Trong nhận thức phổ thông, mối lo ngại về bức xạ ion hóa thường hướng về các nguồn nhân tạo như lò phản ứng hạt nhân, các vụ thử vũ khí hạt nhân hay các thiết bị chẩn đoán hình ảnh y tế như máy chụp cắt lớp vi tính và máy chụp X-quang. Tuy nhiên, các đánh giá khoa học thực nghiệm trên quy mô toàn cầu đã chứng minh một thực tế hoàn toàn ngược lại. Nguồn phơi nhiễm bức xạ lớn nhất, liên tục nhất và tác động trực tiếp đến sức khỏe con người hàng ngày lại đến từ phông bức xạ tự nhiên. Phơi nhiễm với bức xạ tự nhiên là đặc điểm không thể tránh khỏi của đời sống sinh học trên Trái Đất, tồn tại từ thuở sơ khai và phân bố rộng khắp trên mọi bề mặt địa hình.
Để định lượng tác động của bức xạ lên mô sinh học người, vật lý hạt nhân sử dụng đơn vị Sievert (Sv), biểu thị liều bức xạ đã hiệu chỉnh theo hệ số trọng số bức xạ của từng loại hạt và hệ số trọng số mô của từng cơ quan. Do liều lượng nhận được trong đời sống hàng ngày rất nhỏ, các phân số của Sievert thường được sử dụng rộng rãi, bao gồm millisievert (mSv, tương đương một phần nghìn Sievert) và microsievert (µSv, tương đương một phần triệu Sievert). Tốc độ tích lũy liều lượng theo thời gian được định nghĩa là suất liều, đo bằng microsievert trên thời gian (thông thường là µSv/h).
Ủy ban Khoa học của Liên Hợp Quốc về Tác động của Bức xạ nguyên tử (UNSCEAR), được thành lập từ năm 1955, có vai trò cao nhất trong việc thu thập, kiểm chứng dữ liệu và đánh giá rủi ro bức xạ toàn cầu. Trong suốt nhiều thập kỷ, UNSCEAR ghi nhận mức liều hiệu dụng trung bình năm từ các nguồn tự nhiên ở mức 2,4mSv. Tuy nhiên, trong báo cáo khoa học mới nhất có tiêu đề “Evaluation of public exposure to ionizing radiation”, dựa trên các dữ liệu khảo sát toàn cầu từ năm 2007 đến năm 2022, UNSCEAR đã cập nhật ước tính liều hiệu dụng trung bình năm từ các nguồn tự nhiên lên khoảng 3,0mSv.
Sự gia tăng từ 2,4mSv lên 3,0mSv không phản ánh sự gia tăng thực tế của mức độ phóng xạ trong môi trường toàn cầu, mà là kết quả của việc cải thiện độ chính xác trong phương pháp thu thập dữ liệu, mở rộng hệ thống trạm đo thực địa và các mô hình tính toán lý thuyết được tinh chỉnh. Khảo sát mới này làm nổi bật sự thống trị của các nguồn bức xạ tự nhiên, đặc biệt là khí phóng xạ radon, thoron và các sản phẩm phân rã của chúng.
Ngược lại với phông bức xạ tự nhiên khổng lồ này, các nguồn bức xạ nhân tạo phát sinh từ hoạt động công nghiệp, nghiên cứu khoa học, và chu trình nhiên liệu hạt nhân đóng góp một phần rất nhỏ vào tổng liều chiếu của công chúng. Ngoại trừ các sự cố hạt nhân nghiêm trọng mang tính hãn hữu, liều chiếu trung bình năm từ các nguồn công nghệ này chỉ nằm trong khoảng vài microsievert mỗi năm. Ngay cả đối với các quần cư sống lân cận các cơ sở điện hạt nhân đang vận hành bình thường, liều chiếu bổ sung cũng không vượt quá vài chục microsievert mỗi năm, thấp hơn hàng trăm lần so với biến động tự nhiên của phông phóng xạ nền.
