Avaliação da dose interna devida ao 226 Ra, 228 Ra e 210 Pb nos suprimentos de água para abastecimento público da Região Metropolitana do Recife

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES. AVALIAÇÃO DA DOSE INTERNA, DEVIDA AO. 226. Ra,. E 210Pb NOS SUPRIMENTOS DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE. NIÉGE MARIA DE PAIVA MELO. RECIFE - PERNAMBUCO - BRASIL NOVEMBRO - 2008. 228. Ra.

(2) AVALIAÇÃO DA DOSE INTERNA, DEVIDA AO. 226. Ra,. E 210Pb NOS SUPRIMENTOS DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE. 228. Ra.

(3) NIÉGE MARIA DE PAIVA MELO. AVALIAÇÃO DA DOSE INTERNA, DEVIDA AO E. 210. 226. Ra,. 228. Ra. Pb NOS SUPRIMENTOS DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE. Dissertação. apresentado. à. Banca. Examinadora como parte integrante do Programa. de. Pós-Graduação. em. Tecnologias Energéticas e Nucleares do Departamento de Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco, para obtenção do grau de Mestre.. ORIENTADOR : Prof. Romilton dos Santos Amaral CO-ORIENTADOR : Prof. Ricardo de Andrade Lima. RECIFE - PERNAMBUCO - BRASIL NOVEMBRO - 2008.

(4) M528a. Melo, Niége Maria de Paiva Avaliação da dose interna devida ao 226 Ra, 228 Ra e 210 Pb nos suprimentos de água para abastecimento público da Região Metropolitana do Recife / Niége Maria de Paiva Melo. – Recife: O Autor, 2008. xvi, 121 f.; il., gráfs., tabs.. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares, 2008.. Inclui Referências Bibliográficas e Apêndices.. 1. Energia Nuclear. 2. Radionuclídeos em amostras ambientais. 3. Dose interna devida a radionuclídeos naturais. 4. 210 Pb, 226 Ra e 228. Ra nos suprimentos de água para abastecimento público.. I. Título.. UFPE. 612.01448 CDD (22. ed.). BCTG/2010-095.

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(6) A Deus, por sempre me guiar e iluminar, responsável por tudo na minha vida. A minha mãe e a minha avó materna, Giselda e Maria Dolores (in memorian), exemplos de encorajamento, que me ajudam aonde quer que estejam. A minha irmã Niara, elo de amor, amizade e compreensão. minha homenagem e Minha gratidão. A Luiz Carlos, Carolina e Camila, pelo amor ,compreensão e apoio inesgotável e incondicional que me concedem todos os dias. Esta obra não seria possível sem vocês.. dedico. “Uma vida não é nada, com coragem pode ser tudo...” Charlie Charpen.

(7) Agradecimentos A lista de agradecimentos desta dissertação é, com certeza, menor que a gratidão que expressa. Mas, é grande o suficiente para mostrar que o trabalho de vários anos é resultado de inúmeras interações pessoais que estruturam e formam o pesquisador, seja no âmbito acadêmico, profissional e pessoal.. Esta é uma das poucas, talvez a única, oportunidade de expressar publicamente e, se não pela vida inteira, por um longo tempo, a gratidão pela participação de todos. Agradeço.... Ao meu amigo e orientador, em todas as horas, Romilton dos Santos Amaral, pelo incansável apoio. Não tenho como expressar a gratidão à sua cumplicidade e compreensão, tanto dos meus motivos e inseguranças pessoais, quanto dos conhecimentos, entendendo mesmo aqueles que eu mal conseguia falar, quanto mais escrever.. Ao meu co-orientador, Ricardo de Andrade Lima, por sua ajuda durante todo o período de execução deste trabalho, principalmente no que se refere às coletas de amostras.. Ao Professor André Maciel Netto pela orientação na correção deste trabalho e ajuda em toda a parte burocrática de defesa desta dissertação, que tão gentilmente me acolheu nestes anos.. Aos Professores Rômulo Simões Cezar Menezes, João Antônio Filho e Eudice Correia Vilela por aceitarem participar de minha banca examinadora para a defesa deste trabalho.. A Professora Helen Jamil Khoury pela orientação na parte experimental..

(8) Aos grandes sábios e conhecedores, meus professores do PROTEN, obrigada, por todos os ensinamentos técnicos e não técnicos. Aos inesquecíveis: Elias Silva Filho, Elmo Silvano de Araújo, Everaldo Valadares de Sá Barretto Sampaio, Rajendra Naraim e Waldeciro Colaço.. Aos meus colegas do PROTEN pelas ricas discussões, por todas as experiências compartilhadas e apoio em todas as horas durante a execução deste trabalho.. Aos profissionais da Companhia Pernambucana de Saneamento (COMPESA) que me apoiaram diretamente para o resultado desta dissertação. A Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e ao Departamento de Energia Nuclear, pela oportunidade para realização deste trabalho.. Agradece-se ao CNPq pelo apoio financeiro através da concessão de bolsa de estudo.. A todos que participaram direta ou indiretamente deste trabalho e que porventura eu tenha esquecido de citar, muito obrigada..

(9) SUMÁRIO Página LISTA DE FIGURAS................................................................................................ xi. LISTA DE TABELAS................................................................................................ xii. RESUMO..................................................................................................................... xiv. ABSTRACT................................................................................................................. xvi. 1. INTRODUÇÃO..................................................................................................... 01. 2. REVISÃO DE LITERATURA............................................................................. 06. 2.1. Radioatividade e o meio ambiente.................................................................. 06. 2.1.1. Radioatividade natural................................................................................. 06. 2.1.1.1. Radionuclídeos naturais............................................................................. 06. 2.1.1.2. Comportamento dos radionuclídeos naturais no ecossistema................... 08. 2.1.1.3. Séries radioativas naturais......................................................................... 12. 2.1.2. Radioatividade artificial............................................................................... 15. 2.2. Incorporação de radionuclídeos naturais pelo homem.................................... 16. 226. 228. Ra na água................................................................ 18. 2.4. Processos físico-químicos que explicam o comportamento do rádio em águas... 20. 2.5. Interpretação geoquímica da distribuição dos isótopos do rádio........................... 23. 2.5.1. Água subterrânea.................................................................................................. 23. 2.5.2. Água de superfície................................................................................................ 27. 2.3. Ocorrência do. 2.6. Excreção do. 226. Ra e. Ra e. 228. Ra do corpo humano.......................................................... 30. 2.7. Ocorrência do 210Pb................................................................................................. 30. 2.7.1. Fontes de 210Pb no meio ambiente....................................................................... 31. 2.7.1.1. Precipitação pluviométrica............................................................................... 31. 2.7.1.2. Água potável...................................................................................................... 32. 2.7.1.2.1. Recursos subterrâneos.................................................................................... 33. 2.7.1.2.2. Recursos superficiais..................................................................................... 34. 2.8. Excreção do 210Pb do corpo humano...................................................................... 35.

