RADIONUCLÍDEOS NATURAIS E "'Cs EM COGUMELOS ...

AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

RADIONUCLDEOS NATURAIS E "'Cs EM COGUMELOS

COMESTVEIS COMERCIALIZADOS EM

SO PAULO-BRASIL

LILIAN PAVANELLI DE CASTRO

Dissertao apresentada como parte dos requisitos para obteno do Grau de Mestre em Cincias na rea de Tecnologia Nuclear-Aplicaes.

Orientadora: Dra. Vera Akiko Malhara

So Paulo 2008

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGTICAS E NUCLEARES AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

RADIONUCLDEOS NATURAIS E "^Cs EM COGUMELOS

COMESTVEIS COMERCIALIZADOS EM SO PAULO-BRASIL

\

LILIAN PAVANELLI DE CASTRO

Dissertao apresentada como parte dos requisitos para obteno do Grau de Mestre em Cincias na rea de Tecnologia Nuclear-Aplicaes.

Orientadora: Dra. Vera Akiko Maihara

SAO PAULO

-2008-

a Deus, aos meus pais

e ao Alexandre.

AGRADECIMENTOS

Dra. Vera Akiko Maihara, pela confiana, carinho, ensinamentos, incentivo e amizade

demonstrados ao longo da orientao deste trabalho.

Ao Dr. Rubens Csar Lopes Figueira pela amizade e inmeras contribuies, mas

principalmente pelo auxilio no estabelecimento da metodologia aplicada.

Ao Alexandre Santos, grande amigo e companheiro, a quem agradeo pelo seu amor,

pacincia e compreenso, que estiveram presentes em todos os momentos e foram

imprescindveis.

Aos meus pais, irmos, cunhados, sobrinhos, av e primos por serem fontes de renovao

das minhas energias e exemplos de lealdade e amor, me auxiliando a transpor todas as

barreiras.

Ao Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares e aos funcionrios e companheiros da

Diviso de Radioqumica, que possibilitaram as anlises e o desenvolvimento deste

trabalho.

s amigas Paola, Patrcia e Selma por todo companheirismo, pelas horas de estudo que

passamos juntas e tambm pelas horas de conversas e momentos de descontrao.

Dra. Andreza Portella, pela ajuda para uma melhor anlise estatstica dos resultados

obtidos.

A todos os produtores de cogumelos que gentilmente nos cederam amostras para que

fossem analisadas.

A todos amigos que estiveram presentes em minha vida e que de alguma forma

contriburam para a realizao deste trabalho.

E, mais uma vez, agradeo a Deus por absolutamente tudo.

A diferena entre o possvel e o impossvel est na vontade humana. (Louis Pastear)

RADIONUCLDEOS NATURAIS E "'Cs EM COGUMELOS COMESTVEIS COMERCIALIZADOS EM SO PAULO-BRASIL

Lilian Pavanelli de Castro

RESUMO

Os radionucldeos artificiais e naturais podem ser comumente encontrados em diversos compartimentos da crosta terrestre. Algumas espcies de cogumelos tm uma alta capacidade em absorver radionucldeos e elementos txicos vindos do solo. A dieta alimentar destaca-se como uma das principais vias de contaminao radioativa. Portanto, a medida da radioatividade no ambiente e em alimentos extremamente importante para monitorar os nveis de radiao aos quais o homem possa estar exposto de forma direta ou indireta. A biomonitorao ambiental tem demonstrado que diversos organismos como os crustceos, peixes e cogumelos so usados para avaliar a contaminao e a qualidade dos ecosssistemas. Existem vrios radionucldeos que podem ser acumulados por cogumelos, incluindo K, ^^^Cs, ^^^Th e ^^Û. No entanto h poucos estudos em pases do hemisfrio Sul, sobre os nveis de radioatividade natural e artificial em cogumelos. Este trabalho consistiu na determinao das atividades especficas de elementos radioativos naturais e ^^'Cs em cogumelos comestveis comercializados em So Paulo-Brasil. As amostras de cogumelos comestveis foram adquiridas em diferentes pontos comerciais da cidade de So Paulo, especialmente em mercados municipais, porm algumas foram adquiridas diretamente de produtores de algumas regies como Mogi das Cruzes, Mirandpolis, Suzano e Juquitiba. Cerca de 400 g de cada espcie de cogumelos comestveis foram coletadas, incluindo Agaricus sp, Lentinula sp e Pleurotus sp. Todas as amostras foram preparadas e acondicionadas em recipientes de polietileno, seladas e armazenadas por aproximadamente 35 dias, para que fosse estabelecido o equilbrio radioativo secular, antes

40x 137 232 23S

que se iniciassem as contagens. As atividades gama do Cs, Th e U foram medidas por espectrometria gama. O equipamento utilizado consistiu de um detector de Germnio Hiperpuro conectado a um sistema eletrnico. As medidas foram de aproximadamente 200000 segundos. A eficincia do detector foi medida utilizando os materiais de referncia: IAEA-300, IAEA-327 e IAEA-375. Os resultados obtidos para as amostras de cogumelos comestveis variaram de 461 a 1535 Bq kg " \ 1,4 a 10,6 Bq kg 6,2 a 54,2 Bq kg e 14 a 66 Bq kg em peso seco, para ' X' ^Cs, ^^^Th e ^^Û, respectivamente. Os nveis de ^^^Cs esto de acordo com o fallout radioativo do hemisfrio Sul, apresentando concentraes abaixo dos nveis mximos estabelecidos pela CNEN. Comparando os resultados obtidos com outros trabalhos da literatura, comprovou-se que os valores das atividades encontradas para os radionucliddeos naturais esto dentro dos nveis normais de radioatividade para este produto. As espcies de cogumelos analisadas podem ser consumidas sem riscos de contaminao. O mtodo de anlise empregado neste estudo demonstrou-se adequado para estimar a atividade ^^^Th e ^^Û e determinar as atividades de '*K e "^Cs, em amostras biolgicas. Este estudo assinala a primeira vez em que cogumelos comestveis, no Brasil foram estudados para avaliar o contedo radioativo e, como tal, uma contribuio para investigaes futuras nesta rea.

NATURAL RADIONUCLIDES AND *^'Cs IN COMMERCIALIZED EDIBLE MUSHROOMS IN SO PAULO-BRAZIL

Lilian Pavanelli de Castro

ABSTRACT

Artificial and natural radionuclides are commonly found in several compartments of the earth's crust. Some mushroom species have a high capacity to absorb radionuclides and toxic elements from the soil. Diet is considered as one of the main routes of radioactive contamination. Therefore, radioactivity measurements in the environment and in food are extremely important to monitor the radiation levels that human can be exposed to either directly or indirectly. Environmental biomonitoring has demonstrated that diverse organisms such as crustaceans, fish and mushrooms are useful when evaluating both the contamination and the quality of the ecosystems. There are actually several radionuclides that can be accumulated in mushrooms, including K, '^^Cs, ^^^Th and ^^Û. There are few studies in the Southern hemisphere countries, on the natural and artificial radioactivity levels in mushrooms. The present study evaluated "^K, '^''Cs, "^Th and " ^ U in commercialized edible mushrooms in the state of So Paulo, Brazil. The edible mushroom samples were acquired in different commercial establishments in the So Paulo metropolitan region, specifically in Municipal Markets. Some samples were acquired directly from producers located in the cities of Mogi das Cruzes, Mirandpolis, Suzano and Juquitiba. About 400g were colleted for each edible mushroom species, which included Agaricus sp, Pleurotus sp and Lentinula sp species. All the samples were prepared and stored in polyethylene bottles for approximately 35 days, so that secular equilibrium could be established before counting. The '^"K, *^^CS, ^^^Th and " ^ U gamma activities were measured by gamma spectrometry. The equipment consisted of a Hiperpure Germanium detector connected to an electronic system. The detector efficiency was obtained fi-om measurements of reference materials: IAEA-300, IAEA-327 and IAEA-375. The resuhs for the specific activities in edible mushrooms samples ranged fi-om 461 to 1535 Bq kg"', 1.4 to 10.6 Bq kg-\ 6.2 to 54.2 Bq kg"' and 14 to 66 Bq kg"' d.w., for ^ K , ' " C s , ^^^Th e ^'Û, respectively. The '^'Cs levels are in accordance with the Southern hemisphere radioactive fallout, the concentrations are below the maximum levels established by CNEN. Comparing the result values with these found in published literature, the values of the activities found for natural radionuclides are within the normal radioactivity levels for this kind of food. Hence, the studied mushroom species can be consumed without risk of contamination. The employed methodology in this study showed adequate to estimate ^^^Th and ^^Û specific activities and to determine ' '^K and '^^Cs activities in biological samples. This study marks the first time that edible mushrooms in Brazil have been studied to evaluate their radioactivity contents and as such is a contribution for future research in this area.

