Radiação gama natural de distintos litotipos e a estimativa de dose a eles associada, em municipios do leste do Estado de São Paulo

UNICAIVIP

UNIVERSIDADE EST ADUAL DE CAMPINAS

INSTITUTO DE GEOClENCIAS

Pos-Gradua~;ao em Geociencias Area de Metalogenese

RODRIGO OLIVEIRA BASTOS

/

RADIA<;AO GAMA NATURAL DE DISTINTOS LITOTIPOS E

A/

ESTIMATIVA DE DOSE A ELES

ASSOC~A,

EM

MUNICIPIO~O

LESTE DO EST ADO DE SAO PAULO

Dissertayao apresentada ao lnstituto de Geociencias como parte dos requisitos para obtenyao do titulo de Mestre em Geociencias.

Orientadora: Profa. Dra. Elisabete Maria Pascholati

CAMPINAS- SAO PAULO

Abril- 2002

UN! CAMP

FICHA CATALOGRAFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA do I. G. -UNICAMP

Bastos, Rodrigo Oliveira

Radia<;:ao gama natural de distintos litotipos e a estimativa de dose a eles associada, em municipios do leste do Estado de Sao Paulo I Rodrigo Oliveira Bastos.- Campinas,SP.: [s.n.], 2002.

Orientadora: Elisabete Maria Pascholati

Disserta~ao (mestrado) Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias.

1. Geofisica - Sao Paulo (Estado ). 2. Espectrometria de raio gama. 3. Radia~ao - Dosimetria. 4. Geologia. 5. Sao Paulo (Estado) -Municipios. L Pascholati, Elisabete Maria. IL Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias III. Titulo.

UNICAMP

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE GEOCIENCIAS

POS-GRADUA<;AO EM GEOCIENCIAS AREA DE METALOGENESE

AUTOR: RODRIGO OLIVEIRA BASTOS

RADIA<;:AO GAMA NATURAL DE DISTINTOS LITOTIPOS E A

ESTIMATIVA DE DOSE A ELES ASSOCIADA, EM MUNICIPIOS DO

LESTE DO EST ADO DE SAO PAULO

ORIENT ADORA: Profa. Dra. Elisabete Maria Pascholati

Aprovada em: 30 I_Q!::L!..QL

EXAMINADORES:

Profa. Dra. Elisabete Maria Pascholati Prof. Dr. Julio Cesar Hadler Neto Prof. Dr. Asit Choudhuri

Campinas,

3

0 de Abril de 2002

Agradecimentos

Agradevo a todos que ajudaram no desenvolvimento deste trabalho, em especial:

A

professora Elisabete Pascholati pela orientavao;

Aos demais professores do Instituto de Geociencias que contribuiram com a minha formavao; Aos colegas de p6s-graduas;ao do Instituto por compartilharem das mesmas ansiedades; Aos funciom\:rios;

Ao CNPq pelo apoio financeiro;

A

CPRM por ter concedido o uso dos dados de aerogamaespectrometria;

Aos meus pais, Roberto e Marilda, e irmas, Flavia e Fabiana, pela presen9a, mesmo distante; Aos meus amigos, principalmente os de Campinas, com os quais nasci, pela alegria e pelo animo;

A

minha namorada, Mariana, pela paz e tranqtiilidade que me traz ao estar do meu !ado.

Agrade9o principalmente a Deus, pela gras:a de me amar como filho.

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POS-GRADUA<;:AO EM GEOCIENCIAS AREA DE METALOGENESE

RADIA<;:AO GAMA NATURAL DE DISTINTOS LITOTIPOS E A ESTIMATIVA DE DOSE A ELES ASSOCIADA, EM MUNICIPIOS

DO LESTE DO EST ADO DE SAO PAULO RESUMO

DISSERTACAO DE MESTRADO Rodrigo Oliveira Bastos

Dados de gama espectrometria aerea foram processados com o objetivo de se estimar a dose de radias;ao gama outdoor para uma area de aproximadamente 11500 km2, a leste do Estado de Sao Paulo, Brasil. A area abrange a cidade de Campinas e arrectores, incluindo mais de cinqiienta outros municipios.

De forma a reconhecer o metodo de interpolas;ao mais conveniente para os dados em questiio, uma analise residual foi realizada para malhas construidas por diferentes metodos de interpolas;ao. A confiabilidade dos dados processados foi avaliada comparando as estimativas de dose obtidas atraves da gama espectrometria aerea para a Suite Intrusiva de Itu e para o Complexo Granit6ide Sao Roque, com as obtidas por levantamentos terrestres apresentados na literatura. Esta comparas;ao mostra uma diferens;a de cerca de 20 % devido, provavelmente, ao empobrecimento de elementos radioativos por processos de formas;ao de solos e atenuas;ao causada pela cobertura vegetal e umidade.

As estimativas de dose foram interpretadas como fun<;ao dos diferentes litotipos presentes na area de estudo, o que revelou resultados consistentes. As rochas igneas acidas da regiao contribuem em media para a razao de dose de radias;ao outdoor com 95,9 nGylh, enquanto as igneas basicas com 56,5 nGylh. A contribuis;ao media das rochas sedimentares para a razao de dose de radias;ao e de 51,2 nGylh. 0 metamorfismo nao deve afetar significativamente a concentra<;ao de radioelementos - a contribuis;ao media para a razao de dose estimada para o Complexo Varginha (rochas igneas acidas metamorfizadas) e de 96,0 nGylh e para o Complexo Amparo (quartzitos) e de 31,4 nGylh.

Medias de dose de radias;ao por municipio foram calculadas para cinqiienta municipios da area em estudo. As medias municipais variam de 39,7 nGylh em Engenheiro Coelho a 110,5 nGylh em Votorantim. Valores medianos foram estimados para Campinas, Itu e Paulinia (69,3 nGylh, 66,3 nGylh, 61,1 nGylh, respectivamente). A media ponderada pelas populas;oes municipais e de 65,2 nGylh, urn pouco acima da media mundial (57 nGylh).

As estimativas de dose de radias;ao aqui apresentadas sao semelhantes

as

publicadas na literatura para areas contendo rochas similares. Para esses niveis de dose nao se tern mostrado efeitos prejudiciais

a

saude de Seres humanos.

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POS-GRADUA<;:AO EM GEOCIENCIAS AREA DE METALOGENESE

NATURAL GAMMA RADIATION OF DISTINCT LITOTYPES AND THE ASSOCIATED DOSE ESTIMATES IN MUNICIPALITIES LOCATED IN THE

EASTERN PORTION OF SAO PAULO STATE ABSTRACT

DISSERTACAO DE MESTRADO Rodrigo Oliveira Bastos

Aerial gamma spectrometric data were processed aiming to estimate outdoor gamma radiation dose for an area up to 11500 Km2, located in the eastern portion of Sao Paulo State,

Brazil. The study area comprises Carnpinas city and surrounding, including over fifty other municipalities.

A residual analysis was carried out for grids assembled by different data interpolation methods in order to recognize which of them would better interpolate the data. The reliability of these processed data were evaluated by comparing the dose estimates obtained from aerial garna spectrometric data for the Itu Intrusive Suite and the Sao Roque Granitoid Complex with available estimates yielded from ground surveys. This assessment showed a difference between the estimates of about 20%, probably due to radioelements losses along pedogenesis and attenuation due to soil moisture and vegetation cover.

The ganuna-ray estimates were interpreted as a function of the litotypes mapped in the study area and consistent results were revealed. The acid igneous rocks of the region display a mean contribution of 95,9 nGylh to the dose rate of radiation outdoors, whereas basic ones display 56,5 nGylh. Sedimentary rocks mean contribution to the radiation dose rate is 51,2 nGylh. Metamorphism does not seem to affect significantly the concentration of radioelements -the mean contribution to -the dose rate estimated for -the Varginha Complex (metamorphosed acid igneous rocks) is 96,0 nGylh and for the Amparo Complex (quartzites) is 31,4 nGylh.

Average radiation doses per municipality were compiled for the fifty municipalities approached in this research. Averages varied from 39,7 nGylh in Engenheiro Coelho to 110,5 nGylh, in Votorantim. Median values were estimated for Carnpinas, Itu and Paulinia (69,3 nGylh, 66,3 nGylh, 61,1 nGylh, respectively). The population-weighted average radiation dose yielded for the fifty municipalities was found to be 65,2 nGylh, which is slightly higher than the world's average (57 nGylh).

The estimated radiation doses presented in this study are similar to published data for areas comprising analogous rocks and likewise, these ganuna-ray dose levels show no indication of health hazards for human beings.