(10) 2.9. Padrões de potabilidade para a radioatividade em águas de abastecimento público.................................................................................................................... 36. 2.10. Dose efetiva devido à incorporação de radionuclídeos....................................... 38. 3. MATERIAL E MÉTODOS.................................................................................. 42. 3.1. Área de estudo................................................................................................. 42. 3.2. Pontos de coleta............................................................................................... 42. 3.3. Procedimento de coleta.................................................................................... 43. 3.4. Determinação da concentração do 226Ra, 228Ra e 210Pb................................. 44. 3.4.1. Concentração do 210Pb.................................................................................. 46. 3.4.2. Concentração do 226Ra.................................................................................. 48. 3.4.3. Concentração do. 228. Ra.................................................................................. 52. 3.5. Ingestão de 226Ra, 228Ra e 210Pb....................................................................... 53. 3.6. Estimativa das doses equivalente e efetiva...................................................... 53. 3.6.1. Estimativa das doses equivalente e efetiva devida à ingestão de 226Ra e 228. Ra.............................................................................................................. 54. 3.6.2. Estimativa das doses equivalente e efetiva devida à ingestão de 210. Pb.............................................................................................................. 55. 3.7. Análise estatística dos dados......................................................................... 56. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.......................................................................... 58. 4.1. Determinação da concentração de. 226. Ra,. 228. Ra e. 210. Pb nas águas de. abastecimento público da RMR......................................................................... 4.1.1. Concentração de. 226. Ra e. 228. 58. Ra nas águas subterrâneas e superficiais da. RMR.................................................................................................................. 61. 4.1.1.1. Concentração do 226Ra............................................................................... 62. 4.1.1.2. Concentração do 228Ra............................................................................... 66. 4.1.2. Concentração de 210Pb nas águas de abastecimento público da RMR......... 68. 4.1.2.1. Concentração do 210Pb.............................................................................. 70. 4.2. Ingestão de. 226. Ra,. 228. Ra e. 210. Pb....................................................................... 73. 4.3. Estimativa das doses equivalente e efetiva devido à ingestão do 226Ra, 228. Ra e 210Pb.................................................................................................... 73.

(11) 5. CONCLUSÕES....................................................................................................... 79. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................. 80. 7. APÊNDICES........................................................................................................... 91. APÊNDICE 1. Determinação dos parâmetros físico-químicos............................... 91. APÊNDICE 2. Localidade, município e coordenadas geográficas dos pontos de coleta de água na RMR/PE............................................................. 94. APÊNDICE 3. Parâmetros físico-químicos dos recursos hídricos (superficiais e subterrâneos) da RMR/PE determinados no campo........................ 100. APÊNDICE 4. Parâmetros físico-químicos dos recursos hídricos (superficiais e subterrâneos) da RMR/PE determinados em laboratório.............. APÊNDICE 5. Valores das concentrações de atividades de. 210. Pb,. 226. Ra e. 104. 228. Ra. nas águas de abastecimento público da RMR/PE........................... 110. APÊNDICE 6. Valores da taxa de incorporação anual devida à ingestão de 210. Pb, 226Ra e 228Ra (Bq/a) nas águas de abastecimento público. da RMR/PE..................................................................................... 112. APÊNDICE 7. Valores das doses devidas à incorporação de 226Ra e 228Ra (mSv/a), na superfície do osso, provocadas pela ingestão de água provenientes dos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE.......................................................................................... 114. APÊNDICE 8. Valores das doses no corpo inteiro devidas à ingestão do 226Ra e 228. Ra (mSv/a) incorporados nos recursos subterrâneos e. superficiais da RMR/PE.................................................................. 116. APÊNDICE 9. Valores das doses na superfície do osso, fígado e corpo inteiro devidas à incorporação do 210pb (msv/a) incorporado nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE........................................................................... 118. APÊNDICE 10. Valores das doses nos rins, baço, medula (vermelha) devidas à incorporação do. 210. Pb (mSv/a) nos recursos subterrâneos e. superficiais da RMR/PE................................................................... 120.

(12) LISTA DE FIGURAS Página FIGURA 1. Região de fosfato do nordeste brasileiro................................................... 03. FIGURA 2. Dose anual estimada decorrente de fontes naturais de radiação............... 09. FIGURA 3. Séries de decaimentos naturais................................................................. 14. FIGURA 4. Tubo de pitot adaptado ao registro de derivação – coleta de água de poço........................................................................................................ FIGURA 5. Sistema de detecção do. 210. Pb e do. 228. 44. Ra................................................ 48. FIGURA 6. Sistema de emanação e célula de Lucas................................................... 50. FIGURA 7. Células de Lucas....................................................................................... 51. FIGURA 8. Sistema de detecção de 226Ra.................................................................. 51. FIGURA 9. Box-plot comparativo da concentração do 226Ra entre os recursos subterrâneos (PA) e superficiais (RS)........................................ 63. FIGURA 10. Box-plot comparativo da concentração do 228Ra entre os recursos subterrâneos (PA) e superficiais (RS)................................................... FIGURA 11. Box-plot comparativo da concentração do. 67. 210. Pb entre os recursos. subterrâneos (PA) e superficiais (RS)...................................................... 71.

(13) LISTA DE TABELAS. Página TABELA 1. Radionuclídeos primordiais de meia-vida longa.................................... 07. TABELA 2. Dose efetiva anual média decorrente de fontes naturais de radiação................................................................................................... 11. TABELA 3. Níveis de exposição à radiação natural.................................................. 11. TABELA 4. Concentração dos radionuclídeos naturais nas águas de abastecimento público dos Estados Unidos........................................... TABELA 5. Concentração de. 226. Ra e. 228. 17. Ra em águas de superfície – rios, em. alguns países........................................................................................... 28. TABELA 6. Valores da concentração do 226Ra, em águas subterrâneas da RMR/PE. 62. TABELA 7. Estatísticas descritivas da concentração do 226Ra no sistema de abastecimento público da RMR............................................................ 63. TABELA 8. Correlações entre as concentrações de 226Ra e os parâmetros físico-químicos determinados nas amostras de águas subterrâneas da RMR........................................................................... 64. TABELA 9. Correlações entre as concentrações de 226Ra e os parâmetros físicoquímicos determinados nas águas superficiais da RMR........................ 65. TABELA 10. Estatísticas descritivas das concentrações concentração do 228Ra no sistema de abastecimento público da RMR.................................... TABELA 11. Correlações entre as de. 228. 66. Ra nas águas subterrâneas e os. parâmetros físico-químicos das águas da RMR................................... 66. TABELA 12. Correlações entre as concentrações de 228Ra nas águas superficiais e os parâmetros físico-químicos das águas da RMR......... 67. TABELA 13. Valor da concentração do 210Pb em águas subterrâneas da RMR/PE.................................................................................................... TABELA 14. Estatísticas descritivas da concentração do. 210. 70. Pb no sistema de. abastecimento público da RMR............................................................ 70.

(14) TABELA 15. Correlações entre as concentrações de 210Pb nas amostras de águas subterrâneas e os parâmetros físico-químicos das águas da RMR..................................................................................................... 71. TABELA 16. Correlações entre as concentrações de 210Pb nas amostras de águas superficiais e os parâmetros físico-químicos das águas da RMR......... 72. TABELA 17. Variabilidade dos valores das doses na superfície do osso devidas à incorporação de 226Ra e 228Ra nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE....................................................................... 74. TABELA 18. Valores médios das doses na superfície do osso devidas à incorporação de 226Ra e 228Ra nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE....................................................................... 74. TABELA 19. Variabilidade dos valores das doses no corpo inteiro devido à incorporação de 226Ra e 228Ra nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE....................................................................... 75. TABELA 20. Valores médios das doses no corpo inteiro devido à incorporação de 226. Ra e 228Ra nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE.... 76. TABELA 21. Variabilidade dos valores das doses nos órgãos críticos devido à incorporação de 210Pb nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE................................................................................................ 77. TABELA 22. Valores médios das doses nos órgãos críticos devido à de 210Pb nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE............ 77. TABELA 23. Variação dos valores e as doses médias do corpo inteiro devido à incorporação de 210Pb nos recursos subterrâneos e superficiais da RMR/PE................................................................................................ 78.