Bảng tổng hợp chi tiết so sánh liều lượng phơi nhiễm từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo khác nhau, suất liều tương ứng và các tác động sinh học liên quan
| Nguồn hoặc chế độ phơi nhiễm bức xạ | Liều hiệu dụng điển hình (mSv) | Suất liều tương ứng (μSv/h) | Tác động sinh học và ghi chú y tế |
| Phông tự nhiên toàn cầu trung bình năm | 3,0 | 0,34 | Liều tích lũy tự nhiên, không có bằng chứng lâm sàng về tác hại cấp tính. |
| Vùng dị thường phóng xạ Kerala (Ấn Độ) | 12,5/năm | 1,42 | Phông tự nhiên cao do cát monazite giàu thorium. |
| Vùng dị thường phóng xạ Ramsar (Iran) | Lên tới 260/năm | Lên tới 29,6 | Phông tự nhiên cao nhất thế giới do suối nước nóng chứa radium. |
| Chuyến bay khứ hồi Tokyo – New York | 0,4 | 3,0 | Suất liều tăng cao do giảm độ dày khí quyển bảo vệ. |
| Chụp X-quang tim phổi thẳng | 0,05 | 20.000 (trong 10s) | Liều tương đương với khoảng 10 ngày phơi nhiễm phông tự nhiên. |
| Chụp X-quang dạ dày cản quang | 0,6 | Không áp dụng | Liều chẩn đoán y tế thông thường. |
| Chụp cắt lớp vi tính (CT Scan) toàn thân | 10-30 | 800.000 (trong 20s) | Liều cao, cần cân nhắc kỹ chỉ định lâm sàng. |
| Công nhân ngành hạt nhân (Giới hạn năm) | 20/năm | Không áp dụng | Giới hạn liều nghề nghiệp khuyến cáo bởi ICRP. |
| Công nhân khắc phục sự cố Chernobyl (1986) | 150 | Không áp dụng | Gây tăng nhẹ nguy cơ ung thư trọn đời nhưng không gây hội chứng phóng xạ cấp tính lập tức. |
| Ngưỡng gây vô sinh nam tạm thời/vĩnh viễn | 3000 (hấp thụ tại tinh hoàn) | Không áp dụng | Tổn thương trực tiếp tế bào mầm sinh dục. |
| Hội chứng phóng xạ cấp tính (Sickness) | >3000 | Không áp dụng | Gây mệt mỏi, sốt, tiêu chảy, rụng tóc, suy tủy xương, nguy cơ tử vong cao. |
| Liều gây tử vong chắc chắn (LD100) | >10.000 | Không áp dụng | Hủy hoại hoàn toàn hệ thần kinh trung ương và hệ tiêu hóa. |
Bức xạ vũ trụ và phơi nhiễm chiếu ngoài từ lòng đất
Bức xạ vũ trụ cấu thành một phần không thể tách rời của phông tự nhiên, có nguồn gốc từ các hạt mang năng lượng cực cao (chủ yếu là proton và hạt alpha) được gia tốc trong các sự kiện vật lý thiên văn khổng lồ như các vụ nổ siêu tân tinh trong thiên hà và các đợt bùng phát hoạt động của Mặt Trời. Khi các hạt sơ cấp này va chạm với bầu khí quyển của Trái Đất, chúng tương tác mạnh với các hạt nhân nitrogen và oxygen, tạo ra một trận mưa các hạt thứ cấp bao gồm neutron, muon, pion và photon electron.
Bầu khí quyển và từ trường của Trái Đất hoạt động như một lá chắn bảo vệ tự nhiên khổng lồ chống lại dòng hạt này. Từ trường Trái Đất làm chệch hướng phần lớn các hạt mang điện hướng về hai vùng cực địa lý, khiến suất liều bức xạ vũ trụ tại xích đạo luôn là thấp nhất và tăng dần khi di chuyển về phía các vĩ độ cao. Đồng thời, độ dày của lớp khí quyển quyết định mức độ hấp thụ năng lượng của các hạt thứ cấp này. Ở độ cao mực nước biển, liều chiếu từ bức xạ vũ trụ trung bình chỉ khoảng 0,3-0,4mSv/năm. Tuy nhiên, suất liều này tăng lên gần như gấp đôi sau mỗi 1500m độ cao.
