Radônio nos gases do solo: relações com a permeabilidade, concentração de atividade de 226

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1 Radônio nos gases do solo: relações com a permeabilidade, concentração de atividade de 226 Ra e pedologias da RMBH - Região Metropolitana de Belo Horizonte Radon soil gas: relations to permeability, 226 Ra activity concentration and pedologies of RMBH Metropolitan Region of Belo Horizonte E. Lara, Z. Rocha, T. O. Santos, G. B. D. Araújo, F. J. Rios, A.H. Oliveira 19 a 23 de maio de 2014 Poços de Caldas / MG

2 INTRODUÇÃO Radônio em ambientes interiores: 95% -subsolo, até5% - materiais de construção, e menos de 1% -água consumida; Clima tropical (quente e úmido): rochas com teores normais de U e Th podem emanar quantidades apreciáveis de radônio; Meados da década de 70: relação entre as variações de concentração de radônio em diversas matrizes geológicas com o aumento do número de casos de câncer de pulmão; (Zafrir, 2011)

3 INTRODUÇÃO

4 decaimento alfa decaimento beta

5 Fonte: rochas e minerais contendo U e Th; Maior mobilidade; RÁDIO Testes de lixiviação têm demonstrado que o rádio e seus filhos estão frequentemente mais concentrados em microfraturas e ao longo dos limites dos grãos constituintes da matriz das rochas; 226 Ra 222 Rn

6 PERMEABILIDADE Característica de um meio que indica a capacidade de circulação de um fluido através de uma rocha ou solo sem que haja alteração na estrutura interna destes. Lei de Darcy: Q = F. ( k / µ ). p

7 PEDOLOGIA Ciência da gênese do solo, sua classificação e distribuição; Sistema Brasileiro de Classificação de Solos SiBCS - Manual Técnico de Pedologia (IBGE, 2007)

8 SOLOS Materiais da crosta terrestre que servem de suporte, podendo ser arrimados, escavados ou perfurados, e que devido ao seu potencial construtivo, são utilizados em obras da engenharia civil para construção de residências e outros ambientes de convívio humano.

9 Concentração País / Região média de 222 Rn nos gases do solo N Referência (kbq.m -3 ) Inglaterra (regiões de intrusões graníticas) 150,0 ± ** *** (Varley&Flowers, 1992) Áustria (Paragnaisse - Bohemian Massif) 97,0 ± 14,0 09 (Seidel et al. 2011) Polônia 39,0 ± ** *** (Swakon et al. 2005) República Tcheca (região de ortognaisses) 32,0 ± ** 15 (Matolín&Koudelová, 2008) Itália (Veneto) 25,0 ± ** 64 (Bertolo&Verdi, 2001) Canadá 22,0 ± 15,0 42 (Chen et al. 2011) Suécia 10,0-50,0 ± ** *** (Jönsson, 1997) México 10,0-18,0 ± ** 150 (Segovia et al. 2007) Noruega 14,0 ± ** 23 (Sundal et al. 2004) Nigéria (região de gnaisses) 12,0 ± ** 98 (Adepelumi, et al. 2005) Brasil (Porto Alegre) 4,0 ± 1,8 16 (Fianco, 2011) Suíça 4,0 ± 0,7 15 (Farid, 1996) Brasil (região de Pinheirinho - Curitiba) 2,8 ± 0,7 01 (Mafra, 2011)

10 ÁREA DE ESTUDO - RMBH Grande unidade geológica Cráton São Francisco, tectonicamente estável - limite meridional: Quadrilátero Ferrífero. O Complexo granítico gnáissico - 70% de Belo Horizonte; Santos (2010) analisou a distribuição da concentração de radônio em residências da RMBH: ~ 15% -acima de 148 Bq.m 3 : fatores geológicos da RMBH

11 Mancha urbana - RMBH

12 MATERIAIS E MÉTODOS Determinação de Rn nos gases do solo Filtro da progênie do Rn

13 Tratamento dos dados do AG - DataExpert MATERIAIS E MÉTODOS Total Rn = [ 222 Rn Rn] Transição correspondente à eliminação do 220 Rn [ 222 Rn]

