Đề tài Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƢỜNG



ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI ĐỐI VỚI

URANIUM NGHÈO (DU)

GVPT: TS. Lê Thị Hồng Trân

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2010

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

DANH SÁCH NHÓM

Trần Thị Hƣờng

0717027

0717045

0717068

0717091

0717095

0717127

0717136

Nguyễn Thị Kiều

Ngô Thị Thúy Ngọc

Ngọ Thị Hƣơng Quỳnh

Lê Thị Tâm

Nguyễn Trần Trung

Đặng Thị Tƣờng Vy

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 2

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

MỤC LỤC

Trang

1. Đánh giá rủi ro sinh thái đối với uranium nghèo

1.1 Giới thiệu

4

1.2 Những ảnh hƣởng của DU đối với hệ sinh thái

1.3 Lý thuyết đánh giá rủi ro sinh thái

1.4 Phƣơng pháp luận

6

7

8

2. Kết quả đánh giá rủi ro

13

15

17

3. Kết luận

Tài liệu tham khảo

DANH MỤC HÌNH

Fig. 1. YPG area, Arizona (adapted from Entech Engineers, Inc. (1988)).

Fig. 2. APG area, Maryland (adapted from Donnelly and Tenbus (1998)).

Fig. 3. EHQ distributions for YPG terrestrial receptors

5

6

14

Fig. 4. EHQ distributions for APG terrestrial receptors.

15

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Table 1

9

Table A.1

Table A.3

Table A.2

Table B.1

11

12

13

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 3

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

1. ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI ĐỐI VỚI URANIUM NGHÈO (DU)

1.1 GIỚI THIỆU

Uranium nghèo (Depleted Uranium, viết tắt là DU) để chỉ loại Uranium đã

bị lấy đi đồng vị Uranium -235 và đồng vị Uranium-234 là chất có khả năng phân

hạch (fission) dùng làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng hay dùng làm bom

nguyên tử. Trong kỹ thuật hạt nhân ngƣời ta dùng Uranium thiên nhiên (chứa

0,71% đồng bị Uranium-235) làm giàu đồng vị này lên mức 3,2% (làm nhiên liệu

cho kiểu lò phản ứng BWR) hay 3,6% (làm nhiên liệu cho kiểu lò phản ứng PWR)

và đƣợc gọi Uranium giàu (Enriched Uranium). Quá trình tạo ra Uranium giàu

đồng thời sinh ra một sản phẩm phụ (cũng có thể xem là chất thải) là DU chỉ còn

chứa 0,2 - 0,3% Uranium-235. Với công nghệ hiện nay từ 8,05 tấn Uranium thiên

nhiên (chứa 0,71% Uranium-235) ngƣời ta sản xuất đƣợc 1 tấn Uranium giàu

(chứa 3,6% Uranium-235) đồng thời tạo ra 7,05 tấn DU (chứa 0,3% Uranium-235).

Nhƣ vậy, khái niệm giàu hay nghèo ở đây có nghĩa là nhiều hay ít Uranium-235

hơn so với Uranium thiên nhiên. DU có thể đƣợc dùng làm nhiên liệu hạt nhân

hoặc vũ khí. Do có tính phóng xạ thấp, khoảng 40% so với uranium tự nhiên và

đặc biệt rất rắn nên DU phù hợp dùng làm bộ phận giữ thăng bằng ở các loại tàu

thuyền và máy bay thƣơng mại cỡ lớn, kể cả Boeing 747. Ngoài ra, DU là nguyên

liệu lý tƣởng trong lĩnh vực quân sự, nhất là trong các loại đạn chống tăng để nâng

cao khả năng xuyên thủng vỏ xe tăng, kể cả vỏ thép công nghệ cao và Mỹ là một

trong những quốc gia đầu tiên sử dụng DU trong lĩnh vực quân sự

Mục tiêu cùa bài tiểu luận này là: các bƣớc đánh giá rủi ro độc học sinh

thái và đánh giá rủi ro sinh thái quanh việc phát xạ uranium nghèo quanh hai khu

quân sự của hoa kì là Yuma Proving Ground (YPG) và Aberdeen Proving Ground

(APG).

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 4

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

-Yuma Proving Ground (YPG)

Fig. 1. YPG area, Arizona (adapted from Entech Engineers, Inc. (1988)).