INDICE

Pagina

1 - INTRODUCAO ... 1

1.1 - Rochas e solos como fontes naturais de radia~;ao ionizante ...•... 1

1.2 - Alguns aspectos da distribui~;ao U, Th e K na superficie ... 2

1.3 - Possiveis efeitos da radia~;ao ionizante ...•...•. 3

2- OBJETIVO ...•... .4 3 - JUSTIFI CA TIV A ...•...•... 5 4- LOCALIZACAO DA AREA ... 6 5- DESCRICAO LITOESTRATIGAAFICA ... 6 6- MATERIAlS ...•...•... 14 7- METODO ...•...•...•... 14

7.1- Processamento dos dados de gamaespectrometria aerea ...•.•.•...•.... 15

7.2 - Estimativa de dose de radia~;ao absorvida atraves de dados de gamaespectrometria aerea ...•...•...•...•...•.. 17

7.3- Calculo dos teores medios por litotipo e municipios ...•...•... 18

8-RESULTADOS E DISCUSSAO ...•...•.•...•....•...•... 19

8.1 -Resultados do processamento dos dados de gamaespectrometria aerea ... 19

8.2 - Concentra~;ao de radioelementos, dose de radia~;ao e ambiente geo16gico ... 21

8.3- Consistencia dos dados: Suite Intrusiva de ltu e Complexo Granitoide Sao Roque ...•..••..• .40

8.4 - Estimativa de dose de radia~;ao outdoor media por municipio ...•...•...•. .43

9- CONCLUSOES ...•...•....•...•...•...•... 48

10- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...•...•...•...•... 55

LIST A DE FIGURAS

Figura 4.1 -Localiza~ao da sub-area 6 do Projeto Sao Paulo - Rio de Janeiro e municipios para os quais os dados foram analisados ... 7 Figura 5.1 - Esquema litol6gico da area de estudo, modificado de mapa geologico do Estado de Sao Paulo (Institute de Pesquisas Tecnol6gicas- IPT, 1981) ... 8 e 9 Figura 8.1 - Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de concentras:ao de Uranio ... 23 e 24 Figura 8.2- Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de concentras:ao de T6rio ... 25 e 26 Figura 8.3 - Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de concentras:ao de Potassio ... 27 e 28 Figura 8.4-Mapa temario em RGB dos tres radioelementos K, U e TlL ... 29 Figura 8.5 - Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de dose de radias:ao gama outdoor devido

a

componente terrestre ... .30 e 31 Figura 8.6 - Grafico com os teores e as doses medias calculadas para as rochas igneas ... .33 Figura 8. 7 - Grafico com os teores e as doses medias calculadas para as formas:5es

sedimentares ... 34 Figura 8.8 - Grafico com os teores e as doses medias calculadas para os complexos

metam6rficos ... .3 5 Figura 8.9 - Litotipos classificados segundo sua contribuis:ao media para a dose absorvida de

radias:ao gama outdoor ... .39 Figura 8.10- Mapa da razao de dose absorvida de radias:ao no ar para a Suite Intrusiva de Itu,

obtido atraves dos dados aereos ... ··· ... ..41 Figura 8.11 - Mapa da razao de dose absorvida de radias:ao no ar para o Complexo Granit6ide

Sao Roque, obtido atraves dos dados aereos ... 42 Figura 8.12 - Limites municipais (Institute Brasileiro de Geografia e Estatistica- IBGE - situa~ao

1997, 1999) sobrepostos ao mapa de razao de dose de radias:ao outdoor absorvida no ar ... 45 Figura 8.13 - Mapa de razao de dose absorvida media por municipio. Os municipios estao

numerados em ordem decrescente do valor de dose (ver Tabela 8.5) ... 46

LIST A DE TABELAS

Tabela L l - Intervalos de energia usados para monitorar os teores de Iorio, Urii:nio e Potassio que ocorrem naturalmente. (Minty 1997) ... .2

Tabela 5.1 - Coluna estratigrafica simplificada com a descris:ao sucinta das unidades litol6gicas (Instituto de Pesquisas Tecnol6gicas- IPT, 1981) ... 10-13 Tabela 7 .l - Coeficientes de conversao (razao de dose absorvida no ar por concentras:ao de

radioelemento) indicados por diferentes estudos e os val ores aqui assumidos ... 17 Tabela 8.1 - Valores do INR calculados para cada canal interpolado pelos metodos de minima

curvatura e bi-direcional Akima-Akima ... 19 Tabela 8.2 - indices Normalizados de Residuos calculados para malhas construidas com os dados

de K atraves de diferentes metodos de interpolas:ao. Bidir significa bi-direcional, e as letras que o seguem: A, Akima; C, cubica; L, linear; N, vizinho mais pr6ximo ... 20 Tabela 8.3 - Estimativas do presente trabalho (medias e entre parenteses os respectivos desvios padrao) juntarnente com alguns val ores apresentados na literatura (medias e intervalos entre parenteses- valores minimos e maximos) ... 36 e 37 Tabela 8.4 - V a! ores de dose obtidos para a Suite Intrusiva de Itu e para o Complexo Granito ide

Sao Roque atraves de dados aereos e terrestres ... .40 Tabela 8.5- A dose* minima e maxima eo valor minimo e maximo da malha- representada no

mapa da Figura 8.11 - encontrado dentro de cada municipio. A dose* media e o desvio padrao e a media e o desvio padrao dos valores da malha de dose* que se encontrarn dentro dos limites municipais ... .43 e 44 Tabela 9.1 - Estimativas da atividade de concentras:ao de radioelementos e de dose absorvida de

radias:ao calculadas no presente trabalho segundo diferentes classes de rocha (medias e entre parenteses os respectivos desvios padrao ) ... .48

ANEXOS

ANEXO I - Indicadores estatisticos para cada canal X= U, K, Th, e Ct: X (cps)= dado original feitas as correyoes gamaespectrometricas; X (cps) filtrado = resultado da aplicao;:ao do filtro anti-aliasamento; X (cps) ed =X (cps) filtrado com os zeros substituidos por dummies , e estes interpolados linearmente; X (unidade de concentrao;:ao) = X (cps) ed/ constante de calibrao;:ao do instrumento em relao;:ao ao elemento

x ...

5I ANEXO 2- Valores medias de concentrao;:ao de Th, U e K, e de dose de radiao;:ao gama outdoor

(com os respectivos desvios padrao) para todos os litotipos ... 52-54

1 - INTRODUCAO

1.1 - Rochas e solos como fontes naturais de radia~iio ionizante

As fontes de radias:ao naturais mais importantes em termos da quantidade de dose absorvida pelas populas:oes humanas sao as provenientes dos raios c6smicos de alta energia, particulas emitidas pelos is6topos radioativos presentes no proprio corpo humano e da radias:ao resultante do decaimento do 4

°

K, 238 U, e 232 Th, presentes em rochas e solos que constituem a super:ficie terrestre. No presente trabalho, sera enfocada esta ultima, ja que esta fonte determina os maiores contrastes de valores de dose em escala regional. Aiem disso, sera considerada somente a radias:ao gama. Esta componente da radias;ao natural e recebida pelas pessoas sobre todo o corpo, ao contrario das particulas alfa e beta, que pelo seu baixo poder de penetras:ao, afetam partes especificas do mesmo.

Como todas as rochas e solos sao radioativos em diferentes niveis, reconheceu-se que mapeando a varias:ao na intensidade da radioatividade gama natural numa area, poder-se-ia obter informac;:oes preliminares sobre sua geologia (Adams & Gasparini 1970). 0 desenvolvimento de equipamentos cada vez mais sensiveis e tecnicas de calibras:ao cada vez mais precisas tomou possivel fazer levantamentos por aviao, permitindo ser mais rapida a aquisis:ao dos dados. 0 potencial da aerogamaespectrometria tern sido explorado ate para mapeamento de solos e rigolito em estudos geomorfol6gicos (Wilford et a!. 1997). Os servis:os geol6gicos de varios paises, incluindo o do Brasil, fizeram levantamentos gamaespectrometricos de areas bastante extensas (Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais- CPRM !995).

A gamaespectrometria consiste na detecs:ao dos raios gama emitidos pelos is6topos radioativos presentes na superficie visando a estimativa da quantidade dos mesmos. Os radioelementos naturais mais abundantes na super:ficie terrestre sao o Potassio (K), o T 6rio (Th) e o Uril.nio (U). 0 Potassio e detectado pela medida do raio gama de energia 1,46 Mev emitido pelo decaimento do 4°K. Como este is6topo constitui 0,02 por cento do K natural e possivel obter uma medida direta do contelldo de K na super:ficie. 0 Urilnio e o T6rio sao os pais de duas series radioativas cujos is6topos estaveis sao o 206Pb e o 208Pb respectivamente. 0 raio gama mais energetico emitido na serie do U provem do decaimento do 214Bi (1 ,76 Mev) e na serie doTh, do

208

TI (2,62 Mev). Sao estes os raios utilizados nas medidas das quantidades dos radioelementos

pais das series, assumindo o equilibrio radioativo - quando todos os elementos da serie decaem na mesma razao. (Durrance 1986). A Tabela 1.1 mostra os intervalos de energia padroes para o monitoramento por espectrometria gama dos radioelementos citados.