COfvijSSAO miO^H'l C M^liiQf, NuCLEAR/SP-tPEN

SUMRIO

CAPTULO 1 1

1.1 Introduo 1 1.2 Cogumelos 5

1.2.1 Caractersticas gerais 5 1.2.2 Cogumelos comestveis 7 1.2.3 Consumo de cogumelos no Brasil 10

CAPTULO 2 12

2.1 Objetivos 12

CAPTULOS 13

3.1 Reviso bibliogrfica 13

3.1.1 Radiatividade natural 13 3.1.2Potssio-40 14 3.1.3 Urnio-238 16 3.1.4Tro-232 19

3.2 Radioatividade artificial 21 3.2.1 ''Fallout" radioativo 23 3.2.2 Csio-137 26

3.3 Espectrometria Gama 28 3.3.1 Propriedades dos espectros de raios gama 29

3.3.2 Detectores de radiao gama 31

CAPTULO 4 36

4.1 Parte experimental 36

4.1.1 Materiais e mtodos 36 4.1.2 Equipamentos 36 4.1.3 Amostras e locais de aquisio 37 4.1.4 Preparao das amostras 39 4.1.5 Determinao do teor de umidade das amostras 41 4.1.6 Determinao dos radionucldeos ^K, "^Cs, ^^^Th e ^^^U 42

CAPTULOS 55

5.1 Resultados e discusso 55 5.1.1 Validao da metodologia 55 5.1.2 Concentrao Minima Detectvel 56 5.1.3 Atividades especificas dos radionucldeos ^^K, '^''Cs, "^Th e ^^^U, presentes nas amostras de cogumelos 57 5.1.4 Anlise dos resultados 59 5.1.5 Discusso e comparao dos resultados obtidos com dados da literatura 67

CAPTULO 6 74

6.1 Concluso 74

REFERNCL\S BIBLIOGRFICAS 76

SUMRIO DE TABELAS

Tabela 3.1: Radionucldeos iniciais e nucldeos finais das sries radioativas 13

Tabela 3.2: Srie de decaimento radioativo do ^^Û 17

Tabela 3.3: Srie de decaimento radioativo do ^^Û 18

Tabela 3.4: Srie de decaimento radioativo do ^^^Th 20

Tabela 4.1: Energias utilizadas para identificao dos radionucldeos de interesse 43

Tabela 4.2: Valores de eficincia do sistema de contagem para '^^Cs e '" 'K obtida a partir dos materiais de referncia 50

Tabela 4.3: Valores de eficincia do sistema de contagem para ^^^Th e ^^Û obtida a partir dos materiais de referncia 50

Tabela 5.1: Concentrao de ''^K, ' "Cs , "^Th e ^^Û em Bq kg'', nos materiais de referncia 55

Tabela 5.2: Concentrao mnima detectvel (CMD) para os radionucldeos K, ' ^ ' C s , ' ' ' T h e " ^ U 56

Tabela 5.3: Atividade especifica de """K e '"'^Cs em cogumelos comestveis em peso seco 57

Tabela 5.4; Atividade especfica de ^^^Th e ^^Û em cogumelos comestveis em peso seco 58

Tabela 5.5: Casos pertencentes ao Gl 61

Tabela 5.6: Casos pertencentes ao G2 61

Tabela 5.7: Casos pertencentes ao G3 62

Tabela 5.8: Atividades de '^^Cs em amostras de cogumelos de provenientes de outros pases 68

Tabela 5.9: Atividades de '*K em amostras de cogumelos provenientes de outros pases 69

SUMRIO DE FIGURAS

Figura 1.1; Desenvolvimento dos cogumelos 6

Figura 1.2: Principais espcies de cogumelos consumidas no Brasil 7

Figura 1.3: Cultivo de Shitake em tora de Carvalho 9

Figura 3.1: Esquema de decaimento do 15

Figura 3.2: Radinucldeos artificiais e naturais conhecidos 22

Figura 3.3: Nuvem formada a partir de uma exploso nuclear 23

Figura 3.4: Deposio global de '^'Cs devido ao "falloti" radioativo 25

Figura 3.5: Produo do '^^Cs a partir da fisso do " ' U 26

Figura 3.6: Esquema de decaimento do '^''Cs 27

Figura 3.7: Linhas de espectro de emisso de raio gama para: a) Potssio; b) Urnio; c) Trio 30

Figura 3.8: Definio da resoluo em energia de um detector em flino da largura a meia altura 33

Figura 3.9: Comparao do espectro-y de ' ^ o obtido com um detector semicondutor e com um detector de cinrilao de NaI(Tl) 34

Figura 3.10: Esquema do detector e eletrnica associada - (l)Detector e pr-amplificador, (2) Fonte de alta tenso, (3) Amplificador, (4) Sistema de aquisio de dados de medida 35

Figura 4.1: Amostras adquiridas diretamente de centros comerciais da regio metropolitana do estado de So Paulo 37

Figura 4.2: Amostra de cogumelo adquirida diretamente do produtor, no municipio de Suzano-SR.... 38

Figura 4.3: Cidades de onde foram adquiridas amostras diretamente dos produtores 38

Figura 4.4: Espcies de cogumelos analisadas 39

Figura 4.5: Amostra de cogumelo comestvel submersa em gua 40

Figura 4.6: Equipamento utilizado para liofilizar as amostras 40

Figura 4.7: Recipientes de polietileno contendo as amostras preparadas e identificadas, prontas para as medidas 41

Figura 4.8: Equipamento utilizado para determinao do teor de umidade residual das amostras 42

Figura 4.9: Contagens de referentes radiao de fimdo (BG) e materiais de referencia em funo do tempo 46

Figura 4.10: Contagens do '^'Cs referentes radiao de fundo (BG) e materiais de referencia em funo do tempo 47

Figura 4.11: Contagens do "*Ac referentes radiao de fiando (BG) e materiais de referncia em funo do tempo 48

Figura 4.12: Contagens do ^''*Bi referentes radiao de fundo (BG) e materiais de referencia em fimo do tempo 49

Figura 4.13: Contagens de ' ' ' 'K referentes radiao de findo (BG) e uma determinada amostra funo do tempo 51

Figura 4.14: Contagens do '^^Cs referentes radiao de fiando (BG) e uma determinada amostra em iincao do tempo 52

Figura 4.15: Contagens do ^^*Ac referentes radiao de fundo (BG) e uma determinada amostra em funo do tempo 52

Figura 4.16: Contagens do ^ ' ' ' B referentes radiao de fundo (BG) e uma determinada amostra funo do tempo ' 53

Figura 5.1: Atividades especficas calculadas para os radionucldeos ' " 'K, ' ' ^ C S , ^^^Th e ^^*U nas amostras de cogumelos comestveis 59

Figura 5.2: Dendograma para agrupamento das amostras de cogumelos comesfiveis 60

Figura 5.3: Distribuio das atividades especficas para '**'K nas amostras de cogumelos comestveis 64

Figura 5.4: Distribuio das atividades especficas para '^^Cs nas amostras de cogumelos comestveis 64

Figura 5.5: Distribuio das atividades especficas para ^^^Th nas amostras de cogumelos comestveis 65

Figura 5.6: Distribuio das atividades especficas para "^U nas amostras de cogumelos comestveis 65

Figura 5.7: Funes discriminantes para as amostras de cogumelos comestveis 66

CAPITULO 1

L I Introduo

Desde o incio da formao da Terra, a radioatividade est presente em todos

s compartimentos do ecossistema. Essa radiao proveniente de radionucldeos, os quais

ocorrem naturalmente na crosta terrestre, como aqueles presentes na srie do "^"Th, ^ Û e

U. Existem, ainda, alguns elementos radioativos naturais, que no esto inclusos nessas

sries radioativas, tais como: ^K, ^V, ^^Rb, "În, '^^La, '''^Nd, "*^Sm, '^^Lu, '^^Re, dentre

esses elementos, o que mais encontrado o potssio natural (MELQUADES e

APPOLONI, 2004). Alm da existncia dos radionucldeos naturais, h tambm os

artificiais como, por exemplo, o ^Sr, '^''Cs, ''Î, entre outros, que foram introduzidos no

planeta por meio do "fallout" radioativo, formado a partir de aes antrpicas, dentre as

quais esto vrios testes atmosfricos de bombas nucleares realizados entre as dcadas de

40 a 70, acidentes com reatores nucleares e outros fatores (MALINOWSKA e col., 2006).

Os radionucldeos artificiais e naturais so comumente encontrados nos gases

atmosfricos, nas guas de rios e oceanos, nos solos, em rochas, nos seres humanos, nos

animais e nos vegetais (MOSQUERA e col., 2004). Sendo assim, os seres humanos e seu

ambiente esto continuamente expostos a essas radiaes, das quais em relao dose

recebida pela populao, pode-se afirmar que aproximadamente 81% corresponda

radiao natural e cerca de 19% seja proveniente de fontes artificiais (MAZZILLI e col ,

2002). A dieta alimentar considerada uma das principais vias para ingesto de todos os

elementos, inclusive os radionucldeos (BUENO, 1999). A medida da radioatividade no

COMISSO \U:m. Dt [;?ÊRi WCLLR/SP-tPENi

ambiente e nos alimentos extremamente importante para monitorar os nveis de radiao aos

quais o homem possa estar exposto de forma direta ou indireta. A monitorao biolgica

ambiental tem demonstrado que diversos organismos, dentre eles: crustceos, peixes e

cogumelos, so teis para avaliar os ndices de poluio e qualidade do ecossistema

(MARZANO e col., 2001; SPODATTO, 2007).

Dos organismos citados acima, destaque-se o cogumelo, nome comum dado s

frutificaes de alguns ftmgos das divises Basidiomycota e Ascomycota. Muitos cogumelos

so comestveis, outros, no entanto, so txicos, podendo, em alguns casos, levar morte

(KE1ZER,2001).

Segundo Giovani e col. (1990), Ingaro e col. (1992) e Ruhm e col. (1997),

diferentes espcies de cogumelos tm a capacidade de reter altas concentraes de

radionucldeos e metais provenientes do solo. Esses autores afirmam que a "vida longa" e a

ampla extenso do micelio fazem desses organismos excelentes bioindicadores.