Sự khác biệt địa hình tạo ra những mức phơi nhiễm hoàn toàn khác nhau đối với cư dân ở các khu vực khác nhau. Điển hình như tại thành phố Vancouver (Canada) nằm sát mực nước biển, liều chiếu bức xạ vũ trụ hàng năm chỉ khoảng 0,3mSv, trong khi tại đỉnh núi Lorne thuộc vùng Yukon ở độ cao 2000m, liều chiếu này tăng vọt lên 0,84mSv. Tương tự, cư dân sống tại thành phố Mexico City ở độ cao 2300 nhận mức liều vũ trụ lên tới 0.8mSv mỗi năm, gấp đôi so với mức nền thông thường.
Đối với hoạt động hàng không dân dụng, việc di chuyển ở độ cao hành trình từ 7000m đến 12.000m khiến hành khách và phi hành đoàn mất đi phần lớn sự bảo vệ của lớp khí quyển đặc. Suất liều ở độ cao 10km có thể đạt tới 5µSv/h, gấp hơn 100 lần so với suất liều tại mặt đất. Một chuyến bay khứ hồi xuyên đại dương giữa Tokyo và New York sẽ tích lũy một liều chiếu khoảng 0,4mSv. Đối với những người bay thường xuyên hoặc phi hành đoàn tích lũy hơn 1000 giờ bay mỗi năm, liều chiếu vũ trụ hàng năm có thể dao động từ 1,5mSv đến 6mSv đối với các đường bay phân cực bắc có vĩ độ cao. Do đó, theo các khuyến cáo quốc tế, các nữ phi công mang thai cần được bảo vệ như công chúng với giới hạn liều là 1mSv trong suốt thai kỳ.
Song song với bức xạ từ không gian, chiếu ngoài từ lòng đất phát sinh từ sự hiện diện của các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy trong thạch quyển. Các nguyên tố Uranium (U-238), Thorium (Th-232) và đồng vị phóng xạ của Kali (K-40) phân bố không đồng đều trong các cấu trúc đá nền và đất sinh thổ. Sự phân rã của chúng phát ra các tia gamma năng lượng cao có khả năng xuyên thấu mạnh, tạo ra suất liều chiếu ngoài dao động rất rộng tùy theo đặc điểm địa chất địa phương.
Tại các quốc gia có nền địa chất đá trầm tích hoặc đá vôi phong hóa như Vương quốc Anh, liều chiếu đất đá hàng năm rất thấp, giữ tổng phông tự nhiên dưới 2mSv/năm. Ngược lại, tại Phần Lan, các tầng đá granite cổ chứa hàm lượng phóng xạ cao khiến nhiều nhóm dân cư nhận liều tự nhiên vượt quá 7mSv/năm. Trên thế giới, có những khu vực dị thường bức xạ tự nhiên cực cao (HNBR). Tại bang Minas Gerais của Brazil (bao gồm các vùng Poços de Caldas, Araxá và Tapira) và vùng duyên hải Guarapari, sự hiện diện của cát đen monazite giàu thorium đẩy liều chiếu ngoài và chiếu trong lên mức cực kỳ cao. Mặc dù quá trình đô thị hóa hiện đại đã làm giảm bớt mức phơi nhiễm trung bình của cư dân tại Guarapari xuống dưới 7mSv/năm, các “điểm nóng” phóng xạ trên bãi biển và làng chài Meaipe vẫn duy trì suất liều rất lớn.
Tại vùng Yangjiang thuộc tỉnh Quảng Đông (Trung Quốc), trầm tích monazite bị rửa trôi từ các dãy núi xung quanh xuống thung lũng đã tạo nên một vùng HNBR rộng 540km2, nơi hơn 125.000 cư dân sinh sống qua nhiều thế hệ phải nhận liều hiệu dụng trung bình lên tới 6,4mSv/năm. Trong đó, liều chiếu ngoài từ đất cát chiếm khoảng 2,1mSv và liều chiếu trong do hít thở và ăn uống chiếm tới 4,3mSv, cao gấp ba lần so với các vùng đối chứng.
