THƯ
VIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
-------------------------

HOÀNG BÁ KIM

KHẢO SÁT KHÍ RADON TRONG NHÀ
KHU VỰC ĐÔ THỊ THỦ DẦU MỘT TỈNH
BÌNH DƯƠNG
Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử, hạt nhân & năng lượng cao
Mã số: 60 44 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN NGỌC THU

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2010


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn nghiên cứu quan trắc phóng xạ radon trên địa bàn Thị xã
Thủ Dầu Một tỉnh Bình Dương được thực hiện tại:
 Trung tâm Địa Vật lí – Liên Đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam.
 Nhóm nghiên cứu Radon – Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Thành phố Hồ Chí Minh.
Tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình, chu đáo và tỉ mỉ với tinh thần trách nhiệm cao của


Geological Informatic System: Hệ thống thông tin địa lí

HPA

Health Protect Agency: Cơ quan bảo vệ sức khỏe Anh

IAEA

International Atomic Energy Agency: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế

ICRP

International Commission on Radiological Protection: Ủy ban an toàn phóng xạ
quốc tế

NIST

National Institute for Standards and Technology: Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ
quốc gia Mĩ

RAD7

RAdon Detector – 7

Rn

radon

SSTDs

nhưng rất phức tạp, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe và gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho con
người.
Nghiên cứu, kiểm soát phóng xạ môi trường bắt đầu bằng việc xác định hoạt độ của các
nguyên tố phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trên một vùng quan tâm. Dựa trên các số liệu đo đạc,
chúng ta có thể xây dựng một bản đồ phóng xạ của vùng.
Trong các nguyên tố phóng xạ tự nhiên, khí radon là sản phẩm con cháu trong chuỗi phân rã
của radi và thori đặc biệt nguy hiểm. Khí radon có thể theo đường hô hấp đi vào trong cơ thể con
người, đặc biệt radon lại phân rã alpha nên mối nguy hiểm là rất lớn. Khi chúng ta hít phải radon và
các hạt nhân con của nó, một số phân rã phóng xạ sẽ xảy ra trong phổi chúng ta. Các hạt alpha được
sinh ra có thể gây tổn hại đến mô phổi. Tổn hại như thế có thể dẫn đến ung thư phổi.
Một số ca chết người trong hầm mỏ hay một số vùng miền có nhiều người bị bệnh ung thư
phổi đều có thể do khí phóng xạ radon gây ra. Việc đánh giá nguy cơ ảnh hưởng sức khoẻ phần lớn
dựa trên bằng chứng về tỷ lệ mắc phải ung thư phổi trong số các công nhân mỏ Uranium trong quá
khứ. Dựa trên bằng chứng đó, các hệ số rủi ro được ước tính, chúng cho mối liên hệ giữa nguy cơ
phát triển ung thư phổi với nồng độ radon trong không khí. Các kết quả cho thấy nếu một triệu
người bị chiếu xạ trong một năm bởi radon trong không khí với nồng độ 1 Bq/m3 trong nhà, một
hoặc hai người trong số họ có thể chắc rằng cuối cùng sẽ chết vì ung thư phổi do phóng xạ gây ra
[18].
Radon có thể hiện diện trong những ngôi nhà mới xây do có nguồn gốc từ vật liệu xây dựng,
hay cả những ngôi nhà cũ do thoát ra từ khe nứt nền nhà. Đặc biệt là những ngôi nhà kín gió hay
trong các tầng hầm, nồng độ radon có thể rất cao, nhiều hơn hẳn ngoài trời do hiệu ứng bẫy radon.
Mặc dù vậy vấn đề phóng xạ môi trường hiện vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đầy đủ tại Việt
Nam, đặc biệt là vấn đề khí phóng xạ radon.


Xuất phát từ những vấn đề trên, tác giả chọn nghiên cứu đề tài “Khảo sát khí Radon trong
nhà, khu vực đô thị Thủ Dầu Một – Tỉnh Bình Dương” làm đề tài luận văn thạc sĩ của mình. Luận
văn ngoài phần mở đầu và kết luận gồm các chương:
Chương 1: Cơ sở lí thuyết.
Chương 2: Thực nghiệm xác định nồng độ radon trong nhà.