(15) AVALIAÇÃO DA DOSE INTERNA DEVIDA AO. 226. Ra,. 228. Ra E. 210. Pb NOS. SUPRIMENTOS DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE (RMR) Autora: Niége Maria de Paiva Melo Orientador: Prof. Romilton dos Santos Amaral Co-orientador: Prof. Ricardo de Andrade Lima RESUMO O Ministério da Saúde estabeleceu, por meio da Portaria No 518/GM, de 18 de março de 2004, a realização de ações no sentido de determinar os níveis de radioatividade nos suprimentos de água potável destinados ao abastecimento público no país. Em vista disso, estudos visando determinar os níveis de. 226. Ra,. 228. Ra e. 210. Pb nos suprimentos. públicos de água potável, na Região Metropolitana do Recife (RMR)/PE, situada no Nordeste do Brasil, foram desenvolvidos no Departamento de Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco (DEN/UFPE) em cooperação com a Companhia Pernambucana de Saneamento (COMPESA). A coleta foi realizada no período de setembro de 1998 a março de 1999, em 111 poços profundos do aqüífero semiconfinado, 1 cacimba, 2 açudes, 9 barragens, 4 rios e 3 riachos. As amostras de águas subterrâneas foram coletadas na boca do poço. E as águas de superfície, foram coletadas dentro do manancial. Os recursos hídricos subterrâneos e superficiais apresentaram concentrações de 230,6 e 492,2 mBq/L, 47,2 e 4,4 mBq/L, e 55,6 e 24,5 mBq/L para o. 210. Pb,. 226. Ra e 228Ra,. respectivamente. As doses estimadas no osso para esses radionuclídeos foram de 3,9 e 8,3 mSv/a, 4,5x10-1 e 4,2x10-2 mSv/a, e 1,0 e 4,5x10-1 mSv/a; correspondendo as doses no corpo inteiro de 1,2x10-1 e 2,5x10-1 mSv/a, 9,7x10-3 e 9,0x10-4 mSv/a, e 2,3x10-2 e 2,1x10-3 mSv/a, respectivamente. Além disso, foram estimadas doses no baço, rins, medula (vermelha) e fígado, devido à incorporação de. 210. Pb provocadas pelos mesmos. recursos que correspondem, respectivamente, a 6,2x10-1 e 1,33 mSv/a, 4,5x10-1e 1,0 mSv/a, 4,5x10-1 e 1,0 mSv/a, e 3,2x10-1 e 6,8x10-1 mSv/a. A determinação das concentrações dos radionuclídeos, devido ao consumo de água potável contendo. 226. Ra,. 228. Ra e. 210. Pb, na RMR/PE, foram comparados com os níveis.

(16) máximos da portaria No 518/GM/MS, e comprovou-se que a água potável usada para o abastecimento público cumpre as exigências legais.. Palavra-chave: Radioatividade. Radionuclídeos naturais. Dose interna. Água..

(17) EVALUATION OF THE INTERNAL DOSE DUE TO THE 226Ra, 228Ra AND 210. Pb IN THE WATER SUPPLIES FOR PUBLIC PROVISIONING OF THE METROPOLITAN AREA OF RECIFE (MAR/PE) Author: Niége Maria de Paiva Melo Advisor: Prof. Romilton dos Santos Amaral Co - advisor: Prof. Ricardo de Andrade Lima. SUMMARY The Federal Health Ministry has established, through a formal document number 518/GM, 1990, March 18 2004 the accomplishment of actions to determine the radioactivity levels in the supplies of drinking water destined to public provision in Brazil. In view of this, studies aiming to determine the levels of. 226. Ra,. 228. Ra and. 210. Pb in public drinking water. supplies, in the metropolitan area of Recife (MAR)/PE, situated in the northeast of Brazil, have been developed in the Nuclear Energy Department of the Federal University of Pernambuco (DEN/UFPE) in cooperation with the Sanitation Company of Pernambuco (COMPESA). In view of this, the present work was developed with the purpose of determining the concentrations of. 226. Ra,. 228. Ra and. 210. Pb in those supplies. The. underground and superficial water resources presented concentrations of 230.6 and 492.2 mBq/L, 47.2 and 4.4 mBq/L, and 55.6 and 24.5 mBq/L for the 228. 210. Pb,. 226. Ra and. Ra, respectively. The estimated doses in bones for these radionuclídeos were 3.9 and. 8.3 mSv/a, 4.5x10-1 and 4.2x10-2 mSv/a, and 1.0 and 4.5x10-1 mSv/a; corresponding to the doses in the whole body of 1.2x10-1 and 2.5x10-1 mSv/a, 9.7x10-3 and 9,0x10-4 mSv/a, and 2.3x10-2 and, 2.1x10-3 mSv/a, respectively. Besides this, the doses in the organs, spleen, kidneys, medulla (red) and liver were estimated due to the incorporation of. 210. Pb provoked. by the same resources that correspond respectively to 6.2x10-1 and 1.33 mSv/a, 4.5x10-1e 1.0 mSv/a, 4.5x10-1 and 1.0 mSv/a, and 3.2x10-1 and 6.8x10-1 mSv/a. The determination of concentrations of radionuclides due to the consumption of drinking water containing 226Ra, 228. Ra and. 210. Pb in MAR/PE were compared with maximum levels a formal document. number 518/GM/MS, and it was shown that the drinking water used for public provision meets the legal requirements. Keyword: Radioactivity. Natural radionuclides. Internal dose. Water..

(18) 1. INTRODUÇÃO Desde que a Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) considerou o conceito de detrimento no estudo dos efeitos biológicos das radiações ionizantes no homem, pesquisas nesta área têm despertado bastante interesse. Com o objetivo de avaliar a medida do dano total, decorrente da ingestão prolongada a baixas doses de radiações ionizantes, estudos radiológicos têm sido intensificados em regiões de radioatividade natural elevada. Com essa nova filosofia, aumentou-se o interesse pelo estudo da ocorrência de fontes naturais de radiação, suas variações e a sua conseqüente exposição. As fontes naturais são responsáveis pelas doses de radiação mais altas que a população recebe normalmente, devidas basicamente ao. 40. K,. provenientes do decaimento das séries do. 87. 238. Rb, e aos radionuclídeos naturais. U e do. 232. Th que têm meias-vidas. relativamente longas. Esses radionuclídeos encontram-se freqüentemente presentes na água destinada ao abastecimento público. O 226Ra e o 210Pb fazem parte da cadeia de decaimento radioativo do 238U, enquanto que o 228Ra ocorre na cadeia de decaimento do 232Th. Trabalhos realizados por Duarte (1949), em camadas calcárias na região sedimentar costeira de estado de Pernambuco, mostraram altos teores de fosfato. Estas observações deram início à descoberta das possanças de fosfatos marinhos (depósitos de fosforita) no nordeste do Brasil. Em. decorrência. da. extrema. importância. econômica. dessa. descoberta,. pesquisadores da divisão de mineralogia do Departamento Nacional de Produção Mineral.

(19) (DNPM) constituíram uma equipe com a finalidade de executar o levantamento para avaliar a extensão e os teores desses depósitos fosfóricos (OLIVEIRA et al., 1951). Segundo o relatório técnico do Projeto “Recursos de urânio nos fosfatos do nordeste” do Departamento Nacional de Produção Mineral (CNEN/DNPM, 1985), a região urano-fosfática do nordeste do Brasil (denominação adotada pela ocorrência de urânio associado ao fosfato), tem uma largura média de 4 Km (figura 1), estendendo-se do sul da cidade de Olinda, no Estado de Pernambuco até o extremo norte do Estado da Paraíba. Segundo Saad (1974) e Almeida (1974) apud Silva et al. (2002), a região uranofosfática apresenta uma das mais altas concentrações de U3O8 (30 a 500 ppm), quando comparadas com outras ocorrências mundiais, onde se observa a correlação entre o percentual de P2O5 e a concentração de U3O8 nos depósitos de fosfatos em áreas mundialmente estudadas. O teor de P2O5, nas rochas fosfáticas de origem sedimentar, varia desde valores inferiores a 10% nas regiões próximas do mar, crescendo lentamente na direção oeste, até chegar a valores superiores a 20% numa região denominada de “fosfato rico”, onde a fosforita do nordeste do Brasil foi explorada (subproduto do urânio) para a produção de fertilizante (ALMEIDA, 1974). A presença do urânio na fosforita decorre, segundo trabalho de Fourati e Faludi (1988), provavelmente da sua lixiviação e posterior deposição no mineral, por processo de substituição do Ca2+ pelo UO22+ (íon uranila), ambos os presentes nos minerais fosfáticos. Os depósitos de fosforita da região urano-fosfática do nordeste do Brasil estão bem delimitados e se localizam na faixa sedimentar costeira, que é bastante rica em recursos hídricos subterrâneos e superficiais..