Bức xạ chiếu trong qua con đường ăn uống và vai trò của Kali-40
Con đường phơi nhiễm bức xạ tự nhiên thông qua việc tiêu thụ thực phẩm và nước uống hàng ngày đóng góp trung bình từ 0,27mSv đến 0,29mSv vào liều hiệu dụng năm của một người trưởng thành. Quá trình này xảy ra do thực vật hấp thụ các khoáng chất chứa đồng vị phóng xạ từ đất và nước ngầm trong quá trình sinh trưởng, từ đó chuyển tiếp vào chuỗi thức ăn của con người.
Hạt nhân phóng xạ đóng vai trò chủ đạo trong cơ chế chiếu trong này là Kali-40 (K-40), một đồng vị phóng xạ tự nhiên chiếm tỷ lệ cố định 0,0117% trong tổng lượng nguyên tố Kali tồn tại trên Trái Đất. Kali là nguyên tố đa lượng thiết yếu đối với hoạt động sống của tế bào cơ thể người, chịu trách nhiệm duy trì áp suất thẩm thấu, cân bằng điện giải và dẫn truyền xung thần kinh. Do cơ chế cân bằng nội môi sinh học (homeostasis) kiểm soát cực kỳ nghiêm ngặt hàm lượng Kali trong cơ thể, lượng Kali trong mô người luôn được giữ ở mức hằng định dao động từ 40 đến 60Bq/kg trọng lượng cơ thể tùy thuộc vào độ tuổi, giới tính và khối lượng cơ bắp.
Điều này đồng nghĩa với việc con người không thể thay đổi hoạt độ phóng xạ của K-40 trong cơ thể bằng việc thay đổi chế độ ăn uống sinh hoạt. Sự phân rã phóng xạ của K-40 (với hoạt độ riêng là 31,6Bq/g Kali nguyên chất) giải phóng các hạt beta và tia gamma năng lượng cao trực tiếp bên trong các mô cơ, tạo ra một liều hiệu dụng nội chiếu cố định khoảng 0,17mSv/năm cho người trưởng thành và 0,19 mSv/năm cho trẻ em.
Bên cạnh K-40, các hạt nhân phóng xạ thuộc chuỗi phân rã tự nhiên của Uranium và Thorium cũng đóng góp một phần quan trọng vào liều chiếu trong qua thực phẩm, với mức trung bình khoảng 0,12 mSv/năm. Tuy nhiên, liều lượng này có sự biến động sâu sắc theo thói quen ăn uống vùng miền và loại hình nông nghiệp.
Minh chứng điển hình là nghiên cứu dịch tễ học tại các đô thị lớn của Nhật Bản. Chế độ ăn truyền thống của người Nhật chứa một lượng lớn hải sản, đặc biệt là các loài cá và động vật có vỏ. Các sinh vật biển này có khả năng tích lũy sinh học cực kỳ mạnh đối với Polonium-210, một hạt nhân phân rã alpha có độc tính sinh học cao. Kết quả phân tích khẩu phần ăn hàng ngày tại 7 thành phố lớn của Nhật Bản ghi nhận liều hiệu dụng cam kết do nuốt phải Po-210 lên tới 0,29 mSv/năm, kết hợp với liều từ K-40 (0,18 mSv/năm) tạo ra tổng liều chiếu trong từ ăn uống đạt mức 0,47 mSv/năm, vượt xa mức trung bình toàn cầu.
