MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

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Ministério da Ciência e Tecnologia Comissão Nacional de Energia Nuclear Instituto de Radioproteção e Dosimetria MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS EM VEGETAIS CULTIVADOS NO RIO DE JANEIRO Aluno Fernando Carlos Araujo Ribeiro Orientadora Ora. Dejanira da Costa Lauria RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL OUTUBRO DE 2004

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Ministério da Ciência e TecnologiaComissão Nacional de Energia NuclearInstituto de Radioproteção e Dosimetria

MANEJO AGRíCOLA E TEORES DERADIONUClíDEOS NATURAIS EM VEGETAIS

CULTIVADOS NO RIO DE JANEIRO

Aluno

Fernando Carlos Araujo Ribeiro

Orientadora

Ora. Dejanira da Costa Lauria

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

OUTUBRO DE 2004

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ANEXO I

Fernando Carlos Araujo Ribeiro

MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS EM VEGETAIS

CULTIVADOS NO RIO DE JANEIRO

Dissertação aprovada para obtenção do

Grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação

em Radioproteção e Dosimetria do Instituto de

Radioproteção e Dosimetria da Comissão

Nacional de Energia Nuclear na área de

Radioecologia

Orientadora: Dra. Dejanira da Costa lauriaIRD/CNEN

Rio de Janeiro - Brasil

Instituto de Radioproteção e Dosimetria - Comissão Nacional de Energia Nuclear

Coordenação de Pós-Graduação

2004

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ANEXO 11

Ribeiro, Fernando Carlos Araujo

Manejo agrícola e teores de radionuclídeos naturais em vegetaiscultivados no Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: IRD, 2004.

Xii, 61 p. 29,7 cm: il. Graf., tab.

Dissertação (mestrado) - Instituto de Radioproteção e Dosimetria ­

Rio de Janeiro, 2004.

1. Vegetais. 2. Fertilizantes. 3. Isótopos de rádio. 4. Incremento de

dose. 5. Fator de transferência solo-planta.

I - Instituto de Radioproteção e Dosimetria. 11 - Título.

ii

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ANEXO 111

MANEJO AGRíGOLA E TEORES DE RADIONUCLíDEOS NATURAIS EM VEGETAIS

CULTIVADOS NO RIO DE JANEIRO

Fernando Carlos Araujo Ribeiro

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA À COMISSÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO DO INSTITUTO DE

RADIOPROTEÇÃO E DOSIMETRIA DA COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR

COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DE GRAU DE

MESTRE EM RADIOPROTEÇÃO E DOSIMETRIA.

Aprovada por:

Dejanira da Costa Lauria - IRD/CNEN

Dra. Adelaide Maria Gondin da Fonseca Azeredo - IRD/CNEN

Dra. Irene Baptista de Alleluia - INT

Dra. Kenya Moore de Almeida Dias da Cunha - IRD/CNEN

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

OUTUBRO 2004

iii

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ANEXO IV

o presente trabalho foi desenvolvido no Instituto de Radioproteção e Dosimetria da

Comissão Nacional de Energia Nuclear, sob orientação da Prof. Ora. Dejanira da Costa

Lauria, com auxílio concedido pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível

Superior (CAPES).

iv

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Ao meu avô Abílio de Araújo, in memorian, com todo o amor e toda a saudade.

À Maria Eduarda Borges, que acaba de chegar neste mundo.

À vida que se renova.

Dedico

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AGRADECIMENTOS

A Deus, por estar presente no meu dia a dia, por me dar forças e manter a minha fé, e

por colocar no meu caminho tantas pessoas incríveis.

Aos meus pais, Nelson e Regina, quem eu tanto amo. Meu mestrado só foi possível

porque tive o apoio de vocês, assim como em toda a minha vida. Se em algumas linhas for

possível expressar toda a minha gratidão, faço nestas agora.

Aos meus irmãos, Maurício e Renan, e minhas avós, Léa e limar, pela companhia, que

foi e sempre será muito importante. Deus foi muito bondoso colocando em minha vida

pessoas tão maravilhosas como todos os da minha família. Especialmente à "VÓ" Léa, pelo

apoio que me deu, que será sempre reconhecido e pelo qual sou muito grato, pois vai além

da questão material. Obrigado por cada bênção, por cada oração.

À minha orientadora, doutora Dejanira da Costa Lauria. O meu sucesso no meio

acadêmico é reflexo do seu. Muito mais que orientadora, fostes minha amiga e grande

conselheira, me ensinou a trilhar os caminhos ora largos e ora estreitos da pesquisa

científica. Obrigado pelo incentivo, pelo apoio, obrigado pela grande honra de ser seu

orientando de mestrado. Serei sempre grato, sempre seu aluno.

Aos meus amigos da iniciação científica e alunos do mestrado no IRD, companheiros

de estudos e trabalhos, obrigado pela companhia. Principalmente aos amigos e

companheiros bolsistas do Serviço de Avaliação do Impacto Ambiental (SEAIA), Aline

Gonzales Viana, Evana Abrantes do Nascimento Antunes, Esaú Francisco Sena dos Santos,

Flavia Bartoly Rosa, Isabel Cristina dos Reis Lima e Silva, Michele Maria da Silva.

São tantos os amigos aos quais gostaria de agradecer aqui que seria necessário

escrever mais uma dissertação. Mas eu não poderia deixar de citar Laércio Lara de

Carvalho, Sueli da Silva Peres, Mônica Aquino Pires do Rio, Horst Fernandes, Mariza

Ramalho Franklin, Maria Angélica Vergara Wasserman e todos os demais amigos da SEAIA,

Roosevelt Rosa, da CNEN/SEDE; Maria José Machado e os amigos do IRD em geral, e

Andrés Reinaldo Rodriguez Papa, do Observatório Nacional.

Aos amigos pessoais: Eliane Eugênia dos Santos, Paula Carreira Monteiro de Barros e

família, Giovanna Bitte de Oliveira e Rodi Provenci, Caio Azevedo de Oliveira e família;

Lidiane Fonseca de Lima, Regilane Carvalho Borges.

A muitos outros amigos quero agradecer, mas um agradecimento especial vai para

Natasha Guilera Salgado. Obrigado pelo incentivo, pelo ombro amigo.

ii

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Um grande agradecimento à Luciana Rocha Hirsch, pelo companheirismo, pelo

carinho, pela presença, pela compreensão, pelo estímulo.

De todo o coração, muito obrigado:

A CAPES, pela concessão de bolsa de estudos para realização deste curso.

Aos professores do Curso, pelos ensinamentos, colaborações, incentivos e

companheirismo.

Aos funcionários do Serviço de Análises Ambientais (SEANA) do IRD, pela amizade,

pelo auxílio direto: Ana Cristina de Melo Ferreira, Virgínia Medeiros, Fernando Antonio

Coelho Gonçalves, Heliane Zylberberg, Cláudio de Carvalho Conti, Zenildo Lara de

Carvalho, José Ricardo de Luna Garcia, Carlos Henrique Romeiro, Vicente de Paula Melo,

Ricardo Pinheiro Lobo, Maria Lucia Godoy.

À secretária da Pós Graduação em Radioproteção e Dosimetria, Ângela Marta

Casemiro, pela atenção, amizade e serviços prestados.

À Doutora Irene Baptista de Alleluia, do INT, e aos amigos da PESAGRO: Fábio

Ambrosio Loureiro, da EENF, e aos funcionários do Campo Experimental de Avelar (EEI).

Às funcionárias da Biblioteca do IRD, Dilma Monteiro Silva e Elizabete Barros Correa

Ferreira.

Ao Instituto de Radioproteção e Dosimetria pela oportunidade concedida para a

realização do curso de Mestrado.

A todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para elaboração desse trabalho.

Por último, mas não menos importante, aos agricultores de Paty do Alferes e Nova

Friburgo, cujas contribuições foram importantíssimas para este trabalho.

A todos listados aqui, e aos que eu por descuido não relacionei nesta página, meus

mais sinceros agradecimentos e meu desejo que Deus os abençoe sempre.

No Brasil, segundo os dados do Censo do IBGE de 2000, somente 6,8% da população

acima dos 25 anos chega a cursar o nível superior (graduação, mestrado ou doutorado).

Meus companheiros de mestrado e eu fazemos parte de um seleto time de brasileiros que

tem acesso a tal grau de Educação. Em um país de 24 milhões de analfabetos, grande é a

nossa missão, e maior ainda é nossa responsabilidade. Seja na pesquisa científica ou em

qualquer atividade que concorra para o desenvolvimento nacional, mais que justo é

devolvermos todo o grau de instrução que nos foi proporcionado. Trabalhar para que isto

realmente ocorra é um dever e uma honra, a honra de contribuir para o desenvolvimento de

tecnologias e conhecimento que concorram para o aumento da qualidade de vida de nosso

povo.

iii

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"Os bens mais valiosos que um homem pode possuir são intocáveis, mas conhecidos de

todos:

O sorriso sincero, com o propósito de revelar satisfação;

A honra da honestidade;

O conhecimento e as atitudes pensadas;

A simplicidade e a humildade do caráter;

A generosidade diante de situações do dia-a-dia."

"Palavras de otimismo e entusiasmo", editora Eko.

iv

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RESUMO

O consumo de alimentos é uma importante rota de exposição interna dos seres

humanos à radiação emitida pelos radionuclídeos. Sabe-se que os fertilizantes químicos,

principalmente os fosfatados, contém teores variáveis de urânio e tório e dos produtos de

seus decaimentos radioativos, e desta forma contribuem para o aumento dos teores de

radionuclídeos naturais nos vegetais, ocasionando um aumento na dose a qual os

consumidores estão expostos. Os objetivos deste trabalho foram investigar os teores de

radionuclídeos nos vegetais cultivados sob diferentes manejos e fornecer informações sobre

as concentrações de radionuclídeos em fertilizantes brasileiros, obtendo dados de fatores de

transferência em vegetais cultivados no Brasil.

Nas amostras de fertilizantes fosfatados as concentrações de 226Ra variaram entre 35 e

430 Bq.kg-1, enquanto as concentrações de 228Ra variaram entre 32 e 176 Bq.kg-1. As

amostras de superfosfato simples apresentaram as maiores concentrações. Nos fertilizantes

orgânicos os valores de concentração variaram entre 14 e 51 Bq.kg-1para 226Ra e entre 34 e

142 Bq.kg-1 para 228Ra. Dentre estes fertilizantes, as mais elevadas concentrações foram

encontradas nas amostras de esterco bovino.

De modo geral, as culturas estudadas (alface, cenoura e feijão) não apresentaram

diferença estatisticamente significante entre os valores de concentrações, para vegetais

oriundos dos manejos convencional e orgânico. O mesmo foi observado em relação aos

fatores de transferência solo-planta, cujos valores foram de 2,56 E-02 para 226Ra e 3,56 E-02

para 228Ra na cultura do feijão, e 3,74 E-02 para 226Ra e de 4,74 E-02 para 228Ra na cultura

da alface. Na cultura da cenoura, o fator de transferência de 226Ra foi de 5,79 E-02 para os

dois manejos, enquanto o valor encontrado para 228Ra na cultura orgânica (1,14 E-01) foi

superior ao valor observado na cultura convencional (3,94 E-02).

Para a cultura do feijoeiro, os valores de concentração encontrados nas amostras do

manejo de subsistência foram inferiores aos valores encontrados nos manejos convencional

e orgânico, demonstrando que tanto o fertilizante orgânico quanto o fosfatado foram

responsáveis pelo aumento das concentrações de feijão cultivados naquelas culturas. Este

aumento foi estimado em 1 Bq.kgseco-1 de 226Ra e 2 Bq.kgseco-1 de 228Ra, o que implica em

um incremento de dose de 9,5 IJSv.a-1.

As amostras de alface coletadas no manejo hidropônico apresentaram as menores

concentrações de 226Ra e 228Ra, refletindo os baixos teores encontrados nas soluções

nutritivas.

v

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ABSTRACT

The food consumption is an important way of internai exposition of human beings to

ionizing radiation. The chemical fertilizers, mainly the phosphate, may contain uranium and

thorium and their decay radioactive products in significant leveis. This way, the amount of

natural radionuclides in vegetables can increase as well as the dose due to food

consumption to consumers. This research aims to investigate the levei of radionuclides in

vegetables which were grown under different tiIIages and to obtain information about

radionuclides concentrations in Brazilian fertilizers as well as it aims to get data of transfer

factors for vegetables cultivated in Brazil.

In the phosphate fertilizer samples, the concentrations of 226Ra varied from 35 to 430

Bq.kg'1, whereas the 228Ra concentrations ranged from 32 to 176 Bq.kg'1. Among the

phosphate fertilizers, the highest radium concentrations were found in the super phosphate

one. The values of radium concentrations in organic fertilizers varied from 14 to 51 Bq.kg'1 for

226Ra and from 34 to 142 Bq.kg,1 for 228Ra. Among these fertilizers the highest concentrations

were found in bovine manure

Significant statistical differences were not observed between the concentration of 226Ra

and 228Ra in the vegetables cultivated in conventional tiIIage and the ones cultivated in

organic tiIIage. The same was observed for the soil-to-plant transfer factors, whose values

were 2.56 E-02 for 226Ra and 3.56 E-02 for 228Ra for the bean crop, 3.74 E-02 for 226Ra and

4.74 E-02 for 228Ra to lettuce crop. For carrot, the 226Ra transfer factor value for the two

tiIIages was 5.79 E-02, while the value for 228Ra in the organic tiIIage (1.14 E-01) was higher

than the value observed in the conventional tiIIages (3.94 E-02).

For the culture of the bean, the values of concentration found in the samples of the

subsistence handling had been inferior to the values found in the conventional and organic

tiIIage, demonstrating that as much the organic fertilizer as the phosphate one had been

responsible for the increase of the cultivated beans concentrations in those cultures. This

increase was estimated in 1 Bq.kgdr/ of 226Ra and 2 Bq.k9dry,1 of 228Ra, what implies in an

increment of dose of 9.5 IJSv.a'1.