(20) Fonte: (CNEN/DNPM, 1985) Figura 1. Região de fosfato do nordeste brasileiro..

(21) Os recursos superficiais são constituídos pelos rios, riachos, lagos e algumas fontes naturais. A recarga desse recurso é feita através da alimentação superficial direta das precipitações pluviais com chuvas no período de outono-inverno, mais concentradas nos meses de maio e junho ou então pelo escoamento dos poços. Os recursos subterrâneos são utilizados preferencialmente pela população que habita a região onde estão localizadas as jazidas fosfáticas de Pernambuco, em virtude da poluição observada nos recursos hídricos superficiais. A utilização de água proveniente dos aqüíferos semiconfinados é muito restrita, uma vez que a sua captação só é possível através de poços tubulares, o que restringe a sua utilização. Por outro lado, a captação do aqüífero livre pode ser feita através de escavações (poços amazonas). Por esta razão, que são encontradas várias unidades de captação de água do aqüífero superior abastecendo casas e sítios. Trabalho realizado por Lima (1996), na região urano-fosfática de Pernambuco, apresentou concentração média de. 226. Ra em torno de 334 mBq/L em águas do lençol. freático, 240,6 mBq/L no semiconfinado e 73,9 mBq/L em águas superficiais, disponíveis para abastecimento público da população dessa região. O Ministério da Saúde estabeleceu, por meio da Portaria No 518/GM/MS, de 18 de março de 2004, a realização de ações no sentido de determinar os níveis de radioatividade nos suprimentos de água potável destinados ao abastecimento público no país (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2004). O presente trabalho teve por objetivo determinar as concentrações de. 226. Ra,. 228. Ra e. 210. Pb na água potável utilizada para o abastecimento. público na Região Metropolitana do Recife (RMR) no estado de Pernambuco. Os resultados obtidos foram utilizados para estimar as doses e o risco à população, como.

(22) estabelece a norma do Ministério da Saúde. Foram determinados os parâmetros físicoquímicos das águas com a finalidade de estudar possíveis correlações entre a composição química da água e os radionuclídeos..

(23) 2. REVISÃO DE LITERATURA. 2.1. Radioatividade e o meio ambiente. As fontes de radiação apresentam-se de duas formas: uma natural e a outra artificial. A radioatividade natural decorrente das fontes naturais e é constituída pelos raios cósmicos (radiação cósmica), e os radionuclídeos naturais. Estes radionuclídeos podem ser introduzidos nos compartimentos do ecossistema de várias formas, desde simples reações físico-químicas, que ocorrem naturalmente na água, no solo, no ar e na biota, até as atividades antropogênicas, as quais contribuem para um aumento relativo nas concentrações destes radioelementos no meio ambiente. A radioatividade artificial é devida às fontes artificiais, decorrente das precipitações de materiais radioativos, conseqüência dos testes nucleares com armamentos, produção de energia elétrica por meio de reatores nucleares de potência, o ciclo do combustível nuclear e o uso de radioisótopos na medicina, entre outros, que, ao serem liberados na biosfera, vão contribuir para o aumento da radiação no meio. Ao serem liberados, os radioelementos provenientes de atividades humanas vão contribuir para o aumento da radiação no meio.. 2.1.1. Radioatividade natural. 2.1.1.1. Radionuclídeos naturais. Os radionuclídeos naturais existentes na crosta terrestre e têm a sua origem ligada à formação do universo. Somente os que têm um tempo de meia-vida da ordem da idade da.

(24) Terra (4,5 bilhões de anos) podem ser encontrados na crosta e convenientemente classificados conforme sua ocorrência. Assim, existem os que ocorrem isoladamente e decaem diretamente para um nuclídeo estável e os que pertencem a uma série de decaimento radioativo, que decaem através de uma seqüência de radionuclídeos naturais com diferentes tempos de meias-vidas até um isótopo estável de chumbo. E os de meiavida mais curta existem na natureza em decorrência da transformação radioativa dos seus antecessores na cadeia de decaimento. Dos radionuclídeos naturais primordiais que ocorrem isoladamente, pelo menos 22, têm sido identificados (tabela 1). Sendo que a maioria apresenta tempo de meia-vida longa, abundância isotópica e elementar pequenas, e baixa assimilação e concentração biológica, tornando-os dosimetricamente insignificantes (EISENBUD, 1987).. Tabela 1. Radionuclídeos primordiais de meia-vida longa. Radionuclídeo. Meia-vida (anos). Radionuclídeo. Meia-vida (anos). 40. K. 1,26x109. 147. Sm. 1,1x1011. 50. V. 6,0x1015. 149. Sm. >1,0x1015. Rb. 4,8x1010. 152. 1,2x1013. 174. In. 6,0x1014. 176. Te. 1,2x1013. 180. 87. 113. Tc. 115 123. Gd. 1,1x1014. Hf. 2,0x1015. Lu. 2,2x1010. Ta. >1,0x1012. Re. 4,3x1010. 130. La. 1,12x1011. 187. 138. La. 1,1x1011. 190. Ce. >5,0x1015. 232. Nd. 2,4x1015. 235. U. 7,1x108. Sm 1,1x1011 Fonte: (EISENBUD, 1987).. 238. U. 4,5x109. 142 144 147. Pt. 6,9x1011. Th. 1,4x1010.

(25) As fontes de radiação terrestres mais importantes são o 40K, 87Rb e as duas séries de elementos radioativos naturais que têm sua origem no decaimento do. 238. Ue. 232. Th. O. potássio é um elemento essencial à vida, possui três isótopos de ocorrência natural com números de massa variando entre 39 e 41, dos quais somente o. 40. K é radioativo, sendo. encontrado em toda matéria e seres. O homem recebe, em média, uma dose aproximada de 180 µSv por ano, devido ao. 40. K incorporado juntamente com o potássio não radioativo. (IAEA, 1989). O 87Rb, por ser também um metal alcalino, pode deslocar quimicamente o potássio presente em organismos. No entanto, a maior parte da dose decorre dos radionuclídeos pertencentes das séries naturais do. 238. U e. 232. Th.. 2.1.1.2. Comportamento dos radionuclídeos naturais no ecossistema. A radiação terrestre pode ser encontrada em todos os compartimentos do ecossistema, em vários níveis, dependendo da concentração e da atividade em materiais naturais, tais como, rochas, solos, águas e alimentos. A radiação decorrente dos radionuclídeos naturais, heterogeneamente distribuídos pela litosfera, hidrosfera e atmosfera, juntamente com a radiação cósmica, compõe a chamada radiação de fundo, à qual o globo e os seres vivos estão submetidos continuamente. A maior parte da dose de radiação recebida pela população provém de fontes naturais, que vêm atingindo a superfície da terra ao longo de toda a sua existência. Um aumento desta exposição pode vir a ocorrer também em razão da localização geográfica, origem geológica dos solos, história climática, hidrológica e agrícola e mesmo do estilo de vida dos indivíduos..

