Luận án tiến sĩ kỹ thuật địa vật lý nghiên cứu đặc điểm phát tán phóng xạ làm biến đổi môi trường do hoạt động khai thác chế biến quặng đồng mỏ sin quyền tỉnh lào cai

Luận án tiến sĩ kỹ thuật địa vật lý nghiên cứu đặc điểm phát tán phóng xạ và biến đổi môi trường từ hoạt động khai thác quặng đồng mỏ Sin Quyền, Lào Cai.

• Tác giả: Nguyễn Thái Sơn
• Đề tài: Nghiên cứu phát tán phóng xạ và biến đổi môi trường từ khai thác quặng đồng mỏ Sin Quyền, Lào Cai
• Loại tài liệu: luận án

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu sự phát tán các chất phóng xạ do khai thác, chế biến khoáng sản trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.1.3. Những tồn tại và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHOÁNG SẢN VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC, CHẾ BIẾN QUẶNG ĐỒNG MỎ SIN QUYỀN
• 1.2.1. Vị trí không gian và lịch sử nghiên cứu địa chất - địa vật lý khu vực mỏ Sin Quyền, tỉnh Lào Cai
• 1.2.2. Vị trí vùng nghiên cứu mỏ đồng Sin Quyền
• 1.2.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất – phóng xạ khu vực mỏ Sin Quyền
• 1.2.4. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội liên quan tới mỏ Sin Quyền
• 1.2.4.1. Địa hình, địa mạo
• 1.2.4.2. Đặc điểm khí hậu, thủy văn
• 1.2.5. Đặc điểm địa chất khoáng sản vùng Sin Quyền
• 1.2.5.1. Magma xâm nhập
• 1.2.5.2. Đặc điểm kiến tạo
• 1.2.5.3. Đặc điểm địa chất quặng đồng mỏ đồng Sin Quyền
• 1.2.6. Tình hình khai thác, chế biến mỏ đồng Sin Quyền
• 1.2.6.1. Cơ sở hạ tầng và tình hình khai thác
• 1.2.6.2. Công nghệ chế biến của nhà máy đồng Sin Quyền
• 1.2.7. Tác động của môi trường phóng xạ do quá trình khai thác, chế biến quặng đồng Sin Quyền, tỉnh Lào Cai
• 2. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÁT TÁN PHÓNG XẠ DO KHAI THÁC, CHẾ BIẾN QUẶNG ĐỒNG MỎ SIN QUYỀN
• 3.1. Cơ sở khoa học lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu
• 3.2. Sự hòa tan và rửa lũa urani từ quặng, khoáng vật và đá trong nước tự nhiên
• 3.3. Các dạng vận chuyển của urani trong nước
• 3.4. Các phương pháp nghiên cứu sự phát tán chất phóng xạ do hoạt động khai thác, chế biến mỏ đồng Sin Quyền
• 3.4.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp các loại tài liệu
• 3.4.2. Phương pháp lộ trình địa chất môi trường
• 3.4.3. Phương pháp đo suất liều gamma môi trường
• 3.4.4. Phương pháp đo phổ gamma môi trường
• 3.4.5. Phương pháp phổ alpha đo nồng độ radon, toron trong không khí
• 3.4.6. Phương pháp đo detector vết alpha
• 3.4.7. Phương pháp quan trắc môi trường phóng xạ
• 3.4.8. Lấy và phân tích mẫu
• 3.4.9. Phương pháp phân tích, xử lý, tổng hợp tài liệu
• 3.5. Kết quả nghiên cứu đặc điểm phát tán do khai thác, chế biến quặng đồng, mỏ Sin Quyền
• 3.5.1. Đặc điểm môi trường khu vực mỏ đồng Sin Quyền
• 3.5.2. Đặc điểm phát tán các chất phóng xạ trong môi trường nước
• 3.5.3. Đặc điểm phát tán các chất phóng xạ trong môi trường đất
• 3.5.4. Đặc điểm phát tán phóng xạ trong không khí
• 3.6. XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ DO KHAI THÁC, CHẾ BIẾN QUẶNG ĐỒNG CHỨA URANI, MỎ SIN QUYỀN
• 3.6.1. Phương pháp nghiên cứu sự liều biến đổi liều chiếu xạ do các hoạt động khai thác, chế biến. Cơ sở lựa chọn và phương pháp xác định
• 3.6.2. Xác định sự biến đổi môi trường phóng xạ do khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền
• 3.6.3. Đánh giá ảnh hưởng môi trường phóng xạ do khai thác chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền, Lào Cai
• 3.6.4. Cơ sở pháp lý đánh giá ảnh hưởng môi trường phóng xạ do khai thác, chế biến khoáng sản chứa phóng xạ
• 3.6.5. Đề xuất giải pháp phòng ngừa ảnh hưởng có hại của môi trường phóng xạ do khai thác, chế biến khoáng sản chứa phóng xạ
• 3.6.5.1. Giải pháp phòng ngừa tổng thể
• 3.6.5.2. Giải pháp phòng ngừa cụ thể tại mỏ đồng Sin Quyền, Lào Cai
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Phát tán phóng xạ và biến đổi môi trường từ khai thác quặng đồng

