UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTICA E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - CPGEI KARINA CRISTINA MAFRA MEDIDAS DA CONCENTRAÇÃO DE RADÔNIO-222 EM ÁGUA DE POÇO E SOLO DA REGIÃO DO PINHEIRINHO EM CURITIBA E PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA DISSERTAÇÃO CURITIBA 2011
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UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
ELÉTICA E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - CPGEI
KARINA CRISTINA MAFRA
MEDIDAS DA CONCENTRAÇÃO DE RADÔNIO-222 EM ÁGUA DE POÇO E SOLO DA REGIÃO DO PINHEIRINHO EM CURITIBA E PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA
DISSERTAÇÃO
CURITIBA 2011
KARINA CRISTINA MAFRA
MEDIDAS DA CONCENTRAÇÃO DE RADÔNIO-222 EM ÁGUA DE POÇO E SOLO DA REGIÃO DO PINHEIRINHO EM CURITIBA E PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA
Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Área de Concentração: Engenharia Biomédica. Orientador: Prof. Sergei Anatolyevich Paschuck, Ph.D.
CURITIBA 2011
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação M187 Mafra, Karina Cristina Medidas da concentração de Radônio-222 em água de poço e solo da Região do Pinheirinho em Curitiba e proposta de mitigação da água / Karina Cristina Mafra.— 2011. 102 f. : il. ; 30 cm
Orientador: Sergei Anatolyevich Paschuck. Dissertação (Mestrado) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-
graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. Curitiba, 2011. Bibliografia: f. 98-102.
Engenharia elétrica – Dissertações. I. Paschuck, Sergei Anatolyevich, orient. II. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. III. Título.
CDD (22. ed.) 621.3
Biblioteca Central da UTFPR, Campus Curitiba
Não entregues tua alma a tristeza, não atormentes a ti mesmo em teus pensamentos. A alegria do coração é a vida do homem, e um inesgotável tesouro de santidade. A alegria do homem torna mais longa a sua vida. Tenhas compaixão de tua alma, torna-te agradável a Deus, e sê firme; concentra teu coração na santidade, e afasta a tristeza para longe de ti, pois a tristeza matou a muitos, e não há utilidade alguma. A inveja e a ira abreviam os dias, e a inquietação acarreta a velhice antes do tempo. Um coração bondoso e nobre banqueteia-se continuamente, pois seus banquetes são preparados com solicitude. ECLESIÁSTICO 30 (22-27)
AGRADECIMENTOS
A Deus por sempre estar ao meu lado. Ao meu orientador Prof. Sergei Anatolyevich Paschuck pelas orientações e
incentivos. Ao meu namorado Rodrigo Minatti e irmã Priscilla Luciana Mafra Cancela
pelo amor, apoio e paciência. A minha família por sempre estar me incentivando. Ao meu colega Edney Milhoretto, pelo grande apoio e ajuda para o
desenvolvimento da pesquisa. Em especial para Janine Nicolosi Corrêa que desde o início me orientou e
ajudou com a metodologia da pesquisa. Ao grande amigo Laércio Barbosa pelo incentivo e colaboração para a
realização dessa dissertação. Ao Marilson Reque pela ajuda durante as pesquisas e a colaboração nas
medidas e projeto de aeração. Ao professor Valeriy Deniak que me auxiliou durante a medida no solo e
gráfico do projeto. À UTFPR por fornecer materiais e estrutura acadêmica. Ao Alexandre Ivo Costa Szymanski, Mariana Naime, Heryckssen Willyans
Rizzardi e Estiven Muller Lourenço, pela ajuda durante as coletas das amostras para a pesquisa.
A todas as pessoas que permitiram a análise do solo e da água.
RESUMO
MAFRA, Karina Cristina. Medidas da concentração de Radônio-222 nas águas e solo da Região do Pinheirinho em Curitiba e Proposta de Mitigação da água, 2011. Dissertação Mestrado (Engenharia Biomédica) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e de Informática Industrial. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2011.
Mais de 50% da dose de radiação efetiva anual recebida por um ser humano está relacionada com o Radônio e seus produtos. Os principasis mecanismos que levam o Radônio no interior das residências são a emanação do solo e a liberação do Radônio na água. Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo de aeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As amostras foram coletadas em poço e solo na região do Pinheirinho em Curitiba, Brasil. As medidas foram realizadas durante o período de Fevereiro a Junho de 2011, sendo analisadas em média dez amostras de cada coleta de água, entre elas oito sob o processo de aeração. As medidas foram obtidas com a câmara de ionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a concentração de Radônio na faixa de 2 – 2x106 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos, no Laboratório de Radiações Ionizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Os níveis de concentração de Radônio-222 foram medidos através do software AlfaEXPERT, e formulações adequadas caracterizaram a concentração desse gás em água corrigindo o tempo de decaimento devido ao atraso da coleta das amostras em relação às medições. O método de mitigação utilizado foi o de aeração, chamado Aeração Difusora, na qual ocorre a gaseificação da água em um processo de injeção de ar por um aerador conectado em uma placa porosa durante um período de 24 horas em 4 dias, já que a meia-vida do Radônio é cerca de 3,82 dias, para a diminuição da concentração de Radônio-222 nas amostras. Inicialmente as amostras apresentaram concentrações de Radônio-222 de aproximadamente 20 Bq/L, nível acima de 11,11 Bq/L recomendado pela USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). Após aplicar a medida de mitigação nessas amostras de água, as concentrações de Radônio-222 diminuíram satisfatoriamente e ficaram abaixo do valor esperado pelo decaimento natural do gás. Palavra-chave: Radônio. Mitigação. Aeração Difusora.
ABSTRACT
MAFRA, Karina Cristina. Measures of the concentration of Radon-222 in the water and soil in the region of Pinheirinho in the city Curitiba and Proposed Mitigation of water, 2011. Dissertação Mestrado (Engenharia Biomédica) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e de Informática Industrial. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2011. More than 50% of the effective annual radiation dose received by a human being is related to the Radon and its progeny. Among main mechanisms that bring Radon inside the dwelling are the soil emanation and radon release from the water. This present work represents a proposal of mitigation, method to reduce Radon-222 levels in well water, using the process of water aeration and measurements of Radon-222 in the water and soil. Samples were collected in a pit and soil in the region of “Pinheirinho” in the city of “Curitiba” Brazil. The Measurements were taken during the period of February till June of 2011, being analyzed by an average of ten samples of each water collected, among them eight were under the process of aeration. The measurements were obtained with ionization chamber Randon Professional Monitor (AlfaGUARD), a device that checks concentrations of Radon in the range of 2-2x106 Bq/L, adjusted in a flow of 0.5L/min, with approximate time of 60 minutes, in the laboratory for Ionizing Radiation of the Univeristy “ Federal do Parana” (UTFPR). The levels of concentration of Radon-222 were measured by the software called AlfaEXPERT, and suitable formulations characterized the concentration of this gas in the water by correcting the time decay due to the delay in the collection of samples for measurements. The method of mitigation used was aeration, called Diffusing Aeration, in which there is the gasification of water in a process that injects air by an aerator connected in a porous plate during a period of 24 hours in 4 days, since the half life of Radon is approximately 3,82 days, for the reduction of the concentration of Radon-222 on samples. Initially samples had concentrations of Radon-222 aproximately from 20 Bq/L, a level above 11.11 Bq/L recomended by USEPA (United States Enviromental Protection Agency). After Applying the measurements to mitigate these samples of water, the concentration of Radono-222 decreased satisfactorily and remained below the expected value by the natural decaying of the water. Keyword: Radon. Mitigation. Diffusing Aeration.
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Estrutura do átomo (CNEN, 2011)................................................... 17 Figura 2.2 - Átomo, modelo de Kelvin-Thomson, pudim de ameixas (MAGILL e GALY, 2005)...................................................................