Tabela 1.1 - Intervalos de energia usados para monitorar os teores de T6rio, Urilnio e Potassio que ocorrem natura1mente. (Minty 1997, International Atomic Energy Agency -IAEA 1976)

Canais Nuclideo Intervalo de energia

(Mev)

Potitssio 40K (1,46 Mev) 1,37- 1,57

Urfulio 214Bi (1,76 Mev) 1,66-1,86

T6rio 208Tl (2,61 Mev) 2,41-2,81

A maior parte da radias:ao gama advinda da superficie que chega na atmosfera, provem do decaimento dos radioelementos 1ocalizados a uma profundidade de ate cerca de 30 em (Rybach

1994). Dessa forma, OS dados de gamaespectrometria terrestre ou aerea sao influenciados basicamente pelos varios tipos de solos e rochas localizados mais superficialmente (Ramli 1997, Nageswara Rao eta!. 1996). Como grande parte dos solos sao constituidos, substancialmente, de materiais derivados de rochas locais, bons resultados sao encontrados na corre1a<;:ao entre litotipos e respostas gamaespectrometricas. Normalmente, a diferens:a entre a radias:ao emitida por duas rochas diferentes e maior que a diferens:a da radias:ao emitida pelos solos provenientes do intemperismo das mesmas rochas. (Grasty et a!. 1984)

Os resultados de algumas pesquisas sobre a associas:ao de litologias e/ou tipo de solos com a concentras:ao de radioelementos (Pascholati et al. !997, Ramli 1997, Nageswara Rao et al.

1996, Grasty et al. 1984) serao apresentados para compara<;:ao com os obtidos neste trabalho.

1.2 - Alguns aspectos da distribui~iio U, Th e K na superficie

Observando varios trabalhos que mostram concentras:oes de radioelementos em varios tipos de rochas (Dickson & Scott 1997, Pascholati et al. 1997, Ramli 1997, Nageswara Rao et al.

!996, Grasty et al. 1984), pode-se perceber que, geralmente, urn mesmo tipo de rocha apresenta urn amplo intervalo de valores de concentras:ao. Apesar disso, algumas tendencias podem ser

constatadas - por exemplo, rochas igneas felsicas tern, em geral, mawres teores que rochas sedimentares.

Normalmente, a quantidade media de elementos radioativos em rochas igneas tende a ser mawr com o aumento da acidez da rocha, ou melhor, e esperado que rochas mati.cas e ultrabasicas tenham menor concentrayiio de Th, U e K que rochas felsicas (Dickson & Scott 1997). Na mesma referencia, os autores, baseados em dados de rochas gnaissicas derivadas de granitos e de anfibolitos derivados de doleritos, sugerem que o metamorfismo nao afeta significativamente a concentrayao de radioelementos.

Quanto its rochas sedimentares, estas devem refletir, ao menos em parte, a assinatura radioativa da rocha que lhes servem ou serviram de fonte. Dessa forma, espera-se que arc6sios tenham teores relativamente mais altos que arenitos. Na verdade, deve-se notar que para sedimentos maduros - aqueles compostos principalmente de quartzo - menores valores de concentrayao sao esperados, independente de qual tenha sido sua rocha fonte.

Urn ponto muito importante levantado por Dickson & Scott (1997), e que, como os raios gama capturados pelos levantamentos provem da camada mais superficial da Terra, nao se pode desconsiderar na analise destes levantamentos o efeito do intemperismo das rochas e o processo de pedogenese. Em geral, nestes processos ocorrem perdas de cerca de 20 a 30 por cento de todos os radioelementos. Rochas felsicas respeitam bern esta regra, mas rochas basicas e intermediarias, apesar de tambem perderem K, produzem solos com concentra.;;ao de U e Th relativamente elevada, a quantidade aumentando com a basicidade da rocha.

1.3 - Possiveis efeitos da radia~iio ionizante.

Atraves de algumas formas de interayao com a materia - efeito Compton, formayao de pares e efeito fotoeletrico - a radia9ao gama pode transferir energia excitando e!etrons. Isso pode gerar dois tipos de efeitos: ioniza9iio de atomos e mo!eculas, quando a energia absorvida pelos eletrons e suficiente para ejeta-los ou, aquecimento, quando a energia absorvida e dissipada em forma de calor. Uma das grandezas basicas usada para quantificar a intera9ao da radia9ao ionizante com a materia e a dose absorvida. Dose absorvida e a quantidade de energia cedida pela radiayao para urn pequeno volume de material dividido pela massa do mesmo. A unidade de dose absorvida no Sistema Intemacional eo joule por quilograma, chamada de Gray (Gy).

Desde descoberta, a radia<;ao ionizante tern sido abordada por diferentes tipos de estudos sobre seus efeitos em organismos vivos. Desconsiderando algumas exce<;oes, como por exemplo a chamada resposta adaptativa (Wolff 1992), a maioria dos efeitos da radia<;ao em seres humanos, conhecidos atualmente, e proveniente de exposi<;oes a doses mais altas - agudas e altas, bern como cronicas e moderadas, as quais podem ter conseqiiencias fatais (Yalow 1983).

Para baixas doses de radia<;ao nao hii grandes evidencias de efeitos prejudiciais (Y alow 1983). Na verdade, tern sido dificil estabelece-los, permanecendo inconclusiva a estimativa dos efeitos precisos - as conclusoes apontadas provem de estudos de natureza diversa, nao replicaveis. 0 que incita a busca de urna solu<;ao para este problema e a necessidade de se enunciar limites de dose permitidos em locais de trabalho e no ambiente em geral (Mauss 1983).

Para Mauss ( 1983 ), o peso da evidencia sugere que os perigos sao reais e que os riscos convencionais subestimam os efeitos de exposi<;oes no intervalo de baixas doses. De fato, sabe-se que a radia<;ao, em diferentes doses e tempos de exposi<;ao, pode induzir variados tipos de respostas em seres vivos. Estas respostas em sua maioria nao sao saudaveis ao organismo, aumentando, eventualmente, o dano de algum outro fator de risco que aja de forma semelhante-outros agentes ionizantes.

Essas questoes sobre a radia<;ao em geral e os males possivelmente a ela associados, geram controversias e mexem bastante com o imaginario das pessoas, levado-as muitas vezes a tomar atitudes irracionais. Por epocas, e ou localidades, sente-se urn ar de medo desordenado de qualquer quantidade, minima que seja, de radia<;ao e outras vezes, aparece urn consenso de que toda e qualquer tipo de radia<;ao e benefica

a

sallde. De forma bern pertinente, Wolff (1992) adverte que o meio cientifico que pesquisa a radia<;ao e seus efeitos tern o papel de ajudar a popula<;ao a quebrar estas concep<;oes espontaneas buscando sempre urna abordagem mais racional sobre o assunto.

2-0BJETIVO

0 objetivo do presente trabalho e estimar, atraves de dados aereos de gama espectrometria, os teores dos elementos radioativos T6rio, Uranio e Potassio e a razao de dose de radia<;ao absorvida no ar, devido

a

presen9a dos mesmos na superficie terrestre. Alem de se analisar as estimativas segundo os diferentes litotipos presentes na area de estudo, pretende-se

usa-las para a geras;iio de urn mapa de raziio de dose media de radias;ao absorvida em municipios do leste paulista.

3- JUSTIFICATIV A

A radias;ao ionizante, por ser urn agente causador de mutas;oes geneticas, e apontada como causa dos mais variados tipos de cancer. Esta hip6tese tern sido considerada, inclusive, em certos tipos de cancer que apresentam fortes determinantes hereditarios, pelo fato de, normalmente, se necessitar duas diferentes mutas;oes (uma de origem hereditaria e outra adquirida somaticamente) para que urn tumor venha a se desenvolver- tese de Knudson (Pergament & Fiddler 2001 ).

Na realidade, como ja dito anteriormente, para baixas doses de radias;iio niio ha grandes evidencias de efeitos prejudiciais. Apesar disso, resultados experimentais in vitro dos efeitos

biol6gicos, devido a exposis;ao a baixos niveis de radias;iio (porem a taxas re1ativamente altas) a1iados as pesquisas de exposis;oes cronicas de populas;oes humanas, podem indicar que mesmo baixas taxas de exposis;ao sao capazes de causar danos significativos no que diz respeito a morte celular e/ou instabilidade cromossomica. Essa e uma possivel explicayiio para o caso da constatayiio de alteray5es hematol6gicas (provavelmente provenientes de problemas em celulas da medu1a 6ssea) em crians;as, anos depois de recebida uma pequena dose por urn Iongo periodo de tempo (Chang eta/. 1999).