Dentre os diversos radionucldeos que podem ser acumulados pelos cogumelos

pode-se citar ' "Cs , -^*U, '^"Th e ' K, entre outros.

O ' "Cs de interesse especfico no meio ambiente devido ao seu tempo de meia

vida (30,17 anos), a sua fcil migrao nas correntes trficas e tambm a sua

biodisponibilidade (MALINOWSKA e col., 2006).

Os elementos das sries do urnio e trio apresentam alta radiotoxicidade e

encontram-se disseminados no ambiente em quantidades trao. Alguns elementos dessas sries

contribuem com uma das maiores doses de radiao natural no corpo humano (UNSCEAR,

1993).

J o potssio estvel est amplamente distribudo na natureza, pois encontra-se no

solo e em todo tecido vegetal e animal, apresentando-se como um elemento de extrema

9

importncia para o crebro e para os msculos. Aproximadamente a metade da radioatividade

encontrada em humanos proveniente do ' ^K (SNCHEZ e col, 2006).

Portanto, as propriedades de bioacumulao demonstradas pelos cogumelos

podem ser usadas para detectar at mesmo baixos nveis de contaminao. Muitas pesquisas,

principalmente aps o acidente com o reator nuclear em Chemobyl, vm indicando os

cogumelos como importantes biomonitores, podendo apresentar nveis elevados de

radionucldeos artificiais acumulados (SUGfVMA e col., 2000). Devido contaminao da

maior parte da Europa por meio do "fallout" radioativo, iniciou-se um intenso estudo, em

diversos pases, para verificar a contaminao decorrente desse fato (KALAC e SBOVODA,

1999).

Kammerer e col. (1994), na Alemanha, analisaram 83 espcies de cogumelos

selvagens de trs regies distintas e constataram que a atividade de '^^Cs variou entre 2 a

15000 Bq kg"' e, que a espcie Xerocomits bacius. destacou-se como a que apresentou a maior

freqncia desse radionucldeo.

Battiston e col. (1989) determinaram os nveis de '^^Cs nas espcies de cogumelos

comestveis, Clitocybe infundibuliformi. Cantharellus lutescen e Boletas cavipes, coletadas no

nordeste da Itlia, aps o acidente de Chemobyl, cujas amostras apresentaram elevados nveis

desse radionucldeo, variando de 95 a 27626 Bq kg"'. Com esses dados, os pesquisadores

concluram que a radioatividade encontrada nos cogumelos no est relacionada somente ao

nvel de contaminao do solo, mas tambm ao fato de que algumas espcies apresentam

maior afinidade em concentrar certos radionucldeos.

Gaso e col. (2000) determinaram as atividades de '^^Cs e ' ' ' 'K com valores mdios

de 5,5 Bq kg"' e 101,6 Bq kg"' respectivamente em 30 espcies de cogumelos comestveis

coletadas em mercados de 4 cidades mexicanas; os valores encontrados para ''* K variaram de

18 Bq kg'' para a espcie Clitocybe gibba a 257 Bq kg"' para Lyoperdon pyrifonne. Os

valores mximos encontrados, para os radionucldeos estudados so bem inferiores em relao

aos valores reportados em estudos realizados em alguns pases da Europa.

Atualmente, os cogumelos so amplamente utilizados e h inmeras investigaes

relacionadas sua radioecologia, alm disso, trata-se tambm de um alimento muito apreciado

em diversas culturas devido ao seu elevado poder medicinal e significativo valor nutricional

(JANSON e KUTTl, 2004).

O contraponto do cogumelo seria sua alta capacidade em acumular radionucldeos

e outros elementos, favorecendo a contaminao desse tipo de alimento, podendo trazer efeitos

altamente prejudiciais sade humana. Tal fato cria a necessidade de se estabelecer controles

relativos avaliao das concentraes de elementos radiativos nesse gnero alimentcio em

relao s quantidades mximas permitidas para o consumo humano. No entanto, pouca

ateno tem sido dada ao contedo radioativo em cogumelos e a dose para a populao devido

sua ingesto (BAEZA e col., 2004).

Em pases do hemisfrio Sul, especificamente, nos pases da Amrica Latina, h

poucos estudos sobre a radioatividade natural e artificial em cogumelos (MELQUADES e

APPOLONI, 2004). Pouco se sabe a respeito da qualidade dos cogumelos comestveis

cultivados pelos produtores brasileiros, sendo que a maioria dos trabalhos realizados so de

alimentos provenientes de pases do hemisfrio Norte, talvez por ser a regio mais afetada

pelo 'y//oi

Entre 1995 e 2005 a produo mundial de cogumelos aumentou mais de 60% e,

embora o Brasil no se encontre nessa estima;tiva, a efetiva produo e comercializao esto

aumentando consideravelmente. Sabe-se que a maior regio produtora est localizada no Alto

Tiet, em So Paulo (VILELA, 2007). t

O crescimento do consumo mundial de cogumelos pode ser atribudo intensa

divulgao de seus benefcios, mudanas de hbitos nutricionais e reduo de custos

(FURLANI e GODOY, 2007). Estudos tm demonstrado que esses organismos podem atuar

como redutores de colesterol, antitumorais, antivirais e reduzem os efeitos relacionados

trombose (JANSON e KUTTl, 2004).

O levantamento bibliogrfico mostra o grande interesse em investigar sobre os

contaminantes radioativos que possam estar presentes nesses organismos e avaliar os possveis

riscos oferecidos aos seus consumidores. Entretanto, at o presente momento, no h

publicaes que registrem a ocorrncia de radionucldeos naturais e artificiais em cogumelos

comestveis comercializados no Brasil.

1.2 Cogumelos

1.2.1 Caractersticas gerais

O que normalmente se conhece como cogumelo, na verdade, a estrutura

reprodutiva externa dos fungos superiores ou macroscpicos, ou seja, o coipo de frutificao

responsvel pela produo de esporos. D-se o nome de fungos superiores ou macroscpicos,

queles que podem ser facilmente distinguidos sem o auxlio de microscopia. Uma poro da

estrutura desses seres vivos encontra-se inserida no substrato em que se desenvolvem, tais

como: madeira em decomposio, tronco de rvores vivas, solo, entre outros; formando uma

rede densa de filamentos denominada hifas, estas estruturas em conjunto formam o micelio. O

desenvolvimento dos cogumelos pode ser observado na Figura 1.1 (BIELLl, 1998).

i >

Figura 1.1: Desenvolvimento dos cogumelos (Extrada de Bielli, 1998)

Esses organismos so capazes de se reproduzir sexuadamente e, para que se fome

um corpo de frutificao, necessrio que dois miclios primrios da mesma espcie entrem

em contato, sendo que um se comporta como micelio feminino e outro, como micelio

masculino, fiandindo-se e formando o micelio secundrio que, em condies adequadas de

temperatura, umidade e disponibilidade de nutrientes, produz o corpo de frutificao destinado

perpetuao da espcie, mediante a produo abundante de esporos, que se dispersam na

maioria dos casos sob ao do vento.

Os fungos formam um amplo grupo de organismos (mais de 100.000 espcies

distribudas em diversos ecossistemas), incluindo os fungos superiores e esses, por sua vez,

subdividem-se em dois grandes grupos: Ascomicetos e Basidiomicetos. Essa diviso deve-se

s diferenas anatmicas das estruturas destinada formao de esporos. Esses organismos

apresentam-se sob diferentes formas e cores, sendo que muitas espcies podem ser

consideradas como comestveis, txicas e at mortais (KEIZER, 2001).

Quanto nutrio dos fungos, pode-se dizer que alguns organismos so saprofitos,

desenvolvendo-se sobre matria orgnica em decomposio; outros so parasitas, fixando-se

em grandes rvores, das quais absorvem nutrientes necessrios a sua sobrevivncia; e muitos

podem ser classificados como simbiontes, que para sobreviverem, suas hifas se unem a razes

de determinadas plantas.

1.2.2 Cogumelos comestveis

Os cogumelos comestveis so apreciados desde a idade antiga devido crena em

seu elevado valor nutritivo e em seu poder medicinal, alm de serem classificados como uma

especiaria nobre em pratos culinrios.

Atualmente, no mundo, so conhecidas 2000 espcies de cogumelos comestveis e

cerca de 25 espcies so cultivadas comercialmente (COUTINHO, 2007). No Brasil, as

espcies mais cultivadas e consumidas so: Agaricus bisporus, conhecido como Champignon

de Paris; Lentinula edodes, popularmente chamada de Shitake; e Pleurotus sp, nomeado

Shimeji ou Hiratake, apresentados na Figura 1.2 (URBEN e col., 2001).

Agaricus bisporus Lentinula edodes Pleurotus ostreatus

Figura 1.2: Principais espcies de cogumelos consumidas no Brasil (Extrada de Keizer, 2001) 7

Os cogumelos comestveis so cultivados em grande variedade de resduos

agrcolas e so considerados grandes transformadores desses resduos, representando a

biotransformao mais eficiente de reciclagem no meio ambiente (STURION e

OETTERER, 1995).

O cultivo de Agaricus bisporus, conhecido popularmente como Champignon de

Pars ou, simplesmente, Champignon, teve origem na Frana, casualmente, em 1650.

Agricultores observaram que esses organismos se desenvolviam sobre compostos (palha e

estreo) utilizados para o cultivo de melo, notaram tambm que, se regassem o estreo com

gua, esses cogumelos se multiplicavam. Porm, somente em 1865, o cultivo desses

cogumelos foi introduzido na Amrica (BONONl e col., 1999).