- Xác định nồng độ khí radon trong nhà để làm nền tảng phục vụ cho việc tính toán phơi
nhiễm, đánh giá rủi ro sức khỏe cho người dân khu vực Thị xã Thủ Dầu Một sau này.
- Đánh giá được mối tương quan giữa phương pháp đo bằng CR39 và đo bằng RAD7.
- Ngoài ra, thành công của đề tài cũng sẽ trực tiếp góp phần xác lập giải pháp hữu hiệu trong
việc đo nồng độ radon bằng phương pháp detector vết CR39 tại Việt Nam.
7. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lí thuyết: Tra cứu những vấn đề quan tâm trong tài liệu, trong sách, các luận
văn, bài báo khoa học, giáo trình, các trang web trên internet có liên quan đến đề tài.
- Nghiên cứu thực nghiệm: tìm hiểu quy trình và tiến hành thực nghiệm đo nồng độ radon.
- Xử lí số liệu: Sử dụng các phần mềm để xử lí, lưu trữ và biểu diễn số liệu đo đạc.
- Phương pháp tổng hợp, phân tích: Sau khi xử lí số liệu, rút ra nhận xét, phân tích kết quả.


TỔNG QUAN
Radon từ lâu đã được quan tâm nghiên cứu trong công tác điều tra địa chất với các ứng dụng
trong các lĩnh vực tìm kiếm khoáng sản, nước ngầm, thăm dò đứt gãy, động đất, … Trong nghiên
cứu môi trường, radon chủ yếu được ứng dụng để thăm dò khí phóng xạ trong các công trình như
hầm mỏ, các tòa nhà ở hay nơi làm việc, nhằm đảm bảo an toàn bức xạ và sức khỏe cho con người.
Thụy Điển là quốc gia khảo sát radon trong nhà sớm nhất. Năm 1956, Hultqvist đã nghiên
cứu và thấy nồng độ radon trong nhà ở Thụy Điển ở mức cao. Trong những năm 1980, nồng độ
radon cao cũng được ghi nhận trong những ngôi nhà ở Séc, nhất là ở những nhà có vật liệu xây
dựng giàu Ra226. Năm 1990, bản đồ radon trong nhà trên toàn lãnh thổ Cộng hòa Séc ra đời với tỉ
lệ 1:200000. Các nước châu Âu khác và một số nước châu Á hiện nay cũng đã có bản đồ radon môi
trường và trong nhà.
Ở Mĩ, hiện nay cơ quan bảo vệ môi trường EPA (US Environmental Protection Agency) đã
xây dựng một bản đồ rủi ro radon trực tuyến trên toàn quốc để người dân có thể kiểm tra dễ dàng
nồng độ radon ở khu vực mình đang sống hay có ý định mua nhà mới.
Liên tục trong 3 năm 2005, 2006, 2007, WHO đã tổ chức các dự án quốc tế về radon, trong
đó trình bày các báo cáo của các nước về công tác nghiên cứu radon trong không khí trong nhà và
các hướng dẫn về an toàn bức xạ đối với radon. Theo khảo sát của WHO năm 2007 [56], có trên 75

Nhìn chung, việc nghiên cứu radon trong nhà ở Việt Nam mới chỉ là bước đầu, chủ yếu là
cảnh báo trên báo chí. Hiện chưa có một công trình nào đánh giá chi tiết những yếu tố ảnh hưởng
đến việc xuất hiện khí radon trong nhà và những ảnh hưởng của radon đối với sức khỏe cộng đồng.