(26) A exposição do homem à radiação natural pode ser de origem externa e interna. A exposição externa é devida à radiação extraterrestre e aos radionuclídeos naturais existentes no ambiente (a irradiação esta presente “externamente”). Enquanto que a exposição interna é devida aos radionuclídeos presentes no corpo humano em decorrência da incorporação pelo homem na ingestão de água ou de alimentos ou inalação (agrega-se aos tecidos e órgãos internos irradiando o homem “internamente”). É importante fazer esta distinção porque a radiação terrestre é a maior fonte de exposição natural, contribuindo com cerca de 84% (2,0 mSv/ano) para a dose média anual recebida pela população (sendo 14% decorrente do séries naturais do. 40. 238. K, 53% do radônio, e 17% devido aos outros radionuclídeos das. Ue. 232. Th) e ela contribui para ambas as formas. Uma parte muito. pequena da dose (0,4 mSv/ano) provém de radionuclídeos, como o. 14. C e 3H, produzidos. pela radiação cósmica (IAEA, 1989). Na figura 2 podem-se observar as percentagens da dose anual estimada graças às fontes naturais.. R adionuclídeos Cósm icos (0,015 m Sv). Raios Cósm icos 15% (0,35 m Sv). O utros Radionuclídeos das Séries do U-238 e Th-232 17% (0,4 m S v). Rubídio - 87 (0,006 m Sv). P otássio-40 14% (0,33 m Sv). Radônio 53% (1,3 m S v). Figura 2. Dose anual estimada decorrente de fontes naturais de radiação (IAEA, 1989).

(27) A maior parte da exposição interna, devida às fontes terrestres, é provocada pelo radônio (e seus descendentes) que é um gás inerte e inodoro produzido pelo decaimento do rádio presente nas séries naturais. A exposição interna devida às fontes terrestres, além do radônio e descendentes, é causada também, pela ingestão do. 40. K, que ao ser comparada. com a exposição ao radônio, é considerada relativamente significante, porque contribui com cerca de 0,33 mSv para a dose anual média decorrente de fontes naturais (IAEA, 1989). Cerca de 95% da população mundial vive em áreas onde a taxa de dose anual média varia entre 0,3 a 0,6 mSv (UNEP, 1985). Os níveis de exposição à radiação de fontes naturais em áreas normais e anômalas são representados na tabela 2. Algumas regiões do Planeta apresentam áreas com níveis de radioatividade ambiental mais elevado que a média, em relação aos teores de minerais radioativos de solos e rochas. Na costa Sudoeste da Índia, nos arredores de Kerala, 70.000 pessoas vivem numa faixa de terreno de 55 km2, que contém areias monazíticas ricas em tório. Os níveis de exposição à radiação de fontes naturais em áreas anômalas são representados na tabela 3 (UNSCEAR, 1988). No Brasil, existem várias áreas de radioatividade natural elevada, devido à presença de depósitos de urânio e ou tório. As anomalias mais conhecidas são encontradas as areias monazíticas das praias de Guarapari, Espírito Santo, onde vivem cerca de 12.000 habitantes. Em algumas praias da localidade, foram encontrados níveis de radiação da ordem de 175 mSv. Normalmente, são observados nas casas da região, níveis que variam de 8 a 15 mSv. No porto de pescadores de Meaipe, localizado a 50 quilômetros ao Sul de Guarapari, também se verifica a presença de areias ricas em tório..

(28) Tabela 2. Dose efetiva anual média decorrente de fontes naturais de radiação. ÁREAS DE. ÁREAS DE. RADIAÇÃO DE. EXPOSIÇÃO. FUNDO (NORMAL). ELEVADA. (mSv). (mSv). Raios cósmicos. 0,38. 2,0. Radionuclídeos cosmogênicos. 0,01. 0,01. Radiação terrestre: exposição externa. 0,46. 4,3. Radiação terrestre: exposição interna. 0,23. 0,6. 1,2. 10. Rn. 0,07. 0,1. Ingestão 222Rn. 0,005. 0,1. TOTAL. 2,4. COMPONENTE DE EXPOSIÇÃO. (excluindo Rn) Radiação terrestre: exposição interna Rn e descendentes Inalação 222Rn Inalação. 220. Fonte: (UNSCEAR, 1993).. Tabela 3. Níveis de Exposição à radiação natural.. LOCALIDADE. TAXA DE EXPOSIÇÃO (mSv/a). Baía Clallam (EUA). 0,24. Típico nos EUA. 0,60. Denver (EUA). 1,20. Kerala (Índia). 16,0. Floresta Negra (Alemanha). 18,0. Central City (EUA). 22,0. Guaraparí (Brasil). 175,0. Porção da Ex-União Soviética. 700,0. Fonte: (KLEMENT, 1982)..

(29) Levantamentos geológicos realizados por Lauria e Godoy (1988) mostraram que, próximo à cidade de Poços de Caldas (MG), em uma região de intrusão alcalina (minas de urânio e tório), onde existe uma colina chamada Morro do Ferro, os níveis de radiação externa atingem valores da ordem de 250 mSv.. 2.1.1.3. Séries radioativas naturais. Nas últimas décadas, os estudos radiológicos em regiões de radioatividade natural elevada têm sido intensificados visando verificar os possíveis efeitos biológicos no homem, decorrentes de exposições prolongadas a baixas doses de radiações ionizantes, neste caso, devido basicamente aos radionuclídeos naturais das séries do 238U e 232Th. Nessas regiões, os teores de. 238. U e. 232. Th presentes no solo e em depósitos. minerais são geralmente altos e através de mecanismos físico-químicos de dissolução e lixiviação, estes radionuclídeos são incorporados às águas subterrâneas e superficiais com um nível considerável destes elementos dissolvidos. Dessa maneira, os radionuclídeos naturais encontram-se freqüentemente presentes na água destinada ao abastecimento público, associados à origem destas fontes de água (COTHERN E LAPPENNBUSH, 1983). Pertencem às três séries radioativas que ocorrem naturalmente: a série do. 238. U, a. série do 232Th e a série do 235U. A série de decaimento natural do. 238. U, representada na figura 3, consiste num. total de quatorze transformações, sendo oito decaimentos α e seis decaimentos β, desde o 238. U até o. 206. Pb, que é estável. Além do. vida longa, como o. 234. 238. U, outros isótopos nessa série possuem meia-. U (T½=2,5x105 a) e o. Th (T½=8,0x104 a). O sexto elemento da. 230.

(30) 226. série é o 222. Ra (T½=1600 a), que decai por emissão α para formar o gás nobre. Rn (T½=3,8 d), ambos de grande importância do ponto de vista de proteção radiológica.. Os quatro produtos de decaimento seguintes (218Po, como “a prole de meia-vida curta do. 214. Pb,. 214. Bi e. 214. Po) são conhecidos. 222. Rn”. Estes radionuclídeos são os principais. responsáveis pela dose recebida pelos pulmões em decorrência da inalação de ar com alta concentração de 222Rn. Por sua vez, o 214Po decai por emissão alfa para o 210Pb. O 210Pb (T½=22,3 a) e 210Po (T½=138,4 d) são os dois últimos isótopos radioativos mais importantes da série, em função de terem tempos de meia-vida longa. São introduzidos no organismo humano pelos alimentos, especialmente vegetais folhosos, peixes e crustáceos (UNSCEAR, 1977). O. 210. Pb é o radionuclídeo com maior tempo de. meia-vida que existe entre os descendentes do 226Ra. Ele decai por emissão β para formar o 210. Bi (T½=5 d), que também decai por emissão β, para produzir o 210Po. O 210Po é o último. radionuclídeo na série encabeçada pelo 206. 238. U. Ele decai por emissão alfa para formar o. Pb que é elemento estável. A série de decaimento natural do tório (figura 3) é iniciada pelo. 232. Th. (T½=1,4x1010 a), que é o elemento de maior meia-vida na cadeia de decaimento. Consiste num total de 12 transformações, sendo sete decaimentos α e cinco decaimentos β, desde o Th até o 208Pb, que é estável. O 232Th decai por emissão α para formar o 228Ra (T½=5,7 a),. 232. que decai por emissão β para formar o 228Ac (T½=6,13 h). Nessa série também é encontrado o gás nobre 220Rn (T½=55,6 s), descendente do 224Ra (T½=3,64 d). Por causa da curta meiavida do. 220. Rn, não é obtido nenhum equilíbrio entre ele e seus descendentes. Podendo,. ocorrer equilíbrio entre o decaimento. desses. Pb (T½=10,64 h) e o restante da série. O crescimento e o. 212. descendentes. são. governados. pelo. 212. Pb..

