2005 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2005 Santos, SP, Brazil, August 28 to September 2, 2005 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: 85-99141-01-5
ATIVIDADES DO 226Ra EM ÁGUAS SUBTERRÂNEAS EXTRAÍDAS
DE DOIS POÇOS LOCALIZADOS NO PLÚTON MERIDIONAL,
GRANITÓIDES DE MORUNGABA, SP
Fábio de Oliveira Lucas1, Mário Gonçalves da Silva Júnior1, Luciana Bertolla1
Fernando Brenha Ribeiro1
1
Departamento de Geofísica - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas. Universidade de São Paulo
Rua do Matão, 1226 05508-090 São Paulo, SP
brenha@iag.usp.br
RESUMO
A atividade do 226Ra, em solução e associada ao material em suspensão, foi medida em amostras de água subterrânea extraídas de dois poços localizados no plúton Meridional, Granitóides de Morungaba, leste do Estado de São Paulo. As atividades do isótopo 226Ra foram medidas em uma sequência de amostras coletadas , com um espaçamento de aproximadamente um mês, entre março de 2003 e abril de 2004. A técnica de medida utilizada foi emanação de gás radônio. A atividade média do 226Ra dissolvido observada nos dois poços foi de (44,9 ± 7,1) mBq/L e (51,6 ± 8,8) mBq/L, respectivamente. A atividade do radio em material em suspensão em um litro de água variou entre (0,6 ± 0,1) mBq e (13 ± 1) mBq.
1. INTRODUÇÃO
O embasamento, exposto na borda leste da bacia do Paraná, no Estado de São Paulo, é composto por rochas metamórficas de grau variável, pertencentes à faixa de dobramentos Ribeira, atravessadas por um grande número de intrusões graníticas tardi e pós orogênicas. Todo o embasamento é densamente fraturado e representa uma fonte importante de água subterrânea, que tem sido intensamente explorada em diversas localidades.
Entre essas diversas intrusões, os batólitos de Itu e de Morungaba têm sido objetos de estudo sobre a radioatividade ambiental. As concentrações dos principais elementos radioativos naturais e a taxa de exposição dos granitos de Itu foram recentemente determinadas [1,2]. No batólito de Morungaba, foram medidas as concentrações de urânio, tório e potássio [3]. A radioatividade das águas subterrâneas extraídas de aqüíferos fraturados desenvolvidos nessas intrusões graníticas não foi, até o momento, estudada em detalhe. Recentemente foi realizado um levantamento das atividades específicas de 226Ra, 228Ra e 222Rn em águas de abastecimento público do Estado de São Paulo, incluindo aqüíferos fraturados do embasamento exposto da bacia do Paraná [4]. Em particular, a radioatividade das águas subterrâneas extraídas de rochas do batólito de Morungaba vem sendo investigada. Nesse trabalho serão relatadas medidas da atividade de 226Ra em águas extraídas de dois poços localizados no Plúton Meridional, pertencentes aos Granitóides de Morungaba.
LRCR
2. CONTEXTO GEOLÓGICO
Os granitóides da região de Morungaba afloram no nordeste da borda da Bacia do Paraná, entre 22º 40 S e 23º 03 S e 46º 40 W e 47º 00 W (figura 1). Eles formam um grande batólito alongado com eixo maior orientado na direção N-NE e com uma área aproximada de 320 km2. Esse batólito é formado por um mosaico de rochas plutônicas tardi a pós orogênicas que foram alojadas, entre 620 Ma e 570 Ma, nas rochas gnáissico-migmatíticas do Cinturão Ribeira. No centro do batólito ocorre uma exposição, com a forma aproximada de uma lente, de rochas metamórficas desse cinturão. Uma pequena intrusão isolada ao sul do conjunto principal completa o afloramento dos granitóides de Morungaba.
PAB COV PJ PO LMh PM P I Pedreira Morungaba Valinhos
Figura 1. A.) As áreas de ocorrência dos granitóides de Morungaba. B) Unidades estratigráficas do batólito de Morungaba: PAB - Plúton Areia Branca; COV - Complexo Ouro Verde; PJ - Plúton Jaguari; PM - Plúton Meridional; LMh - Ocorrências Meridionais; PO - Plúton Oriental; PI - Plúton Itatiba. Embasamento: RCR - Rochas Metamórficas Encaixantes de Cinturão Ribeira; LRCR - Lente de Rochas do Cinturão Ribeira [5,6].
