Tài liệu đặc điểm phân bố khoáng sản độc hại khu vực thanh hóa quảng nam và đề xuất giải pháp phòng ngừa ảnh hưởng của chúng đến môi trường

.. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH ĐÌNH HUẤN ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN ĐỘC HẠI KHU VỰC THANH HOÁ - QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2015 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH ĐÌNH HUẤN ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN ĐỘC HẠI KHU VỰC THANH HOÁ - QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số: 62.52.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Nguyễn Phương 2. TS. Nguyễn Quang Hưng HÀ NỘI - 2015 iii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả Trịnh Đình Huấn iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................................viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN .................................. xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU ....... 8 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế-xã hội và lịch sử nghiên cứu địa chất ........... 8 1.1.1. Khái lược đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội....................................8 1.1.2. Tóm tắt lịch sử nghiên cứu địa chất............................................................ 11 1.2. Đặc điểm địa chất - khoáng sản ............................................................................ 13 1.2.1. Địa tầng .......................................................................................................... 13 1.2.2. Magma ............................................................................................................ 18 1.2.3. Kiến tạo .......................................................................................................... 21 1.2.4. Khoáng sản .................................................................................................... 29 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 35 2.1. Cơ sở lý luận ............................................................................................................ 35 2.1.1. Khái niệm và các thuật ngữ sử dụng trong luận án.................................. 35 2.1.2. Các nguyên tố phóng xạ ............................................................................... 38 2.1.3. Môi trường phóng xạ và ô nhiễm phóng xạ .............................................. 50 2.1.4. Khoáng sản độc hại khác............................................................................. 58 2.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................ 62 2.2.1. Khái quát phương pháp điều tra, đánh giá môi trường ........................... 62 2.2.2. Quy trình kiểm soát hoạt độ phóng xạ........................................................ 63 CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN ĐỘC HẠI TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU........................................................................................................... 79 3.1. Đặc điểm phân bố khoáng sản phóng xạ trong khu vực nghiên cứu ................ 79 3.2.1. Khoáng sản phóng xạ thực thụ .................................................................... 81 3.2.2. Khoáng sản phóng xạ đi k èm...................................................................... 85 3.2. Đặc điểm phân bố khoáng sản asen ...................................................................... 92 3.3. Thành phần vật chất các mỏ phóng xạ khu vực nghiên cứu.............................. 95 v 3.4. Phương thức hình thành các diện tích ô nhiễm phóng xạ .................................. 96 CHƯƠNG 4. KHOANH ĐỊNH DIỆN TÍCH DỰ BÁO Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA........................................... 99 4.1. Cơ sở và nguyên tắc khoanh định diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ .... 99 4.1.1. Cơ sở khoanh định diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ.................... 