(31) Figura 2. Séries de decaimentos natural (SEELMANN-EGGEBERT. Figura 3. Séries de decaimentos naturais (SEELMANN-EGGEBERT et al., 1974). et al., 1974).

(32) A terceira série de decaimento natural é do actínio (figura 3). É conhecida como a série do 223. 235. U (T½=7x108 a). Nessa série, o. 219. Rn (T½=3,95 s) é o descendente direto do. Ra (T½=11,4 d). Nenhum estado de equilíbrio é encontrado entre o. 219. Rn e seus. descendentes. Em decorrência da sua baixa abundância isotópica natural, esses radionuclídeos têm pouca relevância em relação às doses das radiações naturais. Portanto, esta série não tem importância no âmbito da proteção radiológica.. 2.1.2. Radioatividade artificial. A outra fonte de radiação na natureza é devida às fontes artificiais. Em meados dos anos 60, cresceu o interesse na investigação dos efeitos deletério no homem, decorrente das precipitações de materiais radioativo como conseqüência dos testes com armamentos nucleares. Os testes foram realizados na superfície do globo, contribuindo para o aumento do nível de radioatividade ambiental de modo notável, causando, assim, em toda a população mundial uma inquietação sobre possíveis riscos e danos às gerações presentes e futuras. Tais testes foram sendo combatidos, mas sem que a preocupação e apreensão diminuíssem, pois a habilidade em controlar, e desta forma, aproveitar a energia nuclear era possível. Assim, várias usinas nucleares foram surgindo como opção de fonte de energia. O uso de radiação na área médica quer para o diagnóstico ou a terapia, é à parte de maior contribuição na dose recebida pelo homem devida a fontes artificiais (IAEA, 1989). Por outro lado, os testes de armas nucleares realizados desde 1945, com explosões na atmosfera, contribuíram para a contaminação do meio ambiente, via “falloout”, com algumas centenas de radionuclídeos (IAEA, 1989). Destes radionuclídeos, somente quatro.

(33) é de interesse para o presente e o futuro da população, que são: 137. 14. C (T½ =5730 anos),. Cs (T½ =30 anos), 90Sr (T½ =28,5 anos), e 3H (T½=12 anos).. 2.2. Incorporação de radionuclídeos naturais pelo homem. Para a proteção radiológica, os isótopos de maior interesse são aqueles que apresentam tempo de meia-vida longa, entre os quais estão os isótopos naturais do urânio e do tório e alguns de seus descendentes. Os radionuclídeos mais pesados estão amplamente espalhados pela biosfera e a maioria dos produtos de decaimento é emissor alfa, cujas partículas são emitidas com altas energias. Estas partículas, pesadas e energéticas, são altamente ionizantes e por isso apresentam um curto alcance e como conseqüência seus efeitos biológicos são maiores fazendo com que os radionuclídeos primordiais quando depositados internamente no homem contribuam significativamente para a dose total. Estudos realizados por Cothern e Lappenbusch (1986) nas águas de abastecimento público dos Estados Unidos, determinaram as concentrações dos seguintes radionuclídeos naturais: urânio natural,. 228. Ra, 226Ra, 222Rn, 210Pb,. 210. Po, 230Th e 232Th. Tais estudos foram. realizados com o objetivo de estimar os efeitos das radiações emitidas por esses radionuclídeos na população. A tabela 4 demonstra os valores das faixas de concentrações obtidas. Oliveira (1998) observou concentrações que variaram desde valores inferiores a 2,2 até 235 mBq/L e inferiores a 3,7 até 131 mBq/L para o 226Ra e o228Ra, respectivamente, nas águas destinadas ao abastecimento público (subterrâneas e superficiais) do Estado de São Paulo..

(34) Tabela 4. Concentração dos radionuclídeos naturais nas águas de abastecimento público dos Estados Unidos. RADIONUCLÍDEOS. CONCENTRAÇÃO (Bq/L). 226. Ra. 0,01 – 0,03. 228. Ra. 0,015 – 0,04. Unatural. 0,01 – 0,07. 222. Rn. 2,00 – 10,00. 210. Pb. <0,004. 210. Po. <0,005. 230. Th. <0,0015. 232. Th. <0,0004. Fonte: Cothern e Lappenbusch (1986). Os nuclídeos radioativos que ocorrem naturalmente em nosso ambiente adentram no corpo humano principalmente através da dieta, ou seja, pela ingestão de alimentos e água. A inalação é a principal via pela qual o radônio ingressa nos organismos, principalmente de mineradores. No caso de fumantes, a inalação é devida apenas a dois descendentes do radônio, o 210Po e o 210Pb. Devido à variação do conteúdo dos radionuclídeos naturais no ambiente e na dieta, os níveis de elementos radioativos introduzidos e conseqüentemente as concentrações correspondentes no corpo humano podem variar de lugar para lugar e em uma determinada localização e tempo, variações também ocorrem como resultados de mudanças na dieta..

(35) 2.3. Ocorrência do 226Ra e 228Ra na água. O 226Ra é membro da série radioativa natural do 238U e o seu decaimento produz o gás 222Rn, ambos apresentam riscos radiológicos. Enquanto que, o 228Ra é membro da série radioativa natural do 232Th e o seu decaimento produz o 228Ac. Além do. 226. Ra e do. 228. Ra, ocorrem naturalmente outros dois isótopos de rádio. (emissores alfa), o 223Ra (T½=11,2 dias) e o 224Ra (T½=3,6 dias). O 223Ra é membro da série do. 235. Ueo. 224. Ra da série do. 232. Th. Devido às suas meias-vidas relativamente curtas em. relação àquelas de seus precursores, os isótopos de rádio devem sua existência contínua na natureza aos isótopos de urânio e tório. Deste modo, a distribuição do rádio na natureza reflete a distribuição dos radionuclídeos precursores. Todas as rochas e solos, que contém isótopos naturais de urânio e tório, apresentam certa quantidade de rádio. Os isótopos de rádio de maior importância na água potável são o. 226. Ra e o. 228. Ra, e seu comportamento no ecossistema rocha/solo/água pode. ser diferente. Devido ao fato do urânio formar complexos solúveis em soluções oxidantes, como os carbonatos, ele é transportado pela água subterrânea. Em contraste, o tório é extremamente insolúvel, e não está sujeito à mobilização na água subterrânea. Por isso, as concentrações de. 228. Ra são diretamente controladas pela distribuição do tório nos sólidos. dos aqüíferos, e estes níveis geralmente não variam muito dentro de um mesmo aqüífero. Ao contrário do tório, em condições redutoras, o urânio é precipitado a partir da água subterrânea e se concentra em depósitos secundários. Dessa forma, as concentrações de 226. Ra nas águas subterrâneas podem variar amplamente, inclusive, podem ser bem altas. próximas a locais onde existem anomalias de urânio. Nos locais onde não existem essas.