E

neste contexte que surge a necessidade de se conhecer a distribuis;ao geografica natural de dose de radias;iio, seja para ajudar no estabelecimento de limites aceitaveis de exposiyiio em locais de traba1ho e no ambiente em geral, seja para averiguar o possivel papel da radiayiio ionizante na origem de doenyas de etiologia ainda pouco conhecida. Urn exemp1o deste ultimo caso seria o cancer infantil.

V arios trabalhos indicam que a variabilidade na incidencia de cancer infantil (principalmente leucemia e linfomas) esta ligada, em grande parte, a urn padriio de distribuis;ao estruturada na forma de clusters determinados segundo os lugares de nascimento (Gilman & Knox 1998, Knox eta/. 1988) e de residencia no tempo do diagn6stico (Richardson eta/. 1995). Alem disso, este padriio e re1ativamente constante no tempo. Essas duas caracteristicas indicam a presens;a de fontes intrinsecas a essas localidades ( escala de 1 0 km ou menos) causadoras da varias;ao, fontes que tambem devem se comportar de forma relativamente constante no tempo.

Processos infecciosos e efeitos da radia<;ao ionizante sao as hip6teses etiol6gicas que tern chamado mais a aten<;ao dos pesquisadores. Na verdade, esses fatores de risco locais devem ser urna combina<;ao de caracteristicas ambientais, demognificas e socioeconomicas.

Vale tam bern ressaltar aqui o porque da utiliza<;iio de dados aereos nas estimativas de dose de radia<;iio, tendo em vista que a maioria dos trabalhos utiliza dados terrestres. Dada a variabilidade espacial da radioatividade proveniente de solos e rochas, e realmente dificil que qualquer levantamento terrestre - com urn nfunero sempre bern limitado de medidas - fa<;a urna amostragem representativa de areas mais extensas. Este nao e urn fator limitante para urn levantamento aereo, que se revela urn metodo bern mais apropriado para a estimativa de niveis de radia<;iio sob estas condio;:oes.

4- LOCALIZACAO DA AREA

A regiao escolhida (Figura 4.1)

e

delimitada pelos paralelos 22° 00' e 23° 45' (Latitude Sui) e pelos meridianos 46° 30' e 47° 30' (Longitude Oeste). Esta area foi escolhida por serem os dados de aerogeofisica acessiveis (Subarea 6-Projeto Aerogeofisico Sao Paulo- Rio de Janeiro) e pelas diferen<;as litol6gicas que apresenta (Figura 5.1). Ela abrange, de modo geral, as rochas sedimentares da Bacia do Parana - a noroeste - cujas concentra<;5es de radioelementos sao baixas e, suites intrusivas graniticas encaixadas em seqiiencias metassedimentares - a sudeste - onde as primeiras apresentam concentra<;5es de radioelementos sabidamente mais altas e as segundas, mais baixas.

5- DESCRICAO LITOESTRATIGR.AFICA

Neste trabalho foi utilizado o mapa geologico do Estado de Sao Paulo, em escala de 1:500.000, publicado em 1981 pelo IPT (Instituto de Pesquisas Tecnol6gicas do Estado de Sao Pau1o ). Apesar de existirem muitas publica<;5es mais recentes sobre a geologia de varias partes da area de estudo (Galembeck 1997, Ferreira 1991, Andrade 1993, Vlach 1993, Pascholati 1990, Godoy 1989), estas normalmente apresentam-se isoladamente, tornando necessaria a cornpilao;:ao de varios mapas de fontes distintas, o que nao se tern como objetivo. 0 principal fator levado em

Figura 4.1 - Localiza<;ao da Subarea 6 do Projeto Sao Paulo -Rio de Janeiro e municipios para os quais os dados foram analisados.

conta para a escolha do mapa foi o fato de concentrar todas as informa<;5es geol6gicas necessarias e suficientes, compiladas, nurn grau de detalhamento pertinente ao desenvolvimento do trabalho. Assim, a descri<;ao das unidades litoestratignificas que se segue

e

urn resumo da descri<;ao apresentada na monografia que acompanha o mapa (Instituto de Pesquisas Tecnol6gicas- IPT, 1981).

A regiao de estudo situa-se no Estado de Sao Paulo estando, portanto, localizada sobre a Plataforma Sui-Americana e trazendo representa<;5es de urn extenso intervalo de tempo geologico, do Arqueano ao Quatemario.

A

sudeste da area encontram-se diversos tipos de forma<;oes rochosas provenientes de distintos processes geologicos que ocorreram ate o inicio do Paleozoico. Esta grande unidade geologica, tradicionalmente chamada de complexo cristalino, se expoe ao Iongo da faixa costeira do Estado de Sao Paulo e compoe o embasamento da plataforma. As coberturas sedimentares desta por<;ao sao bastante restritas.

A

noroeste, a area abrange os sedimentos da Bacia do Parana. Esta e formada, em parte, pelos extensos pacotes sedimentares acumulados do Siluriano ao Jurassico sobre o complexo cristalino. Apos esse periodo, rochas vulcanicas basalticas e mais sedimentos foram acrescentados a esta cobertura.

A Tabela 5.1 descreve de forma sucinta cada uma das unidades litologicas mostradas na Figura 5.1, apresentando assim, a coluna estratigrafica simplificada da area em questao.

Ql - Sedimentos continentais QA-Sedimentos aluvionares

TQIR- Sedimentos correlatos a Forma9ao Rio Claro TQIS- Sedimentos correlatos a Forma9ao Sao Paulo TQS - Formayao Sao Paulo

JKBETA -lntrusivas Basicas KALFA3D- Corpos alcalinos TRJP- Formayao Piramb6ia PC - Forrnayao Corumbatai PI- Forma9ao Irati

CPA- Formayao Aquidauana CPI- Forma9ao Itarare PTI- Forma9ao Tatui EOE - Formayao Eleuterio

EOGAMAI - Granitos p6s-tectonicos

PSEOGAMA- Suites graniticas indiferenciadas PSEM - Complexo Embu

PSPX - Complexo Pilar do Sui

PSSB- Grupe sao Roque (Metabasicas) PSSC- Grupe Sao Roque (Calcarios) PSSF- Grupe sao Roque (Filitos) PSSM- Grupe Sao Roque (Migmatitos) PSSQ- Grupe Sao Roque (Quartzites)

PSSR- Grupe sao Roque (Metaconglomerados) PSSX- Grupe sao Roque (Xistos)

PLAB- Complexo Amparo (Metabasicas)

PLAGM - Complexo Amparo (Gnaisses Mgmatizados) PLAH - Complexo Amparo (Granulites)

PLAHM- Complexo Amparo (Granulites Migmatizados) PLAQ- Complexo Amparo (Quartzites)

PLAS- ComplexoAmparo (Calcossilicaticas) PLAX- Complexo Amparo (Xistos)

PLPM - Complexo Paraiba do Sui PSGAMAC - Granites Sintectonicos AVM- Complexo Varginha (Migmatitos)

AVHM- Complexo Varginha (Granulites Migmatizados) Agua

Figura 5.1 - Esquema litologico da area de estudo, modificado do mapa geologico do Estado de Sao Paulo (Institute de Pesquisas Tecnologicas- IPT, 1981).

4-

7540000 7520000 0 20 40 60 Kilometers ~~ililliiiiiili~~

s

9

Tabe1a 5.1 - Co1una estratignifica simp1ificada com a descri9ao sucinta das unidades 1ito16gicas (Instituto de Pesquisas Tecno16gicas-IPT, 1981).