14 Determinação da permeabilidade do solo MATERIAIS E MÉTODOS II Symposium on Radon in Brazil - May 19-23, Poços de Caldas / MG

15 MATERIAIS E MÉTODOS SRI Soil Radon Index Valor numérico adimensional calculado a partir de determinações de concentração de radônio nos gases do solo, a uma profundidade de 0,7 m, e da permeabilidade deste solo. SRI = C - C 0 - log (P) + log (P 0 ) Onde: C = concentração e radônio nos gases do solo (kbq.m - ³); P = a permeabilidade do solo (m²); C 0 e P 0 = 1,0 kbq.m -3 e 1, m², respectivamente.

16 Coleta e preparação das amostras de solo MATERIAIS E MÉTODOS

17 Concentrações de radônio nos gases do solo por pedologias RESULTADOS E DISCUSSÕES Pedologias Média Aritmética [Rn] no solo (kbq.m - ³) Média geométrica [Rn] no solo (kbq.m - ³) [ 226 Ra] no solo (Bq/kg) N [Rn no solo] Faixa de permeabilidade do solo (K) (m²) Argissolo Vermelho 28,1 ± 3,4 25,8 21,6 ± 0,3 14 ( ) 18,5 (9,0-28,0) Argissolo Vermelho-Amarelo 24,0 ± 2, ,7 ± 3,4 65 ( ) 16,1 (0,3-76,3) Cambissolo Háplico 21,7 ± 6,4 12,7 18,1 ± 3,4 15 ( ) 17 (0,1-75,3) Latossolo 14,1 ± 3, ,3 ± 6,1 04 (10-11 ) 13 (5,9-20,4) Vermelho** Latossolo Vermelho 60,6 ± 8,7 51,4 50,3 ± ( ) 49 (7,0-108,6) perférricos Latossolo ( ) 23,7 ± 12 16,3 21,7 ± 0,5 04 Vermelho-Amarelo 15 (2,0-29,0) Neossolo Litólico 13,6 ± 3 12,1 12,4 ± 2,5 05 ( ) 7,5 (4,7-10) SRI*

18 Boxplot das concentrações de radônio nos gases do solo por pedologias RESULTADOS E DISCUSSÕES

19 Análise de variância para as pedologias da RMBH RESULTADOS E DISCUSSÕES Fonte da variação *SQ **gl Estimativa da F valor-p F crítico variância Entre pedologias 19583,86 6,0 3263,977 7,5898 7,28E-07 2, Dentro das 49025, ,0458 pedologias Total 68609, * SQ = Soma de quadrados ** gl = graus de liberdade *** F = F calculado (SQ/gl)

20 RESULTADOS E DISCUSSÕES Distribuição da concentração de ²²²Rn nos gases do solo por pedologias e classificações de risco.

21 RESULTADOS E DISCUSSÕES Mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero Latossolo Vermelho perférricos

22 Concentração de Rn nos gases do solo da RMBH CONCLUSÕES EISENBUD&GESELL (1997): concentração no solo varia de 4,0 a 40,0 kbq.m -3 17% - [Rn] > 40 kbq.m -3 ; Critério Sueco de classificação: Baixo risco: até 10,0 kbq.m -3 Risco Normal: 10,0-50,0 kbq.m -3 Alto risco : acima de 50,0 kbq.m -3 70% -[Rn] entre 10 e 50 kbq.m -3 ; 13% - [Rn] > 50 kbq.m -3. De 1,4 ± 0,8 a 124,4 ± 4,8 kbq.m -3 MA: 26,3 ± 1,8 kbq.m -3

23 Concentração de Rn nos gases do solo da RMBH CONCLUSÕES Para os Latossolos Vermelhos perférricos da RMBH: 67% dos pontos medidos indicam concentrações superiores ao limite de EISENBUD&GESELL (1997); 53% dos pontos medidos indicam solos classificados pelo critério sueco como solos de Alto Risco.