99 4.1.2. Nguyên tắc khoanh định diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ ........ 102 4.2. Kết quả khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ tự nhiên khu vực nghiên cứu ..................................................................................................................... 104 4.2.1. Phương pháp dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ.............................. 104 4.2.2. Kết quả khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ tự nhiên ...... 104 4.2.3. Các kết quả nhận được khi nghiên cứu về sự phát tán ô nhiễm phóng xạ trong môi trường khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam........................................ 132 4.2.4. Dự báo ảnh hưởng của phóng xạ đến môi trương trong quá trình điều tra, đánh giá và thăm dò khoáng sản phóng xạ ................................................. 132 4.3. Giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng .................................................. 139 4.3.1. Giái pháp tổng thể....................................................................................... 140 4.3.2. Giải pháp chi tiết......................................................................................... 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 146 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ ......... 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 151 PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 158 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Liều tương đương hàng năm trung bình toàn cầu các nguồn bức xạ tự nhiên Bảng 2.2 Liều bức xạ hàng năm trung bình đối với dân chúng ở Mỹ Bảng 2.3 Liều bức xạ hàng năm trung bình đối với dân chúng ở Canada Bảng 2.4 Mạng lưới khảo sát địa chất môi trường Bảng 2.5 Mạng lưới đo gamma môi trường Bảng 2.6 Mạng lưới đo khí phóng xạ môi tường Bảng 3.1 Tổng hợp mỏ, điểm mỏ phóng xạ hoặc mỏ, điểm khoáng sản có chứa nguyên tố phóng xạ trong khu vực nghiên cứu Bảng 3.2 Tổng hợp mỏ, điểm khoáng sản chứa asen trong khu vực nghiên cứu Bảng 3.3 Tổng hợp khoáng sản độc hại khu vực nghiên cứu Bảng 3.4 Tổng hợp thành phần vật chất khoáng sản phóng xạ khu vực nghiên cứu Bảng 4.1 Khuyến cáo về các hành động áp dụng đối với chiếu xạ tự nhiên Bảng 4.2 Phân loại đối tượng tiếp xúc với phóng xạ Bảng 4.3 Thống kê liều bức xạ giới hạn của Việt Nam và thế giới Bảng 4.4 Hoạt độ phóng xạ giới hạn trong không khí, nước và thực phẩm Bảng 4.5 Thống kê đặc trưng suất liều chiếu ngoài khu mỏ An Điềm Bảng 4.6 Thống kê nồng độ radon trong không khí trên các thành tạo địa chất khu mỏ An Điềm Bảng 4.7 Thống kê hàm lượng phổ gamma trên các thành tạo địa chất khu mỏ An Điềm Bảng 4.8 Kết quả xác định đặc trưng thống kê Hn, Ht theo phân bố chuẩn Bảng 4.9 Đặc trưng thống kê Hn, Ht khi chuyển sang giá trị ln(x) Bảng 4.10 Thống kê đặc trưng suất liều chiếu ngoài mỏ monazit Bản Gié Bảng 4.11 Thống kê đặc trưng nồng độ radon, thoron trên các thành tạo địa chất mỏ Bản Gié vii Bảng 4.12 Đặc trưng thống kê hàm lượng phổ gamma trên các thành tạo địa chất mỏ Bản Gié Bảng 4.13 Kết quả xác định đặc trưng thống kê Hn, Ht theo phân bố chuẩn Bảng 4.14 Đặc trưng thống kê Hn khi chuyển sang giá trị ln(x) Bảng 4.15 Kết quả xác định đặc trưng thống kê Htđ phân bố chuẩn mỏ ilmenit Kỳ Ninh Bảng 4.16 Kết quả khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam Bảng 4.17 Suất liều bức xạ gamma trên thân quặng khu mỏ urani An Điềm Bảng 4.18 Suất liều bức xạ gamma trên thân quặng monazit khu mỏ monazit Bản Gié Bảng 4.19 Tham số khuếch tán của radon trong môi trường khu mỏ monazit Bản Gié Bảng 4.20 Nồng độ khí phóng xạ suy giảm theo độ cao trong không khí khu mỏ monazit Bản Gié viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ địa chất khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam Hình 1.2 Sơ đồ phân bố các đơn vị kiến tạo khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam Hình 2.1 Bức xạ ion hóa và tấm che chắn Hình 2.2 Sơ đồ phân rã của ba họ phóng xạ 238 U, 232 Th và 235 