết quả tính toán được các tác giả xác định, phông tự nhiên trên toàn vùng nghiên cứu là 1,51 mSv/năm.

Vùng ô nhiễm (H = 2,52 – 5,86 mSv/năm): có diện tích nhỏ, phân bố tại mỏ khai thác titan Suối Nhum, Kê Gà, Bầu Dòi, Chùm Giăng (Hình 1).

Vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm: có diện tích tương đối lớn bao quanh vùng ô nhiễm và phần ven biển của 2 huyện Hàm Thuận Nam, Hàm Tân (Hình 1).

Vùng an toàn là toàn bộ diện tích phần đất liền ven biển còn lại của vùng nghiên cứu (Hình 1).

    So sánh môi trường phóng xạ mỏ Nam Suối Nhum và mỏ chưa khai thác Cam Bình - Sơn Mỹ cho thấy, tổng liều chiếu khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum có giá trị Cmin - Cmax = 0.79-5,86 mSv/năm, Ctb = 1,93 mSv/năm, Cn=1,51 mSv/năm,cao hơn nhiều so với khu vực mỏ chưa khai thác Cam Bình – Sơn Mỹ có Cmin - Cmax = 0,5-1,51 mSv/năm,Ctb = 1,1 mSv/năm, Cn =1,13 mSv/năm[6]. Kết quả cũng cho thấy khu vực Cam Bình - Sơn Mỹ chưa xuất hiện các vùng ô nhiễm, trong khi khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum đã có những vùng có giá trị vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với dân thường, gây ô nhiễm môi trường phóng xạ.

3.2. Phần biển ven bờ

a. Đặc điểm gamma các nguyên tố phóng xạ trong trầm tích biển vùng nghiên cứu

 

Bảng 6. Các giá trị đặc trưng phóng xạ phần biển ven bờ khu vực Nam Suối Nhum

Tham số           Thông số	Cmin	Cmax	Ctb	Cn	S	Cn+S	Cn+2S	Cn+3S
K (%)	0,09	7,40	1,90	1,24	1,61	2,85	4,47	6,08
U (ppm)	0,93	8,75	3,58	2,32	2,67	4,99	7,66	10,32
Th (ppm)	0,58	9,05	3,44	3,28	1,77	5,06	6,83	8,61

 

    K hình thành  4 dị thường bậc 1, phân bố rải rác trong vùng ở độ sâu 0 – 20m nước; 2 dị thường bậc 2, phân bố ở vùng biển Suối Nhum, Kê Gà, Chùm Giăng ở độ sâu từ 0 - 20m nước và 1 dị thường bậc 3, phân bố ở khu vực biển Suối Nhum 0 - 12m nước.

    U hình thành 4 dị thường bậc 1 tập trung chủ yếu ở ven bờ từ 0 - 25m nước khu vực ven biển Suối Nhum, Kê Gà, Chùm Giăng; 2 dị thường bậc 2 phân bố ở độ sâu từ 0-15m nước ven biển Suối Nhum, Chùm Giăng.

    Th hình thành 5 dị thường bậc 1 phân bố rải rác vùng biển nghiên cứu, tập trung đông ở vùng biển gần các mỏ titan, đặc biệt là mỏ titan Nam Suối Nhum; 1 dị thường bậc 2 ở vùng biển  khu vực Suối Nhum độ sâu từ 17 – 20m nước.

Hình 1. Hiện trạng và dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ khu vực khai thác sa khoáng Nam Suối Nhum, Bình Thuận