MEDIDAS DA CONCENTRAÇÃO DE RADÔNIO-222 EM ÁGUA DE POÇO E SOLO DA REGIÃO DO PINHEIRINHO EM CURITIBA E PROPOSTA DE MITIGAÇÃO DA ÁGUA

0
0
104
2 months ago
Preview
Full text

UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PốS-GRADUAđấO EM ENGENHARIA

  Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo deaeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As medidas foram obtidas com a câmara deionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a 6concentração de Radônio na faixa de 2 – 2x10 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos , no Laboratório de RadiaçõesIonizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).

1. Radon. 2. Águas subterrâneas – Análise. 3. Água – Aeração. 4. Solos –Aeração. 5

  Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo deaeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As medidas foram obtidas com a câmara deionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a 6concentração de Radônio na faixa de 2 – 2x10 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos , no Laboratório de RadiaçõesIonizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).

1 INTRODUđấO

  Os limites estabelecidos pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica para o Radônio é de 0,2 a 0,6 Bq/L sendo que medidas de mitigação devem ser tomadas se ultrapassarem 0,6 Bq/L (ICRP, 1993). No Brasil, Estado do Paraná (aqüífero Guarani), foram encontradas concentrações de Radônio-222 entre 41,83 e 57,34 Bq/L e no Estado de São Pauloas concentrações de Radônio-222 entre 0,04 e 204,9 Bq/L (BONOTTO, 2004).

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral O objetivo dessa dissertação é medir a concentração de Radônio-222 naságuas subterrâneas e no solo da região do Pinheirinho em Curitiba e elaborar uma proposta de mitigação. 1.1.2 Objetivos Específicos Os objetivos específicos neste projeto incluem:Coletar amostras das águas de poço, para medir os níveis de concentração do Radônio -222, localizado na região do Pinheirinho em Curitiba;Obter medidas de concentração do gás Radônio no solo na região do Pinheirinho em Curitiba;Elaborar uma proposta de mitigação, para população de Curitiba utilizar essas águas com concentrações menores de Radônio-222.

2 FUNDAMENTAđấO TEốRICA

2.1 CONCEITOS GERAIS

2.1.1 Estrutura da matéria

  Thomson em 1890 relatou que os elétrons constituíam uma parte doátomo, e comparou-o com um pudim de ameixas, onde os elétrons eram as ameixas e a massa positiva o pudim, a Figura 2.2 demonstra essa comparação (SERWAY eJEWETT, 2004): Figura 2.2 - Átomo, modelo de Kelvin-Thomson, pudim de ameixas Fonte: MAGILL e GALY (2005). Mendeleev relatou que os elementos poderiam ser classificados em ordem crescente de massa atômica e que as propriedades químicas e físicas poderiam sersimilares entre os elementos, assim dando origem a tabela periódica que pode ser visualizada na Figura 2.4 (SERWAY e JEWETT, 2004): Figura 2.4 - Tabela Periódica Fonte: MAGILL e GALY (2005).

2.1.2 Radioatividade

  Becquerel1898 Descoberta de outros elementos radioativos: Polônio e Rádio - Casal Pierre e Marie Curie 1898 Em 1897, Rutherford já havia dito que as radiações ocorriam de três formas distintas: emissão de partículas beta, raios gama e de partículas alfa (SELMAN,2000; SCAFF, 1979). O tunelamento de uma barreira demonstrado na Figura 2.7, se dá quando um elétron se aproxima de uma barreira de potencial (K) de uma dada altura (U) eespessura (L), tendo assim uma probabilidade finita (T) de passar por essa barreira, isso pode ocorrer mesmo se a energia cinética (E) for menor que a altura (U).

2.1.3 Séries radioativas naturais

  As três séries radioativa 232 ocorrem naturalmente, com Z > 82, que são a do elemento Tório ( T), com meia 235 vida de 13,9 bilhões de anos - série do Tório, a do Urânio ( U), com meia vida de 238 713 milhões de anos - série do Actínio e do Urânio ( U), com meia vida de 4,5 bilhões de anos - série do Urânio. De acordo com o IPEN (2003), cerca de 70% da radiação que o ser humano recebe é natural.