U Hình 2.3 Những tác động của phóng xạ đối với con người Hình 2.4 Mô hình phát tán phóng xạ ở các mỏ urani vùng trũng Nông Sơn Hình 2.5 Sự phát tán phóng xạ vào không khí phụ thuộc vào điều kiện môi trường Hình 2.6 Mô hình hoá sự thoát khí radon vào môi trường không khí Hình 2.7 Sự phát tán của nguyên tố phóng xạ vào động thực vật và con người Hình 2.8 Đo gamma môi trường ngoài sân (độ cao 1m) Hình 2.9 Đo gamma môi trường trong nhà (độ cao 1m) Hình 2.10 Giản đồ Eh - pH của hệ Fe-As-S-O (25o C, 1atm) ở hai hàm lượng của các hợp phần Hình 2.11 Các con đường thâm nhập asen vào cơ thể con người Hình 2.12 Quy trình kiểm soát môi trường phóng xạ tự nhiên Hình 2.13 Trường bức xạ gamma của nguồn kích thước hữu hạn Hình 2.14 Mô hình phân bố nồng độ khí phóng xạ trong lớp eman hoá nằm ngang Hình 2.15 Mô hình tính nồng độ khí phóng xạ trong không khí Hình 3.1 Sơ đồ phân bố các mỏ, điểm mỏ phóng xạ trong các đơn vị kiến tạo khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam Hình 3.2 Sơ đồ địa chất mỏ urani An Điềm - Quảng Nam Hình 3.3 Mặt cắt địa chất tuyến T.31/4, mỏ urani An Điềm - Quảng Nam Hình 3.4 Sơ đồ địa chất mỏ monazit Bản Gié - Nghệ An Hình 3.5 Mặt cắt địa chất tuyến AB (T.2), mỏ monazit Bản Gié - Nghệ An Hình 3.6 Sơ đồ địa chất mỏ ilmenit Kỳ Ninh - Hà Tĩnh Hình 3.7 Mắt cắt địa chất tuyến T.22, mỏ ilmenit Kỳ Ninh - Hà Tĩnh ix Hình 3.8 Mắt cắt địa chất tuyến T.1-1, mỏ than Nông Sơn - Quảng Nam Hình 3.9 Mắt cắt địa chất tuyến T.550, mỏ graphit Tiên An - Quảng Nam Hình 3.10 Sơ đồ phân bố các mỏ, điểm khoáng sản có chứa asen trong các đơn vị kiến tạo khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam Hình 4.1 Mức liều khuyến cáo can thiệp trong chiếu xạ tự nhiên Hình 4.2 Sơ đồ nguyên tắc và quy trình khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ Hình 4.3 Tỷ lệ phần trăm các loại bệnh mắc phải của người dân sinh sống gần khu mỏ An Điềm Hình 4.4 Đồ thị tần suất suất liều chiếu ngoài khu mỏ An Điềm theo phân bố chuẩn Hình 4.5 Đồ thị tần suất suất liều chiếu trong khu mỏ An Điềm theo phân bố chuẩn Hình 4.6 Đồ thị tần suất liều chiếu ngoài khu mỏ An Điềm theo luật phân bố loga chuẩn Hình 4.7 Đồ thị tần suất liều chiếu trong khu mỏ An Điềm theo luật phân bố loga chuẩn Hình 4.8 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt địa chất - môi trường T.1 Hình 4.9 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt địa chất - môi trường T.2 Hình 4.10 Sơ đồ diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ khu mỏ An Điềm Hình 4.11 Tỷ lệ phần trăm các loại bệnh mắc phải của người dân sống gần mỏ monazit Bản Gié Hình 4.12 Đồ thị tần suất liều chiếu ngoài mỏ Bản Gié theo phân bố chuẩn Hình 4.13 Đồ thị tần suất liều chiếu trong khu mỏ Bản Gié theo phân bố chuẩn Hình 4.14 Đồ thị tần suất liều chiếu ngoài khu mỏ Bản Gié theo luật phân bố loga chuẩn Hình 4.15 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo x mặt cắt địa chất môi trường tuyến T.1 Hình 4.16 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt địa chất môi trường tuyến T.2 Hình 4.17 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt địa chất môi trường tuyến T.3 Hình 4.18 Sơ đồ diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ khu mỏ Bản Gié Hình 4.19 Đồ thị tần suất suất liều tương đương khu mỏ Kỳ Ninh theo phân bố chuẩn Hình 4.20 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt tuyến T.1 Hình 4.21 Sự biến đổi không gian của các thành phần môi trường phóng xạ theo mặt cắt tuyến T.2 Hình 4.22 Sơ đồ diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ khu mỏ Kỳ Ninh Hình 4.23 Đồ thị suy giảm suất liều bức xạ gamma trên mô hình thân quặng phóng xạ khu mỏ An Điềm Hình 4.24 Đồ thị suy giảm suất liều bức xạ gamma trên mô hình thân quặng monazit chứa phóng xạ khu mỏ Bản Gié Hình 4.25 Mô hình các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng của khoáng sản độc hại đến môi trường xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN NCS Nghiên cứu sinh Min Giá trị nhỏ nhất Max Giá trị lớn nhất TB Trung bình