17
Figura 2.3 – A: Niels Bohr (1885–1962) em um selo Dinamarquês (MAGILL e GALY, 2005)..................................................................
18
Figura 2.3 - B: Átomo proposto por Bohr (SERWAY e JEWETT, 2004).............. 18 Figura 2.4 - Tabela Periódica (MAGILL e GALY, 2005)...................................... 19 Figura 2.5 - Tabela de Nuclídeos (TAUHATA et al., 2003).................................. 20 Figura 2.6 - Partícula alfa (TAUHATA et al., 2003).............................................. 23 Figura 2.7 - Barreira de potencial da partícula alfa (MAGILL e GALY, 2005)..... 24 Figura 2.8 - Diagrama do decaimento alfa para 238 U (MAGILL e GALY, 2005).. 25 Figura 2.9 - Séries radioativas naturais (CNEN, 2004; LYMAN, 1997)............... 28 Figura 2.10 - Curva do decaimento de um radioisótopo(TAUHATA et al., 2003) 32 Figura 2.11 - Figura representativa da radiação (TAUHATA et al., 2003)........... 36 Figura 2.12 - Solo de Curitiba (MINEROPAR, 2009) .......................................... 43 Figura 2.13 - Decaimento do Radônio (MAGILL e GALY, 2005)......................... 44 Figura 2.14 - Gráfico da solubilidade dos gases nobres em água (CLS,1999)... 45 Figura 2.15 - Gráfico da variação da concentração de Radônio no solo
durante o dia e a noite (TAUHATA et al., 2003)......................... 46
Figura 2.16 - Gráfico da variação da concentração de Radônio durante o dia (TAUHATA et al., 2003)..................................................................
47
Figura 2.17 - Gráfico da variação da concentração do Radônio durante o ano (TAUHATA et al., 2003)..................................................................
47
Figura 2.18 - Gráfico da variação da concentração de Radônio em ambientes internos e externos (TAUHATA et al., 2003).................................
48
Figura 2.19 - Fluxograma da célula afetada pela partícula alfa (CLS,1999)....... 50 Figura 2.20 - Gráfico da estimativa de morte por ano relacionado com
Radônio e outras causas (EPA, 2009)...................................... 52
Figura 2.21 - AlphaGUARD (GENITRON, 2007)................................................. 61 Figura 2.22 - Foto AlphaGUARD (Autoria própria, 2011).................................... 61 Figura 2.23 - AlphaPUMP (GENITRON, 2007).................................................... 62 Figura 2.24 - Gráfico da concentração de Radônio-222 (GENITRON, 2007)..... 63 Figura 2.25 - AquaKit para analise de Radônio na água (GENITRON, 2007).... 63 Figura 2.26 - Imagem para analise de Radônio no solo (GENITRON, 2007)..... 64 Figura 2.27 - Imagem da sonda para medidas de Radônio no solo (GENITRON, 2007).........................................................................
64
Figura 3.1 - Folha de anotações das medições de Radônio (UTFPR, 2010)...... 66 Figura 3.2 - Foto do AquaKit (Autoria própria, 2011).......................................... 67 Figura 3.2 - Foto do AquaKit (Autoria própria, 2011).......................................... 67 Figura 3.3 - Foto do AquaKit e AlphaGUARD (Autoria própria, 2011)................. 67 Figura 3.4 - Foto da pedra porosa e mangueira (Autoria própria, 2011)............. 70 Figura 3.5 - Foto do fluxômetro (Autoria própria, 2011)....................................... 70 Figura 3.6 - Foto do aerador (Autoria própria, 2011)........................................... 71 Figura 3.7 - Foto do recipiente (Autoria própria, 2011)........................................ 71
Figura 3.8 - Foto do recipiente em aeração (Autoria própria, 2011).................... 71 Figura 3.9 - A e B: Imagens da broca (Autoria própria, 2011)............................. 73 Figura 3.10 - Foto da broca (Autoria própria, 2010)............................................ 73 Figuras 3.11 - A e B: Imagens da sonda (Autoria própria, 2011)........................ 74 Figuras 3.12 - A e B: Imagens da sonda (Autoria própria, 2011)........................ 74 Figuras 3.13 - A e B: Imagens da ponta da sonda (Autoria própria, 2011)......... 75 Figura 3.14 - Foto da ponta da sonda (Autoria própria, 2010)............................ 75 Figura 3.15 - Foto da ponta da sonda com a mangueira azula (Autoria própria, 2010)....................................................................
75
Figura 3.16 - Foto da medida de Radônio no solo (Autoria própria, 2011)......... 77 Figura 4.1 - Gráfico dos dados da amostra 1 - Coleta em 28/02 (Autoria própria, 2011).....................................................................
79
Figura 4.2 - Gráfico dos dados da amostra 2 - Coleta em 28/03 (Autoria própria, 2011).....................................................................
80
Figura 4.3 - Gráfico dos dados da amostra 3 - Coleta em 04/04 (Autoria própria, 2011).....................................................................
81
Figura 4.4 - Gráfico dos dados da amostra 4 - Coleta em 18/0 (Autoria própria, 2011).....................................................................
82
Figura 4.5 - Gráfico dos dados da amostra 5 - Coleta em 25/04 (Autoria própria, 2011).....................................................................
83
Figura 4.6 - Gráfico dos dados da amostra 6 - Coleta em 02/05 (Autoria própria, 2011).....................................................................
84
Figura 4.7 - Gráfico dos dados da amostra 7 - Coleta em 09/05 (Autoria própria, 2011).....................................................................
85
Figura 4.8 - Gráfico dos dados da amostra 8 - Coleta em 23/05 (Autoria própria, 2011).....................................................................
86
Figura 4.9 - Gráfico dos dados da amostra 9 - Coleta em 30/05 (Autoria própria, 2011).....................................................................
87
Figura 4.10 - Gráfico dos dados da amostra 10 - Coleta em 06/06 (Autoria própria, 2011)...................................................................
88
Figura 4.11 - Gráfico da média ponderada (Autoria própria, 2011)..................... 90 Figura 4.12 - Gráfico dos dados da amostra no solo - Coleta em 24/05 (Autoria própria, 2011)...................................................................
92
Figura 5.1 - Imagem da caixa de água lateralmente (Autoria própria, 2011)....... 93 Figura 5.2 - Imagem da caixa de água (Autoria própria, 2011)........................... 94 Figura 5.3 - Imagem da caixa de água com acessórios (Autoria própria, 2011). 94 Figura 5.4 - Imagem da caixa de água ocorrendo à aeração (Autoria própria, 2011)......................................................................
51 Tabela 2.7 - Estimativa de câncer pulmonar em 1995 (EPA, 2003)..................... 54 Tabela 2.8 - Estimativa de risco de morte por câncer de pulmão (EPA, 2003).... 54 Tabela 2.9 - Acontecimentos relacionados com o Radônio (COTHERN, 1987). 55 Tabela 4.1 - Dados da amostra 1- Coleta em 28/02 (Autoria própria, 2011)........ 79 Tabela 4.2 - Dados da amostra 2- Coleta em 28/03 (Autoria própria, 2011)........ 80 Tabela 4.3 - Dados da amostra 3 - Coleta em 04/04 (Autoria própria, 2011)....... 81 Tabela 4.4 - Dados da amostra 4 - Coleta em 18/04 (Autoria própria, 2011)....... 82 Tabela 4.5 - Dados da amostra 5 - Coleta em 25/04 (Autoria própria, 2011)....... 83 Tabela 4.6 - Dados da amostra 6 - Coleta em 02/05 (Autoria própria, 2011)....... 84 Tabela 4.7 - Dados da amostra 7 - Coleta em 09/05 (Autoria própria, 2011)....... 85 Tabela 4.8 - Dados da amostra 8 - Coleta em 23/05 (Autoria própria, 2011)....... 86 Tabela 4.9 - Dados da amostra 9 - Coleta em 30/05 (Autoria própria, 2011)....... 87 Tabela 4.10 - Dados da amostra 10 - Coleta em 06/06 (Autoria própria, 2011)... 88 Tabela 4.11 - Concentração de 222Rn com aeração (Autoria própria, 2011)......... 89 Tabela 4.12 - Concentração de 222Rn sem aeração (Autoria própria, 2011)......... 89 Tabela 4.12 - Dados da amostra no solo (Autoria própria, 2011)......................... 91 Tabela 5.1 - Custo aproximado dos materiais utilizados na medida de mitigação (Autoria própria, 2011).......................................................................