2.1.3.1 Atividade

  A atividade demonstrada na equação (14), é a taxa de decaimentos por unidade de tempo:R= -dN/dt = λN (14) No Sistema Internacional (SI) a Atividade é dada em Becquerel (homenagem a Henri Becquerel), assim 1Becquerel = 1Bq = 1desintegração por segundo. Para obter uma relação entre a meia-vida (T ) e a 1/2 constante de desintegração (λ), substituímos o tempo (t) por (T ) da equação (13), 1/2 assim obtêm-se a equação (15) (BUSHONG, 2008; HALLIDAY et al, 2009; MAGILL et al.

2.1.3.4 Exposição

  A Exposição só pode ser obtida em uma câmera de ionização a ar, para gama ou fótons, pois a radiação alfa e beta não toleram as condições de equilíbrio ehomogeneidade na coleta de elétrons (BONTRAGER, 2001; TAUHATA et al., 2003). O limite anual para público em situação operacional normal é de 1 mSv, aplicações médicas (excluindo radioterapia) é de 0,03 a 2,0 mSv, a radiação natural2,4, limite de dose anual para um trabalhador da área radiológica 20 mSv, da população em geral é de 5 mSv.

2.1.3.8 Fontes naturais de radiação

  A radiação natural provém do meio ambiente como: dos solos; rochas; sedimentos; minérios; água; ar; entre outros e do cosmo, como a radiação cósmica. Há uma porcentagem alta para a exposição do homem a radiação natural, como se pode observar na Figura 2.11: Figura 2.11 - Figura representativa da radiação Fonte: TAUHATA et al., (2003).

2.1.3.9 A contaminação do solo e da água

  A contaminação do solo e da água pode existir de várias formas, sendo através de deposito residual da atmosfera diretamente ou em subsolo e águassubterrâneas, também através de resíduos colocados dentro ou sobre o solo. Os solos consistem de minerais e matéria orgânica, água e ar dispostos em um sistema físico complexo que fornece o ponto de apoio mecânico para plantas Há três principais camadas que podem ser identificadas, sendo a primeira em 30 cm a 60 cm da superfície, onde a maioria dos processos vitais ocorrem.

2.1.3.9.1 Comportamento dos radionuclídeos em solo

  Quando um radionuclídeo é transportado pela água, a taxa de absorção é reduzida devido à taxa de movimentação da água, sendo (a taxa de absorção= ataxa de desabsorção), e está diretamente relacionada com o Kd. Os radioisótopos, que estão normalmente no solo e que são utilizados no Cada espécie de planta tem suas raízes a uma dada profundidade no solo, por exemplo, o espinafre com sua raiz a menos de 30 cm, no entanto a alfafa eraízes de aspargo com 3m ou mais de profundidade (EISENBUD et al.,1997).

2.1.3.9.3 Solo de Curitiba

  O solo de Curitiba representado na Figura 2.12, é formado por argila e areia (20%) sendo um solo aluvial, argila fissuradas (35%) e formações rochosas (45%). Figura 2.12 - Solo de Curitiba Fonte: MINEROPAR (2009).

2.2 RADÔNIO ( Rn)

  Indolor, insípido, um gás nobre, número atômico 86, peso atômico 222.0176, o o seu ponto de fusão é – 71 C, ponto de ebulição de – 61,8 C, com densidade de9,73 g/l, densidade no estado solido de 4g, com gravidade especifica do estado o líquido de 4,4 a – 62 C. Para que se calcule o processo de difusão e viscosidade de acordo com a teoria cinéticas dos gases utiliza a equação (19):J = - D (d /d ) (19) d C z Onde J é a densidade de difusão, D o coeficiente de difusão em massa e C d é a concentração de Radônio-222 no espaço intersticial.

10 Níveis abaixo de 14,8x Bq/L podem causar riscos à saúde. Contudo

  Estudos realizados pela Agencia de Proteção Ambiental (EPA), demonstram que em 1995 na Espanha (ES) e na Nova Escócia (NS) ocorreram 157.400 mortespor câncer de pulmão e que 21.100, sendo 13,4%, estão relacionadas com o Radônio (EPA, 2003). A incidência de câncer de pulmão relacionado com o Radônio diferencia: com o local; tempo de exposição; idade; sexo e tabagismo (NAS, 1999).