24 País / Região Concentração média de 222 Rn nos gases do solo N Referência (kbq.m -3 ) Inglaterra (regiões de intrusões graníticas) 150,0 ± ** *** (Varley&Flowers, 1992) Áustria (Paragnaisse - Bohemian Massif) 97,0 ± 14,0 09 (Seidel et al, 2011) Polônia 39,0 ± ** *** (Swakon et al, 2005) República Tcheca (região de ortognaisses) 32,0 ± ** 15 (Matolín&Koudelová, 2008) Brasil - RMBH 26,3 ± 1,8 150 Itália (Veneto) 25,0 ± ** 64 (Bertolo&Verdi, 2001) Canadá 22,0 ± 15,0 42 (Chen et al, 2011) Suécia 10,0-50,0 ± ** (Jönsson, 1997) México 10 a 18,0 ± ** 150 (Segovia et al, 2007) Noruega 14,0 ± ** 23 (Sundal et al, 2004) Nigéria (região de gnaisses) 12,0 ± ** 98 (Adepelumi, et al, 2005) Brasil (Porto Alegre) 4,0 ± 1,8 16 (Fianco, 2011) Suíça 4,0 ± 0,7 15 (Farid, 1996) Brasil (região de Pinheirinho - 2,8 ± 0,7 01 (Mafra, 2011)

25 CONCLUSÕES Concentrações de radônio nos gases do solo: 13,6 kbq.m -3 a 124,4 kbq.m -3 ; Faixa de permeabilidade do solo de (ALTA ~ 40%) a (BAIXA); [ 226 Ra] no solo: 12,4 ± 2,5 a 50,3 ± 13 Bq.kg -1 ; Latossolos Vermelhos perférricos: concentrações de radônio nos gases dos solos, concentrações de atividade de 226 Ra e Indicador de Radônio no Solo - SRI mais elevados se comparados às outras pedologias da região; Aproximadamente 53% dos Latossolos Vermelhos perférricos podem ser classificados como Alto Risco - critério sueco de classificação; Análise de variância: variação nas concentrações de radônio nos gases do solo é fortemente influenciada pela pedologia da região; Realização de mais monitorações para uma avaliação com um maior nível de detalhamento.

26 DESAFIOS Estudar as influências geofísicas e mineralógicas no potencial geogênico do radônio através do aprimoramento do conhecimento da interação solo-rocha (pedologia-litologia); Analisar o comportamento geoquímico do urânio nos Latossolos Vermelhos perférricos da RMBH bem como a caracterização mineralógica dos litotipos de rochas destas regiões;

27 REFERÊNCIAS [1] Åkerblom G (1987) Investigations and mapping of radon risk areas. Geology for Environmental Planning 2: [2] Appleton JD (2007) Radon: sources, health risks, and hazard mapping. Royal Swedish Academy of Sciences 36: [3] Chen J, Falcomer R, Bergman L, Wierdsma J, Ly J (2009) Correlation of soil radon and permeability with indoor radon potential in Ottawa. Radiation Protection Dosimetry 136: [4] Eisenbud M, Gesell T (1997) Environmental Radioactivity: from natural, industrial and military sources. San Diego [5] Girodo AC (2005) Projeto APA Sul RMBH: estudos do meio físico, mineração. CPRM/EMBRAPA/SEMAD, v. 2, Belo Horizonte [6] IAEA - International Atomic Energy Agency (2009) World Distribution of Uranium Deposits (UDEPO) with Uranium Deposit Classification. Proceedings Series,Viena [7] IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2007) Manuais técnicos em geociências. Manual técnico de pedologia. n. 4, 2. ed. Rio de Janeiro [8]Içhedef M, Saç M, Camgoz B, Bolca M (2013) Soil gas radon concentrations measurements in terms of great soil groups. Journal of Environmental Radioactivity 126: [9] Jeon BH, Dempsey B A, Burgos WD, Royer RA (2001) Reactions of ferrous iron with hematite. Colloids and Surfaces: Physicochemical Engineering Aspects 191: [10] Matolín M, Koudelová P (2008) Radon in soil gas - investigation and data standardisation at radon reference sites, Czech Republic. Radiation Protection Dosimetry 130: [11] Neves LF, Pereira AC (2004) Radioactividade natural e ordenamento do território: o contributo das Ciências da Terra. Geonovas 18:

28 Muito obrigada! Thank you! Belo Horizonte / MG Poços de Caldas / MG