Agaricus bisporus, foi a primeira espcie de cogumelo a ser cultivada

comercialmente no Brasil, sua cultura foi iniciada em 1956 no estado de So Paulo por

imigrantes chineses que se fixaram na regio de Mogi das Cruzes, local que detm, at hoje, a

maior produo nacional dessa espcie. Basicamente, existem dois tipos de Champignon: o

tradicional Champignon de Paris, Agaricus bisporus (de cor branca) e o Champignon

Portobello, Agaricus sp (de cor parda) (RAIGAU, 1980).

J o cultivo de Lentinula edodes, comumente nomeado de Shitake, o mais antigo

dentre todas as espcies comestveis. Seu cultivo primitivo teve incio h cerca de 800 anos, na

China, passando por vrios aperfeioamentos desenvolvidos, principalmente, por japoneses,

que so considerados, atualmente, os maiores produtores mundiais desse gnero alimentcio.

O Shitake trata-se de um fimgo degradador de madeira. Normalmente, utilizam-se

rvores para o cultivo desse cogumelo, como mostrado na Figura 1.3, sendo a Castanheira, o

Carvalho e o Olmo as mais comuns para esse fim.

Figura 13: Cultivo de Shitake em tora de Carvalho

Na China e no Japo, este cogumelo &z parte dos hbitos alimentares da

populao. No Brasil, devido presena de uma vasta colnia de imigrantes e descendentes de

origem asitica, h um mercado consumidor em potencial, havendo, porm, somente alguns

pequenos produtores.

Quanto s suas propriedades medicinais, pode-se dizer que estas so conhecidas h

muito tempo; na medicina oriental, o Shitake conhecido como "elixir da vida", por ser usado

no combate de vrias doenas. Muitas dessas propriedades teraputicas foram comprovadas

aps inmeros estudos de cientistas de todo o mundo, mas, principalmente, do Japo e dos

Estados Unidos, o que contribuiu com a divulgao desse alimento e aumento do consumo

mundial (BONONl e col., 1999).

Um outro gnero comercializado no Brasil o Pleurotus que pode ser encontrado

em diversas regies do mundo, inclusive em florestas brasileiras, devido ao fato de ter-se

adaptado satisfatoriamente ao clima tropical (BREENE, 1990). conhecido, em diferentes

partes do mundo, como uma classe de cogumelos de alta habilidade saproftica e, por degradar

resduos lignocelulsicos como substrato (MANZl e col., 1999). Atualmente, conhecido

pelos orientais como Hiratake e, no caso de cogumelos colhidos menores e crescidos sob

condies de menor iluminao e ventilao, tem sido denominado Shimeji.

No Brasil, a produo do cogumelo gigante ou caetetuba, como conhecido

popularmente, teve incio na dcada de 70, porm o aumento de sua produo e consumo s

ocorreu a partir de 1985, devido ao intenso trabalho de divulgao desse cogumelo (BONONl

e col., 1999), que passou a ser apreciado por causa de seu delicioso paladar e por apresentar

quantidade relativamente alta de protenas, carboidratos, minerais e vitaminas, bem como

baixo teor de lipdeos.

Alm de suas importantes propriedades, os cogumelos do gnero Pleurotus

necessitam pouco tempo para o crescimento. Comparado a outros cogumelos, seu coipo de

frutificao no muito atacado por doenas e pragas, podendo ser cultivado de um modo

simples e barato (BANIK e NANDl, 2004).

1.2.3 Consumo de cogumelos no Brasil

O aumento do consumo de cogumelos, no Brasil, deve-se, sobretudo, mudana

de hbitos alimentares, buscando uma alimentao saudvel e equilibrada. Esse gnero

alhnentcio um importante componente para a dieta alimentar de pessoas portadoras de

hipertenso, diabetes ou obesidade, uma vez que esse tipo de produto apresenta um baixo

teor de gordura, carboidratos e sais, sendo muito rico em protenas, vitamina B12 e cido

10

flico. Por esses motivos, houve uma diversificao do cultivo e comercializao de novas

espcies, alm do tradicional Champignon.

A produo mundial de cogumelos foi estimada, no ano de 2005, em cerca de

3,36 milhes de toneladas, destacando-se, como maiores produtores a China (1,4 milhes

toneladas) e os Estados Unidos da Amrica (391 mil toneladas) (FAO, 2006).O Brasil no

possui dados oficiais sobre a produo de cogumelos, mas a maior rea produtora localiza-

se no Alto Tiet, em So Paulo, na regio de Mogi das Cruzes. Anualmente, a regio

comercializa nos mercados interno e externo mais de 4 mil toneladas, representando cerca

de 80% da produo nacional (COUTINHO, 2007). A produo brasileira, portanto, deve

girar em torno de 5 mil toneladas anuais ou 0,15% da produo mundial, estimando-se que

o consumo anual de cogumelos no Brasil seja algo em torno de 30 g por habitante. Na

Frana, onde o cogumelo altamente difundido, a estimativa de consumo anual de 2 kg

por habitante (EMBRAPA, 2005).

11

CAPITULO 2

2.1 Objetivos

Face ao exposto, o presente estudo tem como objetivos:

desenvolver a metodologia para determinar a atividade de ''^K e '^^Cs e estimar a

atividade de ^' Th e ^^^U em cogumelos comestveis comercializados no estado de So

Paulo;

aplicar a metodologa estabelecida s amostras de referncia, de modo a \'erificar a

preciso e a exatido do mtodo analtico;

estabelecer valores de atividade especfica para os radionucldeos '*K , ' "Cs , ~^'Th e

" ^U mencionados em cogumelos comestveis comercializados em So Paulo-Brasil, os

quais podero ser comparados a cogumelos provenientes de outras regies do mundo;

comparar os resultados obtidos literatura.

CAPITULO 3

3.1 Reviso bibliogrfica

Neste captulo, sero apresentadas as consideraes gerais sobre os

radioistopos naturais e artificiais analisados no presente trabalho, assim como os

princpios da espectrometria gama.

3.1.1 Radioatividade natural

Como j foi dito na introduo deste trabalho, a radioatividade natural est

presente em todos os compartimentos do planeta desde a formao deste, sendo que os

nveis especficos da radiao natural esto relacionados principalmente composio

geolgica do planeta, variando de regio para regio. Essa radioatividade deve-se,

principalmente, existncia de radionucldeos presentes nas trs sries radioativas

conhecidas, conforme apresentadas na Tabela 3.1, que indica os nucldeos iniciais, com

seus respectivos tempos de meia-vida; alm dos nucldeos finais de cada srie.

Tabela 3.1: Radionucldeos iniciais e nucldeos finais das sries radioativas (Extrada de Burcham, 1974)

Nome da srie Radionucldeo inicial

Vi vida

( a n o s )

Nucldeo final

Trio 1,4x10'^

Urnio 4,5 X 10' ^ > b

Actinio 7,2 X 10' ^^"Pb

13

Existem, ainda, alguns elementos radioativos naturais que no esto includos

nas sries radioativas; dentre eles, o mais encontrado o potssio natural. Os

radionucldeos naturais terrestres, em geral, possuem meias-vidas longas, da ordem de

centenas de milhes de anos.

Dessa fornia, a irradiao externa do corpo humano, devido a esses elementos,

d-se principalmente por meio de radiao gama dos radionucldeos das sries naturais do

"^"Th e do ^^^U e do decaimento do ' ' K. Portanto a principal via de incorporao desses

radionucldeos pelo homem pela ingesto de alimentos e de gua, logo, a contaminao

radioativa depender dos hbitos alimentares da populao, do tipo de solo onde so

cultivados os produtos e se estabelecem os pastos e tambm das prticas agrcolas.

Os radioistopos, em regras gerais, comportam-se do mesmo modo que seus

istopos no radioativos em relao absoro e, mesmo no tendo ftmo, podem ser

incorporados aos tecidos dos seres vivos (UMISEDO, 2007).

3.1.2 Potsslo-40

Potssio natural encontrado em nveis altos na maioria dos solos, tomando-se

acessvel quando est ligado s partculas de argila, podendo trocar de lugar com outros

ons positivos em processos nos quais ocorra a dissoluo do solo, permitindo com que

plantas e cogumelos absorvam esse elemento facilmente (BRADY, 1989).

O potssio natural contm 0,0118% do istopo radioativo (meia-vida

1,3x10^ anos), sendo responsvel por uma das mais importantes fontes de radiao natural

do planeta (KELLER, 1981).

Na Figura 3.1 mostrado o esquema de decaimento do ''^K e permite que se

observe o seguinte, quando um ncleo desse radionucldeo decai, este pode emitir uma

partcula p~ com energia mxima de 1,314 MeV, transformando-se no elemento estvel

''^Ca. Essa forma de decaimento ocorre com 89,3% de probabilidade, porm nota-se que h

outra forma de decaimento desse ncleo, com probabilidade de 10,7%, por meio da captura

eletrnica (CE). Nessa forma de decaimento, o ncleo de ''^K captura um eltron orbital,

transformando, assim, um proton do ncleo em um neutron, seguido de emisso de um

fton da radiao gama com energia de 1,46 MeV, que resultar no elemento " ^Ar estvel.