2.3 MITIGAđấO

  Após a realização das medidas de nível de Radônio na água e a verificação desses resultados forem acima das normas estabelecidas, já mencionadas, énecessário realizar medidas de mitigação. Devem-se realizar medidas do gás durante as construções, para que as providencias sejam tomadas antes da ocupação das pessoas nesse local, noentanto 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 demitigação (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 águapara o ar, como alguma matéria orgânica natural e, portanto melhorar o tratamento da água (EPA, 1999). Os precipitados podem instalar-se no fundo do tanque de aeração epodem ser removido por um filtro de sedimentos instalado após o aerador ou liberados na rede de água (ANNANMÄKI, et al., 2000).

2.3.1.1 Pacotes de Torre de Aeração

  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 umfluxo 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 queminimiza a espessura da camada de água na embalagem. Essa água é armazenada em um reservatório logo abaixo da Torre e bombeada para um tanque ou direcionada diretamente para a distribuição econsumo, e o Radônio evaza para atmosfera através de um orifício no alto da torre.

2.3.1.5 Aeração Difusora

  e diminuir a 10 10 concentração de 14,8x10 Bq/L para menos de 7,4x10 Bq/L, assim poderia evitar que cerca de 2200 mortes por câncer de pulmão ao ano. 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 maiortempo, comparado com o do método de Pacotes de Torre de Aeração (DRAGO, 1998).

2.4 CÂMARA DE IONIZAđấO

  Câmara de ionização é o instrumento que mede a exposição, “capaz de coletar cargas de um único sinal, produzidos por elétrons secundários num volumede ar de massa conhecida” (SCAFF, pg 69, 1979). 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.

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 asmedidas de concentração de Radônio no ar, solo, água e materiais de construção, assim gravando dados como: a umidade relativa; a temperatura ambiental e apressão atmosférica (GENITRON, 2007). 3 O AlphaGUARD é capaz de monitorar o gás entre 2 a 2000000 Bq/m 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).

3 METODOLOGIA

  Em 2010 o Laboratório de Radiação Ionizante da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) realizou análise da Concentração de Radônio-222 nasÁguas Subterrâneas de Curitiba e Região Metropolitana, no entanto alguns dos locais pesquisados foram encontrados dados significativos quanto à altaconcentração de Radônio nas águas de poços. Para avaliar as concentrações desse gás, foram realizadas medidas com as águas de poço e solo, com o aparelho AlphaGUARD, em um desse locaispesquisados anteriormente pela UTFPR.

3.1 MEDIDAS DAS AMOSTRAS DE ÁGUA

  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. As torneiras tripartidas dos tubos de desgaseificação e de segurança foram deixadas na posição de 3 horas do relógio prevista para aamostragem; Com a seringa, foi transfira a amostra de água do galão para o tubo de desgaseificação;Esvaziado a seringa lentamente no tubo.

3.2 MEDIDAS NO SOLO

  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 eponteira na Figura 3.13 a e b e 3.14, móvel com 35 mm. 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 aatmosfera através de perfurações e escavações no local.

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. Figura 3.16: - Foto da medida de Radônio no solo Fonte: Autoria própria (2011).

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 umadelas é a que caracteriza a concentração de Radônio na água em Bq/L demostrada na equação (19) (GENITRON, 2007):(19) (19) Onde (C ) é a concentração de Radônio no ar do sistema após a liberação Ar de Radônio-222 na água, (C ) é a concentração de Radônio antes do inicio das O medidas, (V ) é o volume total em ml, (V ) é o volume da amostra de água Sistema Amostra e (K) é o coeficiente de partição. A segunda equação é para o cálculo inicial da atividade doRadônio (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).

4 RESULTADO E DISCUđỏES

  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% naprimeiras 24hs, com o a utilização do método de mitigação, sendo que sem o a aeração diminuiria apenas 16,6%. Tabela 4.4 - Dados da amostra 4 - Coleta em 18/04 DATA Rn-222 - COM AERAđấO (Bq/L) ERRO (Bq/L) LIMITE (Bq/L) Rn-222 - SEM AERAđấO (Bq/L)18/04/11 - 6,488 11,11 18,859* 19/04/11 10,647 6,308 11,11 15,73020/04/11 8,218 5,739 11,11 13,121 21/04/11 6,109 5,285 11,11 10,94422/04/11 4,384 4,983 11,11 9,128 Fonte: (Autoria própria, 2011) Figura 4.4 - Gráfico dos dados da amostra 4 - Coleta em 18/04 Fonte: Autoria própria (2011).

