Tổng quan nghiên cứu

Khu vực vùng núi Tây Bắc Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Lai Châu với diện tích tự nhiên 9.068,78 km2 và mật độ dân số trung bình khoảng 44,64 đến 69 người/km2, sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản đất hiếm phong phú bậc nhất cả nước. Các mỏ quặng lớn như Bắc Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao và Thèn Sin có hàm lượng tổng oxit đất hiếm (TR2O3) dao động từ 0,3% đến 34%, với trữ lượng dự báo lên tới hàng triệu tấn quặng (riêng mỏ Bắc Nậm Xe đạt 2,1 triệu tấn cấp B+C1). Tuy nhiên, các thân quặng đất hiếm này luôn cộng sinh chặt chẽ với các nguyên tố phóng xạ tự nhiên như Thori (Th), Urani (U), Radi (Ra) và khí phóng xạ Radon (Rn).

Khi đất phủ bị bóc tách do quá trình phong hóa tự nhiên hoặc các hoạt động điều tra, thăm dò và khai thác khoáng sản, các chất phóng xạ dễ dàng phát tán vào môi trường đất, nước và không khí, làm gia tăng nguy cơ phơi nhiễm bức xạ ion hóa đối với hệ sinh thái và cộng đồng dân cư bản địa. Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Khoa học Môi trường của tác giả Trần Đức Thịnh, dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Văn Thụy tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội (năm 2019), tập trung giải quyết bài toán cấp bách này. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là đánh giá hiện trạng môi trường phóng xạ tự nhiên trên địa bàn huyện Phong Thổ, huyện Tam Đường và thành phố Lai Châu; xác định các dị thường phóng xạ vượt ngưỡng an toàn; phân vùng ô nhiễm và định hướng hệ thống giải pháp đồng bộ nhằm phòng ngừa, giảm thiểu tác hại bức xạ đối với sức khỏe của hơn 13.000 cư dân sinh sống trong khu vực bị ảnh hưởng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân rã phóng xạ tự nhiên của các họ phóng xạ nguyên thủy gồm Urani-238, Thori-232 và Actini-235, cùng với mô hình đánh giá tác động sinh học của bức xạ ion hóa theo tiêu chuẩn của Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ (ICRP) và Ủy ban Khoa học Liên Hợp Quốc về Ảnh hưởng của Bức xạ Nguyên tử (UNSCEAR). Các khái niệm then chốt được vận dụng bao gồm:

  • Cường độ bức xạ gamma và suất liều tương đương bức xạ (đo bằng µSv/h hoặc µR/h), phản ánh mức độ nguy hại của trường bức xạ ngoài.
  • Nồng độ hoạt độ phóng xạ của khí Radon-222 và Thoron-220 trong không khí (đo bằng Bq/m3), quyết định liều chiếu trong qua đường hô hấp.
  • Hoạt độ phóng xạ riêng của các đồng vị trong môi trường nước và lương thực (Bq/l hoặc Bq/kg), phản ánh mức phơi nhiễm qua đường tiêu hóa.
  • Liều hiệu dụng hàng năm (mSv/năm), chỉ số tổng hợp đánh giá nguy cơ tổn thương tất định và tổn thương di truyền đối với cơ thể người, so sánh trực tiếp với giới hạn liều công chúng 1 mSv/năm quy định tại Thông tư 19/2012/TT-BKHCN của Bộ Khoa học và Công nghệ.

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua các đợt khảo sát thực địa chi tiết và kế thừa dữ liệu quan trắc từ Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm và Liên đoàn Vật lý Địa chất trong giai đoạn 2018 - 2019. Phương pháp chọn mẫu và cỡ mẫu được thiết kế chặt chẽ theo các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia:

  • Đo đạc thực địa: Mạng lưới đo suất liều gamma và nồng độ khí phóng xạ được triển khai ở tỷ lệ 1:1.000 đến 1:10.000, với lưới đo 50 m x 50 m trong khu mỏ và 100 m x 100 m tại khu dân cư. Sử dụng máy đo DKS-96 (Nga) và Inspector (Mỹ) với độ nhạy 0,01 µSv/h để xác định liều chiếu ngoài; máy RAD-7 (Mỹ) với độ nhạy 1 Bq/m3 để đo nồng độ Radon trong không khí và nước; máy phổ gamma GAD-6 và GS-512 (Canada) đo hàm lượng K, U, Th. Sai số đo lặp kiểm tra thực địa luôn được kiểm soát dưới 15% đối với phổ gamma và dưới 30% đối với khí phóng xạ.
  • Cỡ mẫu phân tích phòng thí nghiệm: Thu thập 100 mẫu đất đá, bùn lắng và quặng (khối lượng 3 kg/mẫu ở độ sâu 10 cm) để phân tích phổ gamma đa kênh (độ nhạy 0,1 ppm đối với U, Th và 0,1% đối với K); 30 mẫu nước sinh hoạt và nước mặt (3 lít/mẫu, axit hóa 5% HCl) phân tích tổng hoạt độ alpha, beta theo tiêu chuẩn TCVN 6053 và TCVN 6029; 30 mẫu thực vật và nông sản (lúa, ngô, sắn, chè) phân tích phổ gamma phông thấp.
  • Quan trắc và điều tra xã hội học: Bố trí trạm quan trắc cố định QT01 tại Nậm Xe và các trạm phụ trợ tại Tam Đường, Mường So để theo dõi biến thiên bức xạ theo mùa; kết hợp phát phiếu điều tra dịch tễ học và nhân khẩu học tại các hộ gia đình và trạm y tế xã.