IACRS Tổ chức Quốc tế về an toàn bức xạ CMEA Hội đồng tương trợ kinh tế FAO Tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc IAEA Cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế ILO Tổ chức lao động quốc tế OECD Tổ chức hợp tác phát triển kinh tế UNSCEAR Ủy ban khoa học của Liên Hợp Quốc về đánh giá ảnh hưởng của phóng xạ nguyên tử ICRP Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ WHO Tổ chức Y tế Thế giới FDA Cục thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ ĐVT Đơn vị tính STP Điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn PDH Enzym pyruvat dehydrogenat CF Nồng độ STP Điều kiện nhiệt độ, áp xuất bình thường 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Phát triển kinh tế - xã hội bền vững là nhu cầu cấp bách và xu hướng tất yếu trong tiến trình phát triển của xã hội loài người. Tại Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất về Môi trường và Phát triển được tổ chức năm 1992 ở Rio de Janeiro (Brazil), 179 nước tham gia hội nghị đã thông qua tuyên bố Rio de Janeiro về môi trường và phát triển gồm 27 nguyên tắc cơ bản và chương trình nghị sự 21 (Agenda) về các giải pháp phát triển bền vững chung cho toàn thế giới trong thế kỷ 21. Cùng với xu thế phát triển chung của thế giới, nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ về kinh tế xã hội; đồng thời với quá trình phát triển đã nảy sinh nhiều vấn đề về môi trường; trong đó có vấn đề về môi trường phóng xạ và khoáng sản chứa nguyên tố phóng xạ. Ngày 17 tháng 11 năm 2010, Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã thông qua luật Khoáng sản sửa đổi số 60/2010/QH12, trong đó điều 44, chương 7 có nêu rõ: “Tổ chức, cá nhân thăm dò khoáng sản độc hại phải thực hiện các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, tác động xấu đến sức khoẻ con người; trường hợp đã gây ô nhiễm môi trường thì phải xác định đầy đủ các yếu tố gây ô nhiễm, thực hiện các biện pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm; trường hợp thăm dò khoáng sản độc hại chứa chất phóng xạ còn phải thực hiện quy định của Luật năng lượng nguyên tử và các quy định khác của pháp luật liên quan”. Trên cơ sở Luật khoáng sản được Quốc hội phê chuẩn ngày 09 tháng 3 năm 2012, Thủ tướng chính phủ nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã ban hành Nghị định số 15/2012/NĐ-CP Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Khoáng sản, trong đó mục 1, điều 6, chương 1 có ghi rõ: “Khoáng sản độc hại gồm khoáng sản phóng xạ, thủy ngân, asen, asbest; khoáng sản chứa các nguyên tố phóng xạ hoặc độc hại mà khi khai thác có thể phát tán ra môi trường những chất phóng xạ hoặc độc hại vượt mức quy định của quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam”. Khoáng sản là nguồn tài nguyên giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội đối với mỗi quốc gia. Qua nhiều năm tìm kiếm, đánh giá và thăm dò, cho đến nay trên lãnh thổ Việt Nam đã phát hiện được rất nhiều mỏ, điểm khoáng sản; trong đó có một lượng không nhỏ là mỏ, điểm khoáng sản thuộc loại khoáng sản 2 phóng xạ và mỏ, điểm khoáng sản có chứa nguyên tố phóng xạ. Trong tự nhiên, khoáng sản phóng xạ có thể tồn tại là mỏ độc lập hoặc ở dạng khoáng vật, dạng nguyên tố đi cùng với các khoáng sản khác. Để đánh giá về sự ô nhiễm, phát tán của phóng xạ (khoáng sản độc hại) vào môi trường và ảnh hưởng của chúng đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người; trước hết phải hiểu biết về môi trường phóng xạ tự nhiên, đặc điểm phân bố và mức độ ảnh hưởng của chúng đến môi trường ở từng khu vực, từng diện tích cụ thể; phải khoanh định các diện tích phân bố khoáng sản phóng xạ, diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ tự nhiên và đánh giá tác động của chúng đến môi trường. Đây là một nhiệm vụ hết sức cấp thiết và mang tính thời sự. Khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam thuộc đới cấu trúc Trường Sơn, nằm giữa khối Nam Trung Hoà và khối nâng Kon Tum có cấu trúc địa chất phức tạp, phát triển nhiều hệ thống đứt