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.1. Tìm hiểu về Radon
1.1.1. Đặc điểm
Radon là nguyên tố phóng xạ thứ năm được phát hiện, vào năm 1900 bởi Friedrich Ernst
Dorn, sau urani, thori, radi và poloni. Radon có kí hiệu Rn là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm
VIII A, chu kì 6, có số thứ tự là 86 và thuộc nhóm khí trơ trong bảng tuần hoàn. Radon có khối
lượng riêng 9,73 kg/m 3 tức nặng hơn không khí khoảng 8 lần (ở 0 oC 1atm, không khí có khối lượng
riêng là 1,293 kg/m3) và là một trong những khí nặng nhất ở nhiệt độ phòng; radon không màu,
không mùi nên chỉ có thể phát hiện bằng các detector ghi các tia phóng xạ do radon phát ra.
Radon có 36 đồng vị với số khối từ 193 đến 228, với 3 đồng vị phổ biến là radon (Rn – radon
222), thoron (Tn – radon 220) và actinon (An – radon 219), trong đó Rn222 là đồng vị bền nhất với
thời gian sống 3,823 ngày. Trong nghiên cứu địa chất và môi trường, do chu kì bán rã của hai đồng
vị Rn 219 và Rn 220 rất ngắn nên chúng ít được quan tâm; còn đồng vị Rn 222 được đặc biệt quan tâm
bởi tính phóng xạ và thời gian sống của nó đủ có thể thoát vào môi trường không khí và gây nguy
hiểm cho sức khỏe con người.
Radon là khí trơ nên trong đất đá radon không liên kết với các nguyên tử vật chất chủ của nó,
vì vậy radon có thể thoát ra từ lòng đất đi vào môi trường không khí dễ dàng. Khi được tạo thành,
radon và các sản phẩm con cháu của nó ở trạng thái tích điện, ngay lập tức kết hợp với các bụi khí
trở thành các sol khí phóng xạ. Các khí phóng xạ radon chuyển động như một chất khí thông
thường, tuân theo các định luât khuếch tán chất khí. Như vậy khí phóng xạ có mặt ở khắp nơi. Do
chu kì phân rã của các đồng vị radon rất ngắn, nên càng lên cao nồng độ radon càng giảm.
Khi nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trong nước và trong không khí thường quan tâm đến Rn222
và sản phẩm mẹ của nó Ra226. Nồng độ radon trong không khí ở lớp khí bên dưới gần mặt đất phụ
thuộc vào hàm lượng của uran trong lớp đất đá bên dưới và độ xốp của nó.
Nồng độ radon trong không khí thường được tính ra Bq/m3 hay Ci/l.

7 ,69MeV

β

Po218
3,05 phút

Bi214
19,8 phút

β

Pb210
22,3 năm

α
6,00MeV

Pb214
26,8 phút

Hình 1.1: Phân rã từ radon tới chì-206 bền
Hạt nhân U238, qua 14 lần dịch chuyển, trở thành đồng vị chì bền vững Pb206. Rn222 là sản
phẩm tự nhiên trong chuỗi phân rã của U238, có thời gian sống dài nhất: 5,508 ngày, chu kì bán rã
3,825 ngày. U238 khá phổ biến trong tự nhiên, về mặt độ giàu nó đứng hàng thứ 38 trong số các
nguyên tố có mặt trên trái đất. Nó chủ yếu có mặt trong các đá gốc. Do đó hầu như ta luôn luôn có
khả năng phát hiện Rn 222 trong không khí trong phòng, ngoài trời và khí đất.
Khi phân rã, radon lần lượt tạo nên các hạt nhân Po218, Pb214, Bi214, Po214, Pb210, Pb206 (bền
vững). Rn phát ra tia alpha có năng lượng 5,49MeV; Po 218 phát ra hạt alpha có năng lượng là 6,0
MeV; Po214 phát ra tia alpha có năng lượng 7,69 MeV.