95
LISTA DE SÍMBOLOS
a Massa atômica a.C Antes de Cristo A Atividade Bq Bequerel β Partícula Beta Ci Currie D Dose absorvida eV Elétron-volt H Dose equivalente HE Dose Efetiva He Hélio – 2 N Núcleo radioativo Po Polônio – 218 Pb Chumbo - 206 Rn Radônio - 222 Ra Rádio - 226 T1/2 Meia-Vida T Vida-Média U Urânio - 238 Z Número atômico WR Fator qualidade X Exposição α Partícula alfa γ Radiações gama v Neutrino λ Constante de decaimento
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CLS Commission on Life Sciences CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear EPA Environmental Protection Agency IARC International Agency for Research on Cancer ICRP International Commission on Radiological Protection IPEN Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IRD Instituto de Radioproteção e Dosimetria LANL Los Alamos National Laboratory NAS National Academy of Sciences NRC Nuclear Regulatory Commission NCRP National Committee for Responsive Philanthropy SI Sistema Internacional USEPA United States Environmental Protection Agency UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic
Radiation UTFPR Universidade Tecnológica Federal do Paraná
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................... 14 1.1 OBJETIVOS...................................................................................................... 15 1.1.1 Objetivo Geral................................................................................................ 15 1.1.2 Objetivos Específicos.................................................................................... 15 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.......................................................................... 16 2.1 CONCEITOS GERAIS...................................................................................... 16 2.1.1 Estrutura da matéria...................................................................................... 16 2.1.2 Radioatividade............................................................................................... 21 2.1.3 Séries radioativas naturais............................................................................ 28 2.1.3.1 Atividade..................................................................................................... 30 2.1.3.2 Meia-Vida................................................................................................... 31 2.1.3.3 Vida Média.................................................................................................. 31 2.1.3.4 Exposição .................................................................................................. 32 2.1.3.5 Dose Absorvida ......................................................................................... 33 2.1.3.6 Dose Equivalente ...................................................................................... 33 2.1.3.7 Equivalente de Dose Efetiva ..................................................................... 33 2.1.3.8 Fontes naturais de radiação....................................................................... 35 2.1.3.9 A contaminação do solo e da água............................................................ 37 2.1.3.9.1 Comportamento dos radionuclídeos em solo.......................................... 38 2.1.3.9.1.1 Captação de solos................................................................................ 39 2.1.3.9.1.2 Deposição foliar de radionuclídeos...................................................... 40 2.1.3.9.1.3 Transporte de partículas ...................................................................... 41 2.1.3.9.1.4 Urânio e Tório....................................................................................... 41 2.1.3.9.1.5 Rádio.................................................................................................... 41 2.1.3.9.2 Água subterrânea.................................................................................... 42 2.1.3.9.3 Solo de Curitiba....................................................................................... 43 2.2 RADÔNIO (222Rn)............................................................................................. 44 2.3 MITIGAÇÃO...................................................................................................... 56 2.3.1 Aeração......................................................................................................... 56 2.3.1.1 Pacotes de Torre de Aeração..................................................................... 57 2.3.1.2 Spray de Aeração....................................................................................... 58 2.3.1.3 Jato de Aeração......................................................................................... 58 2.3.1.4 Pressão de Aeração................................................................................... 58 2.3.1.5 Aeração Difusora........................................................................................ 59 2.4 CÂMARA DE IONIZAÇÃO................................................................................ 60 2.4.1 Equipamento AlphaGUARD.......................................................................... 60 3METODOLOGIA................................................................................................... 65 3.1MEDIDAS DAS AMOSTRAS DE ÁGUA........................................................... 65 3.2 MEDIDA NO SOLO.......................................................................................... 73 3.2.1Instruções para coleta do gás Radônio.......................................................... 76 3.3 ANALISE DOS DADOS.................................................................................... 78 4 RESULTADOS E DISCUÇÕES.......................................................................... 79 4.1 AMOSTRAS DE ÁGUA.................................................................................... 79 4.2 AMOSTRA EM SOLO...................................................................................... 91 5 PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA........................................................... 93 6 CONCLUSÕES................................................................................................... 96
Há um aumento no risco de câncer pulmonar quando relaciona o Radônio
com os trabalhadores de subsolo, a EPA (2003) relata que em 27.000 pessoas com
câncer de pulmão, 68.000 eram mineradores.
A IARC, Agência Internacional para Pesquisas sobre o Câncer, classificou o
radônio como um carcinogênico humano. Estimativas apresentadas pela Agencia
Nacional de Ciência (NAS) relatam que a cada quatro mortes por câncer de pulmão,
uma é devido à inalação do radônio (NAS, 1999).
55
A NAS (1999) relata que 4% dos casos de óbito por câncer de pulmão, são
causados pela inalação do Radônio, poderiam ser evitados com o controle e a
diminuição da exposição desse gás nas residências.
A EPA (1999) estima aproximadamente 13.600 mortes por câncer de pulmão
por ano no EUA, devido à exposição de Radônio em interiores. O Radônio é
considerado a segunda principal causa de câncer de pulmão (LEWIS et al., EPA,
1999; EPA, 2009).
Estima-se no EUA, que quase 1 em 15 casa tem níveis elevados de
Radônio. Nem todas as pessoas expostas a níveis elevados desse gás vão adquirir
ou desenvolver câncer de pulmão. Podem-se levar muitos anos entre a exposição ao
Radônio-222 e o aparecimento da patologia (EPA, 2009).
Na Tabela 2.9 são demonstrados os acontecimentos históricos do Radônio:
Tabela 2.9 - Acontecimentos relacionados com o Radônio ANO ACONTECIMENTOS RELACIONADOS COM O RADÖNIO 1597 Georgius Agricola cosntatou grande n° de casos de cancer de pulmão em
trabalhadores de minas (Saxônio e Boemia) 1879 Harting e Hess (físicos alemães) dizem que muitas mortes de trabalhadores de minas
estão relacionadas com câncer de pulmão (Schneeberg) 1896 Antoine Henri Becquerel – descobriu que o sol emite radiações espontâneas 1898 Pierre e Maria Curie descobrem outros elementos radioativos (polônio e rádio) 1898 Rutherford descobre as partículas alfa e beta 1899 Rutherford descobre a emanação do 232Th (decaimento até 220Rn) 1900 Dom descobre a emanação do 238U (226Ra – decaimento até 222Rn) 1901 Rutherford e Brooks mostram que o radônio é um gás radioativo 1902 Thomson encontra radônio na água 1903 Rutherford e Soddy – meia-vida do radônio: 3,7 dias 1913 Amstein identifica morte de trabalhadores de mina por câncer de pulmão através de
autopsia 1914 Primeira consideração de radônio em propósitos médicos 1921 Margaret Ulig sugere que o câncer de pulmão é causado pela emanação do radônio
nas minas 1925 Primeira menção da palavra radônio provoca câncer de pulmão
40/anos Muitas evidências de que o radônio provoca câncer de pulmão 1941 Proposta de concentração máxima de radônio no ar de 10 pCi/L (370 Bq/m3) 1955 Introdução do termo working level 1957 Célula de Lucas 1957 Novas evidências da presença de radônio na água nos EUA (Maine) 1984 Altas concentrações de radônio são encontradas em residências nos EUA (New
Jersey) Fonte: (COTHERN, 1987).