40

CE 10,7%

Ev= 1,46 MeV

40 Ar

Figura 3.1: Esquema de decaimento do ''^K

p- Eax=l,314MeV

89,3%

40 Ca

O comportamento desse radionucldeo, no corpo humano, muito parecido ao

de um nutriente essencial, assemelhando-se ao K estvel encontrado nos tecidos

musculares, onde sua concentrao apresenta-se constante devido ao equilbrio

homeosttico. De acordo com Bailey e col. (1978), em um corpo humano padro de

aproximadamente 70Kg, h 140g de potssio, conseqentemente, a atividade de '' ^K

correspondente de 3,7 Bq. Esse radionucldeo responsvel pelo equivalente dose

anual de 0,17mSv para adultos e de 0,19mSv para crianas (UNSCEAR, 2000).

15

3.1.3 Urnio-238

Urnio natural possui trs istopos, '^Û, '^Û, e ""''*U, com abundancias

isotpicas de 99,274%, 0,7205% e 0,0056% respectivamente. Os istopos '^Û e "' 'U so

radioativos, por esta razo, constituem duas sries de decaimento radioativos que podem

ser vistos nas Tabelas 3.2 e 3.3, que terminam com os elementos estveis '"^Pb e ~"^Pb

respectivamente.

No presente trabalho, ser enfatizada a srie do '"'Û, devido sua grande

abundncia em relao aos outros istopos de urnio.

Acredita-se que na srie de decaimento radioativo do " U, todos os

radionucldeos filhos estejam em equilbrio radioativo com o radionucldeo pai ("""'U),

porm, nessa srie, muito comum ocorrer um desequilbrio devido remoo completa

ou parcial de um ou mais produtos da cadeia radioativa, como o caso do "'"Rn (gs

radnio) que apresenta caracterstica mvel e pode escapar de solos e rochas para a

atmosfera. Tal fato cra a possibilidade de erros nos clculos das concentraes da

atividade de " U por espectrometria gama. Dessa fornia, normalmente os valores so

reportados como "equivalentes de U" (eU), e no como atividades absolutas (lAEA, 2003).

O urnio apresenta-se na maioria das rochas e solos e, nos ltimos 50 anos, a

quantidade desse elemento, no meio ambiente, aumentou devido algumas atividades

humanas, tais como extrao de urnio de minas, indstria nuclear e uso de fertilizantes na

agricuhura (RIVAS, 2005).

Uma pessoa pode ser exposta ao urnio por meio da ingesto de alimentos e

gua ou pela inalao. Cerca de 98% desse elemento, que passa pelo organismo, no

absorvido e o restante, aproximadamente 2%), pode ser encontrado nos rins, ossos e

pulmes; sendo que nos rgos respiratrios, sua presena est relacionada ao gs radnio,

que liberado da srie radioativa (USEPA, 2006).

Estima-se que, no esqueleto humano, h um contedo de 25 ).ig de Urnio

equivalente 0,296 Bq de atividade e responsvel por uma dose de 0,003 mSV ano '

(EISENBUD, 1987).

Tabela 3.2: Srie de decaimento radioativo do "' ^U (Adaptado de lAEA, 2003)

Nucldeo Meia-vida

Maior energia radioativa QseV) e intensidaffc*

0 . 1 4

J

"At

- . 0 0 0 0 1

4.'W5SxlO'a

24.1d

l.lSm

6.711

2-48xlO'a

7.52xI0^a

l )2a

3.05m

26.8in

2s

l!1.7m

164MS

1.32111

-22 a

5.02d

1383d

4.15 (23%) 4.19 (77%)

^ 4.19m

Estvd

4.72 (28%)

4.77 (72%)

4.62 (24%) 4.68 (76%)

4 60 (5.5%)

4.78 (94.5%)

S.40 (.-100^4)

611 (100%)

6.65 (6%) 6.70 (94%)

5.61 (100%)

7.83 (100%)

3 7 (laxlC"*?'.)

493 (60/o) 4.89 (34%) 4.59 (5%)

5-30 (100%)

-0103 (19%) 0.191 (81%)

2.29 (98?'.)

0.53 (66%) 1.13 (13%)

0 33 (lOO'.)

103 (6?'.)

0S7 (94%)

3:26 (100%)

2.3 (lOC/i)

0017 (85%) 0.064 (15%)

1.155 (100%)

1.520 (100%)

0.063 (3.5%) 0.093 (4ro)

0.765 (0.304) I.OOl (060'.)

0.10 (5mi) 0.70 (24%) 0.90 (70/.)

0,053 (02%)

0.068 (0.6%) 0.142 (0.07?4)

OlS (4?i)

0.510 (0.07%)

0.295 (19%) 0352 (36%)

0.609 (47%) 1.120 (17%) 1.764 (17%)

0.799 (0.014r.)

0.296 (804) 0795 (100%) 1.31 (21%) 0047 (4%)

0803 (0.0011%)

*Intensidade referente porcentagem de desintegrao para o nucldeo, no est relacionada ao nucldeo pai

original da srie

17

Tabela 3.3: Srie de decaimento radiativo do --'^U(Adaptado de lAEA, 2003)

Nucldeo Meia-'vida

Maior energia radioati\^(\'le\0 e intensidade*

i

"'TH

i

I

S3.3% i

- - T h

1.2%

"-"Fr - , . J

i

"'Pb

i 0.32 ^ 98.68%

7.13x10^ a

25.6+h

3.43.xlO*a

22 a

18.17(1

21m

ll.6Sd

392s

l.g3iiis

36. Im

2.1

microscpicas so slidos e, se formados a partir do radnio presente no ar, eles aderem

rapidamente s partculas de poeira que, ao serem inaladas, aderem-se aos pulmes

aumentando os riscos de cncer nesses rgos. Sendo assim, pode-se afirmar que, nessas

condies, esses elementos apresentam riscos sade (BAIRD, 2002).

3.1.4 Trio-232

Trio um elemento radioativo natural e pode ser encontrado em

concentraes que variam de 8,1 a 33 ppm em rochas gneas, porm esse elemento

geralmente est associado a diversos fipos de rochas e solos.

Por se tratar de um elemento radioativo com meia-vida de aproximadamente 14

bilhes de anos, o trio passa por um processo de decomposio radioativa at atingir a

estabilidade, ou seja, juntamente com seus produtos de decaimento, constitui uma srie

radioativa.

De acordo com a Tabela 3.4, o pai da srie do trio o ^^"Th e, durante o

processo de decaimento radioativo desse elemento, h emisso de uma partcula alfa

formando o ^"^Ra. Esse processo de decaimento, a liberao de radiao e a conseqente

presena de um novo elemento connuam at a formao do "^Pb, elemento estvel.

A exemplo da srie de decaimento radioativo do ~^^U, na srie do "' "Th

tambm pode haver um desequilbrio devido perda de um ou mais elementos da cadeia

radioativa, porm tal advento raramente ocorre na natureza. No entanto, as atividades

calculadas para esse elemento so usualmente reportadas como "equivalente de Trio"

(eTh) (lAEA, 2003).

19

Tabela 3.4: Srie de decaimento radioativo do ~^"Th (Adaptado de lAEA, 2003)

Nucldeo Meia-vida Maior energia takxtiva (MeV)

e fflensidade*

a

i

i

21p

840' ^ 380% V

5.75 a

6.13h

1.913a

3.64d

S5.6s

0.145S

10.64h

eo.Sm

30tos

3.1m

Estvel

3.95 IA%) 4.01 (76%)

S.J4 (28% 5.42 (71%)

5.45 (5.5%) 5.68 (94.5%)

6.30 (-100%)

6.78 (lOO-t)

6.05 (70%) 6.09 (30%)

8.78 (100%)

0.055 (100%)

2.11 (100%)

0.580

2.25 (100%)

1.80 (100%)

0J4 (15%) 0.908 (25%) 036 QCP/o)

OJm (l.4) 0214 (0J%)

0241 (3.7%)

Oi 5 (0.07-,^

0239 (47%) OJOO (32%)

0.040 (2%) 0.727 (7%) 1620 (1.8%)

0511 (23%) 0.583 (86%) 0.860 (12%) 2.614 (100%)

*Intensidade referente porcentagem de desintegrao para o nucldeo, no est relacionada ao nucldeo pai

original da srie

A absoro do "' "Th pelas plantas muito pequena devido ao fato desse

radionucldeo apresentar pouca solubilidade e sua concentrao em materiais biolgicos

ser insignificante (EISENBUD, 1987). No corpo humano, esse elemento freqentemente

encontrado nos ossos. Uma vez que o trio tem o mesmo comportamento do urnio e, isso

se deve semelhana qumica demonstrada entre o "'^Ra e "**Ra (filhos radioativos da

srie do " **U e "^'Th, respecrivamente) em relao ao Ca, h uma compefio entre eles,

criando a possibilidade de serem absorvidos pelas estruturas sseas (UMISEDO, 2007).

Juntamente com seus filhos radioativos, o "^^Th contribui com 0,09 mSv na

dose efetiva anual devido exposio interna de radionucldeos naturais (UNSCEAR,

2000).

3.2 Radioatividade artificial

Uma nova fase, em relao aos estudos nucleares, teve incio a partir das

descobertas de Curie e Joliot, ao constararem que certos produtos de algumas reaes

nucleares induzidas so radioativos como, por exemplo, a formao de elementos

radioativos devido ao bombardeio de partculas a sobre ncleos de elementos leves. Tal

fato foi denominado radioatividade artificial. Descobriu-se, tambm, que reaes nucleares

induzidas por prtons, duterons, nutrons e ftons tm, geralmente, como produtos

resultantes, elementos radioafivos (MELQUADES, 2000).

Os radionucldeos chamados artificiais so caracterizados pelo respectivo

tempo de meia-vida e pelo fipo de emisso radioativa, sendo anloga aos radionucldeos

naturais. Na Figura 3.2, pode-se observar um grfico dos radionucldeos naturais e

artificiais conhecidos.