α
6,05MeV

β

Po216
0,15 giây

β

α
6,78MeV

Pb212
10,8 giờ

Tl208
3 phút

Hình 1.2: Phân rã từ thoron tới chì-208 bền
Tn và con cháu của nó sẽ phát ra các tia alpha có mức năng lượng lần lượt (theo thời gian) là
6,29 MeV; 6,78 MeV; 6,05 và 8,78 MeV. Trong đó, đáng chú ý là Bi212 có 2 khả năng phân rã: 66%
phân rã là beta, tạo nên Po212, từ đó phát ra hạt alpha có năng lượng 8,78 MeV. Phần còn lại (34%)
phân rã alpha, tạo nên Tl208, phát ra alpha có năng lượng 6,05 MeV.
Vì thoron có đời sống quá ngắn nên nó không thể di chuyển một khoảng cách xa từ nguồn
giống như radon trước khi phân rã. Thỉnh thoảng có thể bắt gặp thoron trong không khí và thường
gặp hơn trong đất và trong khí đất do vậy chỉ có một phần rất nhỏ khí thoron tích tụ trong nhà. Tuy
nhiên ngay cả với một lượng nhỏ như vậy thoron vẫn có thể là một mối nguy hiểm vì con cháu của
nó bao gồm Pb212 có chu kì bán rã 10,6 giờ dủ dài hơn để tích lũy đến một nức đáng kể trong không

Quá trình khuếch tán của eman trong đất đá được đặc trưng bằng hệ số khuếch tán và chiều
dài khuếch tán.
Hệ số khuếch tán và chiều dài khuếch tán của radon trong đất đá liên hệ với nhau theo
phương trình:

L

Dk


(1.1)


Ở đây L là chiều dài khuếch tán đo bằng cm;  là hằng số phân rã đo bằng 1/s; Dk là hệ số
khuếch tán của radon trong đất đá. Hệ số khuếch tán của radon biến đổi trong khoảng rộng từ 7.10-2
cm2/s đến (2 ÷ 3).10-4 cm2/s.
Để xác định sự phân bố nồng độ radon trong đất đá ta đi tìm phương trình vi phân của nồng
độ radon. Mối liên hệ giữa thông lượng của radon và gradient của nồng độ được biểu diễn bằng
phương trình sau:

J  Dk

dC
dz

Trong đó: J là thông lượng của radon, còn

(1.2)

dC

C  C1e  bz  C2 e bz

(1.5)

Trong đó C1 và C2 là các hằng số phụ thuộc vào điều kiện biên.
Giả thiết tại nguồn, nơi chứa các nguyên tố phóng xạ, nồng độ eman là Co. Khi đó nghiệm
(1.5) có dạng sau:
C  Co e bz

(1.6)

Thay C từ công thức (1.6) vào phương trình vi phân (1.4) ta thu được hệ số b2 


.
Dk


Nồng độ eman C hay lượng eman trong một đơn vị thể tích được biểu diễn bởi công thức
sau:


C  Co e


.z
Dk

(1.7)


đất theo (1.7), và ở độ cao h cách mặt đất theo công thức:

C(h)  C.e




.h
A

(1.8)


Trong đó A là hệ số khuấy động khí tại mặt đất, thường lấy giá trị là 103 cm2/s; khi h = 30 ÷
50 m thì A = 104 ÷ 105 cm2/s.
Bằng lí thuyết và thực nghiệm có thể xác định nồng độ radon trong không khí sát mặt đất nhỏ
hơn hàng nghìn lần so với trong môi trường đất đá. Khi không có gió thì nồng độ radon trong khí
quyển giảm chậm theo độ cao, còn nồng độ thoron giảm rất nhanh và triệt tiêu hoàn toàn ở khoảng
cách không quá 10 cm cách mặt đất.
 Quá trình di cư của radon trong nước
Qua hàng loạt cuộc thử nghiệm các nhà khoa học đã đi đến kết luận có khí phóng xạ radon
trong nước. Trong nước, nồng độ khí phóng xạ hòa tan phụ thuộc vào nguồn phóng xạ trong đất đá
(môi trường nước chảy qua) và phụ thuộc vào dạng tồn tại (nước ngầm hay trên mặt). Nhiệt độ cũng
có ảnh hưởng nhiều đến sự hòa tan của khí phóng xạ trong nước. Bình thường, nồng độ radon trong
nước dao động rất mạnh, từ 50 đến 1000 Bq/m 3 (đối với nước trên mặt); ở khu vực có nguồn phóng
xạ hoặc nước nóng, có thể từ 1000 đến 4000 Bq/m3, đặc biệt có thể đến hàng trăm nghìn Bq/m3 [5].
Các bể trữ nước bề mặt cũng có thể bị nhiễm phóng xạ radon, nước nhiễm phóng xạ thường
bắt nguồn từ các giếng sâu có các mạch nước ngầm bị nhiễm Radon. Thông thường, độ nhiễm xạ
trong nước thấp hơn nhiều độ nhiễm xạ trong khí quyển. Tuy nhiên, quá trình sử dụng nước bị
nhiễm phóng xạ radon trong sinh hoạt có nhiều khả năng làm tăng mức độ nhiễm xạ không khí tại