YPG nằm ở California gần biên giới bang Arizona và trong vùng lân cận của sông

Colorado, squaw Lake, và Mittry Lake. YPG bắt đầu thử nghiệm DU bom vào các

mục tiêu mềm trong những năm 1980

- Aberdeen Proving Ground (APG): nằm ở bờ phía tây của vịnh

Chesapeake

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 5

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Fig. 2. APG area, Maryland (adapted from Donnelly and Tenbus (1998)).

Từ những năm 1950, DU đã đƣợc sử dụng nhƣ một vũ khí xuyên trong các chƣơng

trình thử nghiệm tại APG

1.2 NHỮNG ẢNH HƢỞNG CỦA DU VỚI HỆ SINH THÁI

Là sản phẩm phụ đƣợc tạo thành từ quá trình chuyển đổi (làm giàu) uranium

tự nhiên, DU có những đặc tính hóa học độc hại. Ở liều lƣợng cao nó có thể gây ra

ngộ độc và ảnh hƣởng đến sức khoẻ. Nguy hiểm đầu tiên của DU là tính phóng xạ.

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 6

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Nó thải ra bụi phóng xạ alpha, beta và các tia gamma. Khi xâm nhập vào cơ thể,

uranium sẽ bị hoà tan bởi các chất lỏng tự nhiên trong ngƣời. DU có thể phản ứng

với các phân tử sinh học khiến các tế bào ở thận chết và các thành hình ống ở thận

teo lại, làm giảm khả năng lọc chất cặn bã từ máu. Khoảng 90% lƣợng uranium sẽ

bị bài tiết ra ngoài qua đƣờng nƣớc tiểu trong vòng 24-48 giờ. Lƣợng DU còn lại

sẽ tích luỹ ở xƣơng, phổi, thận, gan, mỡ và cơ. Các nghiên cứu trƣớc đây cho thấy

thận là cơ quan mà uranium dễ tác động dẫn đến hƣ hại cao.

Xác suất phân bố cho thấy, ở YPG, giảm trọng lƣợng gốc thực vật xảy ra

với khả năng là (98%) từ tiếp xúc với DU; và cho hầu hết động vật trên cạn, khả

năng tái tạo hiệu ứng bất lợi trong khoảng từ 0,1% đến 44%.

1.3 LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI

Là một quá trình đánh giá khả năng sinh thái tác động bất lợi có thể xảy ra

hoặc đang xảy ra nhƣ là kết quả của việc tiếp xúc với một hoặc nhiều yếu tố gây

căng thẳng. Quá trình này đƣợc sử dụng để có hệ thống đánh giá và tổ chức dữ

liệu, thông tin, giả định, và dự đoán các mối quan hệ giữa các yếu tố gây căng

thẳng và tác dụng sinh thái một cách rất hữu ích cho môi trƣờng ra quyết định.

Rủi ro sinh thái có thể đƣợc đánh giá thông qua nghiên cứu thực địa, tuy

nhiên, thực hiện một số lƣợng lớn các nghiên cứu này có thể không phù hợp vì

những chi phí và chi phí tổng thể trong việc có đƣợc số liệu thực địa. Do nhiều môi

trƣờng sống và các loài trong hệ sinh thái và sự tƣơng tác liên quan giữa sinh vật

và điều kiện vật chất, hoá chất, đánh giá rủi ro là một quá trình phức tạp. Vì vậy,

công cụ mô phỏng máy tính cần thiết cho việc đánh giá rủi ro trở nên mạnh mẽ,

hiệu quả chi phí công cụ cho sự hiểu biết và quản lý các rủi ro sinh thái

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 7

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

APG và YPG đƣợc xác định là các hệ sinh thái cơ bản cho mô hình ERA,

đại diện cho các hệ sinh thái ven biển và sa mạc

1.3.1 XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ

Xác định vấn đề là một quá trình thiết lập và đánh giá các giả thiết vì sao

các hoạt động của con ngƣời gây ra hoặc có thể gây gây ra ảnh hƣởng tới sinh thái.