I 6 0 r

150

140

130

120

l i o

too

2 9 0

80

70

60

50

40

30

20

Ncleos Estveis o Emissores beta menos * Emissores bcia mais ou captura de cllfons Emissores beta mais beta menos ou captura de eltrons A Emissores alfa com beta nxaios, beta mais ou captura de eltrons c Emissores alfa puros ou bela estveis

1 0 - 5

ItT i 3i) 40 ^ ^5 70 a ^3 rt rio Nmero de Prtons (Z)

Figura 3.2: Radionucldeos artificiais e naturais conhecidos (Extrada de Kaplan, 1963)

A produo dos radioistopos artificiais iniciou-se, a partir da dcada de 40,

com o advento da energia nuclear e sua utilizao. Atualmente, cerca de 30 pases

dependem dessa fonte de energia para gerar eletricidade (ISHIGURO, 2002).

Em relao ao impacto ambiental, dentre os inmeros radionucldeos

produzidos artificialmente e liberados no meio ambiente, destaca-se o produto de fisso

'^''Cs devido s suas caractersticas nucleares, tais como: alto rendimento de fisso, meia-

vida longa e semelhanas qumicas com o potssio, sendo que esse istopo radioativo

tende a participar de processos metablicos, podendo depositar-se parcialmente nos

msculos (FIGUEIRA, 2000).

A seguir, sero apresentadas as principais formas de contaminaes

radioativas, enfatizando o radionucldeo artificial ^^^Cs, de interesse no presente estudo; a

fim elucidar o processo de contaminao radioativa em cogumelos.

3.2.1 "Fallouf radioativo

Uma enorme nuvem de gs e vapor produzida em decorrncia de uma

exploso nuclear, como ilustrado na Figura 3.3, A altura e o dimetro dessa nuvem

conhecida popularmente como "cogumelo", depender especificamente da potncia da

bomba nuclear.

Figura 3.3: Nuvem formada a partir de uma exploso nuclear

Os testes superficiais das bombas nucleares e o vazamento ocorrido em

reatores nucleares ocasionaram o surgimento de vrios elementos radioativos artificiais que

se espalham por todo o globo terrestre devido ao "fallout".

23

I

o "fallouf" citado por Figueira e col. (1998), como sendo um fenmeno

subseqente a uma exploso nuclear. Aps uma exploso, grande parte do material

presente vaporizado em decorrncia do intenso calor produzido, seguido de um processo

de resfriamento, formando, assim, inmeros fragmentos. Os fragmentos maiores caem

diretamente a terra por efeito gravitacional, provocando o "fallout" local, poucas horas

depois da exploso, numa extenso de alguns quilmetros ao redor do ponto da exploso;

j os fragmentos menores, que alcanam a troposfera, so disseminados, para diversas

partes do planeta, por meio de correntes elicas. Portanto, a partir do advento de uma

exploso nuclear, so lanados inmeros radionucldeos artificiais na atmosfera, que

podem afingir todos os compartimentos do planeta.

Entre a dcada de 40 e primrdios da de 70, testes e usos de armas nucleares

foram os principais responsveis pela contaminao radioativa da atmosfera, sendo que o

"fallout" dos respecfivos resduos radioativos e produtos de fisso destacam-se como

significativas fontes de liberao de elementos artificiais no meio ambiente, sobressaindo-

se o '^^Cs, um dos mais importantes produtos de meia-vida longa (UNSCEAR, 2000).

A partir da dcada de 80, as principais fontes de liberao de radionucldeos

artificiais foram os acidentes radiolgicos e nucleares (ANJOS e col., 2000). Em algumas

regies do mundo como Belarus, Ucrnia, Rssia e locais adjacentes, ainda se observa

altas concentraes de radionucldeos, dentre eles o '^^Cs, entre outros, oriundos de aes

antrpicas. Tal fato deve-se ao acidente ocorrido com o reator nuclear em Chemobyl, em

abril de 1986, fato tambm observado nas cidades Hiroshima e Nagasaki devido exploso

de bombas atmicas em 1945. De acordo com Melquades (2000), o 'fallout" total de

''^Cs no hemisfrio Norte superior em relao ao hemisfrio Sul, isto pode ser atribudo a

uma maior atividade envolvendo testes nucleares no hemisfrio Norte, como pode ser

observado na Figura 3.4.

Desta forma, fica claro que alm da presena dos radionucldeos naturais, a

radioatividade do planeta deve-se tambm incorporao dos elementos radioativos

artificiais provenientes da respectiva deposio da atmosfera para a superfcie da Terra, ou

seja, por meio do "fallout", como foi visto anteriormente. Sendo assim, o transporte dos

elementos radioativos na natureza envolve a transferncia entre os trs componentes

primrios do ambiente: vegetao, solo e gua. Por esse motivo, de extrema importncia

conhecer os efeitos ambientais da radioatividade, assim como os possveis riscos aos quais

a humanidade possa est exposta devido ingesto de alimentos contaminados.

160

140

. 120

=3 O"

% 80 D -

100

60

40

20

O

1 3 7

Deposio Global de ' Cs

Hemisfrio Norte

Hemisfrio Sul

l l i U 19'.M I 19'58 I 19'62 | I9'66 | 1970 | 19'74 | 1978 | iy'x2 | iy'x> X)

1956 1960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988

Ano

Figura 3.4: Deposio global de ^^^Cs devido ao "fallout" radioativo (Extrada de Melquades, 2000)

25

3.2.2 Csio-137

' "Cs um radionucldeo artificial introduzido no meio ambiente por meio do

"fallout" radioativo, proveniente dos testes de armas termonucleares atmosfricoss e de

acidentes nucleares, como j foi dito no item 2.2.1. A deposio do '"Cs ocorreu at

meados de 1980, sendo que devido ao acidente de Chemobyl, grande parte da Europa

teve um "fallout" adicional desse elemento. No entanto, no existe relato na literatura

que a contaminao proveniente desse acidente tenha alcanado o hemisfrio Sul

(JAWROWSKI e KOWNACKA, 1988).

Apesar de no haver constatao de contaminao do hemisfrio Sul por

meio do "fallout", verifica-se a presena desse radioistopo em pases dessa regio,

como por exemplo, o Brasil que, dentre outros fatores, devido a acidentes, como o

ocorrido em 1987, na cidade de Goinia, com a abertura de uma cpsula de Csio

radioativo ( '"Cs) de uso medicinal, apresentou contaminao desse local.

O radioistopo artificial '"Cs formado a partir da fisso do -^'U, como

mostrado na Figura 3.5, tendo como produto final o '"Ba, elemento estvel.

235 Fisso

u - -> ' "Te > '^^Cs ( t | : 3 , 5 s ) (t , > 2 4 , 2 s ) (t, : , 3 , 8 3 m i n ) ( t i : , 3 0 a )

->'^^Ba (estvel)

Figura 3.5: Produo do '"Cs a partir da fisso do "^U

o processo de decaimento do '"Cs para a formao do '"Ba ocorre pela

emisso de uma partcula beta (0,500 MeV) seguida da emisso de ralos gama (0,661

MeV), como demonstrado na Figura 3.6.

' 'Cs encontrado na familia dos metais alcalinos e trata-se de um elemento

com meia-vida fsica de 30,14 anos e meia-vida biolgica que varia de 70 dias,

considerando todo o organismo, a 140 das, considerando-se os msculos (BAILEY e

col., 1978).

137, Cs

137m Ba

137 Ba

Figura 3.6: Esquema de decaimento do '"Cs (Extrada de Figueira, 2000)

Do ponto de vista ambiental, '"Cs destaca-se devido s suas caractersticas

nucleares (alto rendimento de fisso e meia-vida longa), sendo que nos processos

metablicos, o elemento csio comporta-se de forma semelhante ao potssio, tendendo a

acompanh-lo depositando-se parcialmente nos msculos (FIGUEIRA e col., 1998). No

entanto, o potssio trata-se de um elemento essencial para o homem, enquanto no h

evidncias de que o Cs tambm seja um elemento trao essencial, ao contrrio disso,

27

esse elemento, quando presente no corpo humano, pode participar de processos que

desencadeiam doenas como, o cncer (UMISEDO, 2007).

De acordo com Pietrazak-Flis e col. (1996), o '"Cs facilmente absorvido

por cogumelos e plantas vasculares, podendo, desta forma, fazer parte da cadeia

alimentar e assim ser incorporado pelo homem e pelos animais.

A presena de ' "Cs , pode estar relacionada deposio desse radionucldeo,

proveniente do "fallout" radioativo, diretamente na superfcie de alguns seres vivos

como plantas e cogumelos ou pela transferncia direta desse elemento presente no solo

para esses organismos, que depender da concentrao encontrada, assim como da

proftmdidade das razes da vegetao e miclios dos fungos inseridos no substrato.

3.3 Espectrometria gama

A espectrometria gama utilizada efetivamente para a determinao de

radiao em amostras ambientais, geolgicas e biolgicas, possibilitando determinar os

radionucldeos que so emissores de raios gama diretamente do material que se deseja

esmdar, sem que haja a necessidade, por exemplo, de agregar ao processo de anlise,

outras metodologias como, a separao radioqumica. Tal facilidade permitiu que a

espectrometra gama se tornasse um mtodo experimental padro na espectrometria

nuclear muito utilizado atualmente.