Nghiên cứu tập trung vào phát tán phóng xạ và biến đổi môi trường từ hoạt động khai thác quặng đồng tại mỏ Sin Quyền, Lào Cai. Quá trình khai thác và chế biến quặng đồng chứa phóng xạ đã làm phát tán các chất phóng xạ vào môi trường nước, đất và không khí. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm đo suất liều gamma, phổ gamma, và nồng độ radon, toron trong không khí. Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể các chất phóng xạ trong môi trường, đặc biệt là urani và radon, gây ảnh hưởng đến sinh thái và sức khỏe con người.

1.1. Phát tán phóng xạ trong môi trường nước

Nghiên cứu chỉ ra rằng phát tán phóng xạ trong môi trường nước tại mỏ Sin Quyền chủ yếu do sự hòa tan và rửa lũa urani từ quặng. Các dòng nước tự nhiên và nước thải từ quá trình khai thác đã làm tăng nồng độ urani và các chất phóng xạ khác trong nước ngầm và nước mặt. Điều này gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và nguồn nước sinh hoạt của cộng đồng dân cư xung quanh.

1.2. Phát tán phóng xạ trong môi trường đất

Hoạt động khai thác mỏ đã làm phát tán các chất phóng xạ vào môi trường đất thông qua bụi và chất thải rắn. Các nghiên cứu đo đạc cho thấy sự gia tăng nồng độ urani và thori trong đất, đặc biệt tại các khu vực bãi thải và hồ thải. Sự biến đổi môi trường này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng đất mà còn tác động đến sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn.

II. Tác động môi trường và quản lý môi trường

Nghiên cứu đánh giá tác động môi trường của hoạt động khai thác khoáng sản tại mỏ Sin Quyền, bao gồm cả ô nhiễm môi trường và tác động phóng xạ. Các kết quả cho thấy sự gia tăng liều chiếu xạ tại khu vực khai thác và các vùng lân cận, vượt quá giới hạn an toàn phóng xạ. Đề xuất các giải pháp quản lý môi trường và bảo vệ môi trường nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực, bao gồm cải thiện quy trình khai thác và xử lý chất thải.

2.1. Đánh giá tác động phóng xạ

Nghiên cứu xác định sự biến đổi môi trường phóng xạ do hoạt động khai thác và chế biến quặng đồng. Các phương pháp đo đạc và phân tích cho thấy sự gia tăng liều chiếu xạ tại khu vực khai trường và xưởng tuyển, đặc biệt là nồng độ radon trong không khí. Điều này gây ra nguy cơ sức khỏe nghiêm trọng cho công nhân và cộng đồng dân cư.

2.2. Giải pháp quản lý môi trường

Để giảm thiểu tác động môi trường, nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý môi trường như cải thiện quy trình khai thác, xử lý chất thải phóng xạ, và tăng cường giám sát môi trường. Các biện pháp này nhằm đảm bảo an toàn phóng xạ và bảo vệ sức khỏe cộng đồng, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững kinh tế - xã hội tại khu vực.

III. Ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu không chỉ làm sáng tỏ phát tán phóng xạ và biến đổi môi trường tại mỏ Sin Quyền mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá và quản lý môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản khác. Các kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định chính sách bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành khai thác khoáng sản tại Việt Nam.

3.1. Ứng dụng trong quản lý môi trường

Nghiên cứu cung cấp dữ liệu và phương pháp luận để đánh giá tác động môi trường của hoạt động khai thác khoáng sản. Các kết quả có thể được áp dụng để xây dựng các quy trình quản lý môi trường hiệu quả, đảm bảo an toàn phóng xạ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác khác.

3.2. Ý nghĩa đối với phát triển bền vững

Nghiên cứu góp phần vào việc phát triển bền vững ngành khai thác khoáng sản bằng cách cung cấp các giải pháp bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng. Điều này hỗ trợ việc hoạch định chính sách và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tại các khu vực có tiềm năng khoáng sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu Chương 2. Đặc điểm địa chất khoáng sản và tình hình khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin quyền. Nghiên cứu đặc điểm phát tán phóng xạ do khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền.

Xác định sự biến đổi và đánh giá ảnh hưởng môi trường phóng xạ do khai thác chế biến quặng đồng chứa urani, mỏ Sin Quyền 11. LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Địa vật lý, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của Nhà giáo nhân dân, Giáo sư, Tiến sĩ Lê 7 Khánh Phồn và Nhà giáo ưu tú, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Văn Lâm. NCS bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn khoa học đã luôn sát sao, tận tình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. 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 Địa vật lý, khoa Dầu Khí, Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, lãnh đạo vụ Khoa học Công nghệ Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm.

NCS cũng luôn nhận được sự góp ý và động viên của các thầy cô, nhà khoa học thuộc Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hội Khoa học Kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam, Tổng Hội Địa chất Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam và các đồng nghiệp. Nhân dịp này NCS xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến tất cả các cơ quan, các thầy cô giáo, các nhà khoa học, các đồng nghiệp và những người thân đã tận tình giúp đỡ NCS hoàn thành luận án. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn các đơn vị, các nhà khoa học và các đồng nghiệp đã cho phép NCS tham khảo và kế thừa những công trình nghiên cứu trong luận án này. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.

Tình hình nghiên cứu sự phát tán các chất phóng xạ do khai thác, chế biến khoáng sản trên thế giới Trên thế giới người ta nghiên cứu sự phát tán các chất phóng xạ tự nhiên trong môi trường gây nên bởi ảnh hưởng của các quá trình khai thác, chế biến các mỏ phóng xạ, chứa phóng xạ. Ở Brazil, Fernandes và các cộng tác viên [50] đã xác định và đánh giá sự nguy hiểm của sự gia tăng hàm lượng các nguyên tố phóng xạ môi trường do khai thác quặng Urani ở vùng Pocos, Caldas gây ra. Họ đã khẳng định rằng hàm lượng các chất phóng xạ trong các nguồn nước tăng là do sự rửa trôi của các nguyên tố phóng xạ có từ các đất đá thải ra từ các mỏ Urani. Jenk và Schreyer [51] đã nghiên cứu sự ô nhiễm phóng xạ gây nên bởi mỏ Urani cũ ở vùng Konnigstein (Cộng Hòa Liên Bang Đức).

Ở Ba Lan, người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng có hại của các khu mỏ urani cũ vùng Kowary ở Nam Ba Lan đến môi trường (Chrusciel [52]). Pieczonka và Piestrzynki [53] đã nghiên cứu các phương pháp ngăn chặn sự rỏ rỉ ra môi trường của các yếu tố phóng xạ từ các mỏ urani cũ. Carvalho và cộng sự [55] nghiên cứu về hoạt độ bức xạ trong chất thải khai thác và đất đã được thực hiện ở 60 khu vực khai thác mỏ radi và urani trước đây xung quanh các địa điểm khai thác radium và uranium của Bồ Đào Nha. Việc đo đạc được tiến hành trong các chất thải, bãi thải, khai trường, khu vực xung quanh, khu chế xuất, bùn thải.