(36) anomalias, o. 228. Ra é geralmente o isótopo de maior abundância (SNODGRASS E. MOLINARI, 1990). Outra diferença que afeta a distribuição dos isótopos de rádio é a meia-vida dos radionuclídeos. O. 228. Ra tem meia-vida de 5,7 anos, enquanto que, o. 226. Ra tem meia-vida. de 1600 anos. Em condições nas quais o fluxo de água subterrânea é, em média, 0,3 m/dia, por exemplo, o. 228. Ra poderia decair totalmente a zero em cerca de cinco meias vidas. (30 anos), isto representa uma pequena distância de poucos quilômetros. Por isso, o transporte do. 228. Ra é extremamente limitado na água subterrânea (SNODGRASS E. MOLINARI, 1990). Estudos constataram a presença do. 228. Ra em regiões de areias. monazíticas do Brasil e de Kerala, e hoje é considerado um isótopo de interesse ambiental (IYENGAR, 1990). Existe uma grande diferença na meia-vida dos isótopos do radônio produzidos no decaimento do 226Ra e do 228Ra. O 222Rn provém do decaimento do 226Ra e sua meia-vida é de 3,8 dias, enquanto que o 55,6 segundos. O. 220. 220. Rn é produto do decaimento do. 228. Ra e sua meia-vida é de. Rn decai rapidamente para formar elementos quimicamente reativos. como o polônio, o chumbo e o bismuto, e desse modo, a difusão da radioatividade não é tão efetiva como no caso do 222Rn (NAS, 1988). Segundo Cech et al. (1987), dos quatro isótopos de derivados das séries do 235. 238. U,. U e do 232Th, o 226Ra, produto do decaimento do 238U, é o mais importante de ocorrência. natural em termos de atividades humanas, devido a sua longa meia-vida, radiotoxicidade e abundância de seus antecessores. Este nuclídeo quando ingerido ou inalado apresenta um comportamento metabólico similar ao do cálcio, sendo em grande parte assimilado pelos.

(37) ossos (70% a 90% da quantidade incorporada) e os restantes distribuídos uniformemente nos tecidos moles (ICRP-67, 1993).. 2.4. Processos físico-químicos que explicam o comportamento do rádio em águas. Os processos que influenciam a transferência do rádio para a solução se relacionam com a composição química da água, afetando a extração de rádio para a solução de diversas maneiras. Tanner (1964) observou que as águas com alto teor de. 226. Ra apresentam altas. concentrações de ferro, cloreto, cálcio, elevada salinidade e baixas concentrações de bicarbonatos e oxigênio. Alguns autores, citados por Oliveira (1998), estudaram o efeito do aumento dos teores de sólidos totais, no nível de. 226. Ra, em águas subterrâneas. Benes et al. (1982),. observaram que o rádio desloca-se com mais facilidade em aqüíferos com altos teores de sólidos totais dissolvidos (em particular o Ca2+), pH muito baixo ou muito alto. Kaufman; Bliss (1977) encontraram um fator de correlação de 0,82 entre a concentração de 226Ra e os sólidos totais dissolvidos (STD), indicando uma possível relação causa-efeito. Gilkson et al. (1983) encontraram uma correlação de 0,74 entre os sólidos totais dissolvidos e a concentração de. 226. Ra. Cadigan e Felmlee (1981) observaram que, quando. ocorria aumento da temperatura da água subterrânea, a concentração de rádio diminuía. Havlík et al. (1968) observaram que alguns cátions podem competir e trocar com o rádio na superfície de contato ou no interior do mineral, afetando a extração do rádio para a solução de acordo com a reação 1..

(38) S − Ra 2+ + M N + ← → S − M N + + Ra 2+. (1). onde: S. - representa a superfície de contato. M. - mineral. Ra2+ - íon de 226Ra e 228Ra. A extração de rádio em minérios de urânio é feita em solução clorídrica, e pode ser influenciado pela presença de alguns cátions, diminuindo de acordo com a seqüência K+ > Na+ > Li+ > Ca2+ > Mg2+ > Sr2+ > Ba2+. Os ânions presentes na água também podem afetar a concentração de rádio. A complexação de rádio em soluções de cloreto ou carbonato tem pouca influência na solubilidade deste elemento nas águas subterrâneas. Por outro lado, a força iônica da solução pode aumentar a solubilidade do sal, pois diminui a atividade das espécies iônicas em solução. O principal mecanismo de transferência do rádio para o meio é a lixiviação dos elementos da série do. 238. U, antecessores do rádio, e a quantidade de sulfato podem. influenciar sensivelmente no arraste deste elemento. A sua permanência em solução é controlada. pelas. características. químicas. do. meio. (WATSON. et. al.,. 1984;. LEVINS et al., 1978). Pequenas quantidades do ânion sulfato inibem a transferência do rádio para uma solução. É conhecido, pois, como o efeito do íon comum fazendo com que o sulfato, presente na solução, diminua a solubilidade do precipitado de sulfato contido no rádio (LEVINS et al., 1978)..

(39) Baseado nesses estudos pôde-se concluir que a concentração de rádio em solução está relacionada com a composição química da água e não com a concentração de rádio existente na rocha matriz. Por esta razão, altas concentrações podem ser encontradas em águas que estão em contato com rochas e apresentam baixas concentrações de urânio, mas que apresentam alta salinidade. A transferência do rádio da rocha para a água dependerá do tipo de mineral da matriz, da distribuição do rádio entre os grãos do mineral, do tamanho dos grãos, da freqüência de fraturas na rocha e de outros parâmetros que podem afetar a superfície de contato com a água (KAUFMAN E BLISS, 1977; CADIGAN E FELMLEE, 1981; GILKESON et al., 1983). Nos minerais de rochas graníticas, metamórficas e depósitos sedimentares em mineralização fosfática, o elementos da série do. 238. 226. Ra ocorre como traços. A lixiviação e recuo alfa dos. U, antecessores do. 226. Ra, são os principais mecanismos de. transferência do rádio para o meio aquoso (WATSON et al., 1984). O rádio apresenta propriedades químicas muito semelhantes aos elementos que pertencem ao grupo dos metais alcalinos terrosos, com destaque para o bário e o cálcio (WILLIAMS; KIRCHMANN, 1990). Em solução, apresenta apenas o estado de oxidação Ra2+e devido ao seu caráter altamente básico, o íon bivalente não é facilmente complexado. O rádio é moderadamente solúvel em água natural, mas a presença de alto teor de sulfato forma cristais mistos de Ba(Ra)SO4, facilitando sua remoção. A remoção do rádio da solução pode ocorrer por meio de hidrólise, adsorção, complexação e formação de sais de bário e cálcio. Porém, devido a sua baixa abundância natural (≅10-12 g/L) na água de superfície, os sais de rádio raramente atingem o seu produto de solubilidade. Por isso, as reações químicas mais importantes de remoção do rádio são as.

(40) reações de adsorção em superfícies ativas e a de co-precipitação com sais de bário e cálcio, podendo ocorrer, também, a reação com sais de magnésio, manganês e ferro (SNODGRASS E MOLINARI, 1990). Por essa mesma razão, sabe-se que a proporção natural de rádio nas rochas é cerca de 10-12g/g. O rádio não forma minerais próprios, mas está muito disperso e substitui outros elementos em minerais recentemente formados. O rádio co-precipita com a maioria dos compostos de bário. O sulfato de bário é um carreador excelente para rádio, adsorvendo-o exatamente quando os cristais de sulfato de bário são formados na precipitação. O rádio também é co-precipitado com sulfato de estrôncio de modo muito similar à do sulfato de bário, embora não tão efetivamente quanto com o BaSO4. O sulfato de chumbo é um carreador razoavelmente bom para o rádio. Mas, a co-precipitação de rádio com sulfato de cálcio é muito pequena. A maior parte dos compostos de rádio apresenta sais brancos quando recentemente preparados, tornando-se amarelados e finalmente acinzentados com o tempo, por causa da autodecomposição ocasionada pela emissão alfa.. 2.5. Interpretação geoquímica da distribuição dos isótopos do rádio. 2.5.1. Água subterrânea. A presença de rádio nas águas subterrâneas é o resultado da interação destas águas com o solo, as rochas ou depósitos minerais que se encontra em contato com o aqüífero, através do processo de exploração e beneficiamento de minerais contendo quantidades apreciáveis de urânio e tório, como parte do ciclo do combustível nuclear ou com outra.