Lý do lựa chọn hệ phương pháp tích hợp này là nhằm đảm bảo tính toán đầy đủ cả ba thành phần liều: liều chiếu ngoài, liều chiếu trong do hô hấp và liều chiếu trong do hấp thụ qua chuỗi thức ăn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Suất liều bức xạ gamma và trường bức xạ ngoài: Tại các khu vực chứa thân quặng đất hiếm như mỏ Đông Pao và mỏ Nậm Xe, cường độ bức xạ gamma ghi nhận giá trị rất cao, phổ biến từ 50 µR/h đến 570 µR/h, cao gấp 5 đến 25 lần so với phông bức xạ tự nhiên bình thường (khoảng 10 - 20 µR/h). Suất liều tương đương bức xạ ngoài trời tại khu vực mỏ đạt từ 0,6 µSv/h đến 2,5 µSv/h, dẫn đến mức liều chiếu ngoài hàng năm vượt xa ngưỡng an toàn thông thường.

  2. Nồng độ khí phóng xạ Radon trong không khí: Tại các thung lũng kín gió và các công trình nhà ở xây dựng gần đới dập vỡ kiến tạo thuộc xã Nậm Xe và xã Bản Hon, nồng độ Radon (222Rn) trong không khí dao động từ 80 Bq/m3 đến hơn 350 Bq/m3. Mức tích tụ này cao hơn từ 180% đến 400% so với khu vực trung tâm thành phố Lai Châu (chỉ dao động từ 25 Bq/m3 đến 45 Bq/m3).

  3. Hàm lượng các nguyên tố Thori và Urani trong thổ nhưỡng: Kết quả phân tích phổ gamma đa kênh xác định hàm lượng Thori (ThO2) trong đất đá vùng mỏ dao động phổ biến từ 0,01% đến 1,5%, cá biệt một số điểm quặng đạt tới 5%; hàm lượng Urani (U3O8) đạt từ 0,004% đến 0,02%. Sự làm giàu của Thori chiếm ưu thế vượt trội so với Urani, tạo nên đặc trưng phổ bức xạ giàu Thori của đới cấu trúc Tây Bắc.

  4. Tổng liều hiệu dụng và phân vùng ô nhiễm: Tổng liều tương đương bức xạ hàng năm tại các khu vực mỏ và vùng phụ cận dao động từ 3 mSv/năm đến 44 mSv/năm, giá trị trung bình toàn vùng không an toàn đạt 4,2 mSv/năm, vượt từ 300% đến 4.300% so với giới hạn an toàn công chúng 1 mSv/năm. Luận văn đã khoanh định chi tiết 13 khu vực không an toàn với tổng diện tích 85,43 km2 (có 5.262 người dân đang sinh sống) và 12 khu vực cần kiểm soát bức xạ với diện tích 38 km2 (ảnh hưởng 8.072 người).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi tạo nên các dị thường phóng xạ cường độ cao tại khu vực nghiên cứu bắt nguồn từ các phức hệ magma kiềm giàu khoáng vật phụ chứa phóng xạ (như monazit, bastnaesit, parizit) thuộc phức hệ Pu Sam Cap và phức hệ Nậm Xe - Tam Đường. Các đứt gãy kiến tạo cấp I (đứt gãy Bản Lang - Nậm Xe, đứt gãy Bình Lư - Thân Thuộc) đóng vai trò là kênh dẫn nhiệt dịch tạo quặng và là đới dập vỡ khiến khí Radon dễ dàng thoát lên mặt đất. Bên cạnh đó, điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa với lượng mưa lớn (trên 2.700 mm/năm) và mạng lưới sông suối dốc (5,5 - 6 km suối/km2) thúc đẩy quá trình xói mòn, rửa trôi quặng chứa Thori và Urani từ đỉnh núi cao xuống các dòng suối như suối Đông Pao, sông Nậm So, gây lan truyền ô nhiễm vào nguồn nước tưới và đất canh tác.