Để đánh giá nguy cơ phóng xạ của các loại nông sản gieo trồng trên đất chứa đồng vị phóng xạ tự nhiên, các nhà nghiên cứu sử dụng các chỉ số nguy hại định lượng. Khi phân tích hoạt độ phóng xạ của Radium-226, Thorium-232 và Kali-40 trong các loại cây trồng sát mặt đất như hành và tỏi, công thức tính hoạt độ tương đương Radium được thiết lập dựa trên giả định rằng hoạt độ 370Bq/kg của Ra-226 gây ra cùng một suất liều tương đương với 260Bq/kg của Th-232 hoặc 4810Bq/kg của K-40. Từ các hoạt độ này, chỉ số nguy hại chiếu ngoài và chỉ số nguy hại chiếu trong được tính toán để làm tiêu chuẩn kiểm soát an toàn thực phẩm và môi trường làm việc.
Khí hiếm phóng xạ Radon và Thoron
Radon-222 và người đồng hành đồng vị của nó là Thoron là những chất khí hiếm phóng xạ tự nhiên độc nhất vô nhị trong bảng tuần hoàn. Sự kết hợp giữa tính trơ hóa học hoàn toàn và trạng thái vật lý dạng khí cho phép chúng thoát ly hoàn toàn khỏi mạng tinh thể của đất đá mẹ để khuếch tán tự do vào khí quyển.
Về mặt lịch sử khám phá, Radon được phát hiện vào cuối những năm 1800 bởi hai nhà khoa học Canada Harriet Brooks và Ernest Rutherford tại Đại học McGill. Mối liên hệ nhân quả giữa sự phơi nhiễm loại khí này và bệnh lý ung thư biểu mô ác tính được phát hiện muộn hơn vào giai đoạn từ thập niên 1950 đến 1970, thông qua các nghiên cứu dịch tễ học theo dõi sức khỏe của các công nhân khai thác mỏ uranium tại Canada, những người phải làm việc trong môi trường hầm lò có nồng độ Radon cực kỳ đậm đặc. Sự hiện diện của nồng độ Radon cao trong các ngôi nhà dân dụng thông thường chỉ thực sự được phát hiện và cảnh báo rộng rãi từ những năm 1980.
Động lực học vận chuyển của Radon từ các lớp đất đá sâu bên dưới nền móng vào bên trong các tòa nhà chịu sự chi phối của hai cơ chế vật lý: khuếch tán nồng độ (diffusion) và vận chuyển khối đối lưu (advection). Trong khi cơ chế khuếch tán tuân theo định luật Fick, di chuyển khí từ nơi có nồng độ cao trong đất ra nơi có nồng độ thấp ngoài không khí, thì cơ chế vận chuyển khối đối lưu lại bị thúc đẩy bởi hiệu ứng áp suất âm của tòa nhà. Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài trời cùng với hoạt động của các hệ thống thông gió, áp suất không khí ở các tầng thấp của ngôi nhà thường thấp hơn áp suất của khí đất xung quanh móng. Ngôi nhà lúc này hoạt động giống như một chiếc bơm hút chân không nhẹ, liên tục kéo khí đất giàu Radon đi qua các điểm yếu cấu trúc:
- Các vết nứt cơ học hình thành do sự sụt lún của sàn bê tông móng hoặc tường hầm.
- Các mối nối thi công nguội giữa tường bao móng và bản sàn bê tông.
- Các khoảng trống vi mô bao quanh hệ thống đường ống dẫn nước, cáp điện hoặc ống thông tin đi xuyên từ dưới lòng đất lên.
- Các lỗ rỗng tự nhiên trong các bức tường xây dựng bằng gạch block bê tông nhẹ hoặc đá chẻ kết cấu xốp.
- Các hệ thống thoát nước móng, hố thu nước (sump) không được đậy nắp kín khít.
Bên cạnh khí đất dưới móng, hiện tượng giải phóng Radon từ nguồn nước giếng khoan ngầm cũng đóng một vai trò quan trọng trong động lực học tích tụ khí trong nhà. Radon có độ hòa tan nhất định trong nước ngầm áp suất cao. Khi nước này được khai thác lên và sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt có sự khuấy động mạnh như tắm vòi sen, rửa bát đĩa bằng nước ấm hoặc xả nước bồn cầu, Radon sẽ nhanh chóng thoát ra ngoài không khí.
