Ra-226 Ra-228 na dieta de bovinos leiteiros do Agrste Semi-Árido de Pernambuco e avaliação de risco decorrente de consumo de leite por uma população potencialmente exposta

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES. Ra-226 E Ra-228 NA DIETA DE BOVINOS LEITEIROS DO AGRESTE SEMI-ÁRIDO DE PERNAMBUCO E AVALIAÇÃO DE RISCO DECORRENTE DO CONSUMO DE LEITE POR UMA POPULAÇÃO POTENCIALMENTE EXPOSTA. AUTOR: CLEOMACIO MIGUEL DA SILVA ORIENTADOR: Prof. Dr. ADEMIR DE JESUS AMARAL CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. ROMILTON DOS SANTOS AMARAL. RECIFE – PERNAMBUCO SETEMBRO–2006.

(2) CLEOMACIO MIGUEL DA SILVA. Ra-226 E Ra-228 NA DIETA DE BOVINOS LEITEIROS DO AGRESTE SEMI-ÁRIDO DE PERNAMBUCO E AVALIAÇÃO DE RISCO DECORRENTE DO CONSUMO DE LEITE POR UMA POPULAÇÃO POTENCIALMENTE EXPOSTA. Tese submetida ao Programa de PósGraduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares, do Departamento de Energia Nuclear,. da. Universidade. Federal. de. Pernambuco, para obtenção do título de Doutor em Ciências. Área de Concentração: Dosimetria e Instrumentação Nuclear.. AUTOR: CLEOMACIO MIGUEL DA SILVA ORIENTADOR: Prof. Dr. ADEMIR DE JESUS AMARAL CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. ROMILTON DOS SANTOS AMARAL. RECIFE – PERNAMBUCO - BRASIL SETEMBRO–2006.

(3) Silva, Cleomacio Miguel da Ra-226 e Ra-228 na dieta de bovinos leiteiros do Agreste Semi-Árido de Pernambuco e avaliação de risco decorrente do consumo de leite por uma população potencialmente exposta / Cleomacio Miguel da Silva. – Recife : O Autor, 2006. 152 folhas : il., fig., tab. Tese (doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Energia Nuclear, 2006. Inclui bibliografia e anexos. 1. Energia nuclear – Radioatividade ambiental. 2. Dieta de bovinos leiteiros – Agreste Semi-Árido de Pernambuco – Ra-226 e Ra-228 – Risco de câncer. 3. Saúde pública – Leite – Dose acumulada – Incorporação orgânica. I. Título. 621.039 539.752. CDU (2.ed.) CDD (22.ed.). UFPE. BC2007-017.

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(5) A minha esposa, Naldicéa e aos meus filhos Arely e Abner, Dedico..

(6) AGRADECIMENTOS. A Deus, meu Senhor e Salvador pela vida, saúde e sabedoria. Aos meus pais, Miguel Manoel da Silva e Maria da Conceição da Silva, pelos incentivos e amor dedicados. A minha esposa Naldicéa e a minha filha Arely, pela compreensão, incentivo, carinho e amor, principalmente quando precisei está ausente. Aos meus orientadores e amigos Ademir Amaral e Romilton Amaral pela paciência, tempo disponibilizado, conhecimento adquirido ao longo do curso e pela amizade. Ao meu amigo José Wilson Vieira pela ajuda na programação em C++. Ao meu amigo Jairo Rocha pela solução analítica do modelo da atividade acumulada. Ao Grupo de Estudos em Radioproteção e Radioecologia (GERAR), e aos amigos do Departamento de Energia Nuclear: Fabiana Aquino, José Marcos, Laélia Campos, Lidiane Régia, Mariana Brayner, Thiago Salazar, Rebeca Cantinha, pelo incentivo, sugestões e amizade. Agradeço especialmente ao meu amigo José Araújo (Zé Ceará), pela grande ajuda durante os procedimentos experimentais. A Sra. Iracilda (mãe de Romilton), que muito contribuiu para o progresso desta pesquisa, disponibilizando sua residência para alojamento da nossa equipe de pesquisa. Aos meus amigos do IPA-PE, Djalma Santos e Evandro Lima, pelas contribuições nos acessos às áreas de estudo. Aos amigos Eliane Valentim, Francisco Carvalho, José Nildo Tabosa, André Maciel Neto e Miriam Guarnieri, pelas sugestões que enriqueceram o trabalho da pesquisa. Aos funcionários do DEN, principalmente a José Alves, pela colaboração dos desenhos e a Magali Rodrigues Ferreira (Secretaria do DEN). Aos parentes, colegas e amigos que de uma maneira ou de outra contribuíram para a conclusão deste trabalho, até mesmo, muitas vezes, com um simples gesto de carinho ou uma palavra amiga, meus sinceros agradecimentos. Ao professor Suêldo Vita da Silveira, que por intermédio da Fundação de Apoio ao Desenvolvimento da Universidade Federal de Pernambuco (FADE), contribuiu financeiramente para este trabalho. À CAPES e ao CNPq pelas bolsas concedidas. À Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), especialmente ao Departamento de Energia Nuclear pelo apoio, e a todos os professores pelo conhecimento adquirido, especialmente ao Prof. Carlos Alberto Brayner de Oliveira Lira, coordenador do Programa de Pós-graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares pela contribuição e disponibilidade..

(7) SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS....................................................................................................... III LISTA DE TABELAS ..................................................................................................... VII RESUMO............................................................................................................................. X ABSTRACT .......................................................................................................................XI 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 1 2. REVISÃO DE LITERATURA....................................................................................... 5 2.1. O rádio ........................................................................................................................ 5 2.1.1. Propriedades físico-químicas do rádio ............................................................... 8 2.2. Rádio na cadeia alimentar de bovinos leiteiros ........................................................ 10 2.3. Metabolismo do rádio no corpo humano.................................................................. 13 2.3.1. Absorção de rádio pelo corpo humano ............................................................. 13 2.3.2. Distribuição de rádio no corpo humano ........................................................... 18 2.3.3. Excreção de rádio pelo corpo humano.............................................................. 20 2.4. A radiobiologia do rádio........................................................................................... 20 2.5. Avaliação da dose-resposta para o rádio .................................................................. 23 2.6. Números de Desintegrações ..................................................................................... 25 2.7. Anomalias radioativas na região Nordeste do Brasil................................................ 26 2.8. Medidas de tendência central utilizadas em estudos radioecológicos...................... 27 3. MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................... 29 3.1. A área delimitada para estudo .................................................................................. 29 3.2. Amostragem e preparação das amostras................................................................... 31 3.3. Determinação do 226Ra ............................................................................................. 33 3.4. Determinação do 228Ra ............................................................................................. 36 3.5. Determinação do coeficiente de transferência.......................................................... 37 3.6. Avaliação da dose absorvida e equivalente no esqueleto ......................................... 38 3.7. Determinação da atividade acumulada no esqueleto................................................ 38 3.8. Estimativa do risco ................................................................................................... 39 3.8.1. Risco acumulado para indução de carcinoma de crânio .................................. 39 3.8.2. Risco acumulado para indução de sarcoma de osso......................................... 39 3.9. Análise estatística dos dados .................................................................................... 40 3.9.1. O método “bootstrap”....................................................................................... 40 3.9.2. O algoritmo “bootstrap”................................................................................... 44 3.9.3. O procedimento de reamostragem “bootstrap”................................................ 44 3.10. Diagnóstico de ajuste.............................................................................................. 45 3.11. Análise de valores anômalos .................................................................................. 47 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 48 4.1. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de água ............................................. 48 4.2. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso ..................................... 61 4.3. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de suplemento alimentar .................. 78 4.4. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite .............................................. 89 4.5. Estimativas das atividades de 226Ra e 228Ra ingeridas pelos bovinos leiteiros......... 96.