The collected samples of lettuce in the hydroponic tiIIage presented low concentrations

of 226Ra and 228Ra, reflecting the low contents found in the nutritional solutions.

vi

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SUMÁRIO

RESUMO v

ABSTRACT vi

CAPíTULO 1 - INTRODUÇÃO 1

CAPíTULO 2 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3

2.1 Os elementos radioativos naturais 5

2.1.1 226Ra e 228Ra 6

2.1.2 210Pb 7

2.1.3 Radionuclídeos naturais em fertilizantes 8

2.1.4 Mecanismos de absorção e Razão de Concentração 13

2.1.5 Influência do manejo agrícola para a absorção de radionuclídeos naturais 15

2.1.6 Radionuclídeos naturais em vegetais da dieta da população da cidade

do Rio de Janeiro 16

3.1 Coleta de amostras no cultivo experimental do feijoeiro comum (Phaseolus

vulgaris) 18

3.2 Coleta de amostras na cultura da alface (lactuca sativa) e da cenoura (Daucus

carota) 21

3.3 Preparo das amostras de vegetais, de solo, corretivos, fertilizantes e água de

irrigação 22

3.4 Análises radioquímicas e radiométricas

3.5 Análise estatística dos dados

23

25

CAPíTULO 4 - RESULTADOS E DISCUSSÃO 26

4.1 Radionuclídeos em fertilizantes

4.2 Radionuclídeos nas amostras de água de irrigação

26

28

vii

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4.3 Radionuclídeos em vegetais

4.3.1 Feijão

4.3.2 Alface

4.3.3 Cenoura

4.4 Discussão geral

29

29

32

36

41

CAPíTULO 5 - CONCLUSÕES .45

CAPíTULO 6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .47

ANEXO V 52

viii

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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Série do decaimento radioativo do 238U .. , 5

Figura 2.2 Série do decaimento radioativo do 232Th 6

Figura 2.3 Fluxograma do processo de obtenção de fertilizantes fosfatados por via úmida

com ácido sulfúrico 10

Figura 3.1 Aspecto visual das parcelas experimentais aos 20, 35 e 50 dias após o

plantio 20

Figura 3.2 Aspectos do cultivo da alface sob manejos convencional, hidropônico e orgânico

em Nova Friburgo 21

Figura 4.1. Distribuição dos valores de concentração de isótopos de Ra nos fertilizantes

fosfatados 27

Figura 4.2. Distribuição dos valores de concentração de isótopos de Ra nos fertilizantes

orgânicos 27

Figura 4.3. Distribuição dos valores de concentração dos radioisótopos nas amostras de

feijão convencional e orgânico 29

Figura 4.4. Distribuição dos valores de concentração dos isótopos de 226Ra, 228Ra e 210Pb em

amostras de alface cultivadas em diferentes tipos de manejo 33

Figura 4.5. Distribuição de 226Ra, 228Ra e 210Pb em amostras de cenoura cultivadas sob

diferentes manejos 37

Figura 4.6. Distribuição de 226Ra em amostras de cenoura cultivadas sob diferentes

manejos 38

ix

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LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Elementos químicos considerados essenciais para as especles

vegetais 4

Tabela 2.2 Concentrações de urânio, tório, 226Ra e 228Ra (em Bq.kg-1) em rochas fosfáticas

de diferentes origens 11

Tabela 2.3 Concentração de radionuclídeos em fertilizantes e no fosfogesso 12

Tabela 2.4 Fator de Transferência de isótopos de rádio em vegetais 15

Tabela 3.1 Características físico-químicas do solo antes da implantação do experimento........19

Tabela 3.2 Características químicas e pH dos solos amostrados em Nova Friburgo-RJ, para as

culturas de alface e cenoura cultivadas sob os diferentes manejos 23

Tabela 4.1 Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-1) nos insumos e nas soluções nutritivas

(Bq.r1) utilizados no experimento de feijão e nas culturas de tomate, alface e cenoura 26

Tabela 4.2 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração de

226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de feijão 30

Tabela 4.3 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração de

226Ra e 228Ra nas amostras de solo do experimento de feijão 31

Tabela 4.4 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-1, do Fator

de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra nas amostras de feijão 32

Tabela 4.5 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração de

226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de alface 34

Tabela 4.6. Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração de

226Ra e 228Ra nas amostras de solo na cultura da alface 35

Tabela 4.7. Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-1, do Fator

de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra na cultura da alface 36

Tabela 4.9 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de cenoura (em Bq.kg-1 seco) 39

Tabela 4.10 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra e 228Ra nas amostras de solo para a cultura da cenoura .40

x

Page 16: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 4.11 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-1, do

Fator de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra na cultura da cenoura .41

Tabela 4.12 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração de

226R 228R 210Pb t d ç "A d b . tA . 43a, a e nas amos ras o lelJao e su SIS encla o.o 0 o .

Tabela 4.13 Concentração de 226Ra e 228Ra nos solo da área experimental antes da

implantação do experimento e no solo do cultivo de subsistência .43

xi

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LISTA DE SíMBOLOS

a - radiação alfa, é uma particular carregada emitida pelo núcleo do átomo. Esta partícula

tem a mesma carga elétrica e a massa de um átomo de hélio (2 prótons, 2 nêutrons).

~ - radiação beta, uma particular carregada, também emitida pelo núcleo do átomo ou por

um nêutron, com a mesma carga e mesma massa de um elétron.

Bq.kg'1 ou Bq.r1- Concentração de atividade por quilo ou litro. É definida como a taxa de

transformações nucleares de um material radioativo, usada como medida da quantidade de

um radionuclídeo. 1Becquerel =1 transformação por segundo.

CNPAF - Centro Nacional de Pesquisas de Arroz e Feijão.

CNPS - Centro Nacional de Pesquisa de Solo.

DNPM - Departamento Nacional de Pesquisas Minerais.

EENF - Estação Experimental de Nova Friburgo.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.

EPA - Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos.

FT - Fator de transferência.

IAEA - Agência Internacional de Energia Atômica.

ICRP - Comitê Internacional de Proteção Radiológica.

INT - Instituto Nacional de Tecnologia.

IRD - Instituto de Radioproteção e Dosimetria.

IUR - União Internacional de Radioecologistas.

KeV - unidade de energia empregada na física da radiações, definida como a energia

depositada por um elétron em movimento com a diferença de potencial de 1 volt. 1 eV =1,6 x 10.19 joule aproximadamente. 1 KeV = 1000 eV.

MAP - mono amônio fosfato, um tipo de fertilizante fosfatado.

MKP - fosfato monopotássico, fertilizante fosfatado e potássico utilizado na hidroponia.

NPK - fertilizantes químicos com teores de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).

PESAGRO - Empresa de Pesquisa Agrícola do Estado do Rio de Janeiro.

SEANA - Serviço de Análises Ambientais, divisão do IRD.

UNSCEAR - Comitê Cientifico da Organização da Organização das Nações Unidas.

J.lSV - micro Sievert. Sievert é a unidade de dose efetiva, uma medida de dose que reflete o

detrimento causado pela dose.

xii

Page 18: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

CAPíTULO 1- INTRODUÇÃO

o consumo de alimentos é uma importante rota de exposlçao interna dos seres

humanos à radiação emitida pelos radionuclídeos. Devido à importância dos alimentos para

a saúde humana, níveis de radionuclídeos em alimentos têm sido determinados em muitos

estudos (BORTOLl & GAGLlONE, 1972; CARVALHO, 1995; CHEN & GAO, 1990; DANG et

aI., 1990; HAMILTON, 1972; LALlT et aI., 1980; MCDONALD et aI., 1999; MORSE &

WELFORD, 1971; SHUKLA et aI., 1994). Estes estudos demonstraram que as maiores

concentrações de radionuclídeos têm sido encontradas nos alimentos de origem vegetal. No

entanto, os valores de concentração são muito variáveis e dependem de uma série de

fatores, como as características do meio ambiente e das espécies vegetais, motivo pelo qual

a absorção de radionuclídeos por vegetais tem sido largamente estudada (ZHU & SHAW,

2000). Os vegetais incorporam os radionuclídeos naturais do solo, onde são cultivados, e

dos fertilizantes empregados com a finalidade de aumentar a produção vegetal.

No Brasil, diversos estudos sobre radioatividade natural em alimentos foram realizados,

principalmente em produtos oriundos de áreas de radioatividade natural elevada (AMARAL,

1992; EINSENBUD et aI., 1964; LAURIA et aI., 1998; PENNA-FRANCA, 1977;

VASCONCELLOS et aI., 1987). Entretanto, existem poucos estudos em áreas de

radioatividade natural "normal" (LAURIA et aI., 2001; MALANCA et aI., 2000; SANTOS et aI.,

2002; VENTURINE & SORDI, 1999).

Muitos fatores afetam a absorção de elementos radioativos pelas plantas. Um destes

fatores é o manejo adotado na produção agrícola. Os diferentes manejos utilizam

fertilizantes de diferentes origens, que podem contribuir de maneira desigual para o

incremento do teor de radionuclídeos nas espécies vegetais e, conseqüentemente, na dose

que a população consumidora recebe devido à ingestão de vegetais. Sabe-se que os

fertilizantes químicos, principalmente os fosfatados, contém teores variáveis de urânio e tório

e os produtos de seus decaimentos radioativos. Desta forma contribuem para o aumento dos

teores de radionuclídeos naturais nos vegetais e conseqüentemente ocasionam o aumento

na dose a qual os consumidores recebem.

Os alimentos produzidos com o emprego de fertilizantes químicos podem apresentar

concentrações de radionuclídeos mais elevadas que os produzidos com os fertilizantes

orgânicos. Estima-se que o uso de fertilizantes fosfatados dobrou a exposição da população

aos radionuclídeos naturais (ICRP, 1999). Entretanto, existem poucas informações sobre os

teores de radionuclídeos naturais em fertilizantes comercializados no Brasil. Na literatura

1

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especializada há poucos dados sobre o aporte de radionuclídeos que os fertilizantes podem

causar aos solos e aos vegetais.

Este estudo tem como objetivo geral investigar a influência dos diferentes tipos de

manejo nos teores de radionuclídeos em vegetais, fornecendo informações que permitam

comparar impactos de atividades não nucleares com aquelas do ciclo nuclear. São objetivos

específicos deste trabalho:

• Fornecer informações sobre as concentrações de radionuclídeos em fertilizantes

normalmente utilizados no Brasil;

• Comparar os teores de radionuclídeos em fertilizantes de origens sintética e

orgânica;

• Investigar os teores de radionuclídeos nos vegetais cultivados sob diferentes

manejos;

• Obter dados de fatores de transferência em vegetais cultivados no Brasil;

• Avaliar se o uso de fertilizantes químicos é capaz de aumentar a concentração de

radionuclídeos nas plantas; de aumentar a exposição dos consumidores à

radioatividade natural;

• Avaliar a dose por ingestão de vegetais, decorrente da utilização dos fertilizantes.

2

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CAPíTULO 2 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS

o consumo de produtos vegetais é indispensável na dieta humana, pois estes

fornecem ao homem nutrientes necessários ao seu metabolismo, como proteínas, fibras,

gordura, carboidratos, vitaminas e sais minerais. As espécies vegetais sintetizam os seus

tecidos e órgãos a partir de elementos químicos que retiram do ar, da água e do solo. Esses

elementos são conhecidos como "nutrientes essenciais" e são classificados como macro ou

micronutrientes, de acordo com as quantidades absorvidas pelos vegetais (tabela 2.1). Para

ser considerado um nutriente essencial, foi estabelecido que um dado elemento deve

satisfazer os seguintes critérios: o elemento deve fazer parte de um composto ou de alguma

reação metabólica essencial à vida da planta; a sua carência impede que a planta complete

o seu ciclo vegetativo e reprodutivo; o elemento não pode ser substituído, sendo a sua falta

corrigida somente pelo seu fornecimento (MALAVOLTA, 1976).

O carbono, o oxigênio e o hidrogênio são adquiridos a partir do CO2 atmosférico e da

água presente no solo e são incorporados às plantas pelo processo de fotossíntese. Como

conseqüência do referido processo, esses três nutrientes fazem parte, praticamente, de

todas as moléculas orgânicas dos vegetais e são responsáveis por cerca de 94-97% do peso

seco de uma planta. Os demais nutrientes (6-3% do peso seco restante) são denominados

nutrientes minerais, são adquiridos pelas plantas no processo denominado nutrição mineral.

Os macronutrientes nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre, assim

como os micronutrientes boro, cloro, molibdênio, ferro, cobre, zinco e manganês são

absorvidos diretamente da solução do solo. O nitrogênio, o fósforo e o potássio são os três

nutrientes minerais absorvidos em maiores quantidades, e por isso são chamados de

macronutrientes primários. Já o cálcio, o magnésio e o enxofre são denominados

macronutrientes secundários. Enquanto os macronutrientes aparecem em proporções que

vão de alguns centésimos percentuais até vários submúltiplos percentuais, os chamados

micronutrientes aparecem em proporções que vão de décimos de mg.kg-1 até centenas de

mg.kg-1 (MALAVOLTA, 1976). No entanto, dentre os elementos presentes no vegetal, nem

todos são essenciais: devido à extrema complexidade do solo, muitos dos elementos

absorvidos não desempenham função alguma, pois a planta não tem necessidade deles.

O nitrogênio e o fósforo possuem forte papel estrutural, fazendo parte dos

nucleotídeos, os quais formam os ácidos nucléicos (DNA e RNA). Além disso, o nitrogênio

está presente nos aminoácidos, que formam as proteínas, e na própria molécula de clorofila.

O potássio, apesar de ser um macronutriente, não é um componente estrutural.

3

Page 21: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 2.1 Elementos químicos considerados essenciais para as espécies vegetais.

Elemento Símbolo Forma absorvídaNitrogênio N N03" ou NH/Potássio K K+Cálcio Ca Ca2

+

Magnésio Mg Mg2+

Fósforo P H2P04-, HPolEnxofre S SO/-Cloro CI crFerro Fe Fe2

+

Manganês Mn Mn2+

Boro B H3B03 . H4B04"

Zinco Zn Zn2+

Cobre Cu Cu2+

Molibdênio Mo Mo04-

Modificada de MEURER (2004) e MALAVOLTA (1976).

% em matéria1,51,00,50,20,20,1

0,010,01

0,0050,0020,002

0,00060,00001

ClassificaçãoMacronutriente

IIII11

11

11Micronutriente

Presente em altas concentrações no suco celular, regulando o potencial osmótico e o

balanço iônico, o potássio está envolvido no controle do movimento de abertura e

fechamento estomático.