56
2.3 MITIGAÇÃO
Após a realização das medidas de nível de Radônio na água e a verificação
desses resultados forem acima das normas estabelecidas, já mencionadas, é
necessário realizar medidas de mitigação. Há duas medidas usualmente utilizadas
como: a utilização de um filtro de carvão ativado granular (GAC), e o dispositivo de
aeração. O GAC tem um menor custo se comparado ao método da aeração, no
entanto o problema é a manipulação, coleta e armazenagem desse filtro, já que ele
é um material que vai absorver o radônio e, portanto manter sua emissão radioativa
(EPA, 1999).
Alguns sistemas de mitigação podem reduzir em 99% os níveis de Radônio
nas residências (EPA, 2009).
Devem-se realizar medidas do gás durante as construções, para que as
providencias sejam tomadas antes da ocupação das pessoas nesse local, no
entanto se o imóvel já estiver construído, é recomendável verificar os níveis de
radônio, e se esse for acima ou igual de 4pCi/L é necessário realizar um sistema de
mitigação (EPA, 2009).
2.3.1 Aeração
A aeração pode ser descrita como o processo em que o ar e água ficam em
estreito contato entre si, para a transferência de componentes indesejáveis da água
para o ar, como alguma matéria orgânica natural e, portanto melhorar o tratamento
da água (EPA, 1999).
Esse método é utilizado para aumentar a velocidade do processo natural,
para que ocorra equilíbrio entre substâncias voláteis, dissolvidas na água (EPA,
1999).
57
O Radônio sendo muito volátil, facilmente é transferido da água para o ar
assim o método de aeração é um dos mais utilizados no processo de reduzir o nível
de radônio na água, sendo que é realizado através: da razão entre o volume de ar
fornecido por unidade de água tratada; o tempo de contato; a área disponível para
transferência de massa; pressão parcial de gases na atmosfera aerador; uma boa
dispersão de gases residuais na atmosfera; a temperatura da água e do ar e as
condições físico-químicas do radônio (EPA, 1999; CLS, 1999, DRAGO, 1998).
O Radônio pode ser removido da água por aeração, basicamente por dois
processos diferentes: água liberada para a atmosfera ou ar liberado para a água
(ANNANMÄKI, et al., 2000).
Alguns produtos como o ferro pode precipitar como hidróxido férrico durante
a aeração. Os precipitados podem instalar-se no fundo do tanque de aeração e
podem ser removido por um filtro de sedimentos instalado após o aerador ou
liberados na rede de água (ANNANMÄKI, et al., 2000).
Vários tipos de equipamento de aeração são fabricados. Todos eles
beneficiam o mesmo princípio físico: troca gasosa. E são muito capazes de reduzir
as concentrações muito altas de Radônio em água potável para níveis aceitáveis
(ANNANMÄKI, et al., 2000).
Dentro do processo de aeração podem ser utilizados alguns métodos para
redução do gás como:
2.3.1.1 Pacotes de Torre de Aeração
Esse método é utilizado para remover gases voláteis indesejáveis da água e
a introdução de gases, principalmente de oxigênio, na água (DRAGO, 1998).
Nesse a água flui para baixo do alto de uma torre, em media de 3 a 9 metros
de altura, assim escorrendo através de embalagem plástica, ao mesmo tempo um
fluxo de ar é bombeado sobre a água, portanto ocorre uma eficiente transferência de
massa, que proporciona um contato contínuo e profundo do líquido com o gás que
minimiza a espessura da camada de água na embalagem.
58
Essa água é armazenada em um reservatório logo abaixo da Torre e
bombeada para um tanque ou direcionada diretamente para a distribuição e
consumo, e o Radônio evaza para atmosfera através de um orifício no alto da torre.
Contudo ocorre a redução do Radônio com esse método de fluxo contra a corrente
(CLS, 1999; EPA, 1999, DRAGO, 1998).
2.3.1.2 Spray de Aeração
Nesse método a água é formada por gotículas quando são forçadas a sair
por um bocal, essas gotículas são pulverizadas em varias direções, assim são
facilmente adaptadas em tanques de armazenamento. Reduzindo a concentração de
radônio (CLS, 1999).
2.3.1.3 Jato de Aeração
Método utilizado em pequenos tanques de armazenamento de água, assim a
água é bombeada através de um dispositivo, como um jato ejetor que aspira o ar
para dentro da água. O Radônio é liberado e a água tratada é armazenada em outro
tanque.
Esse deve ser repetido varias vezes para a remoção ser elevada
(CLS,1999).
2.3.1.4 Pressão de Aeração
O ar é injetado em uma câmera pressurizada, assim o gás é liberado quando
a água é mantida em pressão atmosférica. Esse método é utilizado em situações
especiais, pois a energia necessária para injetar o ar pode ser muito alta (CLS,
1999).
59
2.3.1.5 Aeração Difusora
O sistema de Aeração Difusora é o método em que o ar é injetado na água
através de bolhas, por meios de difusores submersos ou placas porosas.
Quando o reservatório apresenta uma maior área de superfície por unidade
de volume, ocorre uma maior transferência de massa.
As bolhas de ar produzidas pela ascensão difusoras através da água criam
turbulências e fornecendo uma oportunidade para a transferência de materiais
voláteis como o Radônio.
A transferência do gás geralmente pode melhorar quando a profundidade do
recipiente for maior, produzindo pequenas bolhas.
Os difusores de ar podem ser colocados ao lado do tanque para induzir
turbulência e ajudar na transferência de gás. Quando utilizadas placas porosas,
essas devem ficar localizadas na parte inferior do recipiente. Se forem usados tubos
perfurados, esses podem ser suspensos a metade da profundidade do recipiente,
para reduzir a compressão.
O Radônio é reduzido dessa água quando o gás penetra nas bolhas e sobe
para superfície sendo expelido para fora da unidade (CLS, 1999; EPA, 1999).
Esse método pode ter uma eficácia de 90% na redução do radônio (EPA,
1999).
A EPA estima que as medidas de Mitigação possam ser utilizadas para
reduzir a exposição do Radônio em 6 milhões de casas na U.S. e diminuir a
concentração de 14,8x1010Bq/L para menos de 7,4x1010Bq/L, assim poderia evitar
que cerca de 2200 mortes por câncer de pulmão ao ano. Essa estima que 16
milhões de casas nos U.S. tem níveis de Radônio maiores que 7,4x1010Bq/L (EPA,
1999).
O método de Difusão apresenta uma menor área interfacial de transferência
de massa, mas, no entanto há um maior contato do líquido com o ar em um maior
tempo, comparado com o do método de Pacotes de Torre de Aeração (DRAGO,
1998).
60
2.4 CÂMARA DE IONIZAÇÃO
Câmara de ionização é o instrumento que mede a exposição, “capaz de
coletar cargas de um único sinal, produzidos por elétrons secundários num volume
de ar de massa conhecida” (SCAFF, pg 69, 1979).
A câmara de ionização está classificada entre os tipos de detectores a gás,
os quais fazem suas detecções através das ionizações provocadas pela radiação ao
atravessar um determinado volume de gás. Os íons gerados são transformados em
um pequeno fluxo de cargas (ou corrente) que é proporcional à quantidade de
radiação incidente na câmara, e pode ser medido com razoável exatidão.
Com o uso de algumas técnicas, pode-se converter essa medida em Dose
Absorvida, que por sua vez permite calcular a Dose Efetiva ou ainda a Dose
Equivalente, que são grandezas mais úteis em termos de danos biológicos
provocados pela radiação.