"'

Grupo Complexo Legenda

u

0 _{(Mapa Forma~Oes Descri9i!0}

0. _Suites

'""

IPT)

Depositos aluviais da depressi!o periferica, de varzeas e terra9os. Essa divisi!o Sedimentos coincide com a maier abundiincia de sills basicos tambem a norte do Tiete,

.:a

aluvionares Qa Sedimentos aluvionares situa<;ao muito favonivel

a

criayao de solciras litol6gicas a montante das quais

,iiJ ter-se-iam acumulado os aluvi5es. Esta mesma situac;ao deve ter prevalecido

a

quando da deposi9ao da fmma9ao Rio Claro e correlatas

"'

.,

Depositos de talus, constituldo por blocos e matacoes angulosos,

;:s

ry _Sedimentos

continentais Qi Coluvi5es - sedimentos predominantemente de sienito, envoltos em matriz arena argilosa, por vczes

indiferenciados continentais bauxitizados. Sao depOsitos pre-atuais, pais encontram-se cortados par aluvi5es

0 recentes, em suas partes mais baixas

u

Cobe1turas

:o

_Coberturas

N

indiferenciadas Sedimentos predominantemcnte arcniticos, por vczes conglomeniticos, com 0

Tqir indiferenciadas correlatas

"

correlatas

a

Forma9ao laminas e leitos de argilas subordinados, com ate 30 metros de espessura

"'

u

a

Forma9ao Rio Claro

0 Rio Claro

.~

Coberturas ·o

Coberturas Folhelhos, argilites, siltitos e arenitos com intercala<;5es de cascalho, em geral,

N ₀

indiferenciadas

g _~iii

Tqis indiferenciadas correlatas com litificayao incipiente, e estruturas plano paralelas e de estratificayao

"'

correlatas it Forma9i!o

§ ·;:; ~ _{it Forma9ao Sao Paulo cruzada. f'6sseis vegetais tern sido freqtientemente reportados}

"-< _{~ Sao Paulo}

Argilas, siltes e areias argilosas finas. Sedimentos de baixo grau de arredondamento, alto tear de muscovita e baixo grau de seleyao granulomCtrica.

Fonna<;ilo Sao Paulo Tqs Forma9ao Sao Paulo 0 ambiente de deposi9ao desta forma,ao teria sido fluvial de diflcil escoamento e pedimentar, refletindo a remo91io, sob clima arido, de material previamente

intemperizado em fase mais Umida Rochas intrusivas

Jkbeta Diques e sills de Diques e sills (intrusivos) de composi9i!o toleitica

b3.sicas composi9ao toleitica

0 _{Embora quase totalmente constituida de rochas intrusivas, possui algumas lavas}

u

Corpos alcalinos

:o

_{Kalfa3d Magm3.ticas alcalinas e rochas piroclasticas. E uma suite de rochas de natureza agpaitica, conhecida i}

N

Po9os de Caldas.

0

por ocorrencias de minCrio de Zr, U e Mo

"'

"'

;;;;

Depositos fluviais incluindo arenites finos a medios, avermelhados, siltico ; I

Grupo Sao Bento Trjp Forma91io Piramb6ia argilosos com estratifica9ilo cruzada ou plano paralela, com niveis de folhelhos

e arenites argilosos de cores variadas

Continua<;:ao da Tabela 5.1

"'

Grupo Complexo Legenda

u

0 _{(Mapa Formas:oes Descris:ao}

0. _Suites

·~ _IPT)

Depositos possivelmente marinhos de planlcies de mare, incluindo argilitos,

0 .... Pc Formas:ao Corumbatai folhelhos e siltitos cinza, arroxeados ou averrnelhados com intercalaviies de

§

.s

bancos carbomlticos, silexitos e camadas de arenitos finos

·-

.... _{Grupo Passa Dais}

§ 8.

"

;:: Siltitos, argilitos e folhelhos silticos de cor cinza clara a escura, folhelhos

o,.Vl

Pi Formas:ao Irati pirobetuminosos, Iocalmente em altemfincia ritmica com calc<lrios creme silicificados e restritos niveis conglomenlticos

"'

DepOsitos continentais predominantemente arenites medias a grosses,

·8

.9

Cpa Formas:ilo Aquidauana feldspaticos de colorayao vermelho arroxeada e, subordinadamente, arenitos

finos, conglomerados, siltitos, folhelhos rltmicos e diamictitos

"""

0. '" Dep6sitos glaciais continentais, glacio-marinhos, fluviais deltaicos lacustres e

a::;;

0 0 _{Grupo Tubarao} Cpi F ormas:ao Itarare marinhos, compreendendo, principalmente, arenites de granulayao variada,

.... § _{arcosianos, conglomerados, diamictites, tilitos, siltitos, folhelhos e ritimitos}

~·-'01 §

Depositos marinhos com estratificas:ao plano paralela, predominando siltitos,

0 "

0 ijO.. _{Ptt Formas:ao Tatui arenitos finos, em parte concrecionados por calctirio e silex, de colorayao}

u

:o

u _{verrnelha arroxeada na parte inferior e esverdeada na base}

N 2

"

Pacote rochoso que inclui arenitos arcosianos, arc6sios, metargilitos,

§

"'-Formas:ao Eleuterio metamargas, brechas e conglomerados oligo e polimiticos. Caracteristicas Formavao Eleuterio Eoe

litol6gicas e estruturas sedimentares sugerem um ambiente de sedimentas:ao de energia variavel (regime torrencial) passando a condis:oes de aguas calmas

Corpos graniticos epizonais circunscritos de natureza intrusiva e discordante,

0 desenvolvendo aureolas terrno-metam6rftcas, associados a freqUentes veios e

u

:o

Suites graniticas

Eogamai Suite lntrusiva de ltu diques aplfticos e micrograniticos. sao corpos grano-dioriticos a graniticos, N

p6s-teet6nicas is6tropos, com granulas:ao fina a grossa e coloras:ao cinza clara a averrnelhada,

0

"

-;:; _{tendo como componentes basicos microclinio, oligoclasio, quartzo e pouca}

0.

0 _biotita

~

Mach;os de natureza polidiapirica, corn as diversas fases intrusivas exibindo relayOes bastante cornpJexas entre si e intimas associayOes dos diversos tipos

Suites graniticas

Pseogama Suites graniticas petrograficos e texturais (porfiroides, inequigranulares, anatexiticos). De

indiferenciadas indiferenciadas natureza catazonal a mesozonal, !em uma composis:ilo geralmente variando de

dioritica a granitica. sao comuns feiyOes mctassomaticas e conspicuas as ocorrSncias de mobilizados apliticos e pegmatiticos associados

Continuayi'io da Tabela 5.1

"'

Grupo Complexo Legenda

"

0 _{(Mapa Forma96es}

Descriyao

0. _Suites

·u:i _IPT)

Complexo Embu Psem Comp. Embu- Migmatitos homogeneos olh\lmicos, nebuliticos e facoidais migmatitos

Conjunto de xistos, incluindo quartzo mica xistos, biotita quartzo xistos,

Complexo Pilar Do Sui Pspx Comp. Pilar do Sui - granada biotita xistos, xistos grafitosos, clarita xistos, sericita biotita xistos, xistos talco xistos, magnetita xistos e calcoxistos, com intercalayOes subordinadas de

filitos, metassiltitos, quartzitos, marmores e calcossilicclticas Pssb Grupo Sao Roque - Metabasitos variados

metabasicas

Pssc Grupo Sao Roque- Rochas carbom\ticas na forma de calcarios dolomiticos e calciticos calcarios

0

Grupo Sao Roque - Metapelitos incluindo um conjunto de filitos, quartzo filitos e filitos grafitosos

"

:s

Pssf em sucessao ritmica, incluindo subordinadamente metassiltitos, quartzo-mica

N filitos

xistos e quartzitos 0

~

"

Grupo Silo Roque

8

Grupo Silo Roque- Sequencia migmaHtica com estruturas variadas incluida provisoriamente neste

0. Pssm

migmatitos grupo, podendo representar urn substrata mais antigo 0

"'

z

Pssq Grupo Silo Roque - SeqUencia metapsamitica formada por quartzitos feldspaticos com metarc6sios quartzitos e metagrauvacas subordinadas

Pssr Grupo Silo Roque - Metaconglomerados em corpos de dimensoes reduzidas metaconglomerados

Grupo Sao Roque - Xistos a biotita e ou muscovita, clarita xistos e quartzo xistos com intercala96es Pssx de metassiltitos, filitos, metagrauvacas, calc3rios dolomiticos e rochas

xistos

calcossilicatadas

De origem mesozonal a catazonal, apresentam carater al6ctone a paraut6ctone.

Suites graniticas 0 tipo granito gnaissico eo mais comum, com a folia9ao concordante ao trend Psgamac Facies Cantareira regional. Possui granula9ao fina a media, composi<;iio granitica a granodioritica sintect6nicas _{e ocorrencia conspicua de megacristais de feldspato potassico, oriundos de uma}

metassomatose tardia, conferindo

a

rocha carater porfir6ide

Continuavao da Tabela 5.1

"'

Grupo Complexo Legenda

u

0 _{(Mapa Formas:oes Descris:ao}

0. _Suites

·Ul _IPT)

Comp. Amparo - Dificilmente mapeaveis, rochas metabAsicas compreendendo hornblenditos, PlaB

metabasicas anfibolitos granatfferos com corpos metaultrabasfticos subordinados (dunitos, peridotitos e serpentinitos)

Comp. Amparo - lnclui gnaisses a biotita, hornblenda e granada com grau variavel de PlaGM gnaisses migmatizados e migmatizas:ao, associados a migmatitos de estmturas diversas, com

migmatitos intercalas:oes ni!o individualizadas de quartzitos, xistos, anfibolitos, gonditos e metaultrabasitos

PlaH Comp. Amparo - Granulitos em corpos alongados, compreendendo charnoquitos e enderbitos.