A expressão "exigências minerais" se refere às quantidades de macro e

micronutrientes que uma cultura retira do solo. Muitas vezes o solo não apresenta teores de

nutrientes minerais em quantidades ou em formas químicas disponíveis para serem

absorvidos pelo sistema radicular do vegetal que possam garantir a produtividade agrícola

desejada na agricultura comercial. Nesses casos se faz necessário o fornecimento desses

elementos por meio da adubação foliar, sendo esta geralmente feita para se fornecer

micronutrientes às culturas, ou por meio da aplicação de fertilizantes no solo. Entretanto, os

fertilizantes químicos apresentam, na sua composição, certas impurezas como metais

pesados e radionuclídeos naturais (CAMELO et ai., 1997). Sendo assim, a necessidade de

grandes quantidades de fertilizantes e de corretivos nos solos intemperizados das regiões

tropicais pode causar sua degradação química, resultado da acumulação de elementos ou

compostos em níveis indesejáveis (RAMALHO et aI., 1999). O solo contaminado pode ser

uma fonte inicial de contaminação para a vegetação, para águas subterrâneas e superficiais

e para o ar.

4

Page 22: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

2.1 Os elementos radioativos naturais

Os radionuclídeos de ocorrência natural (figura 2.1) estão presentes no meio ambiente

como elementos traços, e nestes níveis não apresentam riscos à saúde humana ou

ambiental. Quando presentes em altas concentrações, podem ser tóxicos para os seres

vivos, incluindo o homem. Entre estes elementos encontram-se o 4DK e os radioisótopos das

séries naturais do urânio e tório.

2DSpbestável

Figura 2.1 Série do decaimento radioativo do 238U.

5

Page 23: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Figura 2.2 Série do decaimento radioativo do 232Th.

2.1.1 226Ra e 228Ra

Descoberto em 1898 pelo casal de cientistas Pierre e Marie Curie, o rádio é o elemento

químico de número atômico 88, pertencente ao grupo dos metais alcalinos terrosos (Grupo

liA) da tabela periódica. São conhecidos 13 isótopos de rádio com número de massa

variando de 213 a 230; todos são instáveis e 4 deles são naturalmente radioativos: 223Ra,

224Ra, 226Ra e 228Ra (IAEA, 1990). Dentre eles, os mais abundantes são o 226Ra, emissor de

partículas alfa da série de decaimento do 238U, com meia-vida de 1622 anos, e o 228Ra, um

emissor de radiação beta da série de decaimento do 232Th, com meia-vida de 5,7 anos.

Estes radioisótopos são considerados críticos em virtude de suas meias-vidas e de seus

6

Page 24: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

produtos de decaimento, radionuclídeos emissores de partículas alfa como o 222Rn. Entre os

radionuclídeos provenientes da cadeia de decaimento do 238U, o rádio é de particular

interesse por sua abundância natural, pela grande mobilidade no ambiente, meia-vida longa

e, também, por sua ligação com a mineração de urânio e de outros minérios que possuem o

urânio associado, como as rochas fosfáticas.

Os solos brasileiros em geral apresentam teores de tório superiores aos de urânio.

Portanto, há uma tendência destes apresentarem teores 228Ra maiores que os de 226Ra

(LAU RIA et aI., 1997; L1NSALATA et aI., 1989) e, conseqüentemente, a maioria dos

alimentos de origem vegetal no Brasil apresentam maiores teores de 228Ra em relação aos

de 226Ra (LAURIA et aI., 1998, VASCONCELLOS et aI., 1999).

A ingestão de alimentos e água e a inalação são as principais vias de entrada do rádio

no corpo humano. Após a sua entrada, seu comportamento metabólico é similar ao do

cálcio, um elemento metabolicamente essencial, ficando cerca de 70 a 90% retido nos

ossos, e o restante sendo distribuído uniformemente nos tecidos moles ou excretado

(UNSCEAR, 1982). O tempo de residência (meia-vida biológica) do elemento no corpo

humano é significante: a fração incorporada geralmente diminui para menos de 10% em

poucos meses, mas alguma quantidade pode permanecer por toda a vida (ICRP, 1978;

UNSCEAR, 1982). O dano biológico mais severo é o câncer nos tecidos ósseos (MAYS et aI,

1985). Adicionalmente, alguns filhos de 226Ra e 228Ra decaem por emissão de partículas alfa,

o que aumenta o risco devido à ingestão destes isótopos (ICRP, 1994). Como elemento

alcalino terroso Ra tem relativamente elevada mobilidade no ambiente e dentre os

radionuclídeos naturais é o elemento que tem maior potencial de transferência entre os

diversos compartimentos ambientais.

2.1.2 210Pb

Considerado um elemento não essencial ao metabolismo humano, o chumbo é um

metal pesado, altamente prejudicial à saúde que pode ser encontrado em muitas matrizes

ambientais. Após ser absorvido é distribuído pelo sangue para os tecidos moles e para o

sistema ósseo, de onde é lentamente eliminado (sua meia vida biológica nos ossos humanos

é de aproximadamente 10 anos). O 210Pb é um emissor beta com meia-vida de 22,3 anos, e

o seu potencial tóxico é acrescido pelas suas propriedades radiológicas. Como advém do

decaimento do 222Rn, o 210Pb pode ser produzido no ar e se depositar na vegetação e no

solo, posteriormente sendo incorporado ao tecido vegetal através da absorção foliar ou

7

Page 25: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

radicular. Estas duas vias de incorporação pelos vegetais dificultam a discriminação da rota

de absorção.

2.1.3 Radionuclídeos naturais em fertilizantes

Fertilizante ou adubo é um produto de origem organlca ou mineral que, uma vez

aplicado, fornece os nutrientes necessários ao desenvolvimento e à produção vegetal,

repondo os nutrientes retirados do sistema agrícola devido à própria atividade econômica e

às perdas com a erosão. Em um contexto global, a agricultura como atividade geradora de

divisas e produtora de alimentos e bens de consumo para a população mundial tem como

um dos seus alicerces a utilização de fertilizantes químicos. Concomitantemente às práticas

adequadas, como preparo do solo, uso de defensivos, irrigação e mecanização, os

fertilizantes contribuem para a obtenção de altas produtividades, além de diminuir a pressão

humana sobre as áreas remanescentes de vegetação natural.

Os fertilizantes minerais, também chamados de fertilizantes químicos ou sintéticos, são

basicamente misturas de materiais onde os macronutrientes estão presentes. Geralmente os

adubos nitrogenados são derivados de materiais baseados na amônia, enquanto que os

adubos potássicos são obtidos da potassa, termo que engloba vários sais de ocorrência

natural. Os fertilizantes fosfatados são fabricados a partir de rochas fosfáticas, principais

fontes de fósforo existentes na natureza (GUIMOND, 1990).

Os minerais fosfatados mais utilizados pela indústria são a apatita, de origem ígnea, e

a fosforita, de origem sedimentar. Essas rochas, cujos depósitos são distribuídos ao redor do

mundo, apresentam grande variação na sua composição mineralógica e nas suas

propriedades (EPA, 1999), sendo geralmente extraídas de minas a céu aberto.

Aproximadamente 30 países produzem rocha fosfática para uso em mercados domésticos

ou para exportação, porém os depósitos de mais volumosos estão no Marrocos, nos EUA,

na China e nos países da antiga União Soviética. Entre os países produtores de rocha

fosfática de origem ígnea figuram o Brasil e a África do Sul. O Brasil ocupa hoje a oitava

posição entre os países produtores de rocha fosfática. Oitenta por cento das reservas

brasileiras são de origem ígnea, e as jazidas mais exploradas se encontram em Minas

Gerais (Tapira e Araxá), Goiás (Catalão e Ouvidor) e São Paulo (Jacupiranga). Existem

outras jazidas, menos exploradas, identificadas em Santa Catarina, Paraná, Bahia,

Maranhão e Pernambuco (ALBUQUERQUE, 1996). Os depósitos sedimentares brasileiros

são de pouca expressão, diferentemente dos depósitos norte americanos.

8

Page 26: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Rochas sedimentares são prioritariamente encontradas no norte e oeste da África, nos

EUA, na China e na Austrália (correspondendo a, aproximada-mente, 90% da produção

mundial). Os Estados Unidos e o Marrocos possuem cerca de 73% das reservas mundiais

de rochas fosfáticas (ALBUQUERQU E, 1996).

Após a mineração, as rochas seguem para as etapas do processamento físico ou

beneficiamento, como britagem, peneiramento, catação, lavagem, flotação etc. As rochas

fosfáticas podem ser empregadas na agricultura (denominando-se de fosfatos naturais),

porém seu uso tem como desvantagem principal a baixa reatividade do minério, e

conseqüentemente a lenta liberação de fósforo para as plantas. O uso destes materiais tem

sido, portanto, sob forma de aplicação corretiva, visando apenas elevar o nível de fósforo

disponível do solo, para que uma adubação posterior seja feita com adubos contendo o

elemento em forma solúvel. Todavia, alguns fosfatos naturais, como o de Gafsa ou da

Carolina do Norte, são tão ou mais eficientes para suprir fósforo para as plantas de ciclo

curto quanto os superfosfatos simples ou triplo, formas mais solúveis. A utilização eficiente

de fosfatos in natura, como fonte eficiente de fósforo para as plantas, depende de

características do próprio fosfato natural, do solo onde são aplicados e da espécie vegetal.

No processo de obtenção de fertilizantes fosfatados, após os tratamentos físicos, a

rocha fosfática segue para etapas que visam retirar o seu conteúdo de fósforo. Estas etapas

têm como produto intermediário o ácido fosfórico (H 3P04), que pode ser obtido por dois

processos industriais: o térmico, pelo qual o minério é exposto a altas temperaturas na

presença de sílica (apesar de produzir fósforo elementar, livre de impurezas e adequado ao

uso farmacêutico e alimentar, este método não é muito utilizado devido ao grande gasto de

energia elétrica), e a via úmida, que é o processo mais aplicado para a obtenção de

fertilizantes e fosfato industrial, destinado a setores industriais onde a presença de

impurezas pode ser aceita). A via úmida consume cinco vezes menos energia do que o

processo térmico, por isto sendo empregada em mais de 90% das instalações de produção

de ácido fosfórico no mundo (SANTOS, 2002). O processo consiste em adicionar à rocha

fosfática um ácido forte, que irá lixiviar o fosfato (P20 S)' Esse ácido pode ser o clorídrico, o

nítrico ou o sulfúrico, utilizado em 95% dos casos. A rota sulfúrica é a mais seguida e a única

que tem sido utilizada no Brasil (figura 2.3).

Da lixiviação ácida resulta o ácido fosfórico, que dá origem aos fertilizantes fosfatados.

Além da produção de ácido fosfórico, durante o processo por via úmida ocorre também a

produção de um material, considerado como subproduto, cujas características químicas e

9

Page 27: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

físicas são semelhantes ao gesso natural (gipsita), chamado de fosfogesso, gesso químico

ou gesso agrícola (SILVA, 1997; ROSA, 1997).

Como citado anteriormente, os fertilizantes apresentam radionuclídeos das séries

naturais. Os adubos nitrogenados apresentam radioatividade muito reduzida, e os potássicos

têm baixa concentração de 40K (SILVA, 2002). A porção fosfatada dos fertilizantes apresenta

concentrações substanciais de elementos radioativos das famílias do urânio e do tório

(GUIMOND, 1990). Os teores de radionuclídeos naturais presentes nas rochas variam de

acordo com a origem (tabela 2.2).

Rocha matriz f-----.-I

Concentração e etapas de purificação

Pilha de fosfogesso

Produção de fertilizante

Ácido fosfórico

Figura 2.3 Fluxograma do processo de obtenção de fertilizantes fosfatados por via úmida

com ácido sulfúrico (adaptado de FERNANDES et aI., no prelo).

Os radionuclídeos, que antes se encontravam na rocha, agora são distribuídos de

acordo com suas características químicas: parte do urânio se concentra no ácido fosfórico

(conseqüentemente no fertilizante), e a maior parte dos isótopos do rádio segue para o

fosfogesso, que por também ser utilizado na agricultura pode causar certo incremento na

concentração dos elementos radioativos nos ambientes agrícolas e nos vegetais cultivados.

O emprego de fertilizantes do mesmo modo redistribui esses radionuclídeos, podendo

10

Page 28: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

igualmente ser responsável por algum acréscimo nos teores destes elementos nos solos,

com conseqüente aumento na absorção pelos vegetais. Valores de concentração de

isótopos radioativos em fertilizantes são apresentados na tabela 2.3. Pode-se observar que

embora durante o processamento da rocha fosfática a rota principal do Ra seja o subproduto

fosfogesso, concentrações relativamente elevadas de Ra podem ser encontradas nos

fertilizantes.

Tabela 2.2 Concentrações de urânio, tório, 226Ra e 228Ra (em Bq.kg-1) em rochas fosfáticas de

diferentes origens. Adaptado de GUIMOND (1990) e EPA (1999) .

País

EUA

Brasil

Chile

Algéria

Urânio

59-3700

114-880

40

295

••Tório

4 - 59

204 - 753

30

56

300-1980

330 -700

40

1150

350 - 1550

Marrocos 1500-1700

Senegal 1332

África do Sul 163 -180

Tanzânia 5000

Togo 1360

Tunísia 590

Egito 1520

Israel 1500 - 1700

Jordânia 1300 - 1850

10-200

67

483 - 564

110

92

26

1500 -1700

1370

5000

1200

520

1370

Austrália 15 - 900 5-47 28 - 900

• 1mg.kg-1 de 238U equivale a 12 Bq.kg-1;" 1mg.kg-1 de 232Th equivale a 4,07 Bq.kg-1

A concentração de radionuclídeos nos fertilizantes depende, logicamente, da

concentração na sua matéria prima (rocha fosfática), variando com a origem da rocha.

Segundo DNPM (2001), o Brasil produziu aproximadamente quatro milhões de toneladas e

importou cerca de 622 mil toneladas de rocha fosfática no ano de 2001, o que representa

cerca de 87% de rocha nacional e 13% de matéria prima importada, sendo Israel o principal

país exportador do mineral para o Brasil. Dados de concentração de radionuclídeos em

fertilizantes utilizados no Brasil são escassos na literatura. Apenas uma referência cita

11

Page 29: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

valores de concentração de urânio em fertilizantes fosfatados, variando entre 124 e 1304

Bq.kg,1 (YAMAZAKI & GERALDO, 2003).

Tabela 2.3 Concentração de radionuclídeos em fertilizantes e no fosfogesso. Adaptado de EPA

(1999).