hoặc trong một mỏ uranium dưới lòng đất được thông khí kém.


Hình 1.6: Radon vào trong nhà bằng nhiều con đường
1.1.3.2. Nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi
Tuy radon được tìm ra năm 1900 nhưng những ảnh hưởng của nó do phơi nhiễm kéo dài đã
bị nghi ngờ và ghi nhận trước đó 300 năm do những thợ mỏ luôn có nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi
cao, nhất là đối với mỏ urani. Người ta nhận thấy trong khoảng thời gian từ 1869 – 1877, 75% cái
chết của những người thợ mỏ ở Schneeberg – Đức là do bệnh ung thư phổi [41]. Năm 1951, các nhà
nghiên cứu tại Đại học Rochester New York chỉ ra rằng các bệnh ung thư phổi gây ra từ các bức xạ
alpha do các sản phẩm phân rã radon có trong đường hô hấp [22]. Dựa trên bằng chứng đó, các hệ
số rủi ro được ước tính, chúng cho mối liên hệ giữa nguy cơ phát triển ung thư phổi với nồng độ
radon trong không khí.
Trong số các rủi ro trong nhà thì radon được ước tính đã gây ra khoảng 21.000 cái chết do
ung thư phổi mỗi năm trên toàn nước Mĩ, nhiều hơn tất cả các rủi ro khác gây ra cho con người.
Nghiên cứu này được Cơ quan bảo vệ môi trường Mĩ EPA thực hiện năm 2003. Điều đó cho thấy
mối nguy hiểm từ radon trong nhà là rất lớn [27].

Hình 1.7: Đánh giá rủi ro từ radon trong nhà ở Mĩ với các rủi ro khác
Trong không khí, radon và thoron ở dạng nguyên tử tự do, sau khi thoát ra từ các vật liệu xây
dựng, đất đá và những khoáng vật khác, chúng phân rã phóng xạ thành chuỗi các đồng vị phóng xạ
con cháu mà nguy hiểm nhất là polonium-218.
Polonium phân rã alpha với chu kì bán huỷ 3,05 phút, đủ cho một vài chu trình thở trong hệ
thống hô hấp của người. Polonium-218 bay cùng các hạt bụi có kích thước cỡ nanomét và micromét
tạo thành các hạt sol khí phóng xạ. Các sol khí phóng xạ này có kích thước cỡ vài chục micromét


nên có thể được hít vào qua đường thở, và tai hại hơn chúng là kim loại và có xu hướng bám vào bề
mặt các vật liệu mà chúng tiếp xúc nên có thể bị lưu giữ tại phế nang và phân rã phát alpha.
Các hạt alpha từ radon hay polonium có năng lượng rất cao, độ ion hóa mạnh sẽ bắn phá