(8) II 4.6. Estimativa do coeficiente de transferência de 226Ra e 228Ra no processo dieta-leite ....................................................................................................................................... 100 4.7. Avaliação dos efeitos à saúde devido a ingestão de 226Ra e 228Ra presente no leite ....................................................................................................................................... 116 4.7.1. Estimativa da taxa de ingestão........................................................................ 116 4.7.2. Estimativa da atividade acumulada no esqueleto ........................................... 117 4.7.3. Estimativa da dose absorvida e equivalente no esqueleto .............................. 125 4.7.4. Estimativa do risco acumulado decorrente da incorporação de 226Ra e 228Ra no esqueleto .................................................................................................................... 128 4.7.4.1. Estimativa do risco acumulado para indução de carcinoma de crânio....... 129 4.7.4.2. Estimativa do risco acumulado para indução de sarcoma de osso ............. 130 5. CONCLUSÕES............................................................................................................ 132 6. TRABALHOS FUTUROS .......................................................................................... 134 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 135 8. ANEXO 1...................................................................................................................... 145 8.1. Cálculo da Atividade Acumulada........................................................................... 145 9. PUBLICAÇÕES EM PERIÓDICOS ........................................................................ 153.

(9) III. LISTA DE FIGURAS Figura 1. Série do 226Ra. ........................................................................................................ 6 Figura 2. Série do 228Ra. ........................................................................................................ 7 Figura 3. Esquema do modelo dosimétrico geral. ............................................................... 14 Figura 4. Esquema do modelo gastrintestinal da ICRP. ...................................................... 16 Figura 5. Esquema do novo modelo gastrointestinal para o homem................................... 17 Figura 6. Modelo biocinético sistêmico para o rádio. ......................................................... 18 Figura 8. Autoradiografia da difusão do 226Ra no fêmur de uma mulher adulta................. 23 Figura 9. Mapa da “Bacia Leiteira” de Pernambuco - Indicativos da área estudada. ......... 29 Figura 10. Mapa com detalhes da localização das anomalias primária e secundária de urânio. .................................................................................................................................. 30 Figura 11. Sistema de emanação com a célula de Lucas..................................................... 34 Figura 12. Algoritmo de Monte-Carlo para construir a distribuição “bootstrap”. .............. 45 Figura 13. Histograma das concentrações originais de 226Ra nas amostras de águas das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 53 Figura 14. Histograma das concentrações originais de 228Ra nas amostras de águas das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 53 Figura 15. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 54 Figura 16. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 55 Figura 17. Box plot das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 57 Figura 18. Box plot das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 57 Figura 19. Correlação linear das concentrações de 226Ra e 228Ra nas águas dos poços das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 59 Figura 20. Concentrações associadas de 226Ra e 228Ra nas amostras de águas das fazendas F-1 a F-9. ............................................................................................................................. 60 Figura 21. Correlação linear das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9 (sem o valor anômalo). ......................................................................... 61 Figura 22. Concentrações associadas de 226Ra e 228Ra nas amostras de vegetais cultivados nas fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................................ 66.

(10) IV Figura 23. Correlação das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de vegetais cultivados nas fazendas F-1a F-9......................................................................................... 67 Figura 24. Correlação das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de plantas cultivadas nas fazendas F-1 a F-9 (sem os valores anômalos). ........................................... 68 Figura 25. Distribuição das concentrações originais de 226Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................................ 69 Figura 26. Distribuição das concentrações originais de 228Ra nas amostras de volumosos de F-1 a F-9. ............................................................................................................................. 70 Figura 27. Ajuste normal das concentrações originais de 226Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................................ 70 Figura 28. Ajuste normal das concentrações originais de 228Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................................ 71 Figura 29. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de volumosos de F-1 a F-9. ........................................................................................................................ 72 Figura 30. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................................ 72 Figura 31. Ajuste normal das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9....................................................................................... 73 Figura 32. Ajuste normal das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9....................................................................................... 73 Figura 33. Amplitude interquartílica das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9.................................................................................. 74 Figura 34. Amplitude interquartílica das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de volumosos das fazendas F-1 a F-9.................................................................................. 74 Figura 35. Distribuição das concentrações originais de 226Ra nas amostras de sal mineral.81 Figura 36. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de sal mineral. ................................................................................................................................ 82 Figura 37. Distribuição das concentrações originais de 228Ra nas amostras de sal mineral.82 Figura 38. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de sal mineral. ................................................................................................................................ 83 Figura 39. Ajuste normal das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de sal mineral. ................................................................................................................................ 84 Figura 40. Ajuste normal das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de sal mineral. ................................................................................................................................ 84.

(11) V Figura 41. Distribuição das concentrações originais de 226Ra nas amostras de caroço de algodão. ............................................................................................................................... 87 Figura 42. Distribuição das concentrações originais de 228Ra nas amostras de caroço de algodão. ............................................................................................................................... 87 Figura 43. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de farelo de caroço de algodão. ............................................................................................................... 88 Figura 44. Distribuição das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de farelo de caroço de algodão. ............................................................................................................... 88 Figura 45. “Box-plot” das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 92 Figura 46. Box-plot das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 93 Figura 47. Gráfico quartil-quartil das concentrações “bootstrap” de 226Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. ................................................................................................ 94 Figura 48. Gráfico quartil-quartil das concentrações “bootstrap” de 228Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. ................................................................................................ 95 Figura 49. Correlação linear entre a concentração de 226Ra no leite e a atividade total ingerida diariamente pelos animais das fazendas F-1 a F-9. ............................................. 101 Figura 50. Correlação linear entre a concentração de 228Ra no leite e a atividade total ingerida diariamente pelos animais das fazendas F-1 a F-9. ............................................. 101 Figura 51. Correlação linear entre a concentração de 226Ra no leite e a atividade total ingerida diariamente pelos das fazendas F-1 a F-9 (sem o valor anômalo). ..................... 102 Figura 52. Intervalo de confiança para a média aritmética dos coeficientes de transferência originais do 226Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9..................................... 105 Figura 53. Intervalo de confiança para a média aritmética dos coeficientes de transferência “bootstrap” do 226Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9. ............................... 106 Figura 54. Intervalo de confiança para a média aritmética dos coeficientes de transferência originais do 228Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9..................................... 106 Figura 55. Intervalo de confiança para a média aritmética dos coeficientes de transferência “bootstrap” do 228Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9. ............................... 107 Figura 56. Distribuição dos coeficientes de transferência “bootstrap” do 226Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9. ..................................................................................... 108 Figura 57. Distribuição dos coeficientes de transferência “bootstrap” do 228Ra no processo dieta-leite das fazendas F-1 a F-9. ..................................................................................... 109.