Concentração (Bq.kg-1)

Fertilizante238U 226Ra 232Th

NPK 3800 16-4584

Superfosfato simples 3740 3394 420

Superfosfato triplo 6940 3116 660

Fosfogesso 610-3219 7-39

IOANNIDES et ai. (1997), avaliaram as implicações do uso de fertilizantes fosfatados

usados no noroeste da Grécia. Para isto, mediram as concentrações de radionuclídeos em

amostras de fertilizantes, nos solos que receberam os fertilizantes por cerca de 30 anos e

em solos não fertilizados. Foram determinadas nos fertilizantes analisados concentrações de

226Ra que variavam de 16 a 4584 Bq.kg,1. O estudo mostrou que o conteúdo de rádio em

solos fertilizados, valor médio de concentração igual a 53 ± 21 Bq.kg,1, é aproximadamente

três vezes maior que o conteúdo encontrado em solos que não receberam fertilizantes, que

tem um valor médio de 15 ± 6 Bq.kg,1.

A aplicação constante de fertilizantes fosfatados, durante vários ciclos de cultivo, pode

contribuir para o aumento das concentrações de radioisótopos e de metais pesados no solo

e para o aumento da concentração destes radioisótopos nas plantas. Após a aplicação de

fertilizantes, as concentrações de Ra no solo podem ser maiores que as originais, e em

conseqüência pode haver maior transferência para o vegetal cultivado com o uso desses

fertilizantes. Além disto, a forma química sob a qual se encontra o nuclídeo no fertilizante

pode aumentar a disponibilidade deste para a planta. Segundo a Comissão Internacional de

Proteção Radiológica, o uso de fertilizantes fosfatados pelo menos dobrou o nível de

exposição humana à radiação, uma vez que o uso destes fertilizantes pode aumentar os

valores de concentração de isótopos radioativos naturais nos vegetais (ICRP, 1999).

12

Page 30: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

2.1.4 Mecanismos de absorção e Razão de Concentração

Uma vez presentes na solução do solo, os metais podem participar de diversas

reações: podem estar adsorvidos aos colóides, ou ficarem disponíveis para a absorção pelas

raízes, ou migrar de modo descendente no perfil do solo, ou ainda serem perdidos por

arraste superficial (run-oft).

A entrada de radionuclídeos no metabolismo vegetal pode ocorrer através da

deposição e adsorção na superfície das partes aéreas das plantas (no caso destes

elementos estarem presentes no ar) ou por meio de processos de absorção fisiológica

(ROCHEDO & WASSERMAN, 2003). Com poucas exceções, a absorção pelas raízes é o

passo inicial do fluxo de radionuclídeos na cadeia alimentar. Essa absorção é influenciada

por fatores bióticos e abióticos, como: características da espécie vegetal (profundidade,

características fisiológicas, estruturais e morfológicas do sistema radicular, exigência

nutricional, estágio de desenvolvimento, etc); características físicas, químicas e físico­

químicas do solo (como, por exemplo, pH, textura, capacidade de troca catiônica); fatores

climáticos (precipitação, evapotranspiração, etc) e o manejo agrícola empregado no cultivo.

Assim, a transferência de radionuclídeos do solo para plantas depende de um complexo

conjunto de interações físicas e químicas do sistema solo-planta-água.

Para metais pesados e radionuclídeos, é geralmente definido que a concentração de

um nuclídeo em uma planta ou parte dela é linearmente relacionada com a sua

concentração no solo na zona das raízes. Tradicionalmente a literatura apresenta um

parâmetro para estimar a capacidade de um vegetal em absorver os radionuclídeos

presentes na solução do 5010. Seguindo as recomendações da União Internacional de

Radioecologistas (IUR, 1989), esse parâmetro é denominado fator de transferência,

representado como FT (Equação 1) e definido como a razão entre a concentração do

radionuclídeo i no tecido vegetal estudado (Cp em Bq.kg-1 de matéria seca) e a concentração

do mesmo radionuclídeo no solo (Cs em Bq.kg-1, peso seco do 5010), na zona das raízes, ou

seja, da superfície a 20 cm de profundidade, exceto para vegetais da família das gramíneas,

cuja profundidade de amostragem de 5010 é de 10 cm a partir da superfície do 5010.

(1 )

No entanto, a literatura demonstra que para o mesmo tipo de solo, para a mesma

espécie vegetal e para um mesmo radionuclídeo, 05 valores de FT variam, inclusive em

13

Page 31: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

ordem de magnitude, o que permite que seja feito um questionamento quanto a sua validade

mesmo para sua aplicação primária, que é o uso de modelos que estimam as conseqüências

radiológicas de liberações de rotina de substâncias radioativas ou de acidentes nucleares.

Esta grande variabilidade indica que uma relação direta entre a concentração de um

radionuclídeo no solo e na planta não existe, e a razão para a tal variabilidade de FT é óbvia:

como citado anteriormente, aos fatores que influenciam a absorção dos elementos pelas

raízes somam-se um número de processos relacionados à química, biologia e física do solo,

à heterogeneidade do solo, à hidrogeologia e à fisiologia vegetal, e às atividades humanas,

como a agricultura (HANLON, 1991). No entanto, embora questionável, o FT é até o

presente o parâmetro utilizado para estimar a transferência de um nuclídeo do solo para

planta.

A transferência de radionuclídeos do solo para os vegetais reflete a possibilidade da

transferência da radiatividade para o homem através da cadeia alimentar. Grande parte dos

valores de fator de transferência encontrados na literatura se refere a estudos desenvolvidos

em países de clima temperado, o que pode contribuir para o aumento das incertezas

associadas à dose de radiação estimada nos indivíduos e/ou populações residentes em

regiões de clima tropical. O número de dados disponível, referente a cultivos em região

tropical, é ainda muito pequeno. É muito importante, conseqüentemente, que uma base de

dados consistente de parâmetros de transferência determinados em regiões tropicais seja

formada (LAURIA et aI., 1998).

A tabela 2.4 lista valores encontrados em estudos realizados com vegetais, no Brasil, e

valores médios recomendados pela IUR, com a respectiva faixa de variação num nível de

confiança de 95%. Os valores encontrados por VASCONCELLOS (1987) referem-se à

região de Poços de Caldas, região de radioatividade natural elevada, onde os vegetais foram

coletados em fazendas grandes produtoras da região que utilizavam insumos químicos para

aumentar a produtividade. Os valores foram corrigidos para massa seca do vegetal

(VASCONCELLOS 1987, VASCONCELLOS 1999). O valor obtido por LAURIA et aI. (1998)

é proveniente de plantações de subsistência da região de Buena, que apresenta

radioatividade natural elevada, com utilização de adubos orgânicos. Os vegetais analisados

por WASSERMAN et aI. (2002) foram cultivados em áreas tradicionalmente agrícolas do Rio

de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Rio Grande do Sul e Goiás.

14

Page 32: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 2.4 Fator de Transferência de isótopos de rádio em vegetais.

Vegetal Ra faixa Fonte

Feijão 7 E-03 1,4 E-03 a 3,5 E-02 IUR (1989)

Vegetais Folhosos 4,9 E-02 2,5 E-03 a 9,8 E-01 IUR (1989)

Cenoura 1,1 E-02 2,2 E-03 a 5,5 E-02 IUR (1989)

Cenoura 8,3 E-02 LAURIA et aI. (1998)

Feijão e26Ra) 5,6 E-03 2,4 E-03 a 1,7 E-02 VASCONCELLOS (1987)

Cenoura e26Ra) 4,0 E-02 2,5 E-02 a 5,7 E-01 VASCONCELLOS (1987)

Feijão e26Ra) 1,4 E-02 WASSERMAN et aI.(2002)

Feijão e28Ra) 8,0 E-03 WASSERMAN et aI.(2002)

2.1.5 Influência do manejo agrícola para a absorção de radionuclídeos naturais

Na atividade agrícola são conhecidos três tipos de manejos culturais: o convencional, o

orgânico e o hidropônico. O manejo convencional, praticado em maior escala, tem

produtividade atribuída ao uso de adubos químicos e de defensivos agrícolas. Cultivos

hidropônicos são aqueles em que os vegetais são cultivados sobre substratos inertes (areia,

cascalho, etc) e o fornecimento de nutrientes às plantas é feito por meio de uma solução

nutritiva aquosa contendo os elementos essenciais ao crescimento e desenvolvimento

vegetal, em quantidades e proporções definidas. As exigências nutricionais das plantas não

se alteram no cultivo hidropônico; entretanto, considerando as grandes diferenças existentes

entre o solo e a solução nutritiva, o fornecimento de nutrientes às plantas nestes sistemas

assume características bastante diferenciadas em relação ao cultivo convencional. A solução

nutritiva utilizada no cultivo hidropônico é uma mistura de nitrato de cálcio e potássio,

sulfatos de magnésio, potássio, manganês, zinco e cobre, molibdato de sódio, ácido bórico,

fosfato monoamônico (MAP com 48% de P20 S) e fosfato monopotássico (MKP, com 52% de

teor de P20 S e 34% de K20). Assim, o MAP e o MKP, por serem fertilizantes fosfatados,

podem conter isótopos radioativos naturais. Na literatura não há registros de teores de

radionuclídeos presentes nos componentes das soluções nutritivas utilizadas na cultura

hidropônica.

15

Page 33: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

No manejo orgânico utilizam-se estercos de várias origens e restos de cultura como

adubos, sendo vedado o uso de fertilizantes e defensivos químicos. Por este motivo os

alimentos de origem orgânica vêm conquistando maior espaço no mercado brasileiro. O

mercado de produtos considerados "naturais" se apresenta em expansão, e os

consumidores buscam nestes produtos alimentos isentos de contaminantes, como metais

pesados e pesticidas. Embora sejam produtos normalmente mais caros do que aqueles

oriundos das culturas convencionais, os consumidores acreditam que o benefício justifica o

custo (RIBEIRO et aI., 2004).

Assim, pela utilização de diferentes tipos de adubos nos cultivos convencional,

orgânico e hidropônico, as espécies vegetais podem conter diferentes quantidades de

radionuclídeos.

2.1.6 Radionuclídeos naturais em vegetais da dieta da população da cidade do Rio

de Janeiro

Em estudo sobre os teores de radionuclídeos naturais em alimentos, SANTOS (2002)

estabeleceu uma metodologia para avaliar a ingestão desses elementos radioativos, além de

metais pesados, pelo consumo de produtos de origem vegetal, focalizando a cidade do Rio

de Janeiro. O estudo identificou os alimentos que mais contribuíram para a dose interna via

ingestão. Os teores mais elevados dos radionuclídeos encontrados nos vegetais e seus

produtos derivados foram os de 228Ra, já que em nossos solos os teores de 232Th são mais

elevados do que os de 238U e como conseqüência se pode observar teores mais elevados de

228Ra em relação aos de 226Ra.

A dose devido a ingestão de 228Ra, 226Ra, 210pb, 238U e 232Th em vegetais e produtos

derivados pela população carioca foi de 14,5 ~Sv, valor este inferior à dose média mundial.

Os radionuclídeos que mais contribuem para essa dose são o 210pb (7,8 IJSv) , o 228Ra (4,9

IJSv) , e o 226Ra, com 1,6 IJSv.

O estudo apontou o feijão preto como o vegetal que mais contribui para a ingestão de

226Ra, e as tuberosas e raízes para o consumo de 228Ra. De um modo geral, os alimentos

que mais contribuem para a ingestão são feijão, arroz, farinha de trigo, farinha de mandioca,

tomate, batata, cenoura e aipim.

O feijão apresentou os teores mais elevados de radionuclídeos. Segundo os autores,

os teores observados podem ser decorrentes de características fisiológicas desta

16

Page 34: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

leguminosa, assim como das práticas agrícolas utilizadas. Este foi considerado o alimento

crítico na dieta pesquisada, por ser altamente consumido e pelas altas concentrações

encontradas. Comparando-se os valores médios de atividade dos radionuclídeos com os

valores de referência para a categoria dos grãos, fornecido pelo UNSCEAR (2000),

observou-se que os valores de concentração de 232Th, 228Ra, 226Ra e 210Pb no feijão eram

uma ordem de grandeza mais elevados que os valores de referência, sendo inferior somente

o valor médio de atividade de 238U.

Nas hortaliças folhosas foram encontrados teores mais elevados dos radionuclídeos do

que em outros tipos de hortaliças (frutosas, tuberosas e raízes).

A categoria das raízes e tuberosas é a terceira categoria que mais contribui para a

dose devido à ingestão. Entretanto, a principal contribuição foi devido ao 228Ra na cenoura,

cujos valores médios são aproximadamente cinco vezes maiores que o valor de referência.

O estudo concluiu que apenas 228Ra, 226Ra e 21°Pb deveriam ser analisados nos

vegetais, uma vez que o 238U e o 232Th não contribuem de forma significativa para a dose, e

sugeriu que a influência das características dos solos de cultivo e dos fertilizantes utilizados

nas plantações precisavam ser mais bem investigadas.

Com este objetivo, foi desenvolvido no IRD, com participação de pesquisadores do

Instituto Nacional de tecnologia (INT), um estudo para avaliar a influência do fertilizante nos

teores de radionuclídeos na cultura do tomate (LAURIA, RIBEIRO & ALELLUIA, 2001). Em

plantações da cidade de Paty do Alferes foram então coletadas, randomicamente, amostras

de frutos de tomate e de solos, além de fertilizantes orgânicos e químicos utilizados nos

manejos orgânico e convencional. O estudo apontou a tendência no aumento da

transferência de rádio do solo para a planta nas plantações que utilizam fertilizantes

químicos quando estas eram comparadas com as plantações adubadas com fertilizantes

orgânicos, neste caso o húmus. Para avaliar a disponibilidade dos isótopos de rádio nos

solos das plantações estudadas, foi realizada uma série de experimentos, com emprego de

soluções extratoras, que demonstrou a maior disponibilidade de 226Ra e 228Ra nos solos sob

manejo convencional, ou seja, que receberam fertilizantes químicos, pois nestes fertilizantes

os radionuclídeos se encontravam sob forma mais solúvel (RIBEIRO & LAURIA, 2003).

