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) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 2 DANH SÁCH NHÓM Trần Thị Hƣờng 0717027 Nguyễn Thị Kiều 0717045 Ngô Thị Thúy Ngọc 0717068 Ngọ Thị Hƣơng Quỳnh 0717091 Lê Thị Tâm 0717095 Nguyễn Trần Trung 0717127 Đặng Thị Tƣờng Vy 0717136 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 3 MỤC LỤC Trang 1. Đánh giá rủi ro sinh thái đối với uranium nghèo 4 1.1 Giới thiệu 4 1.2 Những ảnh hƣởng của DU đối với hệ sinh thái 6 1.3 Lý thuyết đánh giá rủi ro sinh thái 7 1.4 Phƣơng pháp luận 8 2. Kết quả đánh giá rủi ro 13 3. Kết luận 15 Tài liệu tham khảo 17 DANH MỤC HÌNH Fig. 1. YPG area, Arizona (adapted from Entech Engineers, Inc. (1988)). 5 Fig. 2. APG area, Maryland (adapted from Donnelly and Tenbus (1998)). 6 Fig. 3. EHQ distributions for YPG terrestrial receptors 14 Fig. 4. EHQ distributions for APG terrestrial receptors. 15 DANH MỤC BẢNG BIỂU Table 1 9 Table A.1 11 Table A.3 12 Table A.2 12 Table B.1 13 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 4 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). Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 5 -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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 6 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. Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 7 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 8 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: Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 9 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 10 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 = ADDpathway ÷ reference value Trong đó ADDpathway là 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 cỏ 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 : -NOAELwildlife: mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc của loài chƣa đƣợc kiểm tra -NOAELtest: mức ảnh hƣởng có hại không quan sát đƣợc của loài đã tiến hành thí nghiệm -bwtest: trọng lƣợng cơ thể của loài tiến hành thí nghiệm -bwwildlife: 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 11 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: Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 12 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 13 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% Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 14 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 15 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 Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 16 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% Đánh giá rủi ro sinh thái đối với Uranium nghèo (DU) NHÓM THỰC HIỆN: XTVN Page 17 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.