As rochas que compõem o batólito de Morungaba foram divididas em sete unidades [5]. Ao norte da lente de rochas metamórficas, as intrusões tardi orogênicas formam três unidades: O plúton Areia Branca, que reúne as rochas mais antigas, o Complexo Ouro Verde e o plúton Jaguari, formado pelas as rochas mais recentes desse grupo. O plúton Areia Branca é formado por monzogranitos com coloração variando de cinza a rosa e com granulação entre fina e média. O Complexo Ouro Verde é composto por granitos porfiríticos a biotita e horneblenda. O plúton Jaguari é formado, principalmente, por granitos fedespáticos, porfiríticos e ricos em potássio, com coloração cinza ou rosa. Ao sul e a leste da lente de rochas metamórficas afloram intrusões pós orogênicas que formam quatro unidades. Ao sul, granitos a duas micas, róseos e leucocráticos, associados a monzo e sienogranitos porfiríticos formam o plúton
B
RCR
cinza a duas micas, associadas a rochas dioríticas e a fácies híbridas formam a unidade denominada de Ocorrências Meridionais. A leste da lente de rochas metamórficas, monzogranitos leucocráticos a duas micas e com granulação variando de média a grossa formam o plúton Oriental. Finalmente, leucogranitos róseos a duas micas, com granulação variando de fina a média, compõe o plúton Itatiba, que é a intrusão isolada ao sul da ocorrência principal.
As rochas porfiríticas são as mais radioativas entre os granitóides de Morungaba. Elas apresentam concentrações de urânio no intervalo de 1 µg/g e 9 µg/g e concentrações de tório variando entre 6 µg/g e 40 µg/g. O teor de K2O variou entre 4,7% e 6,5% . As demais rochas
apresentam teores de urânio variando de valores muito baixos a 6 µg/g. Concentrações de tório variam de 4 µg/g a 14µg/g , enquanto que os teores de K2O variam entre 4,2% e 5,4%
[3].
3. AMOSTRAGEM E MÉTODO ANALÍTICO
As amostras foram extraídas de dois poços pertencentes ao Clube de Campo Valinhos CVV (aproximadamente 22º 57 S e 46º 55 W), a 14 km leste da cidade de Valinhos. Os poços estão registrados nos arquivos do Departamento de Águas e Energia do Estado de São Paulo sob os números 0018 e 0019. O poço 0018 possui coordenadas UTM, zona 23º S meridiano central 45º W, 7460,458 km N e 0302,463 km S. Sua profundidade é de 72 m atravessando 9 m de solo residual e coluvial, 9 m de rocha granítica alterada e 54 m de um granito rosa-acinzentado não alterado. O poço 0019, possui coordenadas UTM 7459,792 km N e 0303,113 km S. Também com 72 m de profundidade, o poço atravessa 2 m de aterro, 3 m de depósitos aluviais e coluviais, 15 m de rocha granítica alterada e 52 m de um granito róseo não alterado. Ambos os poços são continuamente drenados para uso doméstico e possuem vazões médias de 5 m3/h e 12 m3/h, respectivamente.
As amostras foram coletadas na boca dos poços e armazenadas em frascos de polietileno com capacidade de 40 e 50 L, previamente condicionados com HNO3 0,03 M, após ter sido
descartado o volume equivalente a, pelo menos, 15 minutos de bombeamento contínuo. No laboratório amostras em triplicata foram separadas para processamento radioquímico independente. O pH e o potencial de oxidação das águas coletadas foram medidos imediatamente após a realização da coleta. Antes do processamento radioquímico alíquotas de 24 L foram filtradas, em seqüência, em filtro de microfibra de vidro com abertura de poro variando entre 0,8 a 8,0 µm, e filtro de membrana em éster de celulose com 0,45 µm de abertura de poro. Após a etapa de filtração o rádio presente em solução foi concentrado por coprecipitação com sulfato de bário. A coprecipitação se dá pela adição de um carregador de bário (20mg/ml de Ba2+) e ácido sulfúrico. O precipitado formado, sulfato de bário (Ba, Ra), foi dissolvido em solução alcalina de EDTA e a solução transferida e selada em um frasco de acumulação. O procedimento radioquímico adotado para a análise de 226Ra em suspensão consiste de duas etapas, sendo a primeira a dissolução conjunta dos filtros e do material neles retido. A segunda etapa, que consiste no tratamento da solução obtida pela dissolução dos filtros, é essencialmente a mesma aplicada para a preparação das amostras de 226Ra em solução. O procedimento adotado para a análise do 226Ra em solução e suspensão é esquematicamente apresentado na figura 2.