(12) VI Figura 58. Correlação linear das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. ............................................................................................................ 111 Figura 59. Correlação das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9 (sem os valores anômalos).................................................................. 112 Figura 60. Concentrações associadas de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite das fazendas F1 a F-9................................................................................................................................ 113 Figura 61. Atividade acumulada de 226Ra no esqueleto de uma pessoa de 35 anos de idade. ........................................................................................................................................... 120 Figura 62. Atividade acumulada de 226Ra no esqueleto de uma pessoa de 45 anos de idade. ........................................................................................................................................... 120 Figura 63. Atividade acumulada de 226Ra no esqueleto de uma pessoa de 55 anos de idade. ........................................................................................................................................... 121 Figura 64. Atividade acumulada de 226Ra no esqueleto de uma pessoa de 65 anos de idade. ........................................................................................................................................... 121 Figura 65. Atividade acumulada de 228Ra no esqueleto de uma pessoa de 35 anos de idade. ........................................................................................................................................... 123 Figura 66. Atividade acumulada de 228Ra no esqueleto de uma pessoa de 45 anos de idade. ........................................................................................................................................... 123.

(13) VII. LISTA DE TABELAS Tabela 1. Alguns valores das propriedades do 226Ra............................................................. 9 Tabela 2. Alguns valores das propriedades do 228Ra............................................................. 9 Tabela 3. Coeficientes de risco e tempo de latência no caso de ingestão de rádio.............. 24 Tabela 4. Coordenadas de localização das fazendas estudadas........................................... 31 Tabela 5. Variações das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de água das fazendas F-1 a F-9. ............................................................................................................................. 48 Tabela 6. Variações das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de água das fazendas controle. ............................................................................................................................... 48 Tabela 7. Parâmetros estatísticos experimentais e média aritmética “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de águas das fazendas F-1 a F-9. ................. 55 Tabela 8. Parâmetros interquartílicos da distribuição “bootstrap” das concentrações de 226. Ra nas amostras de água das Fazendas F-1 a F-9............................................................ 58. Tabela 9. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso das fazendas F-1 a F9. .......................................................................................................................................... 62 Tabela 10. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso das fazendas controle. ............................................................................................................................... 63 Tabela 11. Parâmetros estatísticos experimentais e média aritmética “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso das fazendas F-1 a F-9............ 76 Tabela 12. Média aritmética “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso das fazendas controle. .................................................................................... 77 Tabela 13. Média aritmética “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso das fazendas F-1 a F-9 e os locais de controle............................................... 78 Tabela 14. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de suplemento alimentar das fazendas F-1 a F-9. .............................................................................................................. 79 Tabela 15. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de suplemento alimentar das fazendas controle. ................................................................................................................ 79 Tabela 16. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de sal mineral das fazendas F-1 a F-9................................................... 80. Tabela 17. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de concentrado das fazendas F-1 a F-9................................................. 85. Tabela 18. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de caroço de algodão das fazendas F-1 a F-9. ...................................... 89.

(14) VIII Tabela 19. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9.. 90 Tabela 20. Concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de leite das fazendas controle.... 90 Tabela 21. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. ............................................................ 91. Tabela 22. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de leite das fazendas F-10 e F-11. ........................................................ 91. Tabela 23. Parâmetros interquartílicos da distribuição “bootstrap” das concentrações de 226. Ra e 228Ra nas amostras de leite das Fazendas F-1 a F-9. ............................................... 93. Tabela 24. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas F-1 a F-9. ............................... 96 Tabela 25. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de concentrado e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas F-1 a F-9. ............................... 97 Tabela 26. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de sal mineral e atividades ingeridas diariamente pelos animais das fazendas F-1, F-5, F-7 e F-9. .............................. 97 Tabela 27. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de caroço de algodão e de farelo de aveia e atividades ingeridas diariamente pelos animais das fazendas F-3, F-5 e F9. .......................................................................................................................................... 97 Tabela 28. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de água e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas F-1 a F-9. ............................... 98 Tabela 29. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de volumoso e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas controle. ................................. 98 Tabela 30. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de concentrado e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas controle. ................................. 98 Tabela 31. Concentrações totais de 226Ra e 228Ra nas amostras de água e atividades ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas controle. ................................. 99 Tabela 32. Atividades totais de 226Ra e 228Ra ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas F-1 a F-9 (considerando toda a dieta). ......................................................... 100 Tabela 33. Atividades totais de 226Ra e 228Ra ingeridas diariamente pelos bovinos leiteiros das fazendas controle (considerando toda a dieta). ........................................................... 100 Tabela 34. Coeficiente de transferência do 226Ra e 228Ra no processo dieta-leite dos bovinos das fazendas F-1 a F-9. ........................................................................................ 104 Tabela 35. Coeficiente de transferência do 226Ra e 228Ra no processo dieta-leite dos bovinos das fazendas controle. .......................................................................................... 104.

(15) IX Tabela 36. Médias aritméticas experimental e “bootstrap” das concentrações de 226Ra e 228. Ra nas amostras de leite das fazendas F-1 a F-9. .......................................................... 109. Tabela 37. Coeficiente de transferência médio para o 226Ra na cadeia alimentar de bovinos leiteiros, citado na literatura, considerando o processo dieta-leite. ................................... 114 Tabela 38. Estimativa da atividade acumulada para o 226Ra e 228Ra no esqueleto em relação à idade................................................................................................................................ 119 Tabela 39. Estimativa da dose absorvida e equivalente para o 226Ra e 228Ra no esqueleto em relação à idade. .................................................................................................................. 127 Tabela 40. Excesso de incidência de carcinoma de crânio para as idades de 35, 45, 55 e 65 anos.................................................................................................................................... 130 Tabela 41. Excesso de incidência de sarcoma de osso para incorporação de 226Ra e 228Ra para as idades de 35, 45, 55 e 65 anos............................................................................... 131.

(16) X Ra-226 E Ra-228 NA DIETA DE BOVINOS LEITEIROS DO AGRESTE SEMIÁRIDO DE PERNAMBUCO E AVALIAÇÃO DE RISCO DECORRENTE DO CONSUMO DE LEITE POR UMA POPULAÇÃO POTENCIALMENTE EXPOSTA. RESUMO Orientador: Prof. Dr. Ademir de Jesus Amaral Co-orientador: Prof. Dr. Romilton dos Santos Amaral Estudos realizados nos solos das fazendas produtoras de leite das cidades pernambucanas de Pedra e Venturosa, localizadas na micro-região do Vale do Ipanema, identificaram anomalias naturais de urânio e tório, precursores dos isótopos. 226. 228. Ra e. Ra,. respectivamente. Em ocorrências naturais, o rádio é dissolvido da rocha que contém urânio, sendo transferido para a água, solo e plantas. As plantas e água constituem vias importantes de transporte de rádio na cadeia alimentar de vacas leiteiras. Em termos de radioecologia, isto é bastante significativo, uma vez que a transferência de. 226. Ra e. 228. Ra. para o leite poderá tornar-se uma via de exposição interna para o ser humano. O presente trabalho teve como objetivo determinar as concentrações de 226Ra e 228Ra nos componentes da dieta total e no leite dos bovinos de fazendas localizadas nas cidades de Pedra e Venturosa. A técnica da emanação do 222Rn foi empregada para determinar a concentração de 228. 226. Ra, enquanto que a técnica do precipitado de BaSO4 foi utilizada para quantificar o. Ra através do. 228. Ac. Devido às elevadas discrepâncias nos dados obtidos, o método. “bootstrap” foi utilizado para determinar as concentrações médias desses radionuclídeos. Os resultados mostraram que a concentração média de 226Ra das amostras de volumoso, sal mineral, concentrado, caroço de algodão e farelo. de aveia foi, em mBq.kg −1 (MS) ,. respectivamente, 3.759 ± 878, 5.589 ± 1.080, 1.159 ± 187, 712 ± 273 e 1.756 ± 88. Nesta mesma ordem, para o. 228. Ra, os valores foram 14.588 ± 3.502, 28.264 ± 8.850, 8.750 ±. 2.027, 5.947 ± 2.040 e 17.000 ± 850 mBq.kg −1 (MS) . A concentração média de 228. 226. Ra e. Ra das amostras de água foi, respectivamente, 48 ± 34 e 374 ± 200 mBq.L-1. As. concentrações médias nas amostras de leite para. 226. Ra e. 228. Ra foram 54 ± 38 e 211 ± 99. mBq.L-1, respectivamente. A partir daí, estimou-se a dose equivalente acumulada para uma população potencialmente consumidora de leite, objetivando avaliar o excesso de câncer. Apesar dos níveis elevados de. 226. Ra e. 228. Ra encontrados nos alimentos dos bovinos das. fazendas investigadas, as quantidades desses isótopos transferidas para o leite resultaram em riscos desprezíveis para a população. Palavras – chaves: Rádio, forragem, leite, risco.