Nhóm người không
bao giờ hút thuốc

Nhóm người hút
thuốc thường xuyên

Trung bình

20

36 / 1.000

260 / 1.000

110 / 1.000

10

18 / 1.000

150 / 1.000

56 / 1.000

8

15 / 1.000

120 / 1.000


64 / 10.000

23 / 10.000

1.1.4. Biện pháp kiểm soát, cảnh báo và giảm thiểu nồng độ radon
Để xác định mức radon, cần phải đo đạc radon bằng các thiết bị chuyên dụng. Những chính
sách về radon cần được xem xét kĩ lưỡng, đặc biệt là đối với bộ phận dân cư với nồng độ thấp, điều
quan trọng là áp dụng những biện pháp cơ bản để ngăn ngừa nguy cơ chứ không chỉ hành động khi
nhận thấy nồng độ radon quá cao. Những nơi cần phải kiểm soát để cảnh báo mức radon là nhà ở,
nhà nghỉ, khách sạn hay các văn phòng làm việc và các nơi khai thác quặng có yếu tố phóng xạ.
Phần lớn radon trong một ngôi nhà có nồng độ radon cao đều phát ra từ nền nhà. Radon
khuếch tán ra khỏi mặt đất và vào trong nhà. Do radon là khí nên sự thay đổi áp suất sẽ ảnh hưởng
rất lớn đến lượng khí thoát ra từ mặt đất và lượng bị tích lũy bên trong căn nhà. Ở bên trong căn
nhà, radon khó có thể dễ dàng thoát ra ngoài nhất là những ngôi nhà kín khí. Như vậy, phòng ngủ
hay phòng làm việc gắn điều hoà nhiệt độ mà không thông gió thì có nguy cơ ô nhiễm radon rất lớn.
Khả năng bị phơi nhiễm radon cũng tuỳ thuộc thời gian có mặt tại không gian sinh hoạt, làm việc
hoặc nghỉ ngơi. Một phương pháp đơn giản để giảm các mức radon trong nhà là tăng cường thông
gió cho không gian dưới nền và trong ngôi nhà nơi mà radon tích tụ. Điều đó rất dễ thực hiện bằng
cách mở rộng các ô thông gió trên các bức tường, giúp sự chuyển dịch không khí tự nhiên được dễ
dàng (trong trường hợp các tường chịu lực, điều này chỉ nên được thực hiện tuân theo các quy phạm
xây dựng thích hợp). Nếu làm việc trong các vùng khoáng sản giàu phóng xạ tự nhiên, cần phải tính
đến thời gian làm việc hợp lí.
Đặc biệt, hàm lượng radon phụ thuộc rất lớn vào vật liệu. Những vật liệu xây dựng có nguồn
gốc granite sẽ cho hàm lượng radon cao nhất, các vật liệu gốm sét, gạch xỉ than cũng là vật liệu
chứa nhiều radon. Các khoáng sản có nguồn gốc trầm tích như ilmenhite, rutile, zircon, monazite rất


giàu phóng xạ cũng là các nguồn phát radon. Các bệnh viện có sử dụng kim Ra226 cũng có thể gây
rò rỉ hay khuếch tán radon vào không khí.
Dựa trên những nghiên cứu của thế giới, những ngôi nhà có mức nồng độ radon vượt mức

Tăng thông gió trong nhà

trung bình

thấp

cao

cao

trung bình

cao

Giảm áp suất dưới sàn
Thông gió dưới sàn

Đào bỏ tầng đất cái
Xử lí nước

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, cần phải sử dụng thông gió cưỡng bức. Những ngôi nhà
được xây dựng trên các tấm sàn bê tông có thể đòi hỏi các biện pháp cải tạo phức tạp hơn. Mỗi một
ngôi nhà đều có sự khác biệt, vì thế nhu cầu cải tạo và biện pháp thực hiện cải tạo phải được xác
định riêng biệt.
Cách tốt nhất bảo vệ sức khoẻ là là tiến hành đo nồng độ radon trong mỗi gia đình. Mở cừa
thường xuyên cũng giúp hạn chế bức xạ trong nhà. Khi mua nhà mới, chúng ta nên kiểm tra khí
radon trước khi chúng ta chuyển tới ở.

1.1.5. Các yêu cầu về an toàn bức xạ đối với Radon
1.1.5.1. Đơn vị đo