Mối quan hệ định lượng giữa nồng độ Radon trong nước và nồng độ tăng thêm trong không khí được xác định qua tỷ số Radon trong nước vào không khí (RAW), có giá trị điển hình khoảng 10-4. Điều này có nghĩa là mỗi 10.000Bq/m3 hoạt độ Radon trong nước ngầm tiêu thụ sẽ giải phóng và đóng góp thêm khoảng 1Bq/m3 Radon vào không khí trong nhà.
Cơ chế tác động sinh học phân tử và rủi ro ung thư biểu mô phổi
Mặc dù khí Radon hiếm trơ về mặt hóa học, nhưng khi hít vào cơ thể, phần lớn lượng khí này nhanh chóng bị thở ngược ra ngoài. Mối nguy hiểm sinh học thực sự đe dọa trực tiếp đến tính mạng con người nằm ở chuỗi phân rã của các sản phẩm con cháu của Radon ở trạng thái rắn bao gồm Po-218, Pb-214, Bi-214 và Po-214. Khi các hạt nhân con cháu này sinh ra trong không khí, chúng nhanh chóng bám vào các hạt bụi mịn, khói thuốc lá hoặc các phân tử aerosol. Khi hít phải, các hạt bụi phóng xạ này lắng đọng vật lý và bám dính trực tiếp lên lớp niêm mạc nhầy bảo vệ của các phế quản thuộc cây phế quản phổi.
Tại đây, quá trình phân rã phóng xạ của các đồng vị Polonium giải phóng các hạt alpha mang năng lượng rất lớn (6,0 MeV và 7,69 MeV). Hạt alpha là hạt nhân của nguyên tố Helium, có khối lượng lớn gấp hơn 7300 lần so với electron và mang điện tích dương kép. Do kích thước vật lý lớn và mật độ điện tích dày, hạt alpha thuộc nhóm bức xạ có truyền năng lượng tuyến tính cao.
Khi đi qua các mô sinh học, hạt alpha giải phóng toàn bộ động năng khổng lồ của mình trên một quãng đường cực ngắn chỉ từ 40 đến 70 µm. Quỹ đạo này tương đương với đường kính của 2 đến 3 lớp tế bào biểu mô phế quản phổi, nghĩa là toàn bộ năng lượng ion hóa được tập trung tàn phá trực tiếp một nhóm nhỏ tế bào đích nhạy cảm.
Quá trình va chạm của hạt alpha với nhân tế bào biểu mô diễn ra trong thời gian cực ngắn dưới 10-12 giây, truyền một liều lượng cục bộ tương đương 10 đến 50cGy trực tiếp vào cấu trúc nhiễm sắc thể. Sự tàn phá này cắt đứt đồng thời cả hai sợi của chuỗi xoắn kép DNA tại nhiều vị trí sát nhau, tạo ra các tổn thương cụm đứt gãy kép phức tạp. Cơ chế tự sửa chữa nội bào thông thường của con người thường bất lực hoặc thực hiện sai sót trước các cụm tổn thương nghiêm trọng này, dẫn đến việc hình thành các đột biến gen cấu trúc vĩnh viễn, đứt gãy nhiễm sắc thể hoặc mất ổn định di truyền. Liều lượng bức xạ gây ra cái chết cho 37% số tế bào biểu mô tiếp xúc tương đương với chỉ 1,2 đến 1,5 vết quét của hạt alpha đi xuyên qua nhân tế bào.
Nếu tế bào bị tổn thương DNA nghiêm trọng này không kích hoạt thành công chu trình tự hủy (apoptosis) mà vẫn sống sót và phân chia, nó sẽ chuyển đổi thành tế bào tiền ung thư ác tính. Sự tích lũy các đột biến này qua nhiều năm sẽ dẫn đến sự hình thành khối u biểu mô phế quản phổi ác tính.