25 Bq/L

  pode-se observar que a medida inicial da concentração de Radônio-222 foi de 20,236 Bq / L, e que essa diminuiucerca de 49,98% nas primeiras 24 horas, com a utilização do método de mitigação, e sem o método de aeração seria apenas 16, 59%. 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 umadiminuição da concentração de 68,33%.

4.2 AMOSTRA EM SOLO

  Tabela 4.13 - Dados da amostra no solo - Coleta em 24/05 DATA RADÔNIO - 222 24/05/11 CONCENTRAđấO ERRO INÍCIO: 11:02MÍN MÉDIA MÁX MÍN MÉDIA MÁX TÉRMINO: 12:30 2,807K 37,376K 0,003K 0,713K 3,440KFonte: (Autoria própria, 2011) 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 as11:40 horas a concentração de Radônio -222 teve um pico, chegando ao máximo de 3 37,376KBq/m , 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.

5 PROPOSTA DE MITIGAđấO DA ÁGUA

  Assim constatando que a medida de mitigação aplicada nas amostras foi a de Aeração Difusora, essa proposta visa à construção de um sistema de aeraçãosimilar 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 parâmetrosmaiores, 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 umaerador 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).

6 CONCLUSÕES

  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. Como o foco da pesquisa foi à utilização de um método de mitigação, aAeração 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 etambém para contribuir com mais uma medida de solo em Curitiba.

Novo documento

RECENT ACTIVITIES

Tags

Documento similar

CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DE MEDIDAS PARA REDUÇÃO DA PERDA APARENTE DE ÁGUA EM ÁREAS URBANAS.
0
3
22
O IMPACTO DA INSTITUIÇÃO DO SELO FISCAL DE CONTROLE DA ÁGUA MINERAL E ÁGUA ADICIONADA DE SAIS NA ARRECADAÇÃO DO ICMS DO ESTADO DO CEARÁ
0
0
49
BIODISPONIBILIDADE DE COBRE EM LIXIVIADO DE REJEITOS DA MINA DE PEDRA VERDE, EM VIÇOSA DO CEARÁ, E SEU POTENCIAL DE CONTAMINAÇÃO PARA A ÁGUA E PARA O SOLO
0
0
35
DESENVOLVIMENTO E ESTUDO DA ESTABILIDADE DE NANOEMULSÕES DO TIPO ÓLEO EM ÁGUA COM ÓLEOS VEGETAIS
0
0
85
QUALIDADE DA ÁGUA E PERDA DE CARGA EM FILTROS DE IRRIGAÇÃO
0
0
10
RESUMO: EXTRAÇÃO DA ÁGUA DO SOLO POR PLANTAS: DESENVOL-
0
0
8
SEÇÃO VI - MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA
0
0
12
SEÇÃO VI - MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA
0
0
8
SALINIZAÇÃO E TOXIDEZ DO SOLO EM SISTEMA SILVIPASTORIL COM APLICAÇÃO DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE SUINOCULTURA
0
0
23
OBTENÇÃO DO IQA PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA EM RIOS DOS MUNICÍPIOS DE ABAETETUBA E BARCARENA (PA)
0
1
150
AVALIAÇÃO DE PERDAS DE ÁGUA DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA COSANPA, NA REGIÃO METROPOLITANA DE BELÉM-Pa
0
0
228
ANÁLISE EXPERIMENTAL DA CONVERSÃO FOTOTÉRMICA EM NANOFLUIDOS DE OURO E NANOTUBOS DE CARBONO EM ÁGUA
0
0
118
ESTUDO GEOQUÍMICO DA BACIA DO GAMA E AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE ÁGUA
0
0
129
SISTEMAS DE INDICADORES E ÍNDICES DE QUALIDADE DA ÁGUA E SEDIMENTO EM ZONAS COSTEIRAS
0
0
211
CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA E DO MANEJO DE ORDENHA DE PROPRIEDADES DO MEIO OESTE CATARINENSE E INFLUÊNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA NA QUALIDADE DO LEITE CRU RESFRIADO
0
0
86
Show more