Phóng xạ tự nhiên trong môi trường, bắt nguồn từ các hạt nhân phóng xạ đến từ chuỗi 232Th, 238U, 235U và 40K. Phần lớn các hạt nhân phóng xạ đó góp phần vào quá trình chiếu xạ tự nhiên đối với con người và quần thể sinh vật, có thể là bên ngoài hoặc bên trong cơ thể. Các khảo sát đã cho thấy hàm lượng của các hạt nhân phóng xạ 226Ra, 40K, 232Th, 238U và 235U trong đất có nồng độ khác nhau. Tỷ lệ phân bố và nồng độ của các hạt nhân phóng xạ có tầm quan trọng lớn đối với thực vật và dinh dưỡng của con người.
Đất là một loại vật liệu phức hợp bao gồm khoáng chất (vô cơ) cũng như chất hữu cơ có nguồn gốc từ sự phân hủy của thực vật. Đất cũng là một chất nhỏ gọn, cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng và vĩ mô cần thiết cho thực vật hoạt động và phát triển. Ngũ cốc như lúa mì, ngô và lúa mạch là thành phần quan trọng trong chế độ ăn hàng ngày của con người. Hầu hết các loại ngũ cốc đều chứa hạt nhân phóng xạ được hấp thụ từ đất, vì vậy giá trị của các yếu tố chuyển giao rất quan trọng trong các nghiên cứu về sự vận chuyển và phân phối của hạt nhân phóng xạ trong chuỗi “đất – thực vật – động vật – người”, cũng như trong đánh giá rủi ro bức xạ. Các yếu tố chuyển giao (TF) rất quan trọng trong các mô hình vận chuyển hạt nhân phóng xạ, trong môi trường cũng như trong việc đánh giá mức độ hoạt động cụ thể của hạt nhân phóng xạ trong cây nông nghiệp. Các yếu tố chính xác định mức TF là bản thân hạt nhân phóng xạ, loại thực vật, loại đất (đặc điểm vật lý và hóa học), nồng độ của các nguyên tố hóa học ổn định trong đất, cũng như khí hậu.
Hạt nhân phóng xạ trong đất
Các hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong đất có đặc trưng là sinh phân rã phóng xạ α và β. Số hạt nhân phóng xạ lớn nhất thuộc về chuỗi phân ra bắt đầu bằng đồng vị phóng xạ được gọi là đồng vị mẹ: 238U (chuỗi 4n + 2), 235U (chuỗi 4n + 3) và 232Th (chuỗi 4n). Từ các đồng vị phóng xạ mẹ, diễn ra loạt các phân rã phóng xạ liên tiếp xảy ra, các hạt nhân con cái cũng không ổn định và có thể bị phân rã. Quá trình phân rã chỉ kết thúc khi xuất hiện các đồng vị ổn định và đối với chuỗi đó tương ứng là 206Pb, 207Pb, 208Pb và quan trọng nhất là hạt nhân phóng xạ 40K trong đất. Bức xạ gamma sinh ra từ quá trình phân rã phóng xạ của chuỗi urani và thori, cũng như 40K, phần lớn góp phần vào quá trình chiếu xạ tự nhiên đối với con người và quần thể sinh vật. Nồng độ của các hạt nhân phóng xạ tự nhiên phụ thuộc vào thành phần của đất. Theo báo cáo của UNSCEAR, nồng độ hoạt động trung bình của 238U, 232Th và 40K trong đất trên thế giới tương ứng là 33,45 và 412 uCi/kg. Phạm vi nồng độ của 238U, 232Th và 40K trong đất ở Châu Âu là 2–330, 2–190 và 40–1.650 Bq/kg.
Bên cạnh các hạt nhân phóng xạ tự nhiên, do hoạt động của con người, các hạt nhân phóng xạ khác đã xâm nhập vào môi trường. Quan trọng nhất trong số đó là 137Cs (T1/2 ~ 30 năm), là kết quả chủ yếu từ các vụ thử hạt nhân vào những năm 1960 và tai nạn nhà máy hạt nhân Chernobyl năm 1986. 137Cs lắng động trên các lớp bề mặt của đất và bị rửa trôi, phân bố lại trong hệ sinh thái. 137Cs đóng vai trò quan trọng trong môi trường, do được thực vật đồng hóa tốt, rồi làm thức ăn cho động vật và con người.