Sự nguy hại này đặc biệt tăng vọt đối với những người có thói quen hút thuốc lá do hiệu ứng hiệp đồng nhân tố siêu đa. Các chất hóa học độc hại trong khói thuốc lá tàn phá hệ thống lông chuyển của biểu mô hô hấp, làm bất hoạt cơ chế tự làm sạch chất nhầy của phổi và tạo điều kiện cho các hạt bụi phóng xạ Radon bị giữ lại lâu hơn, áp sát hơn vào các tế bào gốc biểu mô.
Đồng thời, khói thuốc kích thích quá trình phân chia tế bào biểu mô để bù đắp tổn thương, vô tình thúc đẩy các tế bào mang đột biến DNA do hạt alpha trước đó nhân lên nhanh chóng. Ngoài ra, lá thuốc lá tự nhiên trong quá trình trồng trọt cũng hấp thụ chọn lọc các đồng vị phóng xạ Po-210 và Pb-210 từ không khí, giải phóng trực tiếp vào phổi khi cháy để cộng dồn liều chiếu.
Nghiên cứu dịch tễ học cũng chỉ ra hiện tượng “hiệu ứng ngược theo suất liều” (inverse exposure-rate effect) đối với phơi nhiễm Radon. Theo đó, việc phơi nhiễm kéo dài với nồng độ Radon ở mức thấp hoặc trung bình có thể gây ra tỷ lệ đột biến ác tính cao hơn so với việc phơi nhiễm một liều lượng tương đương nhưng trong thời gian ngắn. Điều này giải thích tại sao nồng độ Radon thấp trong các căn hộ dân dụng thông thường, nơi cư dân sinh sống liên tục hàng chục năm, vẫn là tác nhân gây ung thư phổi chủ đạo cho cộng đồng.
Đối với các nhóm đối tượng nhạy cảm như trẻ em, nguy cơ này còn cao hơn do phổi của trẻ đang trong giai đoạn phân chia và phát triển mạnh mẽ, đồng thời thể tích lồng ngực nhỏ khiến suất liều hấp thụ trên mỗi đơn vị khối lượng mô phổi lớn hơn so với người lớn. Các công nhân khai thác mỏ hầm lò tiếp xúc với Radon nồng độ cao kéo dài ngoài nguy cơ ung thư phổi còn phải đối mặt với các bệnh lý phế quản phổi không ác tính nghiêm trọng như khí phế thũng, viêm phổi kẽ mãn tính và xơ hóa phổi. Do các bằng chứng khoa học không thể chối cãi này, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế đã xếp loại Radon vào nhóm chất gây ung thư Nhóm 1 từ năm 1988.
Thực trạng nghiên cứu phông phóng xạ tự nhiên và khảo sát Radon tại Việt Nam
Việt Nam sở hữu nền địa chất kiến tạo vô cùng đa dạng với nhiều vùng có đá granite trẻ, các đá trầm tích chứa chất phóng xạ tự nhiên và các khu mỏ khoáng sản quy mô lớn. Kể từ đầu thập niên 1990, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam và Liên đoàn Vật lý Địa chất đã bắt đầu thực hiện các chương trình điều tra, đo đạc phông bức xạ tự nhiên và nồng độ Radon trong nhà. Các nghiên cứu thực địa này đã cung cấp những bộ số liệu thực nghiệm, phản ánh bức tranh hiện trạng phóng xạ môi trường của quốc gia.
Khảo sát tại khu vực mỏ đất hiếm Mường Hum (tỉnh Lào Cai): Khu vực mỏ đất hiếm Mường Hum là vùng dị thường phóng xạ tự nhiên điển hình do đất đá tại đây chứa hàm lượng cao các hạt nhân nguyên thủy U-238, Th-232 và K-40. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành đo đạc chi tiết suất liều gamma chiếu ngoài và nồng độ khí phóng xạ để đánh giá tác động của hoạt động khai mỏ đến môi trường phóng xạ xung quanh:
- Liều lượng trước và sau thăm dò: Trước khi tiến hành các hoạt động đào xới đất đá thăm dò mỏ (giai đoạn phông tự nhiên nguyên thủy), liều hiệu dụng bức xạ tự nhiên khu vực đã ở mức rất cao là 9,22mSv/năm. Sau khi các hoạt động thăm dò địa chất và đào bới quặng được triển khai, do sự phát tán của bụi quặng phóng xạ và sự giải phóng khí Radon từ các lớp sâu lên bề mặt, liều bức xạ đo được tại khu vực tăng vọt lên mức 13,87mSv/năm. Mức liều gia tăng ròng do hoạt động công nghiệp là 4,65mSv/năm, lớn hơn gấp 4 lần so với giới hạn liều quy định cho công chúng.