Kết quả khảo sát đánh giá đã đưa ra các biện pháp phục hồi môi trường và biện pháp ngăn chặn về lâu dài sự ô nhiễm phóng xạ đối với đất nông nghiệp và tài nguyên nước và đảm bảo an toàn phóng xạ cho môi trường và người dân sống xung quanh. Carvalho và cộng sự (2014) [58] đã nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác mỏ đến phát tán phóng xạ ra sông và lưu vực sông Iberian để đánh giá mức độ ô nhiễm phóng xạ của các lưu vực sông này do chất thải khai thác urani, các hạt nhân phóng xạ của dãy urani được đo trong các mẫu nước sông, vật chất hạt lơ lửng và trầm tích dưới đáy sông. Kết quả cho thấy sự gia tăng hoạt độ phóng xạ đáng kể đã diễn ra ở các đoạn sông này qua các thời kỳ quan trắc. 9 Adagunodo và cộng sự [61] đã nghiên cứu hoạt độ phóng xạ 238U, 232Th, 40K cũng như suất liều gamma và các nguy cơ phóng xạ từ mỏ khai thác cao lanh chứa phóng xạ tại 11 trạm quan trắc bằng các thiết bị quan trắc ngoài hiện trường.

Từ đó đánh giá mối nguy hiểm liều tương đương radi, liều hiệu dụng hàng năm và kết quả được so sánh với các khu vực có hoạt độ cao và giá trị tham khảo quốc tế. Liên quan điến hoạt động khai thác phốt phát khu vực Quseir-Safaga, Central Eastern Desert tại Ai Cập, Gaafar và cộng sự [59] đánh giá phông phóng xạ tự nhiên và ô nhiễm phóng xạ và đã đưa ra kết quả liều chiếu ngoài, liều tương đương sau khi đã trừ phông tự nhiên, đã đưa ra mức độ ô nhiễm phóng xạ và giải thích các đặc điểm địa hóa của khu vực bằng việc phân tích hóa các mẫu đồng thời với mẫu đo các đồng vị phóng xạ. Tripathi và cộng sự [56] đã nghiên cứu ảnh hưởng của phóng xạ tại cơ sở khai thác, chế biến quặng urani ở Jaduguda, Ấn Độ. Các tác giả đã trình bày ngắn gọn về giám sát phóng xạ môi trường trong quá trình khai thác urani, chế biến quặng và hoạt động quản lý chất thải ở khu vực nghiên cứu bằng cách quan trắc và đánh giá hoạt độ phóng xạ của radi, urani, thori trong nước ngầm, nước mặt, nước ao, hồ, đo khí radon và toron ở xung quanh khu vực khảo sát, đo suất liều gamma và phổ gamma ở 1m từ mặt đất để tổng hợp tính liều hiệu dụng phục vụ đánh giá mức độ ô nhiễm và sử dụng các kết quả để đánh giá liều gia tăng và mức độ ảnh hưởng của hoạt động khai thác, chế biến quặng.

Theo Roxman [74] tại khu mỏ đồng - môlipđen khu vực Watripkall (CHLB Nga) đã xác định được sự tăng cao của urani trong quặng đồng - môlipđen tới 0,044%. Sản phẩm tinh quặng môlipđen tại nhà máy làm giàu đã làm giàu urani với hàm lượng bằng 0,0088%. Điều đó đặt ra yêu cầu cần phải thay đổi công nghệ chế biến quặng để đưa hàm lượng urani trong quặng về giá trị không vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Kết quả khảo sát đã xác định hàm lượng tăng cao của các sản phẩm phân rã con của Rn và Tn trong không khí của các công trình dưới đất: nồng độ trung bình vượt quá nồng độ giới hạn nhóm B 1,9 lần, nơi bị ô nhiễm nhiều nhất là các hầm mỏ cũ đã kết thúc khai thác.