17

Page 35: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

CAPíTULO 3 - MA TERIAIS E MÉTODOS

3.1 Coleta de amostras no cultivo experimental do feijoeiro comum (Phaseolus

vulgaris)

O Estado do Rio de Janeiro não é auto-suficiente na produção de feijão, por isto a

maior parte do feijão consumido no Estado é proveniente de outras regiões do Brasil. No

município de Paty do Alferes o feijão é produzido em cultivos não intensivos, ou seja, o feijão

é cultivado após o plantio do tomate ou de outras espécies de solanáceas cultivadas no

município (como pimentão e berinjela), em um esquema de rotação de culturas, para se

aproveitar a grande quantidade de fertilizantes adicionados no cultivo do tomate. Pelo

caráter dos plantios de feijão de Paty do Alferes, o manejo orgânico desta leguminosa não é

praticado. Para avaliar a absorção de 226Ra e 228Ra pela cultura do feijão-preto foi então

instalado um experimento (figuras 3.1) no Campo Experimental de Avelar, unidade da

Empresa de Pesquisa Agrícola do Estado do Rio de Janeiro (PESAGRO), no mesmo

município anteriormente citado. A montagem deste experimento em Paty do Alferes foi

preferida, pois além da distância dos centros produtores da cultura em relação à cidade do

Rio de Janeiro, neste município se encontram condições adequadas ao cultivo dessa

espécie vegetal, e a condição experimental permite normalizar os fatores que poderiam

alterar a absorção de elementos pelo vegetal (fatores climáticos, edáficos, etc). Contou-se

com o apoio dos funcionários do Campo Experimental durante a condução do experimento.

O solo da área do experimento é classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, e

não recebeu fertilizantes químicos em ocasiões anteriores ao experimento, pois o local é

uma área de pesquisas em agricultura orgânica da PESAGRO. Foram utilizadas sementes

de feijoeiro comum da variedade Xamego, cedidas pelo Centro Nacional de Pesquisas em

Arroz e Feijão (CNPAF), unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

(EMBRAPA). O espaçamento entre linhas foi de 0,50 m, e de 0,08 m entre plantas. O

delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com quatro parcelas (20 m2

cada), e dois tratamentos (um com fertilizante orgânico e outro com fertilizantes químicos),

com duas repetições cada. Como fertilizante orgânico foi utilizado esterco bovino, coletado

em uma propriedade agrícola próxima a área do experimento. A adubação química foi

recomendada segundo a análise do solo da área experimental (tabela 3.1), realizada no

laboratório do Centro Nacional de Pesquisas de Solos (CNPS), unidade da EMBRAPA.

Como fontes de nitrogênio, potássio e fósforo, para as duas repetições do tratamento

"manejo convencional", foram empregados uréia, cloreto de potássio e superfosfato simples,

18

Page 36: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

adquiridos em comércio especializado da cidade do Rio de Janeiro, nas quantidades de 300,

250 e 300 kg .ha-1, respectivamente. A adubação nitrogenada e potássica foi realizada

parceladamente, coincidindo com os períodos de maior absorção dos elementos pela cultura

(aos 35 e 50 dias após a emergência das plantas, segundo ROSOLEM & MARUBAYASHI,

1994), distribuída a lanço nas entrelinhas da cultura, enquanto o fertilizante fosfatado foi

adicionado a lanço na ocasião do plantio. Em cada uma das duas repetições do tratamento

"manejo orgânico" foram utilizadas 15 t.ha-1 do esterco bovino, parcialmente decomposto,

distribuído a lanço e incorporado manualmente.

Tabela 3.1 Características físico-químicas do solo antes da implantação do experimento.

cmolc.dm·3 mg.dm·3 g.kg·1

pHH2D ------------------------=--------=-----=---Ca+ Mg Ca++ H+AI At++ Na+ J< P C

5,4 2,9 2,2 4,6 0,04 0,53 15 12,3

Amostras de solo das parcelas foram coletadas de acordo com FREIRE et aI. (1988) e

IUR (1989), para fins de análises radiométricas, antes e durante a condução do experimento,

assim como as amostras dos grãos produzidos e dos fertilizantes utilizados.

O experimento não foi irrigado, de modo que não foi necessária a coleta de amostra de

água de irrigação. As sementes foram inoculadas com bactérias do gênero Rhizobium, o que

permite às plantas a fixação de nitrogênio atmosférico (característica das leguminosas e

gramíneas), com inoculante específico produzido e cedido gentilmente pelo Centro Nacional

de Pesquisas em Agrobiologia, da EMBRAPA, antes do plantio.

Adicionalmente foram coletadas amostras de feijão preto e de solo de uma plantação

que estava sendo realizada por funcionários da PESAGRO na estação experimental, na qual

não foi utilizado nenhum tipo de fertilizante. Esta plantação tinha o caráter de subsistência.

19

Page 37: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Figura 3.1 Aspecto visual das parcelas experimentais aos 20, 35 e 50 dias após o plantio.

20

Page 38: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

3.2 Coleta de amostras na cultura da alface (Lactuca sativa) e da cenoura (Daucus

carota)

A região serrana do Rio de Janeiro é responsável pela maior parte da produção de

olerícolas do estado. Dentre os municípios da região destaca-se Nova Friburgo como o

principal pólo produtor de hortaliças consumidas pela população da capital fluminense.

Para estimar a influência dos diferentes manejos e a contribuição dos fertilizantes

nas culturas de cenoura e de alface, foram coletadas amostras destas espécies vegetais

em plantações comerciais cultivadas sob os manejos convencional, orgânico e

hidropônico (não foram coletadas amostras de cenoura cultivadas sob este último manejo,

pois não se pratica o cultivo hidropônico desta espécie vegetal). As amostras foram

coletadas com o auxílio de um funcionário da Estação Experimental de Nova Friburgo

(EENF/PESAGRO), que identificava as plantações em estágio de serem colhidas (figura

3.2). Foram realizadas quatro viagens de coleta. Nas plantações foram coletados, além

dos vegetais, os solos cultivados, de acordo com FREIRE et aI. (1988) e IUR (1989),

quando disponíveis os adubos utilizados em cada manejo, as amostras de água utilizadas

na irrigação, além das soluções nutritivas utilizadas na hidroponia. Além disto, foram

adquiridas no comércio local os fertilizantes normalmente utilizados nas plantações de

hortaliças.

Figura 3.2 Aspectos do cultivo da alface sob manejos convencional, hidropônico e

orgânico em Nova Friburgo.

21

Page 39: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

3.3 Preparo das amostras de vegetais, de solo, corretivos, fertilizantes e água de

irrigação

As amostras de vegetais foram lavadas com água de abastecimento público, para se

retirar as sujidades mais grosseiras, e em seguida foram lavadas com água destilada,

sendo descascadas e picadas quando necessário. As amostras foram colocadas sobre

papel absorvente e deixadas para serem secas ao ar. Foram então transferidas para uma

cápsula de porcelana com capacidade de 5 litros e pesadas para determinação de massa

úmida. Posteriormente foram secas a 80°C em estufa por 24 horas, pesadas para a

determinação de massa seca e transferidas para um forno, para serem calcinadas

lentamente. Durante cerca de 8 horas a temperatura foi elevada paulatinamente de SooC

em 50°C (para evitar a combustão da amostra) até atingir 450°C, permanecendo nesta

temperatura durante 48 horas, como descrito em VASCONCELLOS et aI. (1999). Após a

calcinação foram então pesadas para determinação das respectivas massas de cinzas,

sendo em seguida acondicionadas em potes de polietileno e encaminhadas para a

determinação dos radionuclídeos de interesse e26Ra, 228Ra e 210pb) por método

radioquímico, segundo o protocolo do IRO, nos laboratórios do SEANAlIRO.

As amostras de água foram filtradas em membrana Millipore 0,45 IJm, aciduladas e

posteriormente submetidas às análises radioquímicas.

As amostras de solo foram secas ao ar e peneiradas em malhas de 2 mm, sendo

posteriormente acondicionadas em recipientes de polietileno com capacidade de 250 ml.

Em recipientes do mesmo tipo foram acondicionadas as amostras de fertilizantes e

calcário. As amostras de solo, fertilizantes e insumos foram encaminhadas para análise

radiométrica nos laboratórios do SEANAlIRO.

As amostras de solos das culturas de alface e cenoura amostradas em Nova

Friburgo foram também analisadas em termos de fertilidade do solo (tabela 3.2) por

funcionários do Laboratório de Análises de Solo, da EENF/PESAGRO.

22

Page 40: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 3.2 Características químicas e pH dos solos amostrados em Nova Friburgo-RJ, para

as culturas de alface e cenoura cultivadas sob os diferentes manejos.

Manejo pH Ca Mg AI P Kcmol.dm·J cmol.dm·J cmol.dm·J mg.dm·J mg.dm·J

Orgânico A2 7,3 1,6 0,5 n. d. 97 145

Orgânico A1 6,8 0,9 1,5 0,2 44 195

Orgânico B 6,8 0,7 0,3 0,1 91 137

Convencional A1 6,3 1,7 0,5 0,1 10 117

Convencional A2 6,0 1,1 0,5 0,1 49 170

Convencional B 5,5 0,7 0,2 0,1 112 437

Convencional C 5,7 2,0 1,0 n. d. 110 437

Convencional O 5,4 0,6 0,2 0,3 108 437

Convencional E 5,0 0,4 0,2 1,1 100 178

Convencional F 4,9 0,4 0,3 0,9 103 156n. d. : não detectável

A agricultura do município de Nova Friburgo é voltada para a produção intensiva de

olerícolas, sendo os solos continuamente explorados. Os produtores realizam uma prática

agrícola chamada rotação de culturas, ou seja, de acordo com as estações do ano e com

o mercado consumidor há um rodízio de espécies vegetais cultivadas. Os solos

analisados, pelos valores de pH e os teores de P e K, demonstram uma exploração

contínua. Os solos das plantações sob o manejo orgânico são adubados exclusivamente

por fertilizantes orgânicos; uma vez que por uma questão mercadológica os produtos

orgânicos são comercializados com um selo de uma entidade certificadora, que exige o

uso exclusivo deste tipo de fertilizante. Além disto, o produtor deve assegurar que o solo

não tenha sido anteriormente adubado com fertilizantes químicos.

3.4 Análises radioquimicas e radiométricas

As amostras de solo, fertilizantes químicos e organlcos foram analisadas por

espectrometria gama para a determinação das concentrações de 226Ra e 228Ra, em

detector de germânio (HPGe-Canberra). Para a determinação de 226Ra, as amostras

foram seladas num recipiente e após pelo menos duas semanas (tempo necessário para

o equilíbrio radioativo entre 226Ra e 222Rn seja atingido; meia-vida do 222Rn=3,8 dias)

23

Page 41: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

foram levadas para contagem num espectrômetro gama. O 226Ra é determinado através

dos seus filhos 214Pb (351 KeV) e 214Bi (609 KeV), e o 228Ra é determinado através do seu

filho 228Ac (911 KeV).

As amostras de vegetais e de água foram analisadas radioquimicamente, sendo o

rádio co-precipitado pelo método convencional com sulfato de bário. No caso das

amostras vegetais, aproximadamente 10 gramas de massa de cinza foram digeridos com

HN03 e HCI e, quando necessário, as amostras foram transferidas para Becker de teflon

onde se adicionava HF até completa digestão. Depois de digeridas, as amostras foram

evaporadas até a secura para eliminação do HF, sendo em seguida retomadas em

solução de 1 N de HN03 . Às amostras vegetais já digeridas pelo ataque ácido e às

amostras de água se adicionou EDTNNH40H para precipitar o chumbo. O pH da solução

foi ajustado a 4,5-5,0 por adição de ácido acético glacial. Nesta fase da análise o Pb

permanece fortemente complexado com EDTA, sendo separado da solução contendo os

isótopos de Ra. Às amostras em aquecimento adicionou-se 1 M de ácido cítrico com 1%

de fenol e, em seguida, NH40H concentrado para pH 7,5. Posteriormente, adicionou-se 1

ml dos carreadores de rádio e chumbo (BaCI2 e Pb(N03h) e 50 ml de 3 M H2S04, com

agitação rigorosa. Essa solução foi decantada por 24 horas para a obtenção do co­

precipitado, Ba(Ra,Pb)S04. Então, o sulfato de bário (rádio) foi re-precipitado pela adição

de ácido acético (pH 4,5-5) e filtrado e depois de um mês de crescimento. O 226Ra foi

determinado por contagem alfa total e o 228Ra por contagem beta total, enquanto as

partículas alfa do 226Ra eram barradas pelo papel de filtro.

A análise de 210 Pb foi realizada após a separação do chumbo precipitado com o

EDTA nas etapas anteriores, adicionando ácido nitroacético (NTA) e sulfeto de sódio,

formando PbS. Após eliminação do sulfeto pela adição de ácido nítrico, o chumbo foi

precipitado como PbCr04 na solução em pH na faixa de 4,5-5. Cerca de duas semanas

mais tarde, o 210Pb foi determinado através de seu produto filho 210Bi por contagem beta

total em um detector proporcional de baixa radiação de fundo (marca Berthold, modelo

LB770-1).

24

Page 42: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

3.5 Análise estatística dos dados

Para dados ambientais as concentrações de radionuclídeos são melhor

representadas pela distribuição log-normal, sendo a tendência central representada pela

média geométrica (WAYNE, 1990). Sendo assim, o programa Wingraf (CONTI, 1995) foi

utilizado para calcular as médias geométricas dos valores de concentração de atividade

encontrados nas amostras de vegetais, de solo e para o fator de transferência dos

radionuclídeos estudados. Para o teste entre as médias geométricas foi utilizado o

programa Test-med, que permite comparar as médias geométricas segundo o teste T­

Student, com intervalo de confiança de 95% (CONTI, 1995).

25

Page 43: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

CAPíTULO 4 . RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Radionuclídeos em fertilizantes

Os resultados obtidos nas análises das amostras de fertilizantes estão apresentadas

na tabela 4.1. Os corretivos, adubos químicos não fosfatados e as soluções nutritivas

apresentaram baixas concentrações dos isótopos de Ra. Os fertilizantes fosfatados

sólidos apresentaram uma faixa ampla de concentrações de radionuclídeos.

Tabela 4.1 Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-1) nos insumos e nas soluções nutritivas

(Bq.r1) utilizados no experimento de feijão e nas culturas de tomate, alface e cenoura.