0 Complexo Amparo granulitos

u _{Migmatitos bandados de paleossomas granulfticos e anfibolfticos, granulitos}

:o

_{Comp. Amparo}

-N _{PlaHM diversos migmatizados, migmatites homogeneos, anatexitos com pequenos}

0 _{granulitos migmatizados}

~

resisters de biotita gnaisses e quartzitos

~

_g.

PlaQ Comp. Amparo - Quartzitos feldspaticos, micaceos e granatfferos eom intercalas:oes de biotita

-%1 quartzitos xistos e subordinadamente filitos e gonditos

0.. _{Comp. Amparo - Rochas calcossilicatadas, incluindo homblenda diopsfdio escarnitos, granada}

PlaS

calcossilicaticas escarnitos com intercalas:oes de marmores dolomfticos e calcfticos. PlaX Comp. Amparo - xistos Sequencia pouco estudada, de natureza xistosa com intercala~t5es quartziticas e

fteqUentemente migmatizada e feldspatizada

Predominam rochas gmlissicas e migmatiticas estromatiticas e de outras

Complexo Parafba Do Complexo Paraiba do estruturas variadas associadas a migmatitos complexos (remigmatizados ). PlpM lncluem algumas litologias ni!o individualizadas como granulitos, leptinitos e Sui Sui - migmatitos

intercalas:oes de xistos feldspaticos, quartzitos, marmores dolomfticos e rochas

calcossilicftticas

Terreno granitico- Migmatitos diversos de paleossomas granuliticos, calcossilicflticos,

anfibolfticos, xistosos, diorfticos e quartzfticos incluindo ainda termos Avhm gnaissico (granulitos

gnaissicos a biotita e granada ja bastante migmatizados e conspfcuos corpos

0

migmatizados)

til anfibolfticos irregulares

"'

Complexo Varginha

"

g" Na medida em que se caminha para o sui, toda essa seqUencia (que inc lui

..:

Avm Complexo Varginha - Avhm) vai dando Iugar atraves de progress iva feldspatizas:ao, migmatizas:ao e migmatitos granitizas:ao, a uma associas:ao litol6gica (A vm) de migmatitos , corpos

anatexfticos e granit6ides diversos

6- MATERIAlS

- Mapa geologico 1:500.000 (Instituto de Pesquisas Tecnologicas- IPT, 1981 ).

- Mapa politico 1:50.000 (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatistica- IBGE - situayao 1997, 1999).

- Dados aerogarnaespectrometricos da subarea 6 (Figura 4.1) do Projeto Sao Paulo - Rio de Janeiro, cedidos pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM). Estes dados forarn Ievantados pela ENCAL - Consultoria e Aerolevantarnentos - de junho de 1978 a fevereiro de 1979, com uma aeronave tipo Bandeirante. Neste levantarnento, as medidas forarn tomadas a cada 100 metros ao Iongo das Iinhas de v6o ( direyao N-S). 0 espayarnento medio entre estas Iinhas e de 1 quil6metro, e entre as linhas de controle ( direyao E-W)

e

de 1 0 quil6metros. A altura de v6o nominal e de 150 metros. Foi utilizado urn espectr6metro com crista! de iodeto de sodio dopado com taJio - Nal(TI) - volume de 3072 polegadas cubicas, atraves do qual se obteve os dados de contagem por segundo (cps) para os canais (ou bandas de energia) de Torio (Tb), Urilnio (U), Potassio (K) e contagem total (Ct).

- Prograrnas de geoprocessarnento e sistemas de informayoes geograficas.

7-METODO

0 proposito original dos levantarnentos aerogeofisicos executados no Brasil na decada de 70, foi dar suporte ao mapearnento geologico visando, quase que exclusivarnente, a explorayao mineral ( os metodos aereos de magneto metria e garnaespectrometria possibilitarn uma boa caracterizayao de estruturas geologicas e de diferenyas lito1ogicas ). Apesar da espectrometria garna ser utilizada nesses projetos para se estimar a concentrayao de elementos radioativos no arnbiente terrestre, uma abordagem visando uma estimativa de dose recebida pela populayao ainda nao foi feita para varios deles.

Neste trabalho, parte dos dados do Projeto Sao Paulo - Rio de Janeiro executado pela CPRM forarn re-processados e analisados considerando-se tanto as diferenyas Iitologicas como as areas municipais da regiao de estudo. Visando uma estimativa de dose de radiayao para as popu!ayoes municipais, a espectrometria garna foi utilizada para se calcular a concentrayao de elementos radioativos no arnbiente terrestre e, por conseguinte, a razao de dose absorvida no ar. Desta forma, foi gerado urn mapa de razao de dose media de radiayao por municipio.

A discussao aqui apresentada pretende contribuir para a gera<;:ao de rnapas de dose de radia<;:ao que possarn ser uteis na busca de correla<;:6es entre exposi<;:ao

a

radia<;:ao ern baixas doses e a incidencia de doen<;:as (principalrnente ciinceres) cujas origens nao sao totalrnente conhecidas. Esse campo de estudo abrange vanas areas de conhecimento alern da geofisica, entre elas a epiderniologia e a geografia.

7.1 - Processamento dos dados de gamaespectrometria aerea

A CPRM (Cornpanhia de Pesquisa de Recursos Minerais) processou os dados de garnaespectrornetria aerea fazendo as corre<;:6es pertinentes

a

gera<;:ao de rnapas de contomo corn o objetivo de, urna vez interpretados qua1itativa e quantitativarnente, poderern ser usados ern correla<;:6es geo16gico-geofisicas e fomecer subsidies sobre as potencia1idades rninerais da area. Ern vez dos produtos finais, este trabalho uti1iza os dados processados ern parte pela CPRM. As corre<;:6es garnaespectrornetricas efetuadas pe1a cornpanhia forarn: redu<;:ao do ruido de fundo atrnosferico, corres:ao do efeito Compton e corre<;:ao altirnetrica. Para obter as inforrna<;:5es sobre estas corre<;:6es, consultar Relat6rio Final do Projeto Rio- Sao Paulo (Anjos & Mourao 1988).

Para confeccionar rnapas de contomo e necessaria transpor os dados distribuidos espacialrnente ao Iongo das linhas de voo nurna rnalha regular quadrada. Neste processo define-se a distiincia entre os pontos da rnalha ( onde as rnedidas serao estirnadas por rnetodos de interpo1a<;:ao) de acordo corn o espa<;:arnento rnedio entre as linhas de voo. Acontece que na rnaior parte dos casos, a freqiiencia corn que se faz rnedidas ao Iongo das linhas de voo e rnaior que freqiiencia deterrninada pelo tarnanho da celula da rnalha. Isto provoca urn fenorneno charnado aliasarnento, que e a interferencia de anornalias de cornprirnento de onda rnenor que o dobro da dirnensao da celula ( e que por sua vez nao sao representadas na rnalha) nas anornalias de cornprirnento de onda rnaior. Isso toma necessaria, antes do processo de gera<;:ao da rnalha, a aplica<;:ao de urn filtro passa-baixa corn freqiiencia de corte correspondente ao dobro da dimensao da celula - freqiiencia de Nyquist (Davis 1973).

Dessa forma a CPRM, alem das corre<;:6es ja citadas, filtrou os dados de cada canal (Th, U, K e Ct) a firn de gerar rna1has corn tarnanho da celula de 250 rn x 250 rn. Neste caso a freqiiencia de corte para o filtro anti-aliasarnento foi de 0,002 ciclos/rnetro.

Os dados resultantes da aplica<;:ao deste filtro foram os utilizados neste trabalho para a gera<;:ao de malhas.

Verifica{:iio da consistencia dos dados e a conversiio de contagens por segundo em concentra{:oes supeificiais

0 Projeto Rio - Sao Paulo nao utilizou espectr6metro calibrado, ou seja, as constantes de calibra<;:ao em termos de contagem por unidade de tempo por unidade de concentra<;:ao de radioelemento nao foi determinada atraves de fontes de radia<;:ao com concentra<;:oes de Th, U e K conbecidas.

Amaral & Pascholati (I 998) reuniram dados da literatura que relacionavam volume de cristais, alturas de v6o e constantes de calibra<;:ao para cada canal (Th, U e K). Esses dados apresentaram boas curvas de regressao geometrica, cujos coeficientes podem ser utilizados para calcular constantes desconbecidas. Assim, utilizando a altura de v6o padronizada de 150 metros e o volume do crista! de 3 072 polegadas cubicas, as constantes de calibra<;:ao aproximadas para o Th, U e K, no Projeto Rio - Sao Paulo, sao 4,68 cps/ppm, 7,49 cps/ppm, e 62,86 cps/%, respectivamente. Os autores afirmam que os erros associados a esta aproxima<;:ao sao menores que os comurnente admitidos para este tipo de levantamento.