Các đường chuyển hóa của 137Cs trong đất đến thực vật và con người
Một số kết quả đánh giá thành phần phóng xạ trong Đất
Các kết quả khảo sát công bố gần đây đã cho thấy không có sự khác biệt đáng kể giữa các hoạt độ của hạt nhân phóng xạ tự nhiên trong đất liên quan đến độ sâu của đất. Điều này cũng xảy ra tương tự đối với 137Cs, giá trị của chúng không khác biệt đáng kể ở các độ sâu khác nhau trong đất. Bên cạnh đó, 137Cs được phát hiện chỉ có dạng vết nên sẽ không có nguy cơ tích tụ trong thực vật và chế độ ăn uống của con người.
Hoạt độ của 226Ra khảo sát được nằm trong khoảng 22–45 Bq/kg, 232Th là khoảng 29–55 Bq/kg. 40K có hoạt độ khoảng từ 460 đến 730 Bq/kg, 238U trong khoảng 22–51 Bq/kg và 235U là khoảng 1,1–2,7 Bq/kg. Riêng hoạt độ của 137Cs nằm trong khoảng 7,2–17 Bq/kg. Sự phân bố không đồng đều của 137Cs trong cùng một khu vực chủ yếu là do tác động di dời và rửa trôi trong đất.
Đối với nồng độ các hạt nhân phóng xạ trong thực vật, đặc biệt là ngũ cốc, hệ số chuyển chỉ được tính cho 40K, 226Ra và 232Th. Các giá trị tính toán của các hệ số chuyển của ngũ cốc chỉ ra rằng 40K và 226Ra là các hạt nhân phóng xạ chính được chuyển vào hạt ngũ cốc. TF cho 40K (0,144–0,392) cao hơn TF cho 226Ra và 232Th theo thứ tự độ lớn (0,00–80,074 cho TF (226Ra)). Các hạt nhân phóng xạ khác không tích lũy nhiều trong cây. Điều này chủ yếu là do sự phân biệt trong việc hấp thụ các yếu tố thiết yếu và không cần thiết của thực vật. Việc bổ sung photphat vào đất sẽ làm giảm sự tồn tại của thori để rễ cây hấp thụ thông qua việc hình thành các muối photphat có độ hòa tan thấp. Sự sẵn có của thori đối với lúa mì có liên quan tiêu cực đến độ pH của đất và liên quan tích cực đến chất hữu cơ trong đất, khả năng trao đổi cation và hàm lượng đất sét.
Chuỗi phân rã chính của các hạt nhân phóng xạ trong đất
Sự khác biệt giữa hoạt độ riêng của một hạt nhân phóng xạ trong các mẫu đất ở các độ sâu khác nhau không có sự khác biệt đáng kể nên tỷ lệ hoạt động riêng đối với 235U/238U sẽ cho thấy được nguồn gốc tự nhiên của urani. Sự phân bố của hạt nhân phóng xạ từ đất vào cây phụ thuộc vào khả năng sinh học của các chất khoáng trong đất, cấu trúc rễ của cây và các quá trình trong mô thực vật. Các giá trị tính toán của TF đối với ngũ cốc chỉ ra rằng 40K và 226Ra là các hạt nhân phóng xạ chính được chuyển vào ngũ cốc. Các hoạt độ được đánh giá để xác định hàm lượng các hạt nhân phóng xạ trong thực vật khô và thực vật tươi trung bình thấp hơn từ bốn đến năm lần do hàm lượng nước khác nhau. Đánh giá này có ý nghĩa quan trọng đối với việc sản xuất chế độ ăn thực phẩm có hàm lượng hạt nhân phóng xạ thấp.
Từ khóa: Đất; phóng xạ tự nhiên; 137Cs; 226Ra; 40K; 232Th; 238U; 235U;
– CMD&DND –