Fertilizante Cultura 226Ra 22BRa

Corretivos de acidez do solo

Calcário Alface e cenoura convencional B <2 <2

Calcário Alface convencional C 41 ± 2 8,1 ± 0,7

Fertilizantes químicos

Uréia Feijão convencional <2 <4

Cloreto de Potássio Feijão convencional <4 <10

Fertilizantes fosfatados

Solução nutritiva Alface Hidropônica A <0,001 <0,006

Solução nutritiva Alface Hidropônica B0,015 ± <0,0020,003

NPK 12-4-12 Alface Convencional C 276 ± 9 83 ± 3

NPK 12-6-12 Cenoura Convencional F 58 ± 2 94 ± 3

NPK 4-14-2 Convencional 53 ±2 32 ± 1

NPK 4-14-7 Convencional 52±2 119 ± 2

NPK 4-14-8 Cenoura Convencional B 185 ± 6 66 ± 2

NPK 4-14-8 Convencional 221 ± 3 113±3

NPK 4-14-8 Convencional 179±3 128 ± 2

Superfosfato simples Feijão Convencional 430 ± 10 165 ± 5

Superfosfato simples Convencional 164 ± 3 176 ± 3

Termofosfato Convencional 35 ±4 55 ±4

Adubos orgânicos

Esterco Cenoura Orgânica D 46 ±2 142 ± 5

Esterco Feijão Orgânico 29 ± 3 59 ± 3

Torta de mamona Orgânico 51 ± 2 73 ±2

Húmus Orgânico 14 ± 2 34 ± 2

Composto orgânico Alface orgânica B 16 ± 2 37 ± 3

26

Page 44: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

As concentrações de 226Ra variaram entre 35 e 430 Bq.kg-\ enquanto as

concentrações de 228Ra variaram entre 32 e 176 Bq.kg-1. As mais elevadas concentrações

foram encontradas no superfosfato simples. As figuras 4.1 e 4.2 mostram as distribuições

dos valores das concentrações dos isótopos de Ra nos fertilizantes fosfatados e

orgânicos, respectivamente.

500

'õl~ 400o-r:e.o.<!: 300o~f0-Z 200wozo 100o

oSolução nutritiva NPK Superfosfato Termofosfato

FERTILIZANTE FOSFATADO

Figura 4.1. Distribuição dos valores de concentração de isótopos de Ra nos fertilizantes

fosfatados.

160

ê) 140~- [email protected] 100l~

<>~ 80o:::f0-Z 60wÜ

40ZoÜ 20

oEsterco Torta de mamona Húmus Composto orgânico

ADUBO ORGÂNICO

Figura 4.2. Distribuição dos valores de concentração de isótopos de Ra nos fertilizantes

orgânicos.

27

Page 45: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Os resultados indicam que o teor de P20 S no fertilizante NPK não está

correlacionado com o teor de radionuclídeos, pois as cinco amostras de fertilizantes com

teores de fósforo similares, ou seja, 14 % de P20 S, (N-14-K), apresentaram valores de

concentração de Ra variando de 52 a 221 Bq.kg-1de 226Ra e de 32 a 128 Bq.kg-1de 228Ra.

Por outro lado, no fertilizante 12-4-12 (4% de P20 S) foi encontrado um valor de

concentração de 226Ra de 276 Bq.kg-1. Comparando-se os valores obtidos neste trabalho

com aqueles compilados e reportados pela EPA, tabela 2.3, observa-se que os teores dos

isótopos de Ra nos fertilizantes NPK encontram-se no limite inferior da faixa de valores

apresentada, enquanto que os teores no superfosfato simples são inferiores aos dados

reportados.

Ao contrário do esperado, nem todos adubos orgânicos têm teores de Ra inferiores

aos fertilizantes fosfatados. As concentrações de radionuclídeos nos adubos tipo esterco

e torta de mamona são similares às concentrações encontradas em alguns fertilizantes do

tipo NPK. Este fato pode estar relacionado ao baixo teor de radioisótopos na rocha

fosfática que produziu o fertilizante químico, a características peculiares do material, como

também à origem do adubo orgânico. A criação de bovinos no município de Paty do

Alferes é extensiva, e os animais se alimentam de forrageiras (gramíneas e leguminosas)

que se desenvolvem em áreas cujo solo foi fertilizado anteriormente, uma vez que na

região é praticada a rotação de culturas, isto é, os vegetais dos quais o gado se alimentou

se desenvolveu numa área anteriormente fertilizada, quando na ocasião do cultivo de

hortaliças. Os vegetais dos quais o gado que produziu o esterco se alimentou poderiam

conter teores de radioisótopos, que foram concentrados durante a produção do mesmo.

Além disto, durante o processo de decomposição e antes de ser usado, o material fica

bastante tempo em contato direto com o solo, podendo então por ele ser contaminado.

Em relação à torta de mamona, não se tem informação da capacidade de absorção de Ra

por este vegetal, nem da distribuição do elemento quando da extração do óleo que leva a

formação do subproduto.

4.2 Radionuclídeos nas amostras de água de irrigação

Na tabela VA do Anexo V pode ser verificado que os valores das concentrações de

226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de água de irrigação são baixos. Sendo assim, a

tendência é que a água de irrigação tenha pouca influência nos teores de radionuclídeos

encontrados nos vegetais.

28

Page 46: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

4.3 Radionuclídeos em vegetais

4.3.1 Feijão

A tabela 4.2 mostra as médias geométricas das concentrações de 226Ra, 228Ra e

210Pb encontradas nos grãos de feijão. Os valores obtidos para cada amostra estão

listados na tabela VB (Anexo V).

As médias geométricas das concentrações de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de

feijão provenientes dos cultivos convencional e orgânico não diferem entre si pelo teste T­

Student, com 95% de confiança (tabela 4.2). Portanto, não se observa diferença

estatisticamente significante nas concentrações dos radioisótopos em função do manejo

praticado. Todas as amostras fazem parte de um mesmo conjunto de dados e podem ser

representadas, para cada isótopo, por um valor médio. A distribuição das concentrações

dos isótopos no feijão oriundo dos diferentes manejos pode ser visualizada na figura 4.3.

3

êl~o-~

o 2.«

~I­z~1zoü ..

[lliiliI 226RaGillJ 22BRa[lliiliI 210Pb

oL_~~~_~-~~~~-~CONVENCIONAL ORGÂNICO

MANEJO

Figura 4.3. Distribuição dos valores de concentração dos radioisótopos nas amostras de

feijão convencional e orgânico.

As concentrações dos isótopos decrescem na ordem 228Ra>226Ra>210Pb. Os valores

das médias geométricas globais correspondem a 2,37 Bq.kg-\eco para 228Ra,

1,46 Bq.kg-\eco para 226Ra, e a 0,10 Bq.kg-\eco para 21°Pb (tabela 4.2). Considerando-se

as relações entra as massas úmidas e as massas secas apresentadas na tabela VB

(Anexo V), estes valores correspondem a 1,29 Bq.kg-\mido para 226Ra, cujos valores de

concentração variam entre 0,86 e 1,77 Bq.kg-\mido, a 2,11 Bq.kg-\mido para 228Ra, cujos

29

Page 47: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

valores variaram entre 1,57 e 2,61 8q.kg-\mido e valor médio de 0,071 8q.kg-\mido, valores

variando entre 0,006 e 0,373 8q.kg-\mido para o 210Pb. Comparando-se estes valores com

os valores obtidos em grãos de feijão comercializados na cidade do Rio de Janeiro

(SANTOS, 2002), tabela VH do Anexo V, observa-se que as concentrações dos isótopos

de Ra obtidas no presente trabalho têm valores superiores, enquanto que para o 210Pb os

valores são inferiores a aqueles reportados por SANTOS (2002).

Tabela 4.2 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de feijão.

226Ra (Bq.kg-1seco)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométríca Geométrico

Convencional 6 1,44 1,34 1,02 1,96

Orgânico 6 1,48 1,30 1,02 1,98

Global 12 1,46 1,30 1,02 1,98

228Ra (Bq.kg"1 seco)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométríca Geométrico

Convencional 6 2,43 1,16 1,99 2,90

Orgânico 6 2,31 1,20 1,74 2,95

Global 12 2,37 1,18 1,74 2,95

210Pb (Bq.kg"1 seco)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 6 0,12 1,93 0,07 0,41

Orgânico 6 0,08 1,84 0,03 0,16

Global 12 0,10 1,89 0,03 0,41

Observa-se na tabela 4.3, onde os dados de concentração dos isótopos de Ra no

solo são apresentados, que os valores são considerados compatíveis com os de áreas de

radioatividade natural "normal" (variando entre 17 e 60 8q.kg-1 de 226Ra e entre 11 e 64

30

Page 48: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Bq.kg-1 de 228Ra) (UNSCEAR 2002). Como usualmente observado em solos brasileiros, a

concentração de 228Ra é superior a concentração de 226Ra, sendo o valor da razão entre

os isótopos de 1,6.

A comparação das médias geométricas das concentrações de isótopos de Ra nos

solos dos plantios orgânico e convencional, segundo o programa TESTMED (CONTI,

1995), mostrou que não existe diferença estatisticamente significante entre elas (através

do teste T-Student com 95% de significância). Assim, não se observa incremento no teor

dos isótopos de rádio no solo devido à utilização do fertilizante (tabela 4.3).

Tabela 4.3 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra e 228Ra nas amostras de solo do experimento de feijão.

226Ra (Bq.kg-1 solo)

Manejo NMédia Desvio Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 6 57 1,0 51 62

Orgânico 6 57 1,1 43 69

Global 12 57 1,1 43 69

228Ra (Bq.kg-1 solo)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 6 65 1,1 60 72

Orgânico 6 70 1,2 50 82

Global 12 67 1,1 50 82

Uma vez que tanto as concentrações nos grãos quanto as concentrações nos solos

são similares nos dois plantios, os valores dos fatores de transferência de 226Ra e 228Ra

para os dois manejos também são similares (tabela 4.4). Estes valores correspondem a

2,56 E-02 para 226Ra e 3,56 E-02 para 228Ra, os quais encontram-se no limite superior da

faixa recomendada pela IUR (1999), e são superiores àqueles valores médios

31

Page 49: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

encontrados por VASCONCELLOS (1987) e WASSERMAN et ai. (2002), tabela 2.4. Os

valores do fator de transferência e dos teores encontrados em cada amostra de solo se

encontram na tabela VC (Anexo V).

Tabela 4.4 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-1, do

Fator de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra nas amostras de feijão.

226Ra

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 6 2,53 E-02 1,31 1,67E-02 3,44E-02

Orgânico 6 2,59 E-02 1,41 1,56E-02 4,14E-02

Global 12 2,56 E-02 1,34 1,56E-02 4,14E-02

228Ra

Manejo NMédia Desvio Minimo Máximo

Geométrica Geométrico

Convencional 6 3,86 E-02 1,19 3,07E-02 4,51 E-02

Orgânico 6 3,29 E-02 1,32 2,33E-02 5,23E-02

Global 12 3,56 E-02 1,27 2,33E-02 5,23E-02

4.3.2 Alface

As concentrações de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de alface são apresentadas

na tabela VD, em anexo. Comparando-se as médias geométricas dos valores de

concentração entre os diferentes tipos de manejo observa-se que para os três isótopos as

médias são similares estatisticamente para a cultura convencional e orgânica. A cultura

hidropônica difere das outras duas apresentando valores médios inferiores (figura 4.4 e

tabela 4.5).

32

Page 50: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

- ..-

- I--

-ORGÂNICOCONVENCIONAL

MANEJO

HIDROPONIA

11

..-...Ol 9 ITill[J 226Ra.lo<:-- - ~o- 228Raa:l O---O 7

D 210Pb " \;lo::(<..>-o::(

5o::::f-ZW

3Ü < ........ZO .....

•••••••••••

Ü

-I

Figura 4.4. Distribuição dos valores de concentração dos isótopos de 226Ra, 228Ra e 210Pb

em amostras de alface cultivadas em diferentes tipos de manejo.

Os valores médios globais para 226Ra, 228Ra e 210Pb nas culturas convencionais e

orgânicas são respectivamente 1,46 Bq.kg-\eco; 2,41 Bq.kg-\eco e 4,36 Bq.kg-\eco. Na

cultura hidropônica o valor da média geométrica é 0,51 Bq.kg-\eco para 226Ra, 0,55 Bq.kg"

\eco para 228Ra e 1,03 Bq.kg-\eco para 210Pb. É interessante observar que as

concentrações de 210Pb neste vegetal são superiores às concentrações de 226Ra e 228Ra,

mostrando que neste vegetal folhoso o 210Pb atmosférico pode ter maior importância para

o teor do nuclídeo no vegetal do que o 210Pb contido no solo.

Transformando-se estas concentrações para massa úmida, estes valores médios

correspondem a 0,068 Bq.kg-\mido , variando entre 0,04 e 0,10 Bq.kg-\mido para 226Ra; a

0,112 Bq.kg-\mido, variando entre 0,046 e 0,33 Bq.kg-\mido para 228Ra, e a

0,20 Bq.kg-\mido, variando entre 0,10 e 0,37 Bq.kg-\mido para 210Pb. Na cultura

hidropônica, os valores médios e concernente faixa de variação da concentração

correspondem a 0,02 Bq.kg-\mido (0,015 a 0,040 Bq.kg-\mido); 0,05 Bq.kg-\mido (0,032 a

0,053); 0,043 Bq.kg-\mido (0,035 a 0,050), para 226Ra, 228Ra e 210Pb, respectivamente.

Quando estes valores são confrontados com os obtidos por SANTOS (2002), tabela VH

(Anexo V), observa-se que os valores são compatíveis para as amostras da cultura

33

Page 51: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

orgânica e convencional. As alfaces da cultura hidropônica têm valores de concentrações

dos três radionuclídeos similares ao limite inferior da faixa de variação reportada.

As concentrações observadas nas amostras de alface hidropônica refletem o baixo

teor de radionuclídeos da solução nutritiva, única fonte de nutriente para as plantas nesse

manejo.

Tabela 4.5 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de alface.

Manejo N

Convencional 4

Hidropônica 4

Orgânico 4

Manejo N

Convencional 4

Hidropônica 4

Orgânico 4

Manejo N

Convencional 4

Hidroponia 3

Orgânico 4

226Ra (Bq.kg-f seco)

Média DesvioMínimo MáximoGeométrica Geométrico

1,54 1,54 1,01 2,77

0,51 1,45 0,32 0,77

1,38 1,83 0,70 2,40

228Ra (Bq.kg"f seco)

Média DesvioMínimo MáximoGeométríca Geométrico

2,36 1,75 1,31 4,94

0,55 2,70 0,13 0,95

2,47 2,39 0,93 7,50

2fOPb (Bq.kg-f seco)

Média Desvio Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

5,13 1,83 2,20 8,48

1,03 1,10 0,94 1,12

3,71 1,88 2,12 8,32

Há uma grande variabilidade de valores, tanto de 226Ra quanto de 228Ra, nos solos

amostrados. No entanto, os valores médios das concentrações de 226Ra e 228Ra nos solos

cultivados convencionalmente e organicamente, apresentadas na tabela VE (Anexo V),

são similares estatisticamente (tabela 4.6). Os valores da média geométrica das

concentrações são 45 Bq.kg-1 de 226Ra e 74 Bq.kg-1 de 228Ra. Como tanto o vegetal

34

Page 52: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

quanto o solo podem ser representados por valores médios de concentração, para os dois

isótopos de rádio, nas duas culturas, os valores de FT são similares e podem ser

representados por um valor único. Assim, o valor do FT é de 3,74 E-02 para 226Ra e de

4,74 E-02 para 228Ra. Como não foi encontrada diferença estatisticamente significante

para os valores médios de FT dos dois isótopos (tabela 4.7), o valor do FT pode ser único

para os dois, que é: 4,2 E-02. Este valor é similar àquele recomendado pela IUR para

vegetais folhosos (4,9 E-02), citado na tabela 2.4.