gãy, uốn nếp, các thành tạo magma,..., mỗi điều kiện địa chất đặc trưng tạo nên các mỏ, điểm khoáng sản có quy mô khác nhau, trong đó có mặt các khoáng sản độc hại. Khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam có dự án nghiên cứu “Khoanh định diện tích chứa khoáng sản độc hại và đánh giá khả năng ảnh hưởng môi trường trên lãnh thổ Việt Nam (phần đất liền) phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững” được triển khai từ năm 2009 do NCS làm chủ nhiệm và một số dự án do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện trong khu vực các mỏ phóng xạ, các đề tài, dự án đánh giá môi trường trong các mỏ sa khoáng ven biển, các dự án đánh giá môi trường đô thị và các đề án điều tra cơ bản có đánh giá môi trường liên quan khoáng sản độc hại, khoáng sản phóng xạ kèm theo. Tuy nhiên công tác đánh giá môi trường phóng xạ nói riêng, môi trường liên quan đến khoáng sản độc hại nói chung chưa mang tính thống nhất về hệ phương pháp, tiêu chí khoanh định, cách thức xử lý và kết quả khoanh định là khác nhau. Đề tài: “Đặc điểm phân bố khoáng sản độc hại khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam và đề xuất giải pháp phòng ngừa ảnh hưởng của chúng đến môi trường” được nghiên cứu sinh lựa chọn là nhằm góp phần giải quyết những vấn đề cấp thiết do thực tế đòi hỏi và có tính thời sự. Trong khuôn khổ và khối lượng của một luận án giành học vị tiến sĩ địa chất, NCS chỉ tập trung nghiên cứu về khoáng sản phóng xạ trong phạm vi các tỉnh từ 3 Thanh Hóa đến Quảng Nam. Các loại khoáng sản độc hại khác theo quy định trong luật khoáng sản Việt Nam (năm 2010) và Nghị định số 15/2012/NĐ-CP của Chính phủ do tài liệu còn nhiều hạn chế và hiện các nhà khoa học cũng còn có nhiều ý kiến khác nhau, nên luận án NCS không đi sâu nghiên cứu. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: diện tích phân bố các mỏ, điểm khoáng sản độc hại; trọng tâm là các mỏ phóng xạ và các mỏ, điểm khoáng sản chứa nguyên tố phóng xạ. - Phạm vi nghiên cứu: các thành tạo địa chất chứa khoáng sản độc hại; trọng tâm là các thành tạo địa chất chứa khoáng sản phóng xạ phân bố trên địa bàn các tỉnh từ Thanh Hoá đến Quảng Nam. 3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố khoáng sản độc hại; trọng tâm là khoáng sản phóng xạ và các diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam; xây dựng cơ sở và nguyên tắc khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ. Xác lập quy trình kiểm soát môi trường phóng xạ (hệ phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ) và đề xuất giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến môi trường trong khu vực nghiên cứu. 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Để đạt được mục tiêu trên, luận án tập trung giải quyết các nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất khoáng sản độc hại; trọng tâm là khoáng sản phóng xạ và các diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên trong khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam; - Nghiên cứu xác định các thành phần môi trường phóng xạ tự nhiên, đánh giá hiện trạng và mức độ ảnh hưởng của nguyên tố phóng xạ đến môi trường trong khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam; - Xác lập quy trình kiểm soát môi trường phóng xạ tự nhiên (hệ phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ) và khoanh định các diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ theo tiêu chí môi trường trên khu vực Thanh Hóa - Quảng Nam. Áp dụng 4 thử nghiệm trên một số mỏ, điểm khoáng sản phóng xạ hoặc các mỏ, điểm khoáng sản có chứa nguyên tố phóng xạ trong khu vực nghiên cứu; - Dự báo ảnh hưởng của phóng xạ tự nhiên đến môi trường do quá trình điều tra, thăm dò khoáng sản phóng xạ hoặc khoáng sản chứa nguyên tố phóng xạ; từ đó đề xuất giải pháp phòng ngừa và giảm thiểu mức độ ảnh hưởng của phóng xạ tự nhiên đến môi trường sinh thái và sức khoẻ con người. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực hiện các nhiệm vụ nêu trên, NCS đã sử dụng các phương pháp: - Thu thập, tổng hợp các loại tài liệu liên quan khoáng sản phóng xạ trên thế giới và Việt Nam; - Phương pháp tiếp cận hệ thống, kết hợp phương pháp địa chất môi trường (khảo sát, nghiên cứu, đo đạc các thông số môi trường tại thực địa); - Lấy và phân tích mẫu môi trường theo các tiêu chuẩn của Việt Nam và thế giới bằng phương pháp phổ gamma phông thấp, quang phổ hấp thụ nguyên tử...; - Mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu bằng các mô hình địa môi trường (bản đồ địa chất môi trường, mặt cắt địa chất môi trường) kết hợp một số mô hình toán để xử lý tài liệu địa môi trường. - Sử dụng phương pháp đối sánh, kết hợp kinh nghiệm thực tế và ý kiến chuyên gia. 6. CƠ SỞ TÀI LIỆU Luận án được thực hiện trên cơ sở tài liệu của do NCS thu thập và nghiên cứu phóng xạ trong quá trình công tác tại Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm từ năm 2002 đến nay. NCS đã trực tiếp thi công đề án khoanh định diện tích khoáng sản độc hại (trong đó có khoáng sản phóng xạ) và tham gia xây dựng Thông tư Quy định kỹ thuật công tác điều tra, đánh giá địa chất môi trường khoáng sản độc hại, các đề tài về khoáng sản độc hại trên toàn quốc và triển khai nhiều đợt khảo sát thực địa; đặc biệt khu vực từ Thanh Hoá tới Quảng Nam.Ngoài ra, NCS còn tham khảo các tài liệu của nhiều công trình nghiên cứu có liên quan tới lĩnh vực địa chất môi trường, địa chất - khoáng sản, địa vật lý môi trường. Các tài liệu tham khảo được thể hiện trong danh mục tài liệu tham khảo của luận án. 7. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 5 7.1. Xác lập quy trình kiểm soát môi trường phóng xạ tự nhiên (hệ phương pháp điều tra khảo sát môi trường phóng xạ) (hình 2.12) khác biệt so với khảo sát địa chất khoáng sản, mạng lưới khảo sát phân bố đều dựa trên số điểm/km2 và các phương pháp đo gamma, khí phóng xạ đối với khu vực dân cư gồm đo trong nhà, ngoài nhà để tính liều hiệu dụng. Xác lập công thức tính liều hiệu dụng phù hợp với tài liệu thực tế và thiết bị máy móc đo phóng xạ môi trường hiện có của Việt Nam. 7.2. Các yếu tố thành phần gây ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên (liều chiếu ngoài, liều chiếu trong và liều tương đương) có dạng phân bố thống kê theo mô hình chuẩn hoặc loga chuẩn và có quan hệ mật thiết với quy mô và vị trí phân bố các mỏ, điểm mỏ khoáng sản phóng xạ; hoặc mỏ, điểm mỏ chứa nguyên tố phóng xạ. Phông tự nhiên môi trường phóng xạ trong khu vực nghiên cứu có sự thay đổi khá lớn từ 1,43 mSv/năm đến 3,0 mSv/năm, tập trung cao ở các khu vực Tây Nghệ An và Tây Quảng Nam. 7.3. Các diện tích dự báo ô nhiễm phóng xạ tự nhiên được hình thành chủ yếu theo phương thức lan tỏa phân bố xung quanh thân quặng trên các mỏ, điểm khoáng sản phóng xạ thực thụ hoặc mỏ, điểm khoáng sản chứa nguyên tố phóng xạ (U, Th). 7.4. Quá trình điều tra, thăm dò các mỏ, điểm khoáng sản phóng xạ hoặc mỏ, điểm khoáng sản chứa phóng xạ làm tăng tổng liều bức xạ trong khu vực nghiên cứu cả về không gian (trong phạm vi 50 ÷ 70m tính từ vị trí công trình thăm dò) và mức độ (gia tăng gấp 2 ÷ 7 lần liều chiếu cho phép đối với dân chúng). Sự gia tăng tổng liều bức xạ do hoạt động địa chất phụ thuộc vào thành phần vật chất quặng, hàm lượng urani hoặc thori trong các thân quặng, cũng như quy mô và mức độ điều tra, thăm dò. 8. LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ 8.1. Luận điểm 1: Diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên được hình thành chủ yếu theo phương thức lan tỏa trong môi trường nước, đất, không khí và động thực vật xung quanh các mỏ, điểm khoáng sản phóng xạ thực thụ; hoặc mỏ, điểm khoáng sản có chứa các nguyên tố phóng xạ (U, Th). Trong đó diện tích ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên do chuỗi phân rã của đồng vị phóng xạ họ thori đóng vai trò chính phân bố chủ yếu trong các trầm tích Holocen giữa tạo thành dải không liên tục dọc bờ biển từ Thanh Hóa đến Quảng Nam và một 6 vài nơi trong các thung lũng giữa núi phía tây Nghệ An; các diện tích ô nhiễm do chuỗi phân rã của