O princpio bsico da espectrometria gama consiste em medir a energia

correspondente a cada fton de raio gama emitido a partir do decaimento radioativo de

possveis radionucldeos presentes na amostra analisada; cada fton de raio gama tem

uma discreta energia, esta, por sua vez, caracterstica para cada istopo, possibilitando

assim, a sua identificao (lAEA, 2003).

Os raios gama emitidos a partir de urna amostra sao normalmente

identificados por meio da associao entre um detector de radiao especfico e uma

eletrnica nuclear, que sero discutidos mais adiante. Com esse mtodo, possvel

realizar identificao qualitativa e quantitativa dos radionucldeos emissores gama

presentes.

Basicamente, a espectrometria gama foi a tcnica utilizada para determinar a

concentrao dos radionucldeos nas amostras que sero apresentadas neste trabalho.

3.3.1 Propriedades dos espectros de raios gama

tomos com ncleos em estado excitado podem se tornar estveis por

processos que envolvam decaimento alfa, beta e gama. Nos processos de decaimento,

alfa e beta, o ncleo do istopo descendente permanece, em geral, em um estado de

excitao, decaindo rapidamente para o estado fundamental por emisso de um ou mais

raios gama, correspondente a ftons de elevada energia, que variam de 0,1 a 10 MeV

(FIGUEIRA, 2000).

Durante a emisso y, ocorre o processo de Converso Interna, em que o

ncleo excitado transfere sua energia diretamente a um eltron atmico, o qual liberado

do tomo. Nesse processo, no h formao de um eltron e, apesar do tomo tornar-se

ionizado, no h alterao em relao ao nmero atmico ou de nutrons do

radionucldeo (FIERO, 2003).

Os ftons de radiao eletromagntica, que so emitidos pelos

radionucldeos, so, geralmente, estudados pela espectrometria gama, uma vez que o

decaimentos de alguns elementos como 'K, " 'Th "*U, entre outros, so observadas as

linhas de espectro caractersticas. Ou seja, esses radionucldeos naturais produzem raios

gama de alta energia, durante o processo de decaimento radioativo, com intensidade

suficiente para que seja possvel fazer um mapeamento utilizando a espectrometria gama,

como apresentado na Figura 3.7.

< i

i z.

i 00

Z

2 o

ENERGIA (MeV)

ENERGIA (MeV)

(C)

e s - -

S 5

fh Hnha do espectro 5

1 ' ' I ' ' I ' '

2

ENERGA (MeV)

Figura 3.7: Linhas de espectro de emisso de raio gama para: a) Potssio; b) Urnio; c)

Trio (Adaptado de lAEA, 2003)

Essas linhas, observadas na Figura 3.7, representam a distribuio de energia

emitida pelos ftons, referentes aos radionucldeos ''''K, " 'Th e a partir de uma

determinada fonte, sendo que cada espectro formado detectado por espectrometria

gama. Cada linha do espectro (ou emisso do espectro) mostra a energia e a intensidade

relativa emisso de raio gama proveniente do processo de decaimento.

Radioistopos artificiais tambm so mapeados por meio dessa metodologia,

como o caso do ' "Cs , que considerado um dos principais emissor gama proveniente

do "fallout" radioativo. Esse radionucldeo apresenta um nico fotopico caracterstico de

0,661 MeV.

3.3.2 Detectores de radiao gama

A radiao nuclear, tanto a corpuscular como a eletromagntica, detectada

por meio de sua interao com a matria, em que a forma de interagir da radiao-y

diferente da interao das partculas a e p. Na interao de partculas a e (3 carregadas,

elas transferem sua energia para os eltrons das camadas eletrnicas sob muitos

processos.

J na interao do quantum-y, em um nico processo, toda energia

transferida, ou pelo menos uma grande frao da energia, por meio de processos

fundamentais como: efeito fotoeltrico, efeito Compton e produo de pares (KNOLL,

1999).

No efeito fotoeltrico, o quantum-y, ao interagir com a matria, transfere

toda a sua energia para um eltron da camada eletrnica, em uma nica interao;

enquanto que no efeito Compton, o quantum- y transfere somente parte de sua energia

para o eltron, isto significa que o quantum-y sofrer um desvio. Finalmente, o efeito de

produo de pares o resultado da interao do quantum-y com o campo eltrico de um

ncleo, produzindo assim, um par psitron-ngatron; esse processo s pode ocorrer

quando a energia do quanmm-y for maior que 1,022 MeV (KELLER, 1981).

Dessa forma, a deteco da radiao-y possvel quando um fton de

radiao atinge um detector especfico, transferindo toda ou parte de sua energia, por

meio de um dos processos citados acima.

Os raios gama freqentemente so estudados em dois tipos de detectores: os

cintiladores e os semicondutores. Os detectores de cintilao so divididos em orgnicos

e inorgnicos. Os de cintilao orgnicos funcionam basicamente por fluorescncia,

enquanto os inorgnicos so feitos em sua maioria de haletos metlicos, sendo que um

dos mais populares o de iodeto de sdio dopado com tlio [Nal(Tl)] (KNOLL, 1999).

A principal vantagem de um detector cintilador a sua eficincia, ou seja, a

razo entre o nmero de contagens registradas correspondente ao nmero de ftons

absorvidos e nmero de ftons incidentes no detector. Porm, a baixa resoluo

oferecida por esse tipo de detector, que no realiza de forma satisfatria a discriminao

entre picos de energias muito prximas em um espectro, torna sua utilizao

questionvel, dependendo da finalidade.

A resoluo em energia de um detector definida como a largura da meia

altura de um pico formado presente em um espectro, FWHM ("Full Width at Half

Maximum") e est relacionada a uma determinada linha de energia, conforme

mostrada na Figura 3.8. Quanto menor for a largura da meia altura do pico, melhor a

habilidade do detector em discriminar a energia da radiao incidente (KNOLL, 1999).

32

8 0 0 ^

700 f

6 0 0 -

1 0 0 ^

R = f W H M E

FWHM

n h i I I I I I I I I I I I I I I I I I i I i I I I I I i I I I I I I I " 50 100 150 200

E (canais)

M-l I I M I I

250 30 0

Figura 3.8: Definio da resoluo em energia de um detector em fimo da largura a meia altura (Extrada de Mosquera, 2004)

Os detectores semicondutores possuem maior habilidade em distinguir entre

dois raios gama de energias ligeiramente diferentes, ou seja, apresentam melhor resoluo

em relao aos detectores inorgnicos, exemplo disso o NaI(Tl), como observado na

Figura 3.9.

33

1 \ 1 \ r

DETECTOR DE CIHTILAfAO

2 0 0 *O0 6 0 0 9 0 0 iOOO I^OO 1 4 0 0

Figura 3.9: Comparao do espectro-y de '^''Ho obtido com um detector semicondutor e com um detector de cintilao de Nal(Tl) ( Extrada de Keller, 1981)

Sendo assim, em estudos que se requer boa resoluo, so utilizados

detectores semicondutores, como o de Germnio.

No detector de Germnio, a deteco dos raios y se inicia quando a radiao

ionizante atinge a matriz do cristal, formando pares eltron-buraco, gerando um pulso ou

sinal eltrico, cuja amplitude proporcional energia da radiao incidente (KRANE,

1988).

Com a formao de uma "lacuna" no cristal, um eltron vizinho preenche esse

vazio, formando ento uma nova lacuna, que propicia a migrao dessa "lacuna" por todo

o cristal. Normalmente, esses detectores so associados a uma eletrnica, como mostra a

Figura 3.10, em que o pulso eltrico formado analisado, convertido em um pulso de

voltagem e adquire a forma gaussiana no amplificador.

Os pulsos de sada desse amplificador vo para o analisador de altura de pulso

onde so classificados e armazenados por um nmero de canais de acordo com suas alturas

de pulso. Assim, um espectro adquirido pelo analisador de altura de pulso (analisador

34

multicanal) representa o nmero de contagens por canal como urna uno da altura do

pulso ou da energia (MELQUADES, 2000).

Figura 3.10: Esquema do detector e eletrnica associada - (1) detector e pr-amplificador, (2) fonte de alta tenso, (3) amplificador, (4) sistema de aquisio dos dados de medida

35

CAPITULO 4

4.1 Parte experimental

Neste captulo sero expostas informaes sobre os equipamentos utilizados,

locais de aquisio e preparo das amostras e metodologia aplicada para a determinao dos

radionucldeos de interesse presentes em cogumelos comestveis.

4.1.1 Materiais e mtodos

4.1.2 Equipamentos

Para o tratamento das amostras de cogumelos comestveis, foram utilizados os

seguintes equipamentos:

Purificador de gua, marca Millipore e modelo Academic Gradient A10;

Freezer, marca Brastemp e modelo Quality-280;

Liofilizador, marca Thermo Electron Corporal e modelo Modulyo D-115;

Balana analtica, marca Shimadzu Libror e modelo AEL-40SM;

Liqidificador domstico, marca Amo e modelo Magiclean;

Balana determinadora de umidade, marca OHAUS e modelo MB45.

Para as determinaes dos radionucldeos, "" K, ''''Cs, " ' T h e "^^U, nas

amostras de cogumelos comestveis, por espectrometria gama, os seguintes equipamentos

foram necessrios:

Espectrmetro de raios gama, constitudo de um detector de Germnio Hiperpuro

(HPGe) coaxial, modelo GEM 60190, tipo POP TOP, marca EG&ORTEC,com

resoluo de 1,9 keV para o fotopico de 1332,2 keV do ^Co,

3o

acoplado a um sistema do tipo "buffer" marca SPECTRUM MASTER da EG&ORTEC

modelo 919, ligado a um microcomputador, do tipo IBM-PC 486 e eletrnica

associada;

software MAESTRO II da EG&ORTEC para anlise dos espectros de raios gama.