Depois de averiguada a presen<;:a de picos espilrios e valores negativos nos dados resultantes da aplica<;:ao do filtro anti-aliasamento, esses foram substituidos por valores mais consistentes atraves de interpola<;:ao ao Iongo das Iinbas de v6o.

Finalmente, os dados de contagem por segundo podem ser convertidos em concentra<;:oes superficiais dividindo-se cada valor de cps pela constante de calibra<;:ao aproximada do espectr6metro respectivo a cada radioelemento.

Gera{:iio das malhas e avalia{:iio do metodo de interpola{:iio mais conveniente

Com o objetivo de avaliar o metodo de interpola<;:ao mais conveniente para os dados em questao, varios deles foram utilizados para gerar malhas e, posteriormente, calcular-se o Indice Normalizado de Residuos (INR) (Berry 1997). As dimensoes utilizadas para as celulas das malhas foram de 250 m x 250 m, sendo as coordenadas que limitam cada malha as coordenadas Iimites de cada arquivo XYZ.

0 INR

e

definido pela seguinte expressao: INR = media dos valores absolutos dos

residuos I media aritmetica dos valores reais; onde, entende-se por residuo, a diferen9a entre o valor real ou medido e o valor estimado pelo metodo de interpola9ao. Definido desta forma, quanto menor o IRN, mais proximo os valores estimados estarao dos valores medidos no levantamento. Isso permite a escolha do melhor metodo de interpola9ao, ja que o menor INR calculado para os varios metodos indica o interpolador que menos modificou os valores medidos.

7.2 - Estimativa de dose de radia~iio absorvida atraves de dados de gamaespectrometria aerea

Estudos como os de Grasty et al. (1984) e Lovborg & Kirkegaard (1974) demonstram que existe boa concordancia entre valores de dose de radia9ao gama ambiental outdoor medidos e

valores estimados atraves das concentra96es de U, Th e K. Nessas pesquisas, os autores calculam e atestam a contribuis;ao da concentra9ao de cada radioelemento na exposi9ao

a

radia9ao terrestre.

Os coeficientes de conversao (dose absorvida no ar por unidade de concentra9ao) indicados por Grasty et al. (1984) revelam-se bastante razmiveis quando comparados aos recomendados pelo United Nations Scientific Comittee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR (1993), fundamentados em trabalhos mais recentes. A Tabela 7.1 mostra esses coeficientes alem dos utilizados no presente trabalho.

Tabela 7.1 - Coeficientes de conversao (razao de dose absorvida no ar por concentra9ao de radioelemento) indicados por diferentes estudos e os val ores aqui assumidos.

Coeficientes

,, u

2' Th 'K

nGy.h -I I Bq:!5_g -I * _{(sub-serie do} 226_{Ra)** ( toda a serie)}

Grasty et a/. 1984 0,418 *** 0,657 *** 0,0413 ***

UNSCEAR 1993 0,461 0,623 0,0414

Valores aqui assumidos 0,440 0,640 0,0414

* Bq = Becquerel, unidade usada para medir atividade, razao de decaimento, para amostras de elementos radioativos

( decaimento por segundo).

**A contribui91io para dose dos radionuclideos que precedem oRa na serie do U e muito pequena- cerca de 1,5%. *** Valores calculados considerando a atividade especifica de amostras contendo separadamente !ppm de U, !ppm de Th, e I% de K, como respectivamente 13,0, 4, I e 317 Bq/Kg.

Assim, utilizando as concentrao;:oes superficiais e as contribuio;:oes para a dose de cada urn dos radioelementos (Tabela 7 .I), pode-se gerar uma malha de razao de dose absorvida no ar (nGylh) devido

a

componente terrestre da radiao;:ao gama ambiental. Trabalho semelhante foi desenvolvido por Pascholati et al. (1997), em Lagoa Real, Bahia.

Utilizar;iio de math as ou de peifis na determinar;iio de dose de radiar;iio em popular;oes.

No processo de filtragem anti-aliasamento, valores altos de contagem tendem a ser diminuidos, e valores baixos aumentados; ou melhor, os dados tendem a ser suavizados ao Iongo das linhas de v6o. Isso e realizado para se estimar dados coerentes entre estes perfis. Assim, apesar de refletirem variao;:oes regionais da radioatividade, as malhas nao tern o mesmo grau de variao;:ao no espao;:o que os perfis medidos ao Iongo das linhas de v6o, que nao foram suavizados. Utilizando este argumento, Grasty et al. (1984) opta por utilizar os perfis na estimativa de doses em populao;:oes, ja que estes preservariam as variao;:oes reais da radioatividade superficial.

Neste trabalho optou-se pelo uso de malhas justamente por refletirem o carater regional ( e nao pontual) das variao;:oes superficiais da radia9ao gama ambiental. Essa abordagem tambem foi usada por Hatch & Susser (1990), embora estes a tenham utilizado na estimativa de dose de radiao;:ao proveniente de fonte antr6pica.

7.3 - Calculo dos teo res medios por litotipo e municipios

Para calculo dos teores dos radioelementos K, U e Th e da dose por litotipo, foram utilizadas as malhas citadas nos itens 7.1 e 7.2, e o mapa geologico (IPT, 1983), digitalizado atraves do programa AutoCad. Unindo estes dados num ambiente de Sistema de Informao;:ao Geogratica (SIG), utilizando o programa Arc View, foi possivel analisar os val ores estimados segundo localizao;:ao e area abrangida pelos litotipos.

Analogamente, calculou-se a dose media para cada municipio atraves da media dos valores da malha de dose que se encontram dentro dos limites municipais, ap6s estes serem sobrepostos

a

representa9ao da malha de razao de dose absorvida no ar (nGylh).

8- RESULTADOS E DISCUSSAO

8.1 -Resultados do processamento dos dados de gamaespectrometria aerea

Consistencia dos dados e conversiio (cps- concentrariio)

Os dados resultantes da aplicas:ao do filtro anti-aliasamento nao apresentaram picos esplirios, mas alguns zeros, valores negativos, alem de varios pontos sem valor foram encontrados. Todos esses foram substituidos por valores mais consistentes atraves da interpolas:ao linear de cada canal. Finalmente, os dados de contagem por segundo foram convertidos em concentras:oes superficiais dividindo-se cada valor de cps pela constante de calibra<;:ao aproximada do espectrometro respectiva a cada radioelemento.

0 Anexo 1 apresenta algumas caracteristicas de cada canal em cada fase do processamento relatado.

Metodo de interpolariio mais conveniente e a gerariio das malhas

Para uma analise inicial foram aplicados dois metodos de interpolas:ao, minima curvatura e bi-direcional Akima-Akima. Para o calculo do INR, cada malha foi amostrada sobre cada linha de voo nas localizas:oes exatas de onde foram tomadas medidas no levantamento aereo. Os valores calculados encontram-se na Tabela 8.1.

Tabela 8.1 - Valores do INR calculados para cada canal, interpolado pelos metodos de minima curvatura e bi-direcional Akima-Akima.

Calculo do Minima Bi-Direcional

Calculo do INR Minima Bi-Direciona1 INR Curvatura Akima-Akima Curvatura Akima-Akima

Th(ppm) 0,0349 0,0187 Th/K 0,0815 0,0478

U(ppm) 0,0660 0,0386 U/K 0,1123 0,0671

K(%) 0,0513 0,0272 Th!U 0,0897 0,0533

Ct(cps) 0,0268 0,0138 Dose(~Sv) 0,0160 0,0085

Observa-se que o metodo bi-direcional Akima-Akima revelou-se mars conveniente na interpolas:ao de todos os canais, sendo seu INR cerca da metade do indice calculado para a minima curvatura em todos eles. Isso aponta para o fato (urn tanto intuitivo) de que a maior influencia na eficiencia do metodo de interpola<;:ao para urn conjunto de dados espaciais e a distribuis:ao geografica dos mesmos e nao seus valores propriamente ditos.

Dessa forma, apenas os dados do canal de K foram interpolados por diferentes metodos: Krigagem, minima curvatura e bi-direcional (linear, cubica, Akima, e vizinbo mais proximo, para cada dires:ao de interpolas:ao ). A confiabilidade das malhas geradas ( dezoito ao todo) foi analisada atraves dos INR's calculados para cada uma delas (Tabela 8.2).

Tabela 8.2 - indices Normalizados de Residuos (INR) calculados para malhas construidas com os dados de K atraves de diferentes metodos de interpolas:ao. Bidir significa bi-direcional, e as letras que o seguem: A, Akima; C, cubica; L, linear; N, vizinbo mais proximo.