(17) XI Ra-226 AND Ra-228 IN THE DIET OF DAIRY MILK COWS IN THE SEMI-ARID RURAL REGION OF PERNAMBUCO AND EVALUATION OF RISK FROM MILK CONSUMPTION OF POTENTIALLY EXPOSED POPULATION. ABSTRACT Adviser: Prof. Dr. Ademir de Jesus Amaral Co-adviser: Prof. Dr. Romilton dos Santos Amaral Studies carried out in the soils of milk producing farms in the cities of Pedra and Venturosa that are localized in the mid-region of the Pernambuco semi-arid rural (Brazil), in the micro-region of the Ipanema Valle, identified areas with natural anomalies of uranium and thorium, which are precursors of 226Ra and 228Ra, respectively. In natural occurrences, radium is dissolved into the rock which contains uranium, thus being transferred to the water, soil and plants. Plants and water establish important ways of radium transportation in the feeding chain of milk producing cows. Concerning radioecology, this is very significant because the transfer of 226Ra and 228Ra from cattle’s diet to milk may become important path of internal contamination to human. The present work has the objective of determining the concentrations of 226Ra and 228Ra in the total diet components and in the milk of the cattle from farms localized in the cities of Pedra and Venturosa. The technique of 222Rn emanation was employed to determine the concentration of 226Ra and the technique of BaSO4 precipitated to quantify the 228Ra through the 228Ac. Due to elevated discrepancies in the data obtained, the bootstrap method was used to determine the average concentration of theses radionuclides. The results obtained showed that the average 226Ra concentration in the voluminous samples of, mineral salt, concentrated, cotton seed and oat bran in mBq.kg −1 (MS) was 3,759 ± 878, 5,589 ± 1,080, 1,159 ± 187, 712 ± 273 e 1,756 ± 88, respectively. In the same order for the 228Ra, the values were 14,588 ± 3,502, 28,264 ± 8,850, 8,750 ± 2,027, 5,947 ± 2,040 e 17,000 ± 850 mBq.kg −1 (MS) . The average concentration of 226Ra and 228Ra in the water samples was 48 ± 34 and 374 ± 200 mBq.L-1, respectively. For milk samples, the average concentration for the -1. respectively, 54 ± 38 and 211 ± 99 mBq.L .. 226. Ra and. 228. Ra were. Based on these concentrations, the. accumulated equivalent dose in a population exposed to 226Ra and 228Ra was evaluated and the results were compared to radioepidemiological studies about cancer excess in potentially exposed populations. Despite the high levels of 226Ra and 228Ra ingested by the studied cattle, the fractions of these radioisotopes which are transferred from milk to human are negligible as well as the risk to public heath. Key – words: Radium, forrage, milk, risk.

(18) 1. INTRODUÇÃO A concentração média de urânio na crosta terrestre é da ordem de 2 ppm (AIETA et al., 1987). Diversos estudos mostram que as concentrações médias de minérios de urânio (U3O8) em regiões fosfáticas da Tunísia, Argélia, Jordânia, Israel, Estados Unidos, Marrocos e Brasil (Nordeste) são, respectivamente, da ordem de 47, 132, 149, 140, 200, 160 e 300 ppm, (ALMEIDA, 1974). Entretanto, pesquisas sobre as concentrações de U3O8 nas rochas calciosilicáticas anfibolíticas existentes nas cidades de Pedra e Venturosa, localizadas na chamada “Bacia Leiteira” do estado de Pernambuco, revelaram valor máximo de 22.000 ppm. Como resultado, a antiga NUCLEBRAS (Empresas Nucleares Brasileiras) em convênio com a CPRM (Companhia de Pesquisas e Recursos Minerais) avaliaram que a extração de minérios de urânio era economicamente viável na área que inclui estes municípios (SCHEID, 1975). Além do elemento urânio, esses estudos mostraram também que a concentração média de tório (ThO2) nas rochas dos referidos municípios foi de aproximadamente 100 ppm (COSTA et al., 1976). Em termos de proteção radiológica, isto é importante, pois os dois principais isótopos do rádio, o 226Ra e o. 228. 226. Ra, estão, respectivamente, associados aos minérios de urânio e tório. Sabe-se que o. Ra e o 228Ra são facilmente transferidos para a cadeia alimentar do homem (PASCHOA. e NOBREGA, 1980; LIMA e PENNA-FRANCA, 1988). O rádio dissolvido da rocha entra na cadeia alimentar, primeiramente pela água, depois pelas plantas, animais, chegando finalmente até o homem. A água e os vegetais são reservatórios importantes de rádio no meio ambiente. A presença desse radionuclídeo na água é o resultado do contato desta com o solo e com a rocha que contém este elemento (REPINC e BENEDIK, 2002). O rádio ingerido por vacas em lactação através do consumo de água, é facilmente metabolizado pelo corpo do animal (WATSON et al., 1983). O rádio presente em solos de elevada radioatividade natural é facilmente absorvido pelos vegetais (MCDOWELL-BOYER et al., 1980; LIMA e PENNA-FRANCA, 1988). Parte do rádio proveniente da forragem e água consumidas por uma vaca em lactação é transferida para o leite (WATSON et al., 1983). Sendo o leite um dos mais importantes componentes na cadeia alimentar dos seres humanos, especialmente aqueles em fase de crescimento, o seu consumo torna-se uma das principais vias de contaminação interna por este radionuclídeo (WARD, 1989). Uma vez incorporado no corpo humano, o rádio é metabolizado de maneira similar ao cálcio, onde aproximadamente 90% deste radionuclídeo presentes na corrente sangüínea.