- Động lực học biến thiên ngày đêm: suất liều gamma và nồng độ Radon trong không khí tại trạm quan trắc Mường Hum thăng giáng mạnh theo thời gian. Suất liều gamma ban ngày dao động quanh mức 0,628 – 0,630µSv/h. Từ 18 đến 19 giờ chiều, suất liều bắt đầu tăng dần và đạt giá trị cực đại khoảng 0,645 – 0,650 µSv/h vào khoảng 4 đến 6 giờ sáng sáng hôm sau trước khi giảm trở lại.
Nghiên cứu thực nghiệm tại thành phố Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng): Đà Lạt nằm trên cao nguyên Lang Biang ở độ cao trung bình 1500m so với mực nước biển, có khí hậu nhiệt đới gió mùa và nền địa chất giàu đất đỏ bazan cùng đá granite. Nghiên cứu chi tiết đã được thực hiện tại 6 phường đại diện để đo đạc nồng độ Radon trong nhà trên 3 loại hình cấu trúc nhà ở phổ biến:
- Nhà gạch tuynel: có bề dày tường trung bình 10 cm, sử dụng nền gạch men.
- Nhà gỗ thông: có bề dày tường 2 cm, nền gạch men.
- Biệt thự đá chẻ: có tường xây bằng đá tự nhiên dày tới 40 cm, nền gạch men.
Kết quả đo đạc thực nghiệm cho thấy nồng độ Radon thăng giáng mạnh mẽ theo thời gian, đạt đỉnh cực đại lên tới 109 Bq/m3 vào sáng sớm khi toàn bộ cửa nhà bị đóng kín và lớp nghịch nhiệt khí quyển ngăn khí thoát ra ngoài. Mặc dù nồng độ đỉnh vào sáng sớm đạt mức tương đối cao, mức nồng độ trung bình năm trong các ngôi nhà khảo sát tại Đà Lạt vẫn nằm trong giới hạn khuyến cáo an toàn của WHO (150 Bq/m3).
Trên quy mô toàn quốc, chương trình điều tra địa chất đô thị do Liên đoàn Vật lý Địa chất tiến hành từ năm 1992 đến năm 2002 tại 54 đô thị lớn trên lãnh thổ Việt Nam đã thực hiện hàng nghìn phép đo diện rộng. Kết quả tổng hợp chỉ ra rằng nồng độ Radon trong nhà ở dao động trong dải rất rộng, từ 5 Bq/m3 đến 406 Bq/m3. Sự xuất hiện của các điểm đo vượt ngưỡng 400 Bq/m3 chứng minh Việt Nam thực tế có tồn tại các vùng tích tụ Radon cục bộ nguy hiểm cần được giám sát chặt chẽ.
Phơi nhiễm bức xạ tự nhiên, đặc biệt là quá trình hít thở khí Radon và các sản phẩm phân rã chuỗi ngắn của nó hàng ngày, cấu thành nguồn liều chiếu lớn nhất và là tác nhân gây ung thư phổi nguy hiểm nhất trong môi trường sống của con người. Sự hiểu biết sâu sắc về bản chất vật lý hạt nhân, động lực học khuếch tán của khí phóng xạ dưới móng nhà và cơ chế gây tổn thương DNA phức tạp của hạt alpha High-LET là chìa khóa để xây dựng các giải pháp phòng ngừa hiệu quả.
Từ khóa: bức xạ;
– CMD –