Metoda de INR Metoda de INR Metoda de INR Metoda de INR Interpola9ilo Interpola9ilo Interpola9ilo Interpola9ilo

Bidir AA 0,0276 BidirCA 0,0275 Bidir. LA 0,0298 BidirNA 0,0324 Bidir AC 0,0269 BidirCC 0,0269 BidirLC 0,0292 BidirNC 0,0318 Bidir AL 0,0394 BidirCL 0,0393 Bidir LL 0,0413 BidirNL 0,0431 Bidir AN 0,0240 Bidir CN 0,0239 BidirLN 0,0263 BidirNN 0,0295 Min. Curv. 0,0501 Krigagem 0,0530

Das tecnicas de interpolas:ao, que apresentaram boas respostas visuais, a bi-direcional Akima-cubica e a cubica-cubica foram as que obtiveram menor IRN. As malhas que utilizaram o metodo vizinbo mais proximo para estimar valores entre as linbas de voo apresentaram os menores INR's, mas a resposta visual nao foi boa - uma imagem com varias:oes abruptas na concentras:ao num intervalo espacial pequeno.

Assim, optou-se pela utilizas:ao da tecnica de interpolas:ao bi-direcional Akima-cubica, atraves da qual foram geradas as malhas representativas das concentras:oes superficiais de cada radioelemento.

Considerando a atividade especifica de amostras contendo, separadamente, 1 ppm de U, 1ppm de Th, e 1% de K, como respectivamente 13,0 Bq/Kg, 4,1 Bq/Kg e 317 Bq/Kg, cada uma das malhas foi convertida para a unidade de Bq/Kg. Assim, utilizando as concentras:oes superficiais e as contribuis:oes para a dose de cada urn dos radioelementos (Tabela 7.1), gerou-se a malha de razao de dose absorvida no ar (nGy/h) devido

a

componente terrestre da radias:ao gama ambiental.

8.2 - Concentrafi!iiO de radioelementos, dose de radiafi!lio e ambiente geologico

Observa~oes gerais

As Figuras de 8.1 a 8.4 apresentam a superposis:ao do esquema geologico sobre os mapas representatives das malhas de concentras:ao de U, Th e K em Bq/Kg, e de razao de dose absorvida de radias:ao (nGy/h), respectivamente.

Observando-se o mapa de concentra<;ao de U (Figura 8.1 ), constata-se que altas concentras:oes sao encontradas principalmente em rochas igneas, sendo bastante expressivos os teores de alguns granitos sintectonicos do neoproteroz6ico (PSGAMAC) - pode-se delimitar muito bern o Maci<;o Granit6ide Sao Francisco e o Complexo Granit6ide Sao Roque. Algumas anomalias (Solovov 1985) positivas podem ser constatadas tambem nas outras suites graniticas da regiao, por exemplo na Suite Intrusiva de Itu (EOGAMAI) e nos Granit6ides de Morungaba (PSEOGA.cMA). Outro aspecto do mapa de distribuis:ao de U que pode ser verificado sao os baixos valores apresentados pelas metabasicas e quartzitos do Grupo Sao Roque (PSSB e PSSQ), pela Formas:ao Piramb6ia (TRJP), alem dos quartzitos do Complexo Amparo (PLAQ), que sao facilmente delimitados. A delimitas:ao da Bacia do Parana nao e clara.

E

interessante notar que as l:micas rochas intrusivas basi cas da area (diques e sills de composis:ao toleitica - JKBETA) apresentam algumas anomalias bastante extensas, o que nao deveria ser esperado pela baixa acidez dessas rochas. Talvez esse fato possa ser explicado pelo fato de rochas basicas produzirem solos com concentras:ao de U e Th relativamente elevada, a quantidade aumentando com a basicidade da rocha (Dickson & Scott 1997). Ao se observar o mapa de concentra<;ao de Th (Figura 8.2), apesar de nao tao evidentes, as mesmas anomalias tendem a aparecer.

0 mapa de distribuis:ao de Th (Figura 8.2) apresenta o mesmo padrao geral do mapa de U (Figura 8.1 ), em bora algumas diferens:as possam ser observadas:

- o Complexo Granit6ide Sao Roque possui baixos teores em quase toda sua extensao, o que corrobora os resultados obtidos por Pascholati eta/. (1994);

- a unidade PLAHM (Complexo Amparo - granulitos migmatizados), as suites graniticas indiferenciadas (PSEOGAMA), e quase todo o Complexo Varginha mostram altas concentra<;6es deTh.

Ja o mapa de concentras:ao de K (Figura 8.3) delineia muito bern os limites da Bacia do Parana com o complexo cristalino. Valores mais altos de K sao encontrados em quase todo o embasamento. Urn fato que chama a atens:ao e a concentras:ao de radioelementos nos dois macis:os granit6ides (PSGAMAC) a sudoeste da area: valores altos de Th e U, e medios de K para o Sao Francisco e valores baixos de U e Th, e altos de K, para o Sorocaba .

A Figura 8.4, urn diagrama ternirio em RGB com os tres radioelementos, ilustra bern os resultados acima apresentados.

Quando a contribuis:ao para a dose de radias:ao absorvida de cada urn dos tres elementos

e

considerada e o mapa de dose construido (Figura 8.5), nota-se que o aspecto da distribuis;ao geografica da dose respeita regras parecidas com as descritas anteriormente.

N

Contato dos litotipos

u

-2.5- -2.0 Dev. Pad. -2.0- -1.5 Dev. Pad. -1.5- -1.0 Dev. Pad. -1.0- -0.5 Dev. Pad. -0.5- 0.0 Dev. Pad.

U, media = 32 Bq/Kg

Media 0.0- 0.5 Dev. Pad. 0.5- 1.0 Dev. Pad. 1.0- 1.5 Dev. Pad. 1.5- 2.0 Dev. Pad. 2.0- 2.5 Dev. Pad. 2.5- 3.0 Dev. Pad. > 3 Dev. Pad. No Data

U, desvio padrao = 15 Bq/Kg

Figura 8.1 - Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de concentrayao de Uranio.

0 60 Kilometers

~~--~~

20

40

24

4-

7540000 7520000

s

N

Cantata dos litotipos

Th

-2.0--1.5 Dev. Pad.

-1.5- -1.0 Dev. Pad.

-1.0--0.5 Dev. Pad.

-0.5- 0.0 Dev. Pad.

Media

Th, media= 60 Bq/Kg

0.0 - 0.5 Dev. Pad.

0.5 - 1.0 Dev. Pad.

1.0- 1.5 Dev. Pad.

1.5 - 2.0 Dev. Pad.

2.0 - 2.5 Dev. Pad.

2.5 - 3.0 Dev. Pad.

>

3 Dev. Pad.

No Data

Th, desvio padrao = 35 Bq/Kg

Figura 8.2 - Esquema lito16gico sobreposto ao mapa de concentrayao de T6rio.

0 60 Kilometers ~~--~~~

20

40

26

4-

7540000 7520000

s

N

Contato dos litotipos

K

-1.5--1.0 Dev.

Pad.

-1.0--0.5 Dev.

Pad.

-0.5 - 0.0

Dev. Pad.

Media

K, media= 381 Bq/Kg

0.0-0.5

Dev. Pad.

0.5- 1.0

Dev. Pad.

1.0-1.5

Dev. Pad.

1.5-2.0

Dev. Pad.

2.0- 2.5

Dev. Pad.

2.5 - 3.0

Dev. Pad.

>3 Dev. Pad.

No Data

K, desvio padrao = 306 Bq/Kg

Figura 8.3 - Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de concentra<;ao de Potassio.

~ 7540000

7520000

s

Figura 8.4- Mapa ternario em RGB dos tres radioelementos K, U e Th

N

Cantata dos litotipos

Razao de dose absorvida

-2.0--1.5 Dev. Pad.

-1.5--1.0 Dev. Pad.

-1.0 - -0.5 Dev. Pad.

-0.5 - 0.0 Dev. Pad.

l\.lledia

0.0- 0.5 Dev. Pad.

0.5- 1.0 Dev. Pad.

1.0- 1.5 Dev. Pad.

1.5 - 2.0 Dev. Pad.

2.0- 2.5 Dev. Pad.

2.5 - 3.0 Dev. Pad.

>3 Dev. Pad.

No Data

Razao de dose media

=

68.1

nGy/h

Desvio padrao

=

33.5 nGy/h

Figura 8.5 -Esquema litol6gico sobreposto ao mapa de dose de radia<;ao garna outdoor.

0

60 Kilometers

~~--~~

20

40 31 .j::,. 0) c.J q 7560000 7540000 7520000 7500000 7480000 7460000 7440000 7420000 7380000

s