(19) 2 depositam-se nos ossos (MUTH e GLÖBEL, 1983; EISENBUD e GESSEL, 1997). O principal dano à saúde do homem, resultante da assimilação do rádio, é a ocorrência de câncer, onde os tipos mais comuns são sarcomas de osso (relacionado com o. 226. Ra) e. carcinoma de crânio (relacionado com o 226Ra e o 228Ra) (MAYS et al., 1985). Nas fazendas dos municípios de Pedra e Venturosa, como na maioria das cidades da “Bacia Leiteira” de Pernambuco, a dieta total das vacas leiteiras consiste de: água, alimentação volumosa e suplemento alimentar (concentrado e sal mineral). O suprimento de água dos bovinos leiteiros das cidades de Pedra e Venturosa é proveniente, em grande parte, de poços amazonas construídos no leito do rio Ipanema, que é o principal da região. A alimentação volumosa é formada por 67% de pastagens nativas e 33% de pastagens cultivadas. A pastagem nativa é composta predominantemente de capim raiz (Chloris orthonotum) e pela milhã (Brachiaria plantaginea), ambos de ciclo vegetativo curto. Com relação às pastagens cultivadas, as mais utilizadas são a palma forrageira (Opuntia spp.), o capim bufell (Cenchrus ciliares), o capim elefante (Pennisetum purpureum) e o sorgo forrageiro (Sorghum bicolor) (SEBRAE/PE, 2002). Isto é muito importante, pois o leite de vaca é considerado uma das maiores fontes de ingestão de radionuclídeos pelo homem, principalmente se o leite for produzido em decorrência do consumo de forragem fresca (JOHNSON et al., 1988). Um aspecto estratégico a ser levado em consideração na produção leiteira do estado de Pernambuco nos últimos anos, foi o intensificado plantio e a utilização da palma forrageira (Opuntia spp.) na alimentação de vacas leiteiras, que resultou em um mecanismo de sustentação e sobrevivência dos rebanhos após dois períodos de seca na década de 90 (SEBRAE/PE, 2002). A palma forrageira é o único volumoso que mantém seu valor nutritivo mesmo sem parar de crescer. Mesmo que não mensurada, é grande a expansão da área cultivada com palma forrageira em toda bacia leiteira do estado de Pernambuco (SEBRAE/PE, 2002). A chamada “Bacia Leiteira”, situada no agreste semi-árido do estado de Pernambucano, é responsável por 93% de todo leite produzido no Estado. Atualmente, a produção anual é de cerca de 360 milhões de litros, o que coloca Pernambuco como o segundo lugar no Nordeste e, entre os 15 maiores no âmbito nacional. Isso significa a geração de uma produção, no inverno, de 980 mil litros de leite por dia, enquanto no verão, cai para 850 mil litros por dia. No estado de Pernambuco, as cidades de Pedra e Venturosa destacam-se como produtoras de leite (SEBRAE/PE, 2002). O mercado de destino do leite e produtos derivados produzidos na “bacia leiteira” é predominantemente local (o próprio.

(20) 3 estado de Pernambuco), aonde são comercializados, principalmente em supermercados e padarias. Assim, a qualidade do leite é um fator muito importante para o consumo humano, tendo em vista a sua grande influência nos hábitos alimentares de quase todo o mundo. Por isso, é necessário conhecer os níveis de concentrações de determinados elementos químicos que se encontram presentes no leite. Trabalhos de pesquisa realizados em regiões anômalas de urânio do Brasil, determinaram as concentrações dos isótopos do rádio em amostras de leite de vaca. Amaral et al. (1988) verificaram os níveis de 226Ra em leite produzido nas fazendas do Planalto de Poços de Caldas no Brasil. Em outro estudo, Pereira e Júnior (2002) avaliaram as concentrações de. 226. Ra e. 228. Ra no leite dos bovinos leiteiros das fazendas localizadas nas. proximidades da unidade de concentrado de urânio em Caetité, Bahia. Nos municípios de Pedra e Venturosa, as pastagens nativas e cultivadas não são os únicos alimentos oferecidos para as vacas. O restante é complementado com outros volumosos, como pastos secos, silagens de milho ou sorgo, feno, palhadas de restos de culturas, bagaço de cana-de-açúcar, farelo de soja, farelo de aveia, torta de algodão, farelo de trigo e milho para enriquecimento protéico e energético (SEBRAE/PE, 2002). Suplemento alimentar industrializado, conhecido como concentrado e sal mineral são também bastantes utilizados. Os concentrados são compostos basicamente de: milho integral moído, farelo de soja, farelo de trigo, melaço, carbonato de cálcio, fosfato bicálcico, cloreto de sódio, bicarbonato de cálcio e uréia. A suplementação mineral dos bovinos leiteiros é realizada pela adição de sal mineral na alimentação volumosa. O sal mineral é um produto que contém em sua composição 50% de fosfato bicálcico. O fosfato bicálcico provém do ácido ortofosfórico que é obtido do tratamento químico da rocha fosfática com ácido sulfúrico (HARIDASAN et al., 2001). O fosfato bicálcico consumido pelas vacas leiteiras do Brasil contém quantidades consideráveis de. 226. Ra (ARRUDA-NETO et al., 1997). O aumento da dose. interna no homem, devido à ingestão de elemento radioativo presente no leite de vaca, é decorrente da exposição do animal ao alimento contaminado (JOHNSON et al., 1988). Os fenômenos radioativos naturais, em cuja análise intervém o método estatístico, bem como os parâmetros a eles relacionados, caracterizam-se tanto pela sua semelhança, quanto pela sua variabilidade. Desde modo, o cálculo de uma determinada medida de tendência central só se justifica em razão da variabilidade presente no meio ambiente. A distribuição de contaminantes em amostras coletadas de locais tipicamente anômalos, como é o caso da área anômala de urânio existente nas cidades de Pedra e Venturosa,.

(21) 4 possui elevada assimetria à direita, causada pelos efeitos dos valores “outliers” (anômalos). Devido às flutuações estatísticas causadas pelos valores discrepantes, os radioecologistas utilizam a média geométrica ou a mediana como valor mais representativo do conjunto de dados obtidos da amostra, uma vez que, nestas condições a média aritmética não possui estabilidade. No caso da mediana, ela não é afetada pelos valores anômalos, sendo a medida de tendência central mais comumente utilizada em análises estatísticas de dados discrepantes (TOLEDO e OVALLE, 1983). Por outro lado, Efron (1982) criou o método não paramétrico, denominado de “bootstrap”, que pode ser utilizado para diminuir a dispersão em torno de uma medida de tendência central. Em estudos radioecológicos não existem procedimentos estatísticos utilizados para reduzir os efeitos dos valores anômalos sobre a média aritmética. Decorrente disto, no presente trabalho foi aplicado o método “bootstrap” para determinar a média aritmética do conjunto de dados das concentrações de 226. Ra e. 228. Ra obtidas das amostras dos componentes da dieta dos bovinos e do leite. produzido. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi o de determinar as concentrações de 226. Ra e. 228. Ra na dieta total e no leite de bovinos das fazendas localizadas nas áreas com. anomalias naturais de urânio e áreas adjacentes dos municípios de Pedra e Venturosa, bem como as possíveis conseqüências para a saúde da população consumidora de leite produzido nessa região, devido à presença dos isótopos do rádio na alimentação dos bovinos leiteiros..