A determinação da atividade do 226Ra pelo método de emanação do gás radônio consiste em remover o radônio presente em uma solução contendo rádio e medir sua atividade. Em laboratório o 222Rn emanado da solução é feito passar, com o auxilio de gás de arraste, por uma linha de extração e transferido para o detector, o qual é acoplado num sistema para contagem da atividade alfa total. O sistema de detecção utilizado nesse trabalho é composto por um detector do tipo célula de Lucas, modelo 300 A, e um medidor portátil de radiação, modelo AB-5, ambos fabricados pela Pylon Eletronics.
Figura 2. Esquema do procedimento radioquímico adotado para determinações de 226Ra em solução e suspensão.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
As figuras 3a e 3b apresentam as variações da concentração de atividade do 226Ra, em solução, nos poços 0018 e 0019 nas onze campanhas de coleta realizadas entre março de 2003 e abril de 2004. No poço 0018 os valores das concentrações de atividades do 226Ra variaram entre 33 mBq/l e 56 mBq/L. A figura 3a sugere um pequeno aumento na atividade do 226Ra em 1 L de solução durante o período de amostragem. No poço 0019 a concentração de atividade do 226Ra em 1 L de solução variou entre 29 mBq e 63 mBq. A figura 3b não
+ 20 mL HCl + 40 mg Ba2+ + 10 mL H2SO4 Descarte Sobrenadante Filtrado
Material emsolução Material em suspensão 1 L Água subterrânea
Filtração
Precipitação do BaSO4(Ra, Ba)
Adicionar 10 mL de HNO3
Filtração
Adicionar 5 mL de HF , evaporar até quase secura
Dissolução com 450 mL EDTA 0,25 M + 50 mL de NH4OH
Adicionar 10 mL de HNO3 , evaporar até quase secura
Adicionar água destilada até completar 1000 mL
Seguir mesmo procedimento adotado para material em solução Armazenar a solução em frasco de
acumulação
sugere a existência de uma tendência nos valores observados, embora a amostragem do mês de junho apresente concentração de atividade do 226Ra em 1 L de solução distintamente inferior aos demais.
As figuras 4a e 4b apresentam as variações da concentração de atividade do 226Ra, dos sólidos em suspensão, em 1 L de água. A atividade do 226Ra dos sólidos em suspensão dos poços 0018 e 0019 variou entre 0,8 mBq e 13 mBq e entre 0,5 mBq e 5 mBq, respectivamente. Com exceção da atividade do material em suspensão nas águas coletadas em março de 2003 as atividades de 226Ra em suspensão apresentam valores semelhantes durante o período de amostragem. No caso do poço 0019, a variação observada na atividade do 226Ra em solução, na amostragem correspondente ao mês de junho de 2003, parece ser refletida na atividade do 226Ra do material em suspensão. A menos do que ocorre com as amostras correspondentes à primeira coleta, o 226Ra associado ao material em suspensão praticamente não contribui para a radioatividade da água extraída dos poços 0018 e 0019
Figura 3. Variação da concentração de atividade do 226Ra, em solução, na água extraída dos poços 0018(a) e 0019(b) entre março de 2003 e abril de 2004.
Figura 4. Variação da atividade do 226Ra, dos sólidos em suspensão, em 1 L de água extraída dos poços 0018(a) e 0019(b) entre março de 2003 e abril de 2004.