Uma câmara de ionização pode ser utilizada para detectar e medir qualquer
tipo de radiação que seja capaz de ionizar o gás presente na câmara. Entre essas
radiações estão os fótons (Raios X e gama), os elétrons, os pósitrons, as partículas
alfa, e os íons.
Em sua forma mais simples, uma câmara é um mecanismo que coleta as
cargas elétricas liberadas no gás (geralmente ar) pela radiação ionizante que o
atravessa (TAUHATA et al., 2003; KNOLL, 1989; JOHNS et al., 1983) .
2.4.1 Equipamento AlphaGUARD
O AlphaGUARD é um equipamento portátil, sendo um detector de estado
sólido, que contém uma câmara de ionização, pulso-ionização, onde verifica as
medidas de concentração de Radônio no ar, solo, água e materiais de construção,
assim gravando dados como: a umidade relativa; a temperatura ambiental e a
pressão atmosférica (GENITRON, 2007).
A câmara de ionização é cilíndrica, com volume de 0,56L. e uma diferença
de potencial de + 750V (quando ligado).
61
Devido aos filtros de fibra de vidro acoplados nesse equipamento outros
materiais como poeira e produtos de decaimento do radônio, não penetram no
mesmo (GENITRON, 2007).
O equipamento demonstrado nas Figuras 2.21 e 2.22 possui elementos
como: uma tela multifuncional; lâmpada indicadora operacional; chaves do usuário;
adaptador ativo, modelo PQ 2000; conexões elásticas e adaptador de fluxo, modelo
PQ 2000 PRO.
Figura 2.21 - AlphaGUARD Fonte: GENITRON (2007).
Figura 2.22 - Foto do AlphaGUARD Fonte: Autoria própria (2011).
62
Também possui acessórios externos como: bateria de impulsionador;
medidor principal TN-WL-02 dos subprodutos de Radônio; unidade do multisensor;
AlphaPUMP e unidade do gás do solo.
O AlphaPUMP representado na Figura 2.23, é uma bomba na qual bombeia
o gás para câmara de ionização, cerca de 0,03 a 11 minutos (GENITRON, 2007).
Figura 2.23: Foto do AlphaPUMP
Fonte: Autoria própria (2011).
63
O AlphaGUARD é capaz de monitorar o gás entre 2 a 2000000 Bq/m3 e pode funcionar na faixa de 1 a 10 minutos como se pode observar na Figura 2.24:
Figura 2.24 - Gráfico da concentração de Radônio-222 Fonte: GENITRON (2007).
Para realização das medidas de Radônio na água é utilizado o AquaKit
(Figura 2.25 e 2.26) que contem: uma espuma de apoio; filtro de segurança; tubo de
desgaseificação (100ml); tubo de segurança (100ml), seringa plástica e três
mangueiras (GENITRON, 2007).
Figura 2.25 - AquaKit para analise de Radônio na água Fonte: GENITRON (2007).
64
Para a realização das medidas no solo são utilizadas: uma mangueira azul
(6mm); uma mangueira transparente (8mm); broca e um sonda, como podemos
observar nas Figuras 2.26 e 2.27:
Figura 2.26 - Imagem para analise de Radônio no solo Fonte: GENITRON (2007).
Figura 2.27 - Imagem da sonda para medidas de Radônio no solo Fonte: GENITRON (2007).
65
3 METODOLOGIA
Em 2010 o Laboratório de Radiação Ionizante da Universidade Tecnológica
Federal do Paraná (UTFPR) realizou análise da Concentração de Radônio-222 nas
Águas Subterrâneas de Curitiba e Região Metropolitana, no entanto alguns dos
locais pesquisados foram encontrados dados significativos quanto à alta
concentração de Radônio nas águas de poços.
Assim devido a importância de utilizar essas águas contaminadas pelo
Radônio-222, esta dissertação apresenta os resultados de mitigação, sendo a
Aeração Difusora.
Para avaliar as concentrações desse gás, foram realizadas medidas com as
águas de poço e solo, com o aparelho AlphaGUARD, em um desse locais
pesquisados anteriormente pela UTFPR.
3.1 MEDIDAS DAS AMOSTRAS DE ÁGUA
As amostras de água subterrânea foram coletadas de um poço, que contém
uma bomba para levar a água do fundo até a superfície e um registro de saída.
Todas as coletas das amostras ocorreram através dos seguintes
procedimentos:
O registro foi aberto para deixar a água fluir por cinco minutos, tempo
necessário par que se tenha certeza que a água venha do fundo e não
a que esteja nas tubulações;
Foram coletadas as amostras de água em um galão de 20 litros, assim
esperando que todo galão enchesse, evitando derrubar e movimentar a
água, verificando se não havia ar no interior do recipiente;
Todas às vezes foram verificados o fechamento do galão, para evitar a
entrada de ar, e para que não ocorresse a liberação do Radônio a
partir dele.
66
Anotados os dados, como a data, o horário e o local da retirada das
amostras, conforme a folha de anotações representada na Figura 3.1,
e levado ao Laboratório de Radiações Ionizantes da UTFPR.
Figura 3.1– Folha de anotações das medições de Radônio Fonte: UTFPR (2010).
Para realizar as medidas das amostras de água, foram utilizados os
materiais relacionados abaixo, demonstrados também nas Figuras 3.2 e 3.3:
Aparelho AlphaGuard;
Bomba AlphaPUMP;
AquaKit, que contém:
Ø 1 tubo de desgaseificação (100ml);
Ø 1 tubo de segurança (100ml);
Ø 1 seringa plástica;
Ø Mangueiras (sendo uma delas com filtro).
67
Figura 3.2 - Foto do AquaKit Fonte: Autoria própria (2011).
Figura 3.3 - Foto AquaKit e AlphaGUARD Fonte: Autoria própria (2011).
68
Para realizar a monagem do AlphaGuard e do AquaKit foram seguidos os
procedimentos:
O bocal inferior do tubo de desgaseificação foi unido ao bocal inferior
do tubo de segurança. Esta conexão é composta por duas mangueiras
de 150 mm com o dispositivo de fechamento rápido, conhecido
também como “relógio”.
O bocal superior do tubo de segurança foi conectado ao bocal “IN” do
AlphaPUMP com a mangueira de 400 mm.
O bocal “OUT” do AlphaPUMP foi conectado com o adaptador ativo
localizado na lateral do AlphaGUARD (comprimento da mangueira de
500 mm).
O bocal do adaptador de fluxo no de trás do AlphaGUARD foi
conectado com o bocal superior do tubo de desgaseificação
(comprimento da mangueira de 600 mm).
Ao manter o fluxo de gás do AlphaPUMP dessa maneira, a total segurança
do aparelho foi assegurada contra a invasão de água por meio do filtro interno contra
água. O material das mangueiras não permitiram que o 222Rn saísse do sistema.
As conexões e os anéis de fechamento adjacentes foram mantidos longe de
partículas de sujeira, ou seja, foram limpos antes da medição.
A descrição a seguir contém os passos que foram executadas as medições
em ordem sistemática.
Ao iniciar a medição, foram anotados, na folha de medições de Radônio, os
seguintes dados:
O número da corrida, que aparece no visor do AlphaGUARD;
Hora local;
Hora do aparelho;
Data;
Temperatura;
Pressão;
Umidade do ar.