(22) 5. 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. O rádio O rádio é um radionuclídeo natural bastante difundido no meio-ambiente, possuindo diferentes níveis de concentrações no solo, rocha e fontes de águas, onde é encontrado em quatro formas isotópicas:. Ra (T1/2 = 11,4 dias),. 224. Ra (T1/2 = 3,7 dias),. 226. Ra (T1/2 = 1622 anos) e o. 228. Ra são provenientes, respectivamente, da série de decaimento natural dos radionuclídeos Ue. 232. ambiente do que o. 228. primordiais. 238. 228. 223. Ra (T1/2 = 5,8 anos) (JAWOROWSKI, 1990). O. Th existentes na crosta terrestre. O. 226. Ra e. 226. Ra é mais abundante no meio. Ra, apresentando concentração média no solo em torno de 8,0x10-7. ppm (ROSE et al., 1979). Estes dois isótopos do rádio de maior interesse em estudos radioecológicos, pois as suas meias-vidas são suficientemente longas para promover acumulação nas amostras ambientais que fazem parte da cadeia alimentar. O. 226. Ra decai. emitindo partícula alfa, enquanto que o 228Ra por emissão de radiação beta. Entretanto, em ambos os decaimentos, são sempre acompanhados por emissão de raios gama (CEPA, 2006). O rádio entra no corpo humano através da ingestão de alimentos e água, incorporando-se no esqueleto (EISENBUD e GESSEL, 1997). Por esta razão, é considerado um radionuclídeo muito importante do ponto de vista da proteção radiológica (YAMAMOTO, 1994; KOHLER et al., 2002). A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (United States Environmental Protection Agency - USEPA) considera o rádio um agente carcinogênico devido à sua radiotoxicidade (ATSDR, 1990). Estudos sobre a radiotoxicidade do rádio são de grande interesse não apenas pela significância radioepidemiológica, mas por causa da sua biodistribuição no meio ambiente (MILLS, 1994). A radiotoxicidade do 226Ra resulta: (1) da fixação deste radionuclídeo nos ossos; (2) da meia-vida física e biológica longas e (3) da emissão da partícula alfa devido ao seu decaimento (IYENGAR, 1990). O rádio e seus produtos de decaimento emitem diferentes tipos de radiação, dentre as quais se destacam as partículas alfa e beta. Outros tipos de radiação, como raios-X, raios gama, elétrons de convenção interna e elétrons Auger, também são emitidos (BEIR IV, 1988). O seqüenciamente de decaimento é chamado de série. As Figuras 1 e 2 mostram, respectivamente, a série de decaimento do alfa e beta.. 226. Ra e do. 228. Ra, com as radiações primárias.

(23) 6. Número de Massa. T ½ = 1.620 a. 222. RADÔNIO T ½ = 3,82 d. 218. POLÔNIO T ½ = 3,05 min. 214. T ½ = 26,8 s. CHUMBO. 0,019%. RÁDIO. 226. ASTATO T½ =2s. RADÔNIO T ½ = 0,035 s. BISMUTO T ½ = 19,7 min. POLÔNIO T ½=0,000164 s. 0,021%. 210. TÁLIO T ½ = 3,1 min. CHUMBO T ½ = 22 a. 0,0000002%. 206. Figura 1. Série do 226Ra (BEIR IV, 1988).. MERCÚRIO T ½ = 8 min. BISMUTO T½ =5d. POLÔNIO T ½ = 138 d. 0,00013%. TÁLIO T ½ = 4 min. CHUMBO ESTÁVEL.

(24) 7. Núm ero de Ma ssa. 232. 228. 224. TÓRIO 10 T½=1,41 x 10 a. RÁDIO T ½ = 5,75 a. ACTÍNIO T ½ = 6,13 h. TÓRIO T ½ = 1,91 a. BISMUTO T ½ = 60,6 min. POLÔNIO T ½ =0,03 s. RÁDIO T ½ = 3,62 d. RADÔNIO. 220. T ½ = 66,6 s. 216. POLÔNIO T ½ = 0,15 s. 221. CHUMBO T ½ = 10,5 h. 36%. 208. Figura 2. Série do 228Ra (BEIR IV, 1988).. TÁLIO T ½ = 3,1 min. CHUMBO ESTÁVEL.

(25) 8 A história da Proteção Radiológica está intimamente associada com estudos epidemiológicos sobre a radiotoxicidade do rádio. A introdução do conceito de dose equivalente efetiva dado pela ICRP em 1977, bem como os limites ocupacionais de proteção radiológica para o caso de emissões internas foram baseados no nível de segurança associado com a quantidade de 3,7 kBq de. 226. Ra no corpo humano (MILLS,. 1994). Este valor é dez vezes menor do que o nível encontrado nos ossos de mulheres que trabalhavam com tinta à base de rádio e que adquiriram câncer nos ossos em decorrência da ingestão de rádio (ROWLAND et al., 1978). O valor máximo permitido no corpo (Maximum Permissible Body-Burden-MPBB) foi determinado através de comparações dosimétricas com o nível de dose resultante da incorporação da atividade de 3,7 kBq de. 226. Ra, resultando, assim, o limite para o público. como sendo 1/10 do limite ocupacional (MILLS, 1994). A concentração máxima permitida (Maximum Permissible Concentration-MPC) no ar e em água, para outros radionuclídeos que podem contaminar internamente o corpo humano, foi também baseada em estudos de incorporação de rádio (MILLS, 1994). O 226Ra e seus produtos de decaimento são responsáveis pela maior fração da dose interna recebida pelo homem, devido às fontes naturais. Quando ingeridos ou inalados, seus produtos de decaimento oferecem alto potencial de risco à saúde dos seres humanos, podendo induzir o aparecimento de câncer (EISENBUD e GESELL, 1997). O. 228. Ra é um elemento de grande interesse radioecológico, pois, tal como o. 226. Ra,. encontra-se presente na água e nos alimentos ingeridos pelo ser humano. Por exemplo, a castanha-do-pará cultivada na região Amazônica do Brasil possui elevada concentração de 228. Ra (HIROMOTO et al., 1996).. 2.1.1. Propriedades físico-químicas do rádio O 226Ra decai com meia-vida de 1622 anos para o 222Rn. Neste tipo de decaimento, existe a probabilidade de 6% para que o. 226. Ra decaia pela emissão de uma partícula alfa. com a energia de 4,6 MeV, e de 94% para emissão alfa com energia de 4,8 MeV. Por outro lado, a liberação dessas energias é suficiente para produzir ionização e excitação nas moléculas, durante o trajeto das partículas alfa no meio material. Pelo fato das partículas alfa liberarem grande quantidade de energia numa distância muito curta, quando comparadas a outros tipos de radiação, o 226Ra constitui-se um perigo relativamente grande.