Nó cung cấp cơ sở cho đánh giá rủi ro sinh thái tổng thể

1.3.2 GIAI ĐOẠN PHÂN TÍCH

Phân tích là một quá trình kiểm tra hai thành phần cốt yếu của rủi ro, phơi

nhiễm và tác động, các mối quan hệ giữa chúng với nhau và đặc tính hệ sinh thái

1.4 PHƢƠNG PHÁP LUẬN

Đánh giá rủi ro:

Việc đánh giá rủi ro của uranium nghèo (DU) đối với hệ sinh thái căn cứ vào

đặc tính gây độc của uranium

Các thông số cần xác định: EHQ( Tỉ số nguy hiểm sinh thái), NOAEL(mức

ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc), LOAEL (Mức ảnh hƣởng có hại thấp

nhất quan sát đƣợc)

Xung quanh hai khu quân sự APG và YPG ta lấy các mẫu đất và nƣớc nhằm

xác định nồng độ của uranium trrong thành phần môi trƣờng xung quanh. Thông

qua nồng độ trung bình đó ta có thể tính ra ADD(liều lƣợng hàng ngày) mà các

loài động vật hấp thụ vào.

Song song với quá trình trên chúng ta tiến hành thí nghiệm đối với các loài

động vật thí nghiệm để xác định NOAEL và NOAEC. Từ đó sẽ xác định NOAEL

của loài chƣa đƣợc kiểm tra

Các loài đƣợc dùng để đánh giá rủi ro sinh thái xung quanh 2 khu quân sự

APG và YPG đƣợc mô tả trong bảng sau:

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 8

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Xác định con đường phơi nhiễm hoàn chỉnh:

con đƣờng tiếp xúc với chất ô nhiễm tiềm tàng qua đƣờng uống, hít thở, và

sự hấp thụ qua da động vật trên cạn;sự hấp thu của rễ và lá thực vât, và hấp thu

trực tiếp bởi các loài thủy sinh

Muốn xác định xem rủi ro có đáng kể với hệ sinh thái hay không chúng ta

phải tính đƣợc giá trị EHQ( Tỉ số nguy hiểm sinh thái). Theo đó nếu EHQ < 1 cho

thấy những ảnh hƣởng độc tính không có khả năng xảy ra và do đó khả năng rủi ro

không thể chấp nhận là tối thiểu (Tannenbaum và cộng sự năm 2003.,). Căn cứ vào

NOAEL(Mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc), nếu EHQ lớn hơn 1 nhƣng

ít hơn so với LOAEL (Mức ảnh hƣởng có hại thấp nhất quan sát đƣợc) cho thấy

rằng hiệu ứng đều có thể nhƣng không chắc chắn. Cuối cùng dựa trên LOAEL, nếu

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 9

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

EHQ> 1 chỉ ra rằng hiệu ứng này có thể xảy ra và tiếp xúc vƣợt quá liều thấp nhất

có liên quan với các hiệu ứng.

Giá trị EHQ đƣợc tính theo công thức sau:

EHQ = ADD_pathway÷ reference value

Trong đó ADD_pathwaylà liều lƣợng hàng ngày thông qua con đƣờng hấp thụ

Reference value : là giá trị tham chiếu. Và trong phƣơng pháp này giá trị tham

chiếu có thể là NOAEL(mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc) hoặc

NOAEC( nồng độ ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc). Các giá trị NOAEL và

NOAEC có nguồn gốc từ các thí nghiệm đƣợc tiến hành trên các loài trong phòng

thí nghiệm thông qua phép ngoại suy.

Các động vật tiến hành thí nghiệm tại APG và YPG bao gồm chuột túi, kangaroo,

chim chích cổ bạc trắng, hƣơu, nai, và loaị co

̉

NOAELs của động vật hoang dã có thể đƣợc ƣớc tính cho một loài chƣa

đƣợc kiểm tra bằng phƣơng trình sau đây

Trong đó :

-NOAEL_wildlife: mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc của loài chƣa đƣợc

kiểm tra

-NOAEL_test: mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc của loài đã tiến hành thí

nghiệm

-bw_test: trọng lƣợng cơ thể của loài tiến hành thí nghiệm

-bw_wildlife: trọng lƣợng cơ thể của loài chƣa đƣợc kiểm tra

-b: lấy giá trị 1,2 đối với chim

0,94 đối với động vật có vú

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 10

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Ta có bảng sau:

Đối với động vật trên cạn chúng ta dựa vào kết quả thí nghiệm của hai loài

là chuột và vịt đen

Đối với những loài dƣới nƣớc:

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 11

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Đối với thực vật trên cạn:

Xác định vị trí lấy mẫu:

Đối với YPG chúng ta lấy 22 mẫu đất

Đối với APG chúng ta lấy 32 mẫu đất và 9 mẫu nƣớc trong đó có cả nƣớc

mặt và nƣớc ngầm

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 12

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ RỦI RO

Đối với thực vật trên cạn tại YPG (Hình 3), do nồng độ cao DU trong đất,

phân phối kết quả cho thấy một khả năng 98% của việc giảm trọng lƣợng gốc.

YPG Đối với động vật trên cạn nhƣ cú khoang Mexico, con thằn lằn gai sa mạc, và

rùa sa mạc, phân tích cho thấy khả năng cho bất lợi tái tạo hiệu ứng trong khoảng

từ 0,1% đến 0,6%. Đối với cactus mouse, black-tailed jackrabbit, mule deer,and

sonora whipsnake, các phạm vi khả năng từ 9% đến 44%

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 13

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Fig. 3. EHQ distributions for YPG terrestrial receptors

Từ các nghiên cứu thực địa (Ebinger et al., 1996), chuột túi, chuột kangaroo,

và họng trắng woodrat mẫu đƣợc phân tích về nồng độ uranium để ƣớc tính mức

độ rủi ro tại YPG. Mẫu xác, thận và gan của những động vật đƣợc thu thập để xác

định nồng độ uranium. Đối với những con chuột túi, nồng độ uranium lớn nhất

đƣợc tìm thấy trong các mẫu thịt, 115,4 mg/kg ; cho chuột kangaroo, trƣờng hợp

xấu nhất đã đƣợc quan sát thấy trong mẫu thận 4,3 mg/kg và chim trích cổ bạc, sự

tập trung lớn nhất của uranium là 76,7 mg/kg trong các mẫu thịt tƣơi. Dựa trên

đánh giá rủi ro của chúng tôi, đối với 1 thụ thể chuột sống ở sa mạc, nồng độ

uranium trong khoảnh từ 2,46-224,6 mg/kg

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 14

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Tại APG, dựa trên dữ liệu hạn chế DU, sự tiếp xúc có khả năng gây ra nguy

cơ nhỏ khả năng <0,3% cho động vật trên cạn (Hình 4), cho thấy không có tác

động quan sát đƣợc trên sinh sản hay phát triển.

Fig. 4. EHQ distributions for APG terrestrial receptors.

3. KẾT LUẬN

Kết quả từ mô hình ERA cho rằng tại YPG, giảm trọng lƣợng gốc thực vật

xảy ra với khả năng 98% do tiếp xúc với urani. Đối với động vật trên cạn tại YPG

nhƣ cú khoang Mexico, chim cút , con thằn lằn gai sa mạc, và rùa sa mạc, xác suất

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 15

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

phân tích cho thấy phạm vi ảnh hƣởng tới khả năng sinh sản từ 0,1% đến 0,6%.

Tuy nhiên, đối với dơi mũi dài, các hiệu ứng đều có thể xảy ra với khả năng 99%

thông qua việc giảm kích thƣớc và cân nặng của con cái

Tại APG, uranium hấp thu sẽ không có khả năng ảnh hƣởng đến sự sống sót

của động vật và thực vật dƣới nƣớc khả năng xảy ra là <0,1%

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 16

Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU)

Tài liệu tham khảo

1. Ming Fan , Tepwitoon Thongsri , Lisa Axe , Trevor A. Tyson 2005. Using

a probabilistic approach in an ecological risk assessment simulation tool: test case

for depleted uranium (DU)

2. Absallom, J.P., Young, S.D., Crout, N.M.J., Nisbet, A.F.,Woodman,

R.F.M., Smolders, E., Gillett, A.G., 1999.Predicting soil to plant transfer of

radiocesium using soil characteristics. Environ. Sci. Technol. 33, 1218–1223

3. Lê Thị Hồng Trân, NXB khoa học và kỹ thuật 2008, Đánh giá rủi ro sức

khỏe và đánh giá rủi ro sinh thái.

NHÓM THỰC HIỆN: XTVN

Page 17