69
Foram realizados os seguintes passos para a medição das amostras:
Todas às vezes ao ligar o monitor do AlphaGUARD foram selecionado
o modo de medição “1 min FLOW” (a configuração é feita pelo menu
do AlphaGUARD ou utilizando o software AlphaEXPERT);
As torneiras tripartidas dos tubos de desgaseificação e de segurança
foram deixadas na posição de 3 horas do relógio prevista para a
amostragem;
Com a seringa, foi transfira a amostra de água do galão para o tubo de
desgaseificação;
Esvaziado a seringa lentamente no tubo. Evitando fazer bolhas ao
transferir a amostra de água;
As torneiras tripartidas dos tubos de desgaseificação foram deixadas
na posição de 6 horas do relógio imediatamente para o modo de
medição, com isso o ciclo de gás ficou fechado;
Removido a injeção plástica do soquete de conexão vertical do tubo de
desgaseificação;
Escolhido o nível de fluxo do AlphaPUMP para a escala de 0,5 L/min;
Colocado o interruptor de operação do AlphaPUMP na posição “ON” (=
começando a medição da amostragem);
Realizado a medição durante minutos ou horas e desligar o
equipamento;
Removido a amostra de água medida da unidade de desgaseificação;
Desconectado o tubo do adaptador ativo na parte traseira do
AlphaGUARD;
Escolhido o nível de fluxo do AlphaPUMP para a escala de 1 L/min e
deixado o interruptor na posição “ON” (limpeza da instalação de
medição com ar ambiente);
Logo após as primeiras medidas sem a utilização do método de
gaseificação, foram anotados os dados na folha de medições.
Para medida de gaseificação foram utilizados uma pedra porosa, uma
mangueira (Figura 3.4), um fluxômetro-Rotametro (Figura 3.5), uma
bomba de ar (aerador) (Figura 3.6) e um recipiente de 15 litros (Figuras
3.7 e 3.8).
70
Figura 3.4 - Foto da pedra porosa e mangueira Fonte: Autoria própria (2011).
Figura 3.5 - Foto do fluxômetro Fonte: Autoria própria (2011).
71
Figura 3.6 - Foto do aerador Fonte: Autoria própria (2011).
Figura 3.7 - Foto do recipiente Figura 3.8 - Foto do recipiente Fonte: Autoria própria (2011). em aeração Fonte: Autoria própria (2011).
Assim foram realizadas as medidas da mesma forma das anteriores.
72
A medida de gasificação utilizada foi a Aeração Difusora, foram
realizados os seguintes métodos:
A água foi transferida do galão para o recipiente de 15 litros, esse com
uma área de superfície de 0.07065 m2;
Inserido a pedra porosa no recipiente, para a gaseificação da água;
Em seguida ligada a bomba de ar e escolhido um fluxo de 10L/min;
Esse processo de gaseificação permaneceu durante um período de 4 dias,
para a realizações das medidas, respeitando o período de decaimento do Radônio
(3,82 dias).
Depois de realizadas as medidas, foram iniciados o processo de dados
produzidos durante a operação, assim foram transferidas as medidas do
AlphaGUARD para o computador, que foram gravadas e analisadas.
73
3.2 MEDIDAS NO SOLO
Para as medições das concentrações do 222Rn no solo foi utilizada uma
broca e uma sonda. A broca ilustrada nas Figuras 3.9 a e b e 3.10 consiste em um
tubo de aço SAE1020 com 16 mm x 1100 mm, haste para girar 350 mm e broca com
30 mm.
Figura 3.9 – A e B: Imagens da broca Fonte: Autoria própria (2011).
Figura 3.10 - Foto da broca Fonte: Autoria própria (2010).
74
A sonda demostrada na Figura 3.11 a e b, 3.12 a e b e 3.15, fabricada com
um tubo do mesmo aço com diâmetro externo de 22 mm, diâmetro interno 13 mm e
ponteira na Figura 3.13 a e b e 3.14, móvel com 35 mm. O equipamento foi
desenvolvido com este tubo para que o gás Radônio-222 possa sair do solo e ser
captados pela câmara de ionização AlphaGUARD.
Figuras 3.11 - A e B: Imagens da sonda Fonte: Autoria própria (2011).
Figuras 3.12 - A e B: Imagens da sonda Fonte: Autoria própria (2011).
75
Figuras 3.13 - A e B: Imagens da ponta da sonda Fonte: Autoria própria (2011).
Figura 3.14 - Foto da ponta da sonda Fonte: Autoria própria (2010).
Figura 3.15 - Foto da ponta da sonda com a mangueira azul Fonte: Autoria própria (2010).
76
O equipamento foi transportado até o local da coleta para realizar análise no
solo, esse o mais virgem possível, para que o Radônio não tenha emanado para a
atmosfera através de perfurações e escavações no local.
Para realizar a coleta do gás no solo, foram necessários os seguintes
equipamentos:
Maleta do AlphaGuard, contendo todas as peças;
Mangueira azul (6 mm) junto com a mangueira transparente (8 mm);
Conjunto de trado para fazer o furo no solo;
Sonda para fazer a aquisição do gás.
3.2.1 Instruções seguidas para a coleta do gás Radônio
Verificado se o tempo estava favorecendo a umidade do solo;
No terreno desejado, foi escolhida uma área de terra que estivesse
adequada, limpa, sem muitas pedras e sem ser próximo de árvores;
Perfurado o solo aproximadamente 1 metro utilizando a broca;
Inserido a sonda no orifício do solo até o fundo;
Recolhido um pouco da terra que foi retirada para tampar o orifício,
com o objetivo de evitar a vazão do gás. Para isso foi necessário pisar ao redor da
sonda.
Tracionado a sonda 5 centímetros para permitir a entrada do gás
nessa;
Conectado a mangueira azul no engate rápido da sonda e ligada na
Alpha Pump;
Em seguida foi selecionada a taxa de fluxo da bomba para 0,5 L/min;
Ligado a bomba por aproximadamente 20 minutos;
Conectado a bomba no filtro, e o filtro no AlphaGuard (ligado-o);
Após 20 minutos do início da medida, foi selecionada a taxa de fluxo da
bomba de 0,5L/min para 0,3L/min;
Após uma hora de medida foi desligado o Alpha Pump e o
AlphaGUARD ficou ligado mais 15 minutos.
77
Realizado anotações no relatório, desligado o equipamento e retirado
a sonda do solo.
Todo processo de medida teve a duração de aproximadamente duas horas.
A Figura 3.16 demonstra a medida realizada no solo com todos os
equipamentos já mencionados.
Figura 3.16: - Foto da medida de Radônio no solo Fonte: Autoria própria (2011).
Ao final da medida, foram anotados novamente os dados, desmontado o
aparelho e levado-o para o laboratório para realizar as análises dos dados.
78
3.3 ANÁLISE DOS DADOS
Após analisar as medidas através do software AlfaEXPERT, duas equações
foram utilizadas para verificar a concentração de Radônio-222 na água, sendo uma
delas é a que caracteriza a concentração de Radônio na água em Bq/L demostrada
na equação (19) (GENITRON, 2007):
(19)
Onde (CAr) é a concentração de Radônio no ar do sistema após a liberação
de Radônio-222 na água, (CO) é a concentração de Radônio antes do inicio das
medidas, (VSistema) é o volume total em ml, (VAmostra) é o volume da amostra de água
e (K) é o coeficiente de partição.
A segunda equação é para o cálculo inicial da atividade do
Radônio (Bq/L) da amostra, para corrigir o tempo onde há um atraso da coleta das
amostras às medições:
(20)
Onde (C(t)) é a atividade (Bq/L) no tempo (t) após a amostra foi coletada e (λ) é a
constante de decaimento (GENITRON, 2007).
(19)
79
4 RESULTADO E DISCUÇÕES
4.1 AMOSTRAS DE ÁGUA
Os resultados obtidos sobre a concentração média do Radônio-222 em
amostras de água de poço em Curitiba, em conjunto com erros associados e
concentração estimada sem e com o método de aeração, estão representados nas
Tabelas e Figuras 4.1 a 4.10
Tabela 4.1 - Dados da amostra 1- Coleta em 28/02
DATA Rn-222 – COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
28/02/11 - 7.096 11,11 24,550*
01/03/11 12,900 7,063 11,11 20,477
02/03/11 7,989 5,561 11,11 17,080
03/03/11 4,562 4,527 11,11 14,247
04/03/11 3,171 4,086 11,11 11,883
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.1 - Gráfico dos dados da amostra 1- Coleta em 28/02 Fonte: Autoria própria (2011).