(26) 9 aos seres humanos, quando incorporado internamente. Na Tabela 1 encontram-se destacados alguns valores das propriedades mais importantes do 226Ra (CEPA, 2006). Tabela 1. Alguns valores das propriedades do 226Ra. Propriedade Valor Número atômico 88 Número de massa 226 Meia-vida física 1622 anos Energia alfa 4,6 MeV (6%); 4,8 MeV (94%) 10 Atividade específica 3,7 × 10 Bq.g −1 (0,988 Ci.g-1) Fonte: CEPA (2006).. Análises de dados sobre os efeitos da radiação alfa mostraram que esta causa danos severos aos sistemas biológicos, em decorrência de sua elevada transferência linear de energia (LET). As conseqüências causadas pela LET são: (a) indução de câncer e (b) morte e mutação das células (BEIR IV, 1988). O 228Ra decai com meia-vida de 5,8 anos para o 228Ac. A energia média de 14 keV emitida pelas partículas beta é suficiente para produzir ionização e excitação nas moléculas durante o trajeto pelo meio material. Sendo assim, o. 228. Ra constitui-se um elemento. perigoso para a saúde do ser humano, quando internamente incorporado. Na Tabela 2 encontram-se apresentados alguns valores das características mais importantes do 228Ra. Tabela 2. Alguns valores das propriedades do 228Ra. Propriedade Número atômico Número de massa Meia-vida física Energia média beta Energia máxima beta Atividade específica. 12. 8,3 × 10. Valor 88 228 5,8 anos 14 keV 55 keV Bq.g −1 (275 Ci.g-1). Fonte: CEPA (2006). O rádio apresenta propriedades químicas muito semelhantes aos outros elementos pertencentes ao grupo dos metais alcalinos terrosos, principalmente, o bário e o cálcio (WILLIAMS e KIRCHMAN, 1990). Em solução, o rádio apresenta apenas o estado de oxidação Ra2+. Ele é moderadamente solúvel em água e a presença de alto teor de sulfato favorece sua remoção a partir da formação de cristais mistos de Ba(Ra)SO4 (WILLIAMS e.

(27) 10 KIRCHMAN, 1990). Concentrações elevadas de sulfato podem ocasionar a formação de RaSO4, contudo, raramente a quantidade é suficiente para que o limite de solubilidade seja alcançado (WILLIAMS e KIRCHMAN, 1990). A remoção de rádio da amostra para análise pode ocorrer por meio de reações de hidrólise, adsorção, complexação e pela formação de sais insolúveis, além da coprecipitação com sais de bário. Também a co-precipitação pode ocorrer com sais de cálcio, magnésio, manganês e ferro (MOLINARI e SNODGRASS, 1990). Os cloretos, brometos ou nitratos de rádio são solúveis em água, porém, suas solubilidades decrescem com o aumento da concentração de ácido (MOLINARI e SNODGRASS, 1990). Por encontrar-se geralmente na forma iônica, o rádio forma complexos com alguns compostos de interesses biológicos. A formação destes complexos depende de condições fisiológicas apropriadas. Aparentemente, o rádio não forma complexos com os aminoácidos (BEIR IV, 1988). Por razões geoquímicas (combinação com minerais do solo), o. 226. Ra geralmente não se encontra em equilíbrio radioativo com o. observado equilíbrio radioativo entre o. 238. U, porém, é. 226. Ra e seus descendentes em amostras. hermeticamente fechadas (PAPP et al., 1997).. 2.2. Rádio na cadeia alimentar de bovinos leiteiros Poucos trabalhos abordam sobre a transferência de rádio para a cadeia alimentar de vacas leiteiras. Uma pesquisa detalhada sobre o metabolismo do rádio em vaca leiteira foi desenvolvida por Sansom e Garner (1966), utilizando o isótopo 224Ra. A presença de rádio na cadeia alimentar de vacas leiteiras é decorrente da ingestão de água e forragem, onde os vegetais desempenham função importante no processo de transferência (WATSON et al., 1983). Isto porque, dependendo da espécie, tanto o. 226. Ra, como o. 228. Ra podem ser. facilmente transferidos do solo para os vegetais (RUSANOVA, 1964). No caso específico da região agreste de Pernambuco, as vacas em lactação têm nos vegetais sua principal fonte de alimentação durante todos os períodos do ano. Águas de rios e lagos são vias importantes de transferência de rádio para a cadeia alimentar de bovinos leiteiros, em decorrência do 226Ra encontrar-se nestes tipos de águas, geralmente, na forma química. 226. RaCl2, sendo facilmente metabolizado por vacas em. lactação (WATSON et al., 1983). Uma revisão de literatura realizada por Frissel e Koster (1990) sobre o comportamento do rádio no solo concluiu que, na maioria das.

(28) 11 circunstâncias, o. 226. Ra não migra diretamente do solo para as águas, mas um aumento na. acidez, particularmente se devido à presença de ácidos orgânicos elementares, pode aumentar muito a migração, o que está de acordo com a revisão de Morgan e Beatham (1990). Em águas com elevada quantidade de sulfato, o. 226. Ra e. 228. Ra são co-precipitados. como sulfatos insolúveis, o que dificulta a migração dos radionuclídeos (IAEA, 1990). Entretanto, baixo pH, elevada salinidade e baixa quantidade de oxigênio dissolvido aumentam a migração do 226Ra e 228Ra nas águas (BAKER e TOQUE, 2005). As vacas em lactação requerem grande quantidade de água para ter um bom rendimento na produção de leite, pois este é composto de 87 a 88% de água. Por isto, ela deve estar sempre à disposição dos animais, à vontade e próxima dos cochos (EMBRAPA, 1997a). A literatura mostra que o consumo de água por bovinos leiteiros varia de acordo com as condições climáticas dos locais. Segundo dados da IAEA (1994), obtidos de clima temperado, uma vaca produtora de leite ingere, aproximadamente, 50 a 100 litros de água por dia. No Brasil, normalmente, as vacas produtoras de leite podem consumir até 8,5 litros de água para cada litro de leite produzido, quando a temperatura ambiente se eleva, nos meses de verão (EMBRAPA, 1997a). Watson et al. (1983) demonstraram que, devido à grande quantidade ingerida, a água desempenha função importante na transferência de rádio para o leite de vaca. Alguns pesquisadores consideram a forragem como a principal responsável pela presença de. 226. Ra no leite de vaca (WATSON et al., 1983). Parte do. 226. Ra presente nos. vegetais e no suplemento alimentar consumidos por bovinos leiteiros, é transferida para o leite (REID et al., 1977; WATSON et al., 1984). Os radioisótopos 226Ra e 228Ra existentes nos alimentos ingeridos por bovinos leiteiros acumulam-se facilmente nos minerais dos ossos. Neste caso, a absorção e a retenção destes radionuclídeos nos animais dependem grandemente do metabolismo do cálcio. Provavelmente, animais que não recebem corretamente uma boa suplementação de cálcio tenderão a acumular uma quantidade maior de rádio (SZERBIN e POPOV, 1988). Os alimentos consumidos por vacas em lactação devem conter nutrientes capazes de garantir um metabolismo adequado e, por conseqüência, condições ideais de saúde para os animais, visando uma maior produção de leite (EMBRAPA, 1997b). Para conseguir tal objetivo, são fornecidos aos animais diversos tipos de alimentos, que variam significativamente, dependendo do local (IAEA, 1994). Inseridos neste contexto, encontram-se os vegetais, que desempenham funções importantíssimas na produção de leite (EMBRAPA, 1997b). Por outro lado, pelo fato de ser um componente muito.