So sánh với các nghiên cứu phóng xạ tại vùng mỏ than Thanh Sơn (Phú Thọ) hoặc mỏ Urani Pà Lừa (Quảng Nam), mức độ ô nhiễm bức xạ tại Tam Đường và Phong Thổ có tính chất phức tạp hơn do sự đan xen giữa dị thường diện tích rộng và các điểm dân cư tập trung. Để trực quan hóa các kết luận, dữ liệu nghiên cứu được trình bày chi tiết trên bản đồ phân vùng môi trường phóng xạ tỷ lệ 1:1.000, đồ thị biến thiên suất liều theo chu kỳ thời gian tại trạm quan trắc QT01 Nậm Xe, và bảng tổng hợp đối chiếu tổng liều tương đương cho 8 khu vực trọng điểm gồm mỏ Đông Pao, mỏ Nậm Xe, thành phố Lai Châu, thị trấn Mường So, thị trấn Tam Đường, thị trấn Pa So, xã Khổng Lào và cửa khẩu Ma Lù Thàng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả khảo sát và tính toán liều chiếu xạ, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm giảm thiểu rủi ro bức xạ cho cộng đồng:

  1. Rà soát quy hoạch sử dụng đất và di dời dân cư: Ủy ban nhân dân tỉnh Lai Châu và các huyện Tam Đường, Phong Thổ cần đưa toàn bộ 85,43 km2 thuộc 13 khu vực không an toàn vào danh mục đất hạn chế xây dựng công trình dân sinh lâu dài. Xây dựng lộ trình di dời tái định cư cho 5.262 người dân đang sinh sống tại các điểm tâm dị thường bức xạ cao (suất liều vượt 10 mSv/năm), hoàn thành trong giai đoạn 2021 - 2025.

  2. Cải tạo kết cấu nhà ở và kiểm soát khí Radon: Hướng dẫn người dân tại các xã Nậm Xe, Bản Hon và Thèn Sin cải tạo nền nhà bằng cách láng vữa xi măng dày hoặc trải màng chống thấm để bịt kín các khe nứt tiếp xúc với nền đất; thiết kế tăng cường cửa thông gió tự nhiên hoặc lắp quạt hút khí cơ học nhằm hạ nồng độ Radon trong nhà xuống dưới ngưỡng khuyến nghị 100 Bq/m3 trong vòng 12 tháng.

  3. Xử lý nguồn nước sinh hoạt và lương thực: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lai Châu phối hợp với Sở Y tế đầu tư xây dựng các trạm cấp nước sạch tập trung từ tầng chứa nước an toàn, trang bị hệ thống lọc kết tủa và làm thoáng để loại bỏ Radi và khí Radon, đảm bảo hoạt độ tổng alpha dưới 0,5 Bq/l và tổng beta dưới 1,0 Bq/l phục vụ hơn 8.000 người dân trong vùng kiểm soát trước năm 2024. Khuyến cáo người dân không sử dụng nguồn nước suối chảy trực tiếp từ thân mỏ để tưới tiêu cho lúa và cây ăn quả.

  4. Thiết lập mạng lưới quan trắc và giám sát bức xạ định kỳ: Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Lai Châu phối hợp với Liên đoàn Địa chất Xạ Hiếm duy trì hoạt động trạm quan trắc QT01 Nậm Xe và lắp đặt thêm 3 trạm quan trắc bán tự động tại Đông Pao, Tam Đường và Ma Lù Thàng; thực hiện đo kiểm tra suất liều và phân tích mẫu môi trường định kỳ 3 tháng/lần nhằm cảnh báo sớm các biến động bức xạ khi các mỏ đất hiếm bước vào giai đoạn khai thác công nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Khoa học và Công nghệ, Ban Quản lý các Khu kinh tế và Ủy ban nhân dân các cấp tại tỉnh Lai Châu sử dụng bản đồ phân vùng ô nhiễm để quy hoạch không gian đô thị, cấp phép thăm dò khoáng sản và xây dựng phương án ứng phó sự cố bức xạ.

  2. Các viện nghiên cứu, trường đại học và nhà khoa học: Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các ngành Khoa học Môi trường, Địa chất học, Vật lý Hạt nhân và Y học Môi trường tham khảo quy trình tích hợp các phương pháp đo phổ gamma, xác định nồng độ Radon bằng máy RAD-7 và công thức tính toán liều tương đương.

  3. Các doanh nghiệp khai khoáng và chế biến đất hiếm: Các chủ đầu tư dự án khai thác mỏ Nậm Xe, Đông Pao sử dụng tài liệu này để lập báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), thiết kế bãi thải quặng ngăn ngừa rò rỉ phóng xạ và trang bị phương tiện bảo hộ lao động đạt chuẩn an toàn bức xạ cho công nhân.