Để bảo vệ bức xạ, người ta cách ly các công 10 trình đã được khai thác xong bằng các tường chắn và tổ chức khai thác quặng hợp lý với việc tính tới yếu tố bức xạ cũng như luân phiên công tác của các thợ mỏ trong các gương lò bị ô nhiễm và gương lò sạch. Đối với công tác nghiên cứu sự phát tán khí phóng xạ trong quá trình khai thác chế biến khoáng sản, trên thế giới đã có những nghiên cứu, cụ thể, Naftz và các tác giả [65] đã nghiên cứu các yếu tố tự nhiên và nhân tạo tác động đến quá trình phát tán khí radon ở khu vực khai thác chế biến quặng urani ở Pinenut, Arizona, Mỹ. Khí radon đã được giám sát ngoài trời ở các khu vực có thể liên quan đến mỏ urani của Pinenut và có thể phát tán do các hoạt động khai thác và cải tạo, từ đó để giải quyết những lo ngại về ảnh hưởng liên quan đến khai thác đối với các khu vực xung quanh Công viên Quốc gia Grand Canyon (GCNP) ở Arizona, Mỹ. Các tác giả đã bố trí các điểm đo radon giám sát ở các bãi chứa quặng, các lỗ thông gió của mỏ, đo vận tốc gió tại địa điểm quan sát và kết luận rằng vận tốc gió không phải là một yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát nồng độ radon không khí tại vị trí giám sát lỗ thông hơi của mỏ, xác định sự xáo trộn vật lý của bãi quặng cũng không trùng với nồng độ khí radon tăng cao tại bãi chứa quặng hoặc các vị trí giám sát lỗ thông hơi của mỏ.

Kích thước tương đối của bãi chứa quặng cho thấy xu hướng và mối quan hệ tuyến tính với nồng độ khí Rn trung bình hàng ngày đo được tại vị trí quan trắc bãi quặng. Phân tích thành phần chính các tham số ảnh hưởng được áp dụng cho bộ dữ liệu đa biến của đống quặng và mỏ để so sánh đồng thời tất cả các biến đo được trong suốt 230 ngày của giai đoạn nghiên cứu. Như vậy khi quan trắc online liên tục trong 230 ngày, các tác giả cũng chỉ đưa ra được mối quan hệ giữa tốc độ gió và hoạt độ radon cho những điểm không bị che chắn. Khi đo tích lũy ở trong nhà, yếu tố tốc độ gió, hướng gió cũng tương tự như trong kho chứa quặng ở nghiên cứu trên, nó không có vai trò trong quá trình tích lũy và đánh giá mối tương quan giữa việc phát tán khí radon từ mỏ ra môi trường xung quanh.

Kết quả nghiên cứu ước lượng tỉ lệ phát tán khí radon ở trong lỗ thông gió mỏ khai thác urani ngầm ở Trung Quốc do Zhou và cộng sự thực hiện [62] đã đưa ra ước tính tốc độ giải phóng radon cho trục thông gió mỏ urani dưới lòng đất, đưa ra 11 phương pháp đáng tin cậy để theo dõi lâu dài tốc độ giải phóng radon cho các trục thông gió, cho phép ứng dụng trong tương lai để thiết kế hệ thống thông gió cho các mỏ urani dưới lòng đất. Mudd [57] Nghiên cứu sự phát tán khí radon liên quan đến hoạt động khai thác và chế biến quặng urani ở Australia theo cách tiếp cận phương pháp của UNSCEAR. Tác giả đã định lượng các nguồn radon, nghiên cứu về vật liệu (nguồn thoát radon) chất thải khai thác và chế biến urani ở Úc. Kết hợp các dữ liệu giải phóng radon có sẵn từ các dự án khác nhau, bao gồm so sánh với các dự đoán về hành vi radon nếu có.

Sau đó, phân tích lượng phóng xạ radon tích lũy được phát triển và so sánh với phương pháp UNSCEAR.