đồng vị phóng xạ họ urani đóng vai trò cơ bản phân bố trong các đá trầm tích tuổi Trias, tập trung ở trũng Nông Sơn phía Tây Quảng Nam. 8.2. Luận điểm 2: Tuân thủ theo khuyến cáo của ICRP (2000), luận án đã xác lập nguyên tắc chung và nguyên tắc riêng phân chia và khoanh định các “diện tích dự báo ô nhiễm”, “diện tích kiểm soát” và “diện tích an toàn” về môi trường phóng xạ tự nhiên cho khu vực nghiên cứu. Xác lập quy trình kiểm soát môi trường phóng xạ tự nhiên phù hợp với thực tế, đủ mức chi tiết và bảo đảm độ tin cậy cho việc đề xuất các giải pháp phòng ngừa và giảm thiểu ảnh hưởng của phóng xạ tự nhiên đến môi trường. 9. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 9.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của Luận án góp phần nhận thức đầy đủ và toàn diện hơn về đặc điểm phân bố khoáng sản phóng xạ và các diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên trong khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam; - Xác định các thành phần môi trường phóng xạ tự nhiên, dự báo hiện trạng và mức độ ảnh hưởng của môi trường phóng xạ trong hoạt động điều tra và thăm dò khoáng sản phóng xạ và khoáng sản chứa nguyên tố phóng xạ đến môi trường; - Góp phần hoàn thiện phương pháp luận đánh giá môi trường phóng xạ ở các mỏ phóng xạ thực thụ và các mỏ phóng xạ đi kèm nói riêng các mỏ khoáng sản độc hại nói chung. 9.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu đóng góp những cơ sở dữ liệu địa chất môi trường quan trọng thu nhận từ những máy móc thiết bị hiện đại và là tài liệu thực tế, có ý nghĩa trong quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội khu vực Thanh Hoá - Quảng Nam. 10. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương: Chương 1. Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu; Chương 2. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu; Chương 3. Đặc điểm phân bố khoáng sản độc hại trong khu vực nghiên cứu; 7 Chương 4. Khoanh định diện tích dự báo ô nhiễm môi trường phóng xạ và đề xuất giải pháp phòng ngừa. Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Phương, TS. Nguyễn Quang Hưng. NCS bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn khoa học đã hướng dẫn tận tình, hiệu quả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án của nghiên cứu sinh. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Bộ Môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Địa chất, Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, phòng Sau đại học, khoa Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Tổng cục Môi trường, Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Địa chất - Viện hàm lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và các Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh từ Thanh Hoá đến Quảng Nam. NCS cũng luôn nhận được sự góp ý và động viên của GS.TS. Đồng Văn Nhì, GS.TS. Lê Khánh Phồn, PGS.TS. Đặng Xuân Phong, PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm, TS. Nguyễn Tiến Dũng, TS. Lương Quang Khang, PGS.TS. Nguyễn Quang Luật, TS. Trần Bình Trọng, TS. Mai Thế Toản, TS. Bùi Tất Hợp, TS. Nguyễn Đắc Đồng, TS. Trần Văn Miến, TS. Nguyễn Văn Nam và các nhà khoa học khoa Địa chất, khoa Môi trường, khoa Dầu khí thuộc trường Đại học Mỏ - Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt nam, Tổng cục Môi trường, Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và các đồng nghiệp. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn về những hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện của các đơn vị, các nhà khoa học và các đồng nhiệp; xin cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất, các nhà môi trường đã có những công trình nghiên cứu trước và cho phép NCS tham khảo và kế thừa trong luận án này. 8 CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế-xã hội và lịch sử nghiên cứu địa chất 1.1.1. Khái lược đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội 1.1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên Vùng nghiên cứu bao gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam có diện tích 61.899,5km2 (số liệu năm 2012) được giới hạn bởi tọa độ địa lý: Từ 15o 23’28” đến 20o 40’00” vĩ độ Bắc; Từ 103o 48’00” đến 108o 44’04” kinh độ Đông. - Địa hình: vùng nghiên cứu nằm ở phía đông của dãy Trường Sơn có địa hình khá phức tạp với các thung lũng, cao nguyên khá bằng phẳng cho đến các đỉnh núi cao bị phân cắt mạnh mẽ. + Thanh Hóa: có địa hình đa dạng, thấp dần từ Tây sang Đông với độ cao của vùng núi chiếm 75,4% (8.390,4km2 ) với độ cao từ 600 ÷ 700m, độ dốc trên 25o , sau đó chuyển tiếp sang vùng trung du có độ cao trung bình 150 ÷ 200m với độ dốc từ 15 ÷ 20o , vùng đồng bằng chiếm 14,61% diện tích toàn tỉnh với độ cao trung bình 5 ÷ 15m vùng này được bồi tụ bởi hệ thống sông Mã, sông Bạng, Sông Yên … Tiếp đến là vùng biển có địa hình tương đối bằng phẳng chạy dọc theo bờ biển với độ cao trung bình 3 ÷ 6m tạo ra các khu du lịch nổi tiếng (Sầm Sơn…)và tạo điều kiện thuận lợi cho cho việc nuôi trồng thuỷ sản, phát triển các khu công nghiệp, dịch vụ. + Nghệ An: có địa hình đa dạng, phức tạp và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây - Bắc xuống Đông - Nam. Đỉnh núi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu,… có nơi chỉ cao đến 0,2 m so với mặt nước biển. Trong tỉnh đồi núi chiếm 83% diện tích đất tự nhiên của toàn tỉnh. + Hà Tĩnh: có địa hình hẹp và dốc, nghiêng từ Tây sang Đông, độ dốc trung bình 1,2%. Phía Tây là núi cao (trung bình 1.500m), kế tiếp là đồi bát úp, dãy đồng bằng nhỏ, hẹp (trung bình 500m) và cuối cùng là bãi cát ven biển. Địa hình đồi núi chiếm 80% diện tích tự nhiên, phân hoá phức tạp và bị chia cắt mạnh, hình thành 9 các vùng sinh thái khác nhau. Trong mỗi vùng có liên hệ bền chặt về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái từ thượng nguồn tới ven biển. Địa hình đó đã tạo ra những cảnh quan có giá trị đối với du lịch như: Rừng nguyên sinh Vũ Quang, Thác Vũ Môn, Bãi tắm Xuân Thành, Thạch Hải, Thiên Cầm, … + Quảng Bình: có địa hình hẹp và dốc từ phía Tây sang phía Đông 85% tổng diện tích tự nhiên là đồi núi. Toàn bộ diện tích được chia thành vùng sinh thái cơ bản: vùng núi cao, vùng đồi và trung du, vùng đồng bằng, vùng cát ven biển. + Quảng Trị: có địa hình khá đa dạng bao gồm núi, đồi, đồng bằng, cồn cát và bãi biển chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trùng với phương của đường bờ biển, tuy nhiên ở quy mô nhỏ hơn, từng dãy núi, từng dải đồi thì địa hình lại có hướng song song với các thung lùng sông lớn như Cam Lộ, Thạch Hãn, Bến Hải.... Các bậc địa hình bị phân cắt khá mạnh bởi mạng lưới sông suối dày đặc với trắc diện dọc và ngang đều dốc. Đồng bằng hẹp, phía tây thì lộ đá gốc, phía đông thì địa hình cát. Dải địa hình đồng bằng cấu tạo bới phù sa ở giữa thấp. + Thừa Thiên Huế: có địa hình được xem như tận cùng phía Nam của dãy núi trung bình Trường Sơn Bắc phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, đến phía nam của tỉnh dãy núi Trường Sơn Bắc hoàn toàn biến đổi do khối núi trung bình ở á vĩ tuyến cắt ngang ra biển Bạch Mã - Hải Vân. Đặc trưng về địa hình của dãy Trường Sơn Bắc là sườn phía Tây thoải, thấp dần về phía sông Mêkông, còn sườn phía Đông khá dốc, bị chia cắt mạnh thành các dãy núi trung bình, núi thấp, đồi gò và tiếp nối là đồng bằng duyên hải, đầm phá, cồn đụn cát chắn bờ và biển Đông, trong đó khoảng 75,1% tổng diện tích là núi đồi, 24,9% diện tích là đồng bằng duyên hải, đầm phá và cồn đụn cát nội đồng và chắn bờ. + Quảng Nam: có địa hình tương đối phức tạp với địa hình nghiêng dần từ tây sang đông hình thành ba kiểu địa hình rõ rệt: vùng núi cao, trung du và dải đồng bằng ven biển. Mặt khác các vùng này lại bị chia cắt theo các lưu vực sông Vu Gia, Thu Bồn, Tam Kỳ… tạo nên cho các cùng có những nét đặc thù riêng. Vùng đồi núi chiếm 72% diện tích tự nhiên với nhiều ngọn cao trên 2.000m như núi Lum Heo cao 2.045m, núi Tion cao 2.032m,... Ngoài ra, vùng ven biển phía đông sông Trường Giang là dài cồn cát chạy dài từ Điện Ngọc, Điện Bàn đến Tam Quan, Núi Thành.