80
Na Tabela e Figura 4.1 pode-se observar que a medidas inicial da
concentração de Radônio-222 era 24,550, essa diminuiu cerca de 47,5% na
primeiras 24hs, com o a utilização do método de mitigação, sendo que sem o a
aeração diminuiria apenas 16,6%.
Tabela 4.2 - Dados da amostra 2- Coleta em 28/03
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
28/03/11 - 8,099 11,11 26,131*
29/03/11 11,953 6,924 11,11 21,796
30/03/11 5,324 5,037 11,11 18,180
31/03/11 3,620 4,300 11,11 15,164
2,555 3,000 11,11 12.648
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.2 - Gráfico dos dados da amostra 2- Coleta em 28/03 Fonte: Autoria própria (2011).
Na Tabela e Figura 4.2 pode-se observar que nas primeiras 24hs a
concentração de Radônio-222 diminuiu 11,953 mais do que a concentração que
deveria ter no tempo de sua meia-vida (3,82 dias), que seria 12,648 Bq/L.
81
Tabela 4.3 - Dados da amostra 3 - Coleta em 04/04
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
04/04/11 - 8,566 11,11 28,354*
05/04/11 12,785 7,057 11,11 23,650
06/04/11 5,484 4,678 11,11 19,727
07/04/11 3,590 4,450 11,11 16,454
08/04/11 2,886 3,633 11,11 13,724
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.3 - Gráfico dos dados da amostra 3 - Coleta em 04/04 Fonte: Autoria própria (2011).
Na Tabela e Figura 4.3, pode-se observar que nas primeiras 48hs a
concentração do gás diminuiu mais do que o limite estabelecido pela USEPA - 11,11
Bq/L, cerca de 5,484 Bq/L.
82
Tabela 4.4 - Dados da amostra 4 - Coleta em 18/04
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
18/04/11 - 6,488 11,11 18,859*
19/04/11 10,647 6,308 11,11 15,730
20/04/11 8,218 5,739 11,11 13,121
21/04/11 6,109 5,285 11,11 10,944
22/04/11 4,384 4,983 11,11 9,128
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.4 - Gráfico dos dados da amostra 4 - Coleta em 18/04 Fonte: Autoria própria (2011).
Na amostra 4 a concentração inicial de Radônio diminuiu cerca de 76,75%
com o método de aeração, sendo que deveria diminuir apenas 51,60% com o
decaimento natural do gás, assim tendo um ganho de 25,15%.
83
Tabela 4.5 - Dados da amostra 5 - Coleta em 25/04
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
25/04/11 - 7,194 11,11 21,942*
26/04/11 6,469 4,957 11,11 18,302
27/04/11 5,149 4,719 11,11 15,266
28/04/11 2,391 3,101 11,11 12,733
29/04/11 1,853 2,942 11,11 10,621
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.5 - Gráfico dos dados da amostra 5 - Coleta em 25/04 Fonte: Autoria própria (2011).
Na amostra 5 a concentração de Radônio-222 na primeiras 24hs, diminuiu
cerca de 70,52% da concentração inicial e se apresentou menor do que a do limite
estabelecido.
84
Tabela 4.6 - Dados da amostra 6- Coleta em 02/05
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
02/05/11 - 6,479 11,11 19,183*
03/05/11 12,451 6,572 11,11 16,001
04/05/11 7,863 5,711 11,11 13,346
05/05/11 2,771 3,202 11,11 11,132
06/05/11 1,666 2,986 11,11 9,285
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.6 - Gráfico dos dados da amostra 6 - Coleta em 02/05 Fonte: Autoria própria (2011).
Na Tabela 4.6 pode-se observar que na primeira medida com aeração a
concentração de Radônio diminuiu cerca de 35,10% da medida inicial, no entanto a
concentração desse gás naturalmente deveria diminuir apenas 16,59% dessa
concentração. Assim a concentração teve uma queda de 18,51% com o método de
aeração se comparada com o decaimento natural do Radônio-222. Já na última
medida da amostra 6, a queda foi de 91,35%.
85
Tabela 4.7 - Dados da amostra 7 - Coleta em 09/05
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
09/05/11 - 7,020 11,11 20,800*
10/05/11 12,018 6,685 11,11 17,349
11/05/11 7,637 5,702 11,11 14,471
12/05/11 5,049 4,827 11,11 12,070
13/05/11 4,056 4,488 11,11 10,068
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.7 - Gráfico dos dados da amostra 7 - Coleta em 09/05 Fonte: Autoria própria (2011).
Na amostra 7 pode-se observar que a medida inicial diminuiu cerca de
80,5% no quarto dia utilizando o método de aeração, no entanto o gás diminuiria
naturalmente 51,60%.
86
Tabela 4.8 - Dados da amostra 8 - Coleta em 30/05
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
30/05/11 - 9,482 11,11 35,867*
31/05/11 25,125 12,343 11,11 29,917
01/06/11 18,282 10,381 11,11 24,954
02/06/11 12,961 8,698 11,11 20,814
03/06/11 8,625 7,085 11,11 17,361
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.8 - Gráfico dos dados da amostra 8 - Coleta em 30/05 Fonte: Autoria própria (2011).
Pode-se observar na Figura 4.8 que na primeira medida após a utilização do
método de mitigação, não houve uma queda muito representativa da concentração
do Radônio -222, se comparada com o decaimento natural do gás. Mas no entanto
na quarta medida o valor da concentração do Radônio-222 diminuiu ceca de
75,95,29% comparanda com o decaimento natural.
87
Tabela 4.9 - Dados da amostra 9 - Coleta em 06/06
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
06/06/11 - 5,963 11,11 14,820*
07/06/11 8,538 5,544 11,11 12,361
08/06/11 6,681 5,302 11,11 10,311
09/06/11 5,856 5,132 11,11 8,600
10/06/11 5,157 5,242 11,11 7,173
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.9 - Gráfico dos dados da amostra 9 - Coleta em 06/06 Fonte: Autoria própria (2011).
Na amostra 9 ocorreu um queda na concentração de Radônio-222 de
65,20% da medida inicial com a utilização do método de mitigação. Dentre as
medidas a que teve uma maior diferença na concentração de Radônio-222 foi a do
segundo dia, onde obteve cerca de 6,282 Bq/L.
88
Tabela 4.10 - Dados da amostra 10 - Coleta em 13/06
DATA Rn-222 - COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO (Bq/L)
LIMITE (Bq/L)
Rn-222 - SEM AERAÇÃO (Bq/L)
13/06/11 - 5,399 11,11 11,658*
14/06/11 6,464 4,859 11,11 9,724
15/06/11 4,785 4,704 11,11 8,111
16/06/11 4,614 4,402 11,11 6,765
17/06/11 3,531 4,025 11,11 5,642
*Medida inicial
Fonte: (Autoria própria, 2011)
Figura 4.10 - Gráfico dos dados da amostra 10 - Coleta em 13/06 Fonte: Autoria própria (2011).
Na amostra 10 houve uma diferença nas concentração de Radônio-222 no
segundo dia, onde diminuiu cerca de 44,55% da medida inicial, utilizando o método
de aeração.
Após realizar todas as medidas das amostras foi calculado a média
ponderada (y) demostrada na equação (21) dos resultados das medições, com seus
pesos estatísticos ( pi) na equação (22) (VUOLO, 2005):
(21)
89
(22)
(23)
Onde σy é a incerteza na aproximação de y (VUOLO, 2005).