Evolução da concentração de atividade do rádio (poço 0019)
0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 0,070
mar-03 abr-03mai-03 jun-03 jul-03 ago -03set-03 o ut-03 no v-03dez-03 jan-04 fev-04mar-04 abr-04
Período de amostragem C o n c e n tr a ç ã o d e A ti v id a d e (B q /L )
Evolução da concentração de atividade do rádio (poço 0018)
0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065
mar-03 abr-03 mai-03 jun-03 jul-03 ago-03 set-03 out-03 nov-03 dez-03 jan-04 fev-04 mar-04 abr-04
Período de amostragem C o n c e n tr a ç ã o d e a ti v id a e ( B q /L ) a) b)
Evolução da atividade do rádio em suspensão (poço 0019)
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50
mar-03 abr-03 mai-03 jun-03 jul-03 ago -03set-03 out-03 no v-03 dez-03 jan-04 fev-04 mar-04 abr-04
Período de amostragem A ti v id a d e e m 1 L d e á g u a ( m B q )
Evolução da atividade do rádio em suspensão (poço 0018)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
mar-03abr-03 mai-03 jun-03 jul-03 ago -03set-03 o ut-03no v-03 dez-03 jan-04 fev-04mar-04 abr-04
Período de amostragem A ti v id a d e e m 1 L d e á g u a ( m B q ) a) b)
5. CONCLUSÕES
As águas subterrâneas extraídas dos granitóides de Morungaba apresentam concentração de atividade média da ordem de 50 mBq/L, variando entre 30 mBq/L e 60 mBq/L. Esses valores concordam com a maioria das concentrações de atividade do 226Ra em águas subterrâneas [7] e são comparáveis com as concentrações de atividade de 226Ra observadas nas águas extraídas dos granitos fraturados. A média das concentrações de atividade das águas subterrâneas extraídas dos granitóides de Morungaba é maior que a média geométrica mais elevada das concentrações de atividade, 5,7 mBq/L, recentemente determinadas nas águas de consumo em 8 das 11 regiões administrativas do Estado de São Paulo, Brasil [4].
AGRADECIMENTOS
Este trabalho foi desenvolvido com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP, processo 2000/09581-6. Os autores são agradecidos à administração do Clube de Campo de Valinhos, em particular ao Sr. Miguel Donizete Mosca e ao Sr. Francisco Luiz dos Santos por permitirem o acesso aos poços de água e pelo suporte no trabalho de campo. Os autores são, também, agradecidos ao Prof. Ricardo I. F. da Trindade, do Departamento de Geofísica da Universidade de São Paulo, pela colaboração na descrição dos granitóides de Morungaba. F.O. Lucas agradece ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico, CNPq, pela bolsa de mestrado, processo 132957/2002-7. F.B. Ribeiro agradece ao CNPq pelo apoio financeiro, proc. 302488/83-9.
REFERÊNCIAS
1. E. M. PASCHOLATI, G. AMARAL, S. R. F. VLACH, Suíte intrusiva de Itú: aspectos geológicos e geofísicos. 36 Congresso Brasileiro de Geologia, Anais, vol. 4,
1936-1941, (1990).
2. E. M. PASCHOLATI, G. AMARAL, F. Y. HIODO, E. OKUNO, E. M.
YOSHIMURA, E. G. YUKIHARA, Survey of environmental gamma radiation around Itú (SP). 4th Meeting on Nuclear Application, vol. 1, 381-385, (1997).
3. S. R. F. VLACH, Teores de U, Th e K dos granitóides de Morungaba, SP, e implicações para a produção de calor radiogênico e para radiação natural. 40º
Congresso Brasileiro de Geologia, Belo Horizonte, pp. 395 (1998).
4. J. DE. OLIVEIRA, B. P. MAZILLI; M. H. DE O SAMPA, E. BAMBALAS. Natural
radionuclides in drinking water supplies of São Paulo State, Brazil and consequent population doses. Journal of Environmental Radioactivity., v.53, p. 99-109 (2001). 5. S. R. F. VLACH, Geologia e Petrologia dos granitóides de Morungaba, SP. Tese
(doutorado), IGc-USP, São Paulo (1993).
6. H. H. G. J. ULBRICH; S. R. F VLACH, V. A. JANASI, O mapeamento faciológico
em rochas ígneas plutônicas. Revista Brasileira de Geociências, v. 31(2), 167-172 (2001).
7. J.K. OSMOND, J. B. COWART. Ground water. In: M. Ivanovich, R. S. Harmon, editors Uranium series disequilibrium: applications to Earth, marine and environmental sciences , 2.ed. Oxford University Press New York, N.Y, (1992).