(41) finalidade. Por outro lado, minerais ricos em fosfato (apatita), cobre, ouro, carvão, dentre muitos outros de importância econômica, podem apresentar teores anormais de radionuclídeos naturais. Isto é devido à presença de urânio e seus produtos de decaimento de meia-vida longa nestes minérios, como o 226Ra, o 230Th, o 210Po e o 210Pb. Os processos de exploração e mineração destes minerais, com o objetivo de separar o elemento de interesse econômico, contribuem para o aumento das concentrações de rádio no meio ambiente, acima dos níveis considerados normais. O país que possui o maior banco de dados quanto aos níveis de rádio. 226. Ra em. águas subterrâneas é os Estados Unidos, onde este recurso constitui uma fonte significante da água destinada ao abastecimento público. A concentração de. 226. Ra em 25 poços de. águas não tratadas, destinadas ao abastecimento público em Illinois, nos Estados Unidos, apresentou um amplo intervalo de concentração, variando de 0,74 a 836 mBq/L. A análise desses poços mostrou que altas concentrações de. 226. Ra estavam associados às rochas. matrizes de aqüíferos profundos (HOLTZMAN, 1964). Na Carolina do Sul (EUA), em uma região sedimentar da planície costeira, junto a uma falha no relevo, Michel e Moore (1980) determinaram as concentrações de 228. 226. Ra e. Ra na água subterrânea, cujos valores variaram de 100 a 981 mBq/L e de 174 mBq/L a. 440 mBq/L, respectivamente. Um estudo realizado na Flórida (EUA) mostrou que as concentrações de 226Ra em águas subterrâneas aumentam quando a salinidade aumenta, variando com a profundidade e o regime do poço dentro do aqüífero. Os resultados encontrados variaram na faixa de 7,4 a 122,0 mBq/L (KAUFMANN E BLISS, 1977). Por outro lado, em um trabalho realizado.

(42) anteriormente pelos mesmos autores, na região central do mesmo país, encontraram concentrações de 226Ra variando desde não detectável até 2810 mBq/L. Em águas destinadas ao abastecimento público, as concentrações de. 226. Ra, no. município de Ottawa, em Oklahoma (EUA), variaram em um amplo intervalo de 3,7 a 570 mBq/L. No mesmo país, em poços localizados em Iowa, as concentrações de 228. 226. Ra e. Ra variaram na faixa de 66,6 a 925 mBq/L e 22,2 a 233 mBq/L, respectivamente. (IYENGAR, 1990). Em poços localizados em Kalpakkam (Índia), as concentrações de. 226. Ra e. 228. Ra. variaram na faixa de 1,11 a 77,7 mBq/L e 20,2 a 23,3 mBq/L, respectivamente (IYENGAR, 1990). Em outro trabalho, IYENGAR (1990) analisou as concentrações de 226. Ra, em águas destinadas ao abastecimento público na Áustria, em Salzburg. apresentando desde valores inferiores de 3,7 a 270 mBq/L. As fontes geotermais constituem outra fonte de radioatividade natural, pois estas águas termais geralmente apresentam altas concentrações de. 226. Ra e. 222. Rn. Ao determinar. a radioatividade associada a águas geotermais na região oeste dos Estados Unidos e em poços profundos localizados no Arizona, Califórnia, Colorado, Idaho, Nevada, New Mexico, Oregon e Utah, foram obtidos para as concentrações de. 226. Ra variações na faixa. de 1,52 a 55.500 mBq/L (O’CONNEL E KAUFMANN, 1976). Pesquisas realizadas na Austrália, em Yeelirrie, mostraram que as concentrações de 226. Ra em águas subterrâneas variaram num intervalo de 18,5 a 33.400 mBq/L. (BROWNSCOMBE et al., 1978). Estes níveis foram observados em regiões ricas em Urânio (próximas a depósitos)..

(43) Outros trabalhos que foram realizados na Finlândia (Helsinki) com o objetivo de determinar os níveis de radioatividade natural de 226Ra e 228Ra em água subterrânea (poços amazonas e artesianos) utilizada para o abastecimento público, encontraram concentrações de. 226. Ra que variaram até valores máximos de 233 mBq/L (poços amazonas), sendo. menores do que às de poços artesianos que variaram no intervalo de 3,7 a 947 mBq/L (ASIKAINENN, 1982). De acordo com Asikainen e Kahlos (1979) este fato é devido aos altos níveis de 238U e de 226Ra presentes nas rochas. A concentração do 228Ra nas águas de poços artesianos obteve resultados próximos às concentrações de. 226. Ra em poços. amazonas e variaram de 14,8 a 207 mBq/L. Asikainen (1981), em um outro estudo, em águas subterrâneas provenientes de outros locais na Finlândia, fora da cidade de Helsinki, observou concentrações de 228. 226. Ra variando entre 122 e 1900 mBq/L e concentrações de. Ra variando entre 18,5 e 570 mBq/L. Deste modo, a água subterrânea da região de. Helsinki é considerada anômala com respeito à radioatividade natural. Philippe (1984), em uma pesquisa com a finalidade de analisar a água subterrânea não tratada na Arábia Saudita apresentou concentrações elevadas de. 226. Ra que variam em. de 163 a 392, enquanto que as concentrações de 228Ra foram menores que 174 mBq/L. No município de Águas de Prata, região ocidental do Planalto de Poços de Caldas, no Noroeste do Estado de São Paulo, foram encontradas concentrações que variaram de 2,2 até 2106 mBq/L, para 226Ra, e de 3,7 até 23,1mBq/L, para o 228Ra, em fontes de águas minerais (OLIVEIRA, 1993). Na região urano-fosfática do nordeste do Brasil Lima (1996) encontrou valores da concentração médias de. 226. Ra, nas águas do lençol freático que variaram de 358 a 4680 e. 291,4 a 5446 nos períodos seco e de chuva. No lençol semiconfinado os valores médios.

(44) foram de 225,4 a 855,0 e 243,4 a 1268 para os períodos de seca e de chuva. Os recursos superficiais apresentaram valores de 86,6 a 375,6 e 64,3 a 299,5 , respectivamente, no período seco e de chuva de uma área de aproximadamente 40 Km2, onde estão localizadas as principais jazidas da região urano-fosfática do nordeste do Brasil. Comparando os valores das concentrações médias gerais de. 226. Ra dos recursos hídricos subterrâneos. (lençol freático 334,0 mBq/L e semiconfinado 240,6 mBq/L) com os recursos superficiais (73,9 mBq/L), nota-se que os valores encontrados nos primeiros são bem superiores. Esse comportamento foi observado por Aieta (1987) no levantamento das concentrações de rádio nos sistemas de abastecimento de água superficial em alguns rios, nos Estados Unidos e no Rio Nilo, no Egito.. 2.5.2. Água de superfície. As águas de superfície fazem parte do ciclo biogeoquímico vital dos organismos. Ainda existem poucos dados com respeito aos níveis de "radiação natural" de rádio em muitos rios e lagos. Em contraste com a ampla variação das concentrações de 226Ra e 228Ra observada nas águas subterrâneas, apresentando um intervalo de concentração muito pequeno para esses isótopos. Enquanto a maior parte dos rios estudados na superfície terrestre tem apresentado concentrações muito baixas de. 226. Ra, outros, em diferentes. continentes, apresentam concentrações elevadas (tabela 5). Os dados disponíveis atualmente dos níveis de concentração para mundo ainda são poucos.. 228. Ra em diferentes regiões geográficas do.