Tabela 4.11 - Concentração de 222Rn com aeração
HORAS Rn-222 – COM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO
0 20,236 2,185
24 10,123 1,985
48 6,680 1,705
72 4,075 1,365
96 3,102 1,213
Tabela 4.12 - Concentração de 222Rn sem aeração
HORAS Rn-222 – SEM AERAÇÃO (Bq/L) ERRO
0 20,236 2,185
24 16,879 1,822
48 14,079 1,520
72 11,743 1,268
96 9,795 1,058
90
Figura 4.11 - Gráfico da média ponderada. Fonte: Autoria própria (2011).
Nas Tabelas 4.11 e 4.12. e Figura 4.11. pode-se observar que a medida
inicial da concentração de Radônio-222 foi de 20,236 Bq / L, e que essa diminuiu
cerca de 49,98% nas primeiras 24 horas, com a utilização do método de mitigação, e
sem o método de aeração seria apenas 16, 59%.
Nas primeiras 24 horas a concentração de Radônio-222 foi de 10,123Bq / L,
assim diminuiu praticamente a concentração que deveria ter no momento da sua
meia-vida (3,82 dias), o que seria 9,795 Bq / L.
Nas 48 horas a concentração do gás decaiu mais do que o limite
estabelecido pela EPA - 11,11 Bq / L, cerca de 6,680 Bq / L.
Ao comparar os valores de concentração de Radônio-222 em 96 horas com
o uso de mitigação sendo 3,102 Bq / L e sem o método 9,795 Bq / L, há uma
diminuição da concentração de 68,33%.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
10
15
20
25
t,h
CÁ
gua,
Bq
/L
91
Constata-se também que a medida de aeração utilizada apresentou
resultados satisfatórios, já que nas primeiras 24horas com a utilização do método de
aeração, a concentração de Radônio-222 diminuiu aproximadamente a metade do
valor inicial, o que deveria acontecer somente após 3,82 dias, ou seja meia-vida.
No entanto, mesmo usando o método de aeração os resultados não atingir o
valor definido pelo Ministério da Saúde (2004) que é de 0,1 Bq / L para a
radioatividade alfa total de água para consumo humano.
4.2 AMOSTRA EM SOLO
Na Tabela 4.13 pode–se observar que a medida iniciou às 11:02 horas do
dia 24/05/11, com um fluxo de 1L/min no Alfa Pump e permaneceu até as 11:29
horas para a limpeza do aparelho, assim as 11:30 iniciado a medida no solo. Às
11:34 horas foi mudado o fluxo para 0,03L/min e às 12:15 horas desligado o Alfa
Pump. Às 12:30 desligado o AlfaGUARD.
Tabela 4.13 - Dados da amostra no solo - Coleta em 24/05 DATA RADÔNIO - 222
Figura 4.12 - Gráfico dos dados da amostra no solo - Coleta em 24/05 Fonte: Autoria própria (2011).
Na Figura 4.12 pode-se observar que das 11:30 até aproximadamente as
11:40 horas a concentração de Radônio -222 teve um pico, chegando ao máximo de
37,376KBq/m3, onde foi sorvido todo o gás daquela região, assim esse resultado
pode ter algumas causas como: composição e impermebilidade do solo;
meteorologia; temperatura do ambiente; estação do ano e o período do dia.
93
5 PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA
Após várias realizações de medidas da água de poço, foi verificado que
seria necessária a implantação de mitigação, já que essas amostras tiveram
concentrações de Radônio-222 acima de 11,11 Bq/L estabelecidos pela USEPA
(1999).
Assim constatando que a medida de mitigação aplicada nas amostras foi a
de Aeração Difusora, essa proposta visa à construção de um sistema de aeração
similar a utilizada durante a pesquisa, na qual foi utilizado um recipiente de 15 litros,
uma pedra porosa e um aerador com fluxo de 10L/min, mas com parâmetros
maiores, para suprir a necessidade do local.
Estima-se que o método de mitigação terá a mesma eficácia se utilizado
com materiais adequados, sendo uma caixa de água de 250 litros adaptada com um
aerador com fluxo aproximado - 170L/min, mangueiras, 17 pedras porosas e um
exaustor, representados nas Figuras 5.1 a 5.4:
Figuras 5.1 - Imagem da caixa de água lateralmente Fonte: Autoria própria (2011).
94
Figuras 5.2 - Imagem da caixa de água Fonte: Autoria própria (2011).
Figuras 5.3 - Imagem da caixa de água com acessórios Fonte: Autoria própria (2011).
95
Figuras 5.4 - Imagem da caixa de água ocorrendo à aeração Fonte: Autoria própria (2011).
O método de Aeração Difusora pode ser implantado em qualquer residência,
escola, locais que necessitam utilizar água de poço contaminada pelo Radônio-222.
O custo aproximado dos materiais demonstrada na Tabela 5.1, pode não ser caro se
comparando com o beneficio que esse método traz em longo prazo para a
população e meio ambiente.
Tabela 5.1: Custo aproximado dos materias MATERIAL ESPECIFICAÇÕES QUANTIDADE VALOR UNITÁRIO (REAIS)
Caixa de água 250L 01 93,00 Pedra porosa - 17 0,60
Aerador 170L/min 01 500,00 Exaustor - 01 100,00
TOTAL 703,20
Fonte: Autoria própria (2011).
96
6 CONCLUSÕES
A pesquisa apresentada nessa dissertação demonstrou dados importantes
relacionados com o estudo sobre o Radônio -222, onde foi possível adquirir mais
medidas em Curitiba, tanto do solo quanto da água, contribuindo desta forma com
mais informações sobre a concentração desse gás no Brasil.
As medidas realizadas apresentaram concentrações de Radônio-222 acima
dos limites estabelecidos pela USEPA (1999). Foi apresentado com esses dados um
método de mitigação que possibilita a diminuição da concentração de Radônio-222
em águas de poços, para que ocorra a utilização dessas pela população.
O método de aeração teve um excelente desempenho, onde houve uma
diminuição na concentração de Radônio-222 utilizando o método de aeração de 85%
e se ocorresse apenas o decaimento natural do gás, o decaimento seria de 52% da
concentração inicial. Assim ocorreu um ganho de 33% utilizando o método de
mitigação.
Um dado interessante foi apresentado, sobre o custo que uma mitigação
pode requerer, no entanto a população poderá definir se é viável a instalação desse
método.
Como o foco da pesquisa foi à utilização de um método de mitigação, a
Aeração Difusora, foi realizada apenas uma medida de solo no local onde ocorreram
as coletas de água, para constatar quanto àquele local está contaminado pelo gás e
também para contribuir com mais uma medida de solo em Curitiba.
Algumas dificuldades foram encontradas na realização deste trabalho, onde
fatores climáticos como a chuva impediram em alguns casos a coleta de água e solo
devido à precariedade no acesso no local. Em algumas ocasiões não foi obtido
permissão de pessoas responsáveis pelo local para as realizações das coletas a
serem avaliadas. A indisponibilidade de horários dos integrantes do grupo de
pesquisa e responsáveis pelo local, também foi um precedente importante para
dificultar as coletas de água e medida de solo.
Essa dissertação agrega para o conhecimento e desenvolvimento de
pesquisas sobre o radioisótopo Radônio-222, gás que contribui para o
desenvolvimento de câncer de pulmão.
97
6.1 PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS
Essa pesquisa apresenta vários precedentes para realizações de trabalhos
futuros, entre eles estão:
Realizar análises de água em outros poços em Curitiba;
Realizar análises de solo em outras regiões de Curitiba;
Executar a proposta de mitigação apresentada nessa dissertação;
Propor novas medidas de mitigação para redução da concentração de
Radônio -222;
Realizar análise das amostras em outra câmara de ionização como o
RAD7;
98
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