Tabela 4.6. Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra e 228Ra nas amostras de solo na cultura da alface.

226Ra (Bq.kg-1 solo)

Manejo NMédia Desvio Minimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 4 48 1,5 28 71

Orgânico 3 40 1,5 29 64

Global 7 45 1,5 28 71

228Ra (Bq.kgo1 solo)

Manejo NMédia Desvio

Mínímo MáximoGeométrica Geométríco

Convencional 4 72 1,5 43 117

Orgânico 3 76 1,4 60 111

Global 7 74 1,4 43 117

35

Page 53: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 4.7. Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-1, do

Fator de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra na cultura da alface.

226Ra

Manejo NMédia Desvio

Mínímo MáxímoGeométrica Geométrico

Convencional 4 3,19 E-02 1,65 1,82 E-02 5,96 E-02

Orgânico 4 4,38 E-02 1,82 2,37 E-02 7,45 E-02

Global 8 3,74 E-02 1,71 1,82 E-02 7,45 E-02

228Ra

Manejo NMédia Desvio Mínimo Máximo

Geométrica Geométrico

Convencional 4 3,27 E-02 2,03 1,61 E-02 6,15E-02

Orgânico 4 6,89 E-02 3,67 1,54 E-02 3,20 E-01

Global 8 4,74 E-02 2,85 1,54 E-02 3,20 E-01

4.3.3 Cenoura

Não foi encontrada diferença estatisticamente significante entre as médias

geométricas das concentrações de 226Ra, 228Ra e 21°Pb nas cenouras procedentes dos

cultivos orgânicos e convencionais (tabela 4.9). Assim, as concentrações podem ser

representadas pelas médias globais: 226Ra, 2,49 Bq.kg-\eco, 228Ra 4,13 Bq.kg-\eco e 210Pb

0,79 Bq.kg-\eco . A distribuição dos valores de concentração nas cenouras provenientes

dos dois manejos pode ser visualizada nas figuras 4.5 e 4.6. A distribuição de 226Ra é

mostrada separadamente uma vez que num único gráfico a sua distribuição não pode ser

bem visualizada. Os teores dos isótopos de Ra e de 210Pb se encontram listados na tabela

VF do Anexo V.

36

Page 54: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

~ nORa

!illK2l ntiRa~ 210Pb

CONVENCIONAL

8

oLJIIL~~~ORGÂNICO

---O>.:lo::--O-al 6

O1«(>« 4~I-ZWÜ 2ZOü

MANEJO

Figura 4.5. Distribuição de 226Ra, 228Ra e 210Pb em amostras de cenoura cultivadas sob

diferentes manejos.

É interessante observar que, em relação às concentrações de 228Ra, existe uma

clara tendência de que as concentrações das amostras provenientes da cultura orgânica

sejam superiores aquelas da cultura convencional (Tabela 4.9 e Figura 4.5), embora o

resultado do teste estatístico indique a não existência de diferenças significantes entre as

médias geométricas das amostras dos dois cultivos.

37

Page 55: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

--- 4,5C>~-- 4,0e-ra('\1 3,5

c:::<ON 3,0N

UJO 2,5O1« 2,0O-«c::: 1,5I-ZUJ 1,0OZ 0,5O ORGÂNICOO CONVENCIONAL

MANEJO

Figura 4.6. Distribuição de 226Ra em amostras de cenoura cultivadas sob diferentes

manejos.

As concentrações médias em termo de massa seca foram transformadas em massa

úmida para fins comparativos. Então, em massa úmida são as seguintes concentrações:

0,27 Bq.kg-\mido, variando entre 0,12 e 0,51 Bq.kg-\mido para 226Ra; 0,45 Bq.kg-\mido,

variando entre 0,12 e 0,86 Bq.kg-\mido para 228Ra e 0,086 Bq.kg-\mido para 21Dpb, variando

entre 0,02 e 0,15 Bq.kg-1úmido . Quando os dados são confrontados com aqueles

determinados em cenouras vendidas comercialmente no Rio de Janeiro, observa-se que

dados encontram-se dentro das faixas dos valores reportados (tabela VH do Anexo V).

38

Page 56: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 4.9 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de cenoura (em Bq.kg-1seco).

226Ra (Bq.kg,1 seco)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 3 2,19 1,78 1,14 3,43

Orgânico 4 2,75 1,46 1,77 4,23

Global 7 2,49 1,56 1,14 4,23

228Ra (Bq.kg'1 seco)

Manejo NMédia Desvio

Mínimo MáximoGeométrica GeométricoConvencional 3 2,62 2,10 1,14 4,76

Orgânico 4 5,80 1,39 4,00 8,11

Global 7 4,13 1,91 1,14 8,11

210Pb (Bq.kg,1 seco)

Manejo NMédia Desvio Mínimo Máximo

Geométrica Geométrico

Convencional 3 1,00 1,89 0,50 1,70

Orgânico 4 0,66 2,17 0,21 1,26

Global 7 0,79 2,01 0,21 1,70

O teste de médias demonstrou que, como observado nas demais culturas as

concentrações de 226Ra e 228Ra nas amostras de solos dos cultivos convencional e

orgânico, apresentadas na tabela VG (Anexo V), são similares estatisticamente (tabela

4.10).

39

Page 57: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 4.10 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra e 228Ra nas amostras de solo para a cultura da cenoura.

226Ra (Bq.kg-1 solo)

Manejo N Média Desvio Minimo MáximoGeométrica Geométrico

Convencional 3 41 1,1 36 44

Orgânico 4 46 1,7 28 93

Global 7 44 1,4 28 93

228Ra (Bq.kg-1 solo)

Manejo NMédia Desvio Mínimo Máximo

Geométrica Geométrico

Convencional 3 54 1,4 37 68

Orgânico 4 51 1,3 36 66

Global 7 52 1,3 36 68

Através do teste de médias geométricas, nota-se que o fator de transferência para

226Ra na cenoura do cultivo convencional é igual estatisticamente ao FT para as amostras

de cenoura do cultivo orgânico (tabela 4.11). No entanto o mesmo não ocorre para o FT

do 228Ra: o valor médio de FT do cultivo orgânico, 1,14 E-01, é superior ao valor médio do

FT das amostras do cultivo convencional (3,94 E-02). O valor de FT para 226Ra é

compatível com os valores citados na literatura (Tabela 2.4), não obstante o valor médio

de FT para 228Ra é ligeiramente superior. Os valores de FT encontrados para cada

amostra estão listados na tabela VG do Anexo V.

40

Page 58: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Tabela 4.11. Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo, em Bq.kg-" do

Fator de Transferência solo-planta para 226Ra e 228Ra na cultura da cenoura.

Manejo N

Convencional 3

Orgânico 4

Global 7

Manejo N

Convencional 3

Orgânico 4

226Ra

Média Desvio Mínímo MáximoGeométrica Geométrico5,56 E-02 1,96 2,58 E-02 9,19 E-02

5,97 E-02 1,93 3,46 E-02 1,51 E-01

5,79 E-02 1,84 2,58 E-02 1,51 E-01

228Ra

Médía Desvio Mínímo MáximoGeométríca Geométríco

3,94 E-02 2,03 1,78 E-02 6,99 E-02

1,14 E-01 1,54 6,12E-02 1,66 E-01

4.4 Discussão geral

O cálculo da quantidade de Ra adicionada nos cultivos pode ser realizado para as

diferentes culturas. Como exemplo será considerada a cultura do feijão, que foi o

experimento controlado. Assim, a quantidade de superfosfato adicionado ao solo no

experimento com o feijão foi 300 kg.ha-1, correspondendo a 600 gramas do fertilizante por

canteiro de 20 m2. Considerando a concentração de 226Ra e 228Ra no fertilizante,

respectivamente 430 e 165 Bq.kg-1, foram adicionados por canteiro 258 Bq de 226Ra e 99

Bq de 228Ra. O valor da média geométrica da concentração de 226Ra no solo é de 57

Bq.kg-1 e o de 228Ra é de 67 Bq.kg-1. Então levando em consideração a área do canteiro,

20 m2, e considerando 20 cm de profundidade de solo, que é a camada efetiva das raízes

ativas, tem-se cerca de 4000 kg de solo em cada canteiro; conseqüentemente no

canteiro estão contidos 228000 Bq de 226Ra e 260000 Bq de 228Ra. A quantidade

adicionada é, portanto, inferior a 0,2% da quantidade dos radioisótopos nos canteiros e,

em conseqüência, dificilmente seria detectada, considerando-se os erros inerentes aos

métodos de análise utilizados.

Observando-se na tabela 4.1 as concentrações de fertilizantes utilizadas na cultura

do feijão, nota-se que os teores de 226Ra no superfosfato são cerca de oito vezes

41

Page 59: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

superiores aos teores dos isótopos no esterco. No entanto, foram colocados 15 t.ha'1 de

esterco, 30 kg de esterco em cada canteiro, correspondendo à cerca de 900 Bq de 226Ra

e a 1800 Bq de 228Ra. Portanto, a quantidade de isótopos adicionada é inferior á 1%

daquela existente no solo e, como observado no fertilizante fosfatado, está quantidade

não será detectada pelos métodos de análise existentes, o que justifica os valores médios

estatisticamente similares de concentração dos isótopos nos solos das duas culturas. Os

valores médios após adubação também não são muito diferentes das concentrações

encontradas no solo antes do plantio: 226Ra: 57± 2 Bq.kg'1 e 228Ra 80±3 Bq.kg,1 .

É interessante observar que a quantidade adicionada de radioisótopos no cultivo

orgânico foi maior do que aquela adicionada no cultivo convencional. A diferença entre a

absorção dos nuclídeos nos vegetais provenientes das duas culturas dependerá então da

disponibilidade do elemento em cada fertilizante. Visto que, as concentrações adicionadas

pelo fertilizante fosfatado são inferiores as concentrações adicionadas pelo uso do esterco

e que as concentrações dos isótopos nos grãos das duas culturas se equivalem,

aparentemente a disponibilidade dos radionuclídeos no fertilizante fosfatado é superior a

do fertilizante orgânico. As observações para a cultura do feijão são válidas para as

demais culturas, uma vez que segundo os agricultores são utilizados respectivamente 300

kg.ha'1 e 200 kg.ha'1 de superfosfato simples nas culturas da cenoura e alface

convencionais, enquanto que a cultura orgânica utiliza basicamente esterco numa

quantidade de 15 toneladas.ha'1.

A quantidade dos radioisótopos adicionada aos vegetais pelos fertilizantes orgânico

e químico pode ser estimada através das concentrações encontradas nos grãos de feijão

cultivados sem fertilizantes (subsistência), cujos valores individuais são reportados na

tabela VJ, Anexo V, e as médias geométricas se encontram na tabela 4.12. Para efeito de

comparação, antes dos plantios foram coletadas amostras dos solos da área do

experimento e do cultivo de subsistência. As concentrações dos elementos nessas

amostras estão listadas na tabela 4.13, e mostram que os solos são equivalentes e

representativos do local.

Os valores médios de concentração nos grãos oriundos do cultivo de subsistência

em Bq.kg-\eco foram 226Ra (0,39) e 228Ra (0,50) e 210Pb «0,11), enquanto nos cultivos

orgânico e convencional corresponderam a 1,46 para 226Ra, 2,37 para 228Ra e a 0,10

para 210Pb. Os valores de 210Pb ou se equivalem ou são inferiores na cultura de

subsistência, porém a concentração de 226Ra e 228Ra nas culturas orgânica e

convencional são cerca de quatro a cinco vezes superiores as concentrações na cultura

42

Page 60: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

de subsistência. O acréscimo de isótopos fornecidos pelos fertilizantes seriam cerca de: 1

Bq.kgseco-1 de 226Ra e 2 Bq.kgseco-1de 228Ra.

Quando se compara o fator de transferência encontrado na cultura de subsistência,

6,4E-03 para 226Ra e para 228Ra, observa-se que o valor único encontrado para as

culturas convencional e orgânica diferem uma ordem de grandeza da cultura de

subsistência.

Tabela 4.12 Média geométrica, desvio geométrico, valor mínimo e máximo da concentração

de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras do feijão de subsistência.

226Ra (Bq.kg-1seco)

Manejo NMédia Desvio

Minimo MáximoGeométrica Geométrico

Subsistência 3 0,39 1,14 0,34 0,45

228Ra (Bq.kg-1seco)

Manejo NMédia Desvio Mínimo Máximo

Geométrica Geométrico

Subsistência 3 0,50 1,74 0,28 0,84

210Pb (Bq.kg-1seco)

Manejo NMédia Desvio Mínimo Máximo

Geométrica GeométricoSubsistência 3 <0,11 1,64 0,06 0,15

Tabela 4.13 Concentração de 226Ra e 228Ra nos solo da área experimental antes da

implantação do experimento e no solo do cultivo de subsistência.

AmostraSolo original

Solo subsistência

226R (B k -1 )a q. 9 solo

57 ±261 ± 2

228R (B k -1 )a q. 9 solC?

80 ± 377 ± 3

Numa aproximação grosseira, considerando que a população carioca consumisse o

feijão plantado nesta região de Paty de Alferes, e considerando um consumo anual de 14

kg.a-1 (IBGE, 1995) o incremento de dose na população carioca devido ao uso de

43

Page 61: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

fertilizante na cultura do feijão seria de 3,0 IJSv.a-1 devido ao 226Ra e 6,5 IJSv.a-1 devido

ao 228Ra, perfazendo um total de 9,5 IJSv.a-1. Comparando-se a produtividade alcançada

com os dois tipos de cultura: convencional e orgânica, 1840 kg.ha-1 e 1200 kg.ha-1,

respectivamente conclui-se que em relação ao rádio, e muito provavelmente em relação

aos outros radionuclídeos, a cultura convencional deve ser priorizada, uma vez que o

benefício, que seria a diminuição da dose devido ao cultivo orgânico não existe. Os custos

estimados para as duas culturas seriam R$ 680,00. h-1 para a cultura convencional e R$

210,00 por hectare para a cultura orgânica. A comparação do lucro obtido nas duas

culturas vai depender do preço de mercado do feijão orgânico.