(29) 12 importante na dieta alimentar de vacas leiteiras, os vegetais possuem também forte influência na transferência de rádio para a cadeia alimentar de bovinos leiteiros. De acordo com Lima e Penna-Franca (1988), o. 226. Ra presente em solos de elevada radioatividade. natural é facilmente absorvido pelos vegetais. Alguns pesquisadores realizaram estudos para avaliar a concentração de rádio na dieta de bovinos leiteiros. Amaral et al. (1988) verificaram a concentração de. 226. Ra em vegetais cultivados nas fazendas produtoras de. leite localizadas na região anômala de urânio do planalto de Poços de Caldas, em Minas Gerais. Haas et al. (1994) realizaram estudos nas forragens das vacas leiteiras da região sudoeste da Alemanha para verificar a transferência de. 226. Ra e. 228. Ra para o leite.. Analisando a dieta dos bovinos leiteiros dos Estados Unidos, Staples et al. (1994) determinaram os níveis de 226Ra em amostras de alfafa cultivada na região fosfática central da Flórida. Pereira e Júnior (2002) avaliaram a concentração de. 226. Ra em amostras de. palma forrageira cultivada nas fazendas produtoras de leite localizadas próximas à unidade processamento de urânio em Caetité, no estado da Bahia. Os estudos apresentados na literatura mostraram a preocupação por parte dos radioecologistas em monitorar a presença do rádio na dieta de. Sendo assim, foi de extrema necessidade a determinação das concentrações de 226Ra e 228Ra nos vegetais que compõem a dieta alimentar das vacas leiteiras das fazendas produtoras de leite dos municípios de Pedra e Venturosa, pois de acordo com os estudos realizados por Costa et al. (1976), as rochas calciosilicáticas anfibolíticas existentes numa das fazendas, apresentaram valores máximos de U3O8 de 22.000 ppm e 100 ppm de ThO2. Por outro lado, em estudos mais recentes realizados nessa fazenda por Santos Jr. (2005a), verificou-se que as concentrações de 238U e 226Ra nas rochas, variaram, respectivamente, de 16.567 a 95.980 Bq.kg-1 e 14.018 a 83.567 Bq.kg-1. No caso das amostras de solos, a variação foi de 22 a 268 Bq.kg-1 para o 238. de. U e de 14 a 367 Bq.kg-1 para o 232. 226. Ra (SANTOS JÚNIOR et al., 2006). A concentração. Th no solo variou de 77 a 423 Bq.kg-1 (SANTOS JÚNIOR et al., 2005b). Assim, os. vegetais cultivados nas fazendas produtoras de leite dos municípios de Pedra e Venturosa desempenham funções importantes na transferência dos isótopos do rádio para a cadeia alimentar das vacas leiteiras. Nas fazendas dos municípios de Pedra e Venturosa, como na maioria das cidades da “Bacia Leiteira” de Pernambuco, os principais vegetais cultivados e utilizados na alimentação volumosa dos bovinos leiteiros são: a palma forrageira, o capim bufel, o capim pangola, o capim elefante e o sorgo.. Além desses, existem também outros. alimentos como a mandioca e cana-de-açúcar, que não são cultivados na região estudada..

(30) 13 2.3. Metabolismo do rádio no corpo humano. No Brasil, a comunidade científica que lida com a Proteção Radiológica utiliza as recomendações da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP), nos casos de estudos de modelos dosimétricos, que envolvem o metabolismo e a biocinética de radionuclídeos no corpo humano. No caso específico de ingestão de rádio pelos indivíduos do público, adota-se o modelo biocinético apresentado na publicação da ICRP-67 (1993), que fornece detalhes sobre absorção, distribuição e excreção deste radionuclídeo no corpo, que serão apresentadas a seguir.. 2.3.1. Absorção de rádio pelo corpo humano A ICRP-67 (1993) estimou que a absorção média do rádio no intestino do ser humano é de 20% da quantidade total ingerida. Este valor foi baseado em dados de corpo inteiro de seres humanos adultos que ingeriram quantidades elevadas de. 226. Ra através do. consumo de água e alimentos, durante períodos prolongados. Sendo assim, 20% de todo rádio presente no corpo humano é transferido para o sangue. Existem evidências consideráveis de absorção gastrintestinal elevada de elementos alcalinos terrosos em seres humanos durante períodos de crescimento rápido, mas há pouca informação para o rádio (ICRP, 1993). A literatura relata que o. 226. Ra ingerido através da dieta alimentar é. transferido para o osso em taxa mais elevada durante os períodos de crescimento rápido do que durante a fase adulta ou períodos de crescimento lento (MUTH e GLÖBEL, 1983). Para estudar mais detalhadamente a transferência de qualquer radionuclídeo para as diversas partes do corpo humano, a Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) elaborou modelos biocinéticos que caracterizam matematicamente o movimento, a translocação, o destino, a deposição e a excreção de qualquer substância radioativa incorporada. Tais modelos predizem as vias de movimentação de radionuclídeos no corpo e estimam o tempo de residência em cada compartimento, permitindo assim, o cálculo da dose e do risco interno aos tecidos específicos e órgãos. A Figura 3 mostra o fluxograma do modelo dosimétrico geral apresentado na ICRP-30 (1978)..

(31) 14. MODELO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO. INALAÇÃO. INGESTÃO. MODELO DO SISTEMA GASTROINTESTINAL. EXCREÇÃO FECAL. COMPARTIMENTO DE TRANSFERÊNCIA a (CORRENTE SANGUÍNEA). λ1 COMPARTIMENTO b. λ2 COMPARTIMENTO c. λ3 COMPARTIMENTO d. λn COMPARTIMENTO i. EXCREÇÃO. BEXIGA URINÁRIA MODELO DO SISTEMA GASTROINTESTINAL. EXCREÇÃO URINÁRIA. EXCREÇÃO FECAL SISTÊMICA. Figura 3. Esquema do modelo dosimétrico geral (ICRP-30, 1978).. O símbolo λ mostrado na Figura 3 e representado para cada compartimento é a constante de decaimento biológico do elemento radioativo. Baseado nesta figura, é possível descrever o transporte do material radioativo na corrente sanguínea (compartimento a) para o compartimento b, como será apresentado a seguir. Se q a (t ) é a atividade do radionuclídeo no compartimento a, λ F é a constante de decaimento físico e λ a. é a constante de decaimento biológico do elemento no. compartimento “a”. Portanto, q a (t ) é representada pela equação 1..

(32) 15 dq a (t ) = − (λ F + λ a )q a dt. (1). Se f representa a fração do elemento radioativo, em percentual, que vai para o compartimento “b” quando ele deixa o compartimento a, então a atividade q b (t ) satisfaz a equação 2. dq b (t ) = f λ a q a − (λ F + λ b )q b dt. (2). Onde λ b é a constante de decaimento biológica no compartimento “b”. Considerando que uma atividade A 0 = q a (0 ) , de um determinado radionuclídeo seja introduzido no compartimento “a” e transferido para o compartimento “b’ no tempo. t = 0 . Resolvendo-se as equações 1 e 2, teremos as equações 3 e 4.. q a (t ) = A 0 e − ( λ F + λ a ) t. q b (t ) =. [. fA 0 λ a − (λ F + λ a )t − (λ F + λ b )t e −e λ b −λ a. (3). ]. (4). No caso de ingestão de radionuclídeo pelo homem, a ICRP-30 (1978) apresenta o modelo dosimétrico do sistema gastrintestinal, que divide o corpo humano em quatro compartimentos: estômago (E), intestino delgado (ID), intestino grosso superior (IGS) e intestino grosso inferior (ISI), como mostra a Figura 4..