  4. Cán bộ y tế dự phòng và cộng đồng dân cư địa phương: Các trạm y tế cơ sở và tổ chức xã hội tại Phong Thổ, Tam Đường nắm bắt các chỉ số rủi ro dịch tễ để triển khai khám sàng lọc bệnh nghề nghiệp, tầm soát bệnh đường hô hấp và nâng cao nhận thức tự bảo vệ sức khỏe cho đồng bào thiểu số.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguồn gốc chính gây ô nhiễm phóng xạ tại Tam Đường và Phong Thổ là gì? Hiện trạng phóng xạ cao tại khu vực này có nguồn gốc tự nhiên từ các mỏ đất hiếm lớn như Nậm Xe và Đông Pao. Quặng đất hiếm tại đây cộng sinh với hàm lượng đáng kể các khoáng vật chứa Thori (từ 0,01% đến 5% ThO2) và Urani (từ 0,004% đến 0,02% U3O8), bị phát tán mạnh khi lớp đất phủ bị bóc tách và phong hóa.

  2. Người dân sinh sống tại vùng mỏ đang tiếp nhận liều chiếu xạ hàng năm là bao nhiêu? Tổng liều tương đương bức xạ trung bình mà người dân tại các khu vực không an toàn tiếp nhận dao động từ 3 mSv/năm đến 44 mSv/năm (trung bình 4,2 mSv/năm). Mức liều này cao gấp 3 đến 44 lần so với giới hạn an toàn công chúng 1 mSv/năm theo quy định của Thông tư 19/2012/TT-BKHCN.

  3. Khí Radon gây nguy hại như thế nào đối với sức khỏe con người? Khí Radon (222Rn) sinh ra từ sự phân rã của Radi trong đất đá và tích tụ trong các phòng kín, nhà ở vùng mỏ với nồng độ từ 80 đến hơn 350 Bq/m3. Khi hít thở, các hạt alpha năng lượng cao từ Radon và các sản phẩm phân rã bám vào biểu mô phổi, gây phá hủy cấu trúc tế bào và làm tăng nguy cơ ung thư phổi.

  4. Nguồn nước và lương thực tại khu vực nghiên cứu có đạt quy chuẩn an toàn không? Một số mẫu nước suối chảy qua thân quặng và nước giếng đào nông có tổng hoạt độ alpha vượt ngưỡng 0,5 Bq/l. Đồng thời, một số mẫu nông sản trồng gần thân quặng (ngô, sắn, chè) đã ghi nhận sự tích lũy vi lượng của Thori và Urani, cần áp dụng các biện pháp xử lý nước lọc trước khi ăn uống.

  5. Giải pháp đơn giản nhất để người dân giảm thiểu phơi nhiễm bức xạ trong nhà là gì? Người dân nên thường xuyên mở cửa sổ tạo thông gió để giảm nồng độ Radon tích tụ, trát vữa xi măng kín các khe nứt nền nhà, không sử dụng đá thải mỏ làm vật liệu xây dựng và sử dụng nước sinh hoạt từ nguồn nước mưa hoặc nước giếng khoan sâu đã qua lọc cặn.

Kết luận

  • Luận văn đã hoàn thành xuất sắc việc đánh giá toàn diện hiện trạng môi trường phóng xạ tự nhiên trên địa bàn huyện Phong Thổ, huyện Tam Đường và thành phố Lai Châu bằng hệ phương pháp định lượng hiện đại.
  • Xác định và lập bản đồ phân vùng chi tiết cho 13 khu vực không an toàn phóng xạ (diện tích 85,43 km2 với 5.262 người) và 12 khu vực cần kiểm soát (38 km2 với 8.072 người), nơi có tổng liều bức xạ từ 3 đến 44 mSv/năm.
  • Phân tích rõ nét mối tương quan địa chất giữa phức hệ magma kiềm mang quặng đất hiếm giàu Thori - Urani với sự phát tán của bụi phóng xạ, khí Radon và sự tích tụ trong chuỗi thức ăn, nguồn nước.
  • Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc và khung giải pháp liên ngành khả thi, bao gồm quy hoạch dân cư, cải tạo thông gió nhà ở, cấp nước sạch và quan trắc định kỳ trong lộ trình 2021 - 2025.
  • Nghiên cứu là nguồn tư liệu khoa học có giá trị thực tiễn cao; các nhà quản lý và doanh nghiệp khai khoáng hãy tham khảo và ứng dụng ngay kết quả phân vùng này để đảm bảo mục tiêu phát triển kinh tế bền vững gắn liền với bảo vệ an toàn bức xạ cho người dân Lai Châu.