Para a cultura de subsistência, infelizmente não foi possível estimar a produtividade.

44

Page 62: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

CAPíTULO 5 - CONCLUSÕES

Foram analisados diferentes tipos de fertilizantes e corretivos agrícolas utilizados na

agricultura comercial do estado do Rio de Janeiro. Os valores de concentração

encontrados nos fertilizantes fosfatados, variando entre <0,001 e 430 Bq.kg,1 de 226Ra e

entre <0,002 e 176 Bq.kg,1 de 228Ra, são relativamente baixos quando comparados com

os fertilizantes utilizados em outros paises e reportados na literatura internacional.

Os valores de concentração nos fertilizantes orgânicos variaram entre 14 e 51

Bq.kg'1 para 226Ra e entre 34 e 142 Bq.kg'1 para 228Ra. Dentre estes fertilizantes, as

concentrações mais elevadas foram encontradas nas amostras de esterco bovino, cujos

valores de concentrações se assemelharam a alguns dos valores encontrados nos

fertilizantes fosfatados.

Devido à baixa concentração de rádio encontrada nos fertilizantes e as quantidades

utilizadas, os fertilizantes não aumentaram significativamente as concentrações de rádio

no solo. No entanto, a comparação entre as quantidades de rádio adicionadas ao solo

nas culturas orgânicas e convencionais mostrou que, devido às elevadas quantidades

utilizadas, o esterco bovino adiciona maior quantidade de Ra ao solo do que o fertilizante

fosfatado.

Os vegetais cultivados nos manejos orgânicos e convencionais (feijão, alface e

cenoura) apresentaram valores de concentração de 226Ra, 228Ra e 21°Pb similares,

indicando que a influência destes tipos de manejo nos teores de radionuclídeos não é

significativa. No entanto, os resultados obtidos no cultivo da cenoura mostraram que

dependendo das características do solo e das do adubo orgânico utilizado, concentrações

mais elevadas dos radioisótopos poderiam ser encontradas em vegetais cultivados sob

manejo orgânico.

Tanto o fertilizante fosfatado quanto o adubo orgânico são capazes de fornecer rádio

para os vegetais, em teores equivalentes. A quantidade de Ra adicionada ao feijão pelos

fertilizantes é estimada em cerca de 1 Bq.kgseco·1 de 226Ra e 2 Bq.kgseco,1 de 228Ra,

equivalendo numa primeira aproximação a um incremento de dose na população carioca

de 9,5 IJSv.a'1.

Os vegetais cultivados sob o manejo hidropônico, no entanto, apresentaram teores

de radioisótopos bem inferiores aqueles das outras culturas, o que é imputado às baixas

concentrações dos radioisótopos encontrados na solução nutritiva.

45

Page 63: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

Foram estimados fatores de transferências solo-planta para o feijão, a alface e a

cenoura. Os valores estimados para o feijão, 2,56 E-02 para 226Ra e 3,56 E-02 para 228Ra

ou são superiores ou encontram-se no limite superior da faixa de dados reportados na

literatura, enquanto que o valor único encontrado para os dois isótopos em alface 4,20E­

02 e aquele encontrado para 226Ra em cenoura, 5,79 E-02, são compatíveis com os

reportados na literatura. O valor de FT encontrado para 228Ra em cenoura na cultura

orgânica, 1,14 E-01, é superior ao valor observado na cultura convencional, 3,94 E-02,

indicando a influência do adubo orgânico na absorção do isótopo por este vegetal.

Estudos deverão ser conduzidos nas amostras coletadas para avaliar a influência

dos fertilizantes e dos tipos de manejo nas concentrações de urânio e metais pesados nas

amostras de vegetais e de solos coletadas.

46

Page 64: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

CAPíTULO 6 . REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXO V

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Page 70: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

TabelaV.A. Concentração de 226Ra, 228Ra e 21Dpb, em Bq.r1, nas amostras de água de irrigação utilizadas nos manejos convencional e

orgânico das culturas da alface e cenoura.

Manejo Vegetal 226Ra 228Ra 210Pb

Hidroponia A Alface 0,002 ± 0,001 0,011 ± 0,004 0,023 ± 0,006

Hidroponia B Alface 0,010 ± 0,003 <0,02

Convencional A Alface 0,006 ± 0,002 0,073 ± 0,007 0,024 ± 0,006

Convencional B Alface e Cenoura <0,003 0,009 ± 0,004 <0,009

Convencional C Alface 0,030 ± 0,005 0,05 ± 0,01 <0,03

Convencional O Cenoura 0,005 ± 0,002 0,021 ± 0,007 <0,02

Orgânico A Alface e cenoura <0,004 <0,0057 <0,007

Orgânico B Alface 0,009 ± 0,003 <0,015 <0,007

Orgânico C Cenoura <0,004 0,0110 ± 0,004 0,016 ± 0,005

Orgânico O Cenoura <0,001 <0,013 <0,003

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Page 71: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

TabelaV B. Concentrações de 226Ra, 228Ra e 210pb (Bq.kg-1seco), e relação massa seca/massa úmida em alface.

Manejo 226Ra 228Ra 2fOPb massa secamassa úmida

Hidropônica A1 0,5 ± 0,1 0,9 ± 0,2 1,0 ± 0,3 0,0340

Hidropônica A2 0,6 ± 0,1 0,8 ± 0,2 0,9 ± 0,2 0,0403

Hidropônica B1 0,3 ± 0,1 0,9 ± 0,2 1,2 ± 0,3 0,0534

Hidropônica B2 0,8 ± 0,3 <2,6 n. d. 0,0472

Convencional A 1 1,5 ± 0,2 1,3 ± 0,6 2,2 ± 0,2 0,0352

Convencional A2 1,0 ± 0,2 2,5 ± 0,5 7,4 ± 0,3 0,0432

Convencional B1 1,3 ± 0,1 1,9 ± 0,3 8,5 ± 0,5 0,0511

Convencional C1 2,8 ± 0,3 4,9 ± 0,6 5,0 ± 0,5 0,0285

Orgânico A1 0,7 ± 0,1 0,9 ± 0,3 4,5 ± 0,2 0,0534

Orgânico A2 2,2 ± 0,3 <2 2,4 ± 0,4 0,0477

Orgânico B 2,4 ± 0,4 7,5 ± 0,6 8,3 ± 0,3 0,0441

Orgânico E 1,0 ± 0,2 2,9 ± 0,5 2,1 ± 0,2 0,0885

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Page 72: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

TabelaVC. Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-1) nas amostras de solos e fator de transferência solo-planta para a cultura da alface.

Manejo Solo (Bq.kg-1) I Fator de transferência

226Ra 228Ra I 226Ra 228Ra

Convencional A1 58 ± 2 67 ± 2 2,6E-02 ± 4E-03 1,9E-02 ± 8E-03

Convencional A2 28 ± 1 43 ± 2 3,6E-02 ± 7E-03 5,8E-02 ± 1E-03

Convencional B 72 ± 2 120 ± 2 1,8E-02 ± 2E-03 1,6E-02 ± 3E-03

Convencional C1 46 ± 1 80 ± 2 6,OE-02 ± 6E-03 6,2E-02 ± 8E-03

Orgânico A1 29 ± 1 60 ± 2 2,4E-02 ± 4E-03 1,5E-02 ± 4E-03

Orgânico A2 29 ± 1 60 ±2 <8 E-02 ± 1E-02 <1,2 E-02

Orgânico B 64 ± 3 110 ± 5 <7,2E-02 ± 8E-03 <1,1 E-01 ± 7E-03

Orgânico E 34 ± 1 68 ±2 2,9E-02 ± 5E-03 4,2E-02 ± 6E-03

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Page 73: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

TabelaVD. Concentrações de 226Ra, 228Ra e 210Pb (Bq.kg-1seco), e relação massa seca/massa úmida em feijão.

Manejo 226Ra 228Ra 210Pb massa secamassa úmida

Convencional 1 1,10 ±0,09 2,3 ± 0,2 0,41 ±0,03 0,907

Convencional 2 1,00 ±0,08 2,0 ± 0,2 0,10 ± 0,02 0,906

Convencional 3 1,2±0,1 2,2 ± 0,2 0,11±0,02 0,906

Convencional 4 1,9±0,1 2,7 ± 0,3 0,13 ± 0,03 0,900

ConvencionaiS 1,8 ± 0,1 2,9 ± 0,3 <0,07 0,900

Convencional 6 1,9±0,1 2,7 ± 0,3 8,1 ± 0,2 0,900

Orgânico 1 1,00 ± 0,09 2,3 ± 0,2 0,03 ± 0,01 0,841

Orgânico 2 1,3±0,1 2,1 ± 0,2 0,05 ± 0,03 0,904

Orgânico 3 1,0 ± 0,1 1,7±0,2 0,06 ± 0,03 0,903

Orgânico 4 1,8 ± 0,1 2,4 ± 0,3 0,16 ± 0,02 0,868

Orgânico 5 1,8 ± 0,1 2,6 ± 0,3 0,11±0,03 0,860

Orgânico 6 2,0 ± 0,1 2,9 ± 0,3 0,13 ± 0,04 0,857

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Page 74: MANEJO AGRíCOLA E TEORES DE RADIONUClíDEOS NATURAIS ...

TabelaVE. Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-1) nas amostras de solos e fator de transferência solo-planta para a cultura do feijão.

Solo (Bq.kg-1) Fator de transferência

Manejo226Ra 228Ra 226Ra 228Ra

Convencional 1 51 ± 2 60 ± 2 2,2E-02 ± 2E-03 3,6E-02 ± 4E-03

Convencional 2 61 ± 2 60 ± 2 1,7E-02 ± 1E-03 3,1 E-02 ± 3E-03

Convencional 3 54 ± 2 60 ± 2 2,2E-02 ± 2E-03 3,3E-02 ± 4E-03

Convencional 4 62 ± 2 50 ±2 3,OE-02 ± 3E-03 4,5E-02 ± 6E-03

Convencional 5 58 ± 2 60 ± 2 3,1 E-02 ± 3E-03 4,5E-02 ± 5E-03

Convencional 6 57 ± 2 70 ± 2 3,4E-02 ± 3E-03 4,5E-02 ± 6E-03

Orgânico 1 65 ± 2 70 ± 3 1,6E-02 ± 1E-03 2,9E-02 ± 3E-03

Orgânico 2 51 ± 1 60 ± 2 2,5E-02 ± 2E-03 3,2E-02 ± 4E-03

Orgânico 3 59 ± 1 70 ± 2 2,1 E-02 ± 1E-03 2,3E-02 ± 3E-03

Orgânico 4 69 ±2 80 ±3 2,6E-02 ± 2E-03 2,9E-02 ± 4E-03

Orgânico 5 43 ± 1 50 ±2 4,1 E-02 ± 3E-03 5,2E-02 ± 7E-03

Orgânico 6 59 ± 2 80 ± 3 3,3E-02 ± 3E-03 3,9E-02 ± 5E-03

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TabelaVF. Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-1 seco), e relação massa seca/massa úmida em cenoura.

Manejo 226Ra 228Ra 210Pb massa seca/massa úmida

Convencional B 1,1±0,1 1,1±0,3 <0,5 0,1071

Convencional F1 2,7 ± 0,2 4,7 ± 0,5 1,2±0,1 0,1144

Convencional F2 3,4 ± 0,3 3,3 ± 0,6 <1,7 0,1185

Orgânico C1 1,8 ± 0,2 4,9 ± 0,4 0,87 ± 0,08 0,1110

Orgânico A1 4,2 ± 0,3 7,1 ± 0,8 1,3±0,1 0,1205

Orgânico A2 2,4 ± 0,2 4,0 ± 0,5 0,79 ± 0,09 0,1028

Orgânico D 3,23 ± 0,03 8,1 ± 0,7 0,21 ± 0,02 0,0919

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TabelaVG. Concentrações de 226Ra e 228Ra (Bq.kg-') nas amostras de solos e fator de transferência solo-planta para a cultura da

cenoura.

ManejoSolo (Bq.kg-1

) Fator de transferência226Ra 228Ra 226Ra 228Ra

Convencional B 44 ±2 64 ±2 2,6E-02 ± 4E-03 1,8E-02 ± 6E-03

Convencional F1 37 ± 2 68 ± 4 7,3E-02 ± 7E-03 7,OE-02 ± 8E-02

Convencional F2 37 ± 2 68 ±4 9,2E-02 ± 1E-02 4,9E-02 ± 1E-02

Orgânico C1 43 ±2 36 ± 2 4,1 E-02 ± 4E-03 1,4E-01 ± 1E-02

Orgânico A1 28 ± 2 43 ± 3 1,5E-01 ± 2E-02 1,7E-01 ± 2E-02

Orgânico A2 40 ± 2 65 ± 2 6,OE-02 ± 6E-03 6,1 E-02 ± 8E-03

Orgânico O 93 ± 1 66 ± 3 3,5E-02 ± 6E-03 1,2E-01 ± 1E-02

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TabelaVH. Valores e faixa de concentrações de 226Ra, 228Ra e 210Pb (em Bq.kg-1 úmido) para alface, cenoura e feijão nas amostras

estudadas por SANTOS (2002).

Vegetal 228Ra 226Ra 210pb

Alface

Cenoura

Feijão preto

0,089 0,070 0,110(0,041-0,197) (0,033-0,208) (0,024-0,215)

0,694 0,146 0,039(0,597 - 0,928) (0,064 - 0,248) ( 0,022 - 0,111)

0,262 0,131 0,133(0,064 - 0,753L (0,034 - 0,298) (0,044 - 0,268)

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TabelaVJ Concentração de 226Ra, 228Ra e 210Pb nas amostras de feijão de subsistência (Bq.kg-1seco).

Amostra

Subsistência 1

Subsistência 2

Subsistência 3

226Ra

0,34 ± 0,04

0,38 ± 0,04

0,45 ± 0,04

228Ra

0,28 ± 0,08

0,84 ± 0,04

0,50 ± 0,08

210Pb

<0,0598

<0,152

<0,129E

massa seca.massa úmida-1

0,822

0,828

0,825

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