4.1.3 Amostras e locais de aquisio

Todas as amostras de cogumelo foram adquiridas in natura, sendo que algumas

foram compradas em diferentes pontos comerciais da regio metropolitana do estado de

So Paulo, especialmente em mercados municipais e outras foram adquiridas diretamente

com os produtores, como podem ser vistas nas Figuras 4.1 e 4.2, respectivamente.

Figura 4.1: Amostras adquiridas diretamente de centros comerciais da regio metropolitana do estado de So Paulo

37

Figura 4.2: Amostra de cogumelo adquirida diretamente do produtor, no municipio de Suzano- SP

Os cogumelos, adquiridos diretamente dos produtores, so provenientes de

cultivos desenvolvidos em municpios como Mogi das Cruzes, Mirandpolis, Suzano e

Juquitiba, como mostra a Figura 4.3.

. ^ . u u . u . ^ b C R L Z E S

suz.-o:o

.TL 'QUT^A

Figura 4.3: Municpios de onde foram adquiridas amostras diretamente dos produtores

38

No perodo de novembro/2006 a maro/2007, foram adquiridas

aproximadameme 400g das seguintes espcies de cogumelos comestveis: Agaricus

bisporus, Agaricus blazei, Agaricus sp, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Pleurotus

eryngui e Pleurotus ostreatoroseus, como mostra a Figura 4.4.

Agaricus bisporus Agaricus sp

Lentinula edodes Pleurotus ostreatus

Agaricus blazei

Pleurotus erynguii

Pleurotus ostreatroroseus

Figura 4.4: Espcies de cogumelos analisadas

4.1.4 Preparao das amostras

Prmeiramente, todas as amostras foram limpas e para isso ficaram submersas

por 10 minutos em gua purificada, com resistividade de 18 Ohms, de acordo com a

Figura 4.5.

39

Figura 4.5: Amostra de cogumelo comestvel submersa em gua

Aps a lavagem, as amostras foram retiradas da gua e cortadas em fatias finas,

utilizando faca plstica e distribudas em placas de Petri. Aps esta etapa, as amostras

foram ento congeladas em fi-eezer, no mnimo por 12 horas. Aps o congelamento, as

amostras foram liofilizadas, entre 10 e 15h a presso de at 45pbar em um liofilizador, que

pode ser observado na Figura 4.6.

Figura 4.6: Equipamento utilizado para liofilizar as amostras

Depois do processo de liofilizao, as amostras foram trituradas e

homogeneizadas em um liqidificador domstico adaptado com lminas de Ti. Finalmente,

aproximadamente 22g de cada amostra, na forma de p, foram acondicionadas em

40

recipientes de polietileno, apropriados para contagem gama, com dimenses de 65 mm de

dimetro e 19 mm de altura. Foram, ento, devidamente seladas com as respectivas tampas

dos recipientes e fita adesiva e identificadas, como pode ser visto na Figura 4.7. Todas as

amostras foram armazenadas por aproximadamente 35 dias e aps este periodo iniciaram-

se as medidas das atividades por espectrometria gama.

Figura 4.7: Recipientes de polietileno contendo as amostras preparadas e identificadas, prontas para as medidas

Foi necessrio esperar este periodo de 35 dias, para iniciar as contagens,

pois as atividades dos radionuclieos ^^^Th e ^^^U so calculadas pelas taxas de contagens

obtidas pelos seus descendentes, onde as medies so feitas aps as amostras atingirem o

equilbrio da formao dos radionucldeos filhos. Neste caso, o equilbrio radioativo

secular atingido, ou seja, condio em que todos os elementos de cada uma das

respectivas sries de decaimento do ^^^Th e ^^^U estejam com igual atividade.

4.1.5 Determinao do teor de umidade das amostras

Aps a liofilizao das amostras, verificou-se que a perda de gua das mesmas

variou de 86,2% a 94,7%. J a determinao do teor de gua residual das amostras foi feita

por meio da utilizao da balana determinadora de umidade MB45 da OHAUS e para isso

cerca de Ig de cada amostra de cogumelo, sob a forma de p, foi aquecida at atingir a

temperatura de 85C e alcanar peso constante. As percentagens de umidades obtidas

variaram de 4,28% a 11,94%. O equipamento utilizado para esta finalidade est

apresentado na Figura 4.8.

41

Figura 4 . 8 : Equipamento utilizado para determinao do teor de umidade residual das

amostras

4 . 1 . 6 Determinao dos radionucldeos ^"K, " ' C S , "^Th e

Para a determinao dos radionucldeos '*K, '^'^Cs, ^^^Th e "^U, foi aplicada a

metodologia de anlise desenvolvida por Figueira (2000).

Esta metodologia consiste basicamente em:

calibrao do detector;

contagem cumulativa da radiao de fundo {background) do equipamento de

deteco em intervalos regulares de tempo;

contagem cumulativa de materiais de referncia em intervalos regulares de tempo;

determinao da eficincia de contagem do detector;

contagem cumulativa das amostras em intervalos regulares de tempo;

suavizao dos picos de energia obtidos por meio de um polinmio integrado ao

software;

regresso linear.

'**'K e ^^'Cs foram determinados por espectrometria gama pelos picos 1460,8

keV e 661,6 keV, respectivamente. No entanto, ^^^Th e ^^^U foram determinados por meio

42

dos radionucldeos filhos, presentes em suas sries de decaimento radioativo, que

apresentam afividades iguais s de seus pais, em estado de equilbrio secular, em condies

de anlise favorveis (lAEA, 2003).

Porm, como fora abordado nos itens 3.1.2 e 3.1.3 do captulo 3, pode ocon'er

um desequilbrio nas sries de decaimento do " "Th e U, respectivamente, sendo as

estimativas de concentrao d e " U normalmente reportadas como "equivalente de urnio"

(eU), onde essas estimavas so baseadas no pressuposto de condies de equilbrio. A

concentrao de trio tambm geralmente reportada como "equivalente de trio" (eTh),

embora a sua srie de decaimento esteja freqentemente em equilbrio (lAEA, 2003).

Sendo assim, no presente trabalho, as estimativas de "^"Th e "^^U foram feitas

por meio dos fotopicos 911,2 keV do ^"^Ac e 609,3 keV do " ' ' ' B , respectivamente. Na

tabela 4.1 esto descritas todas a energias utilizadas para a identificao dos radionucldeos

de interesse no presente trabalho.

Tabela 4.1: Energias utilizadas para identificao dos radionucldeos de interesse

Radionucldeo Energia (keV)

1460,8

'^'Cs 661,6

^"^Bi (^^^Th) 609,3

''''Ac e^'u) 911,2

Para a determinao das atividades especficas dos radionucldeos,

inicialmente, foi feita a calibrao do detector, realizando a contagem de uma fonte

calibrada de ^Co e '^"Eu. Posteriormente, foram feitas contagens acumulativas da radiao

de fiindo, background (BG), do equipamento. Para isso, um recipiente de polietileno vazio.

igual ao utilizado para acondicionar as amostras de cogumelos, foi colocado no detector e

contado durante 200000 s, sendo que as sucessivas contagens foram gravadas em

intervalos de 25000 s, entre 100000 s a 200000 s, totalizando assim 5 espectros de

contagens para a radiao de ftmdo do equipamento, obtendo-se, assim, registros dos

fotopicos de interesse.

Aps ter sido feita a contagem da radiao de fundo, iniciou-se o estudo da

eficincia de contagem do detector gama. Para isto, foram colocados os materiais de

referncia da Agncia Internacional de Energia Atmica (IAEA): lAEA-300 (sedimento

marinho), lAEA-327 (solo) e IAEA-375 (solo), em potes de polietileno, com a mesma

geometria dos recipientes utilizados para as amostras (IAEA, 2000; IAEA, 2000; IAEA,

2001).

Os materiais de referncia foram mantidos sob o mesmo tempo de

armazenamento decorrido para as amostras, ou seja, 35 dias, at que se iniciassem as

contagens. Cada contagem durou aproximadamente 120000 s, sendo que as respectivas

contagens foram sendo gravadas nos tempos de 90000 s, 100000 s, 110000 s, 115000s e

120000 s, totalizando 5 espectros de contagem para os materiais de referncia, obtendo-se,

assim, os registros dos fotopicos de interesse.

Todos os espectros obtidos sofreram um processo de suavizao, utilizando-se

o Software MAESTROll (EG & ORTEC, 1992), antes de serem analisados, de acordo com

a Equao [1]:

S i = I Cj .Oi.3^

j=i [1] (EG&ORTEC, 1992)

Em que,

SJ: dados suavizados (smothed) no canal i;

Cj: coeficiente de suavizao (smoothing);

O: dados originais no canal i.

44

Este um algoritmo de suavizao binominal de 5 pontos, onde a rea no

alterada. Para a anlise do '^"K foram utilizados 21 canais, enquanto para os demais

radionucldeos, '^'Cs, '^-Th ("Âc) e - **U ("'"'B), foram utilizados 11 canais, sendo

observado que esta quantidade de canais estabelecida foi satisfatria para anlise destes

radionucldeos em baixas concentraes (FIGUEIRA, 2 0 0 0 ) .

Foram feitas, ento, linhas de regresso linear das contagens obtidas em funo

do tempo, tanto para a radiao de fundo (BG) como para os materiais de referncia. As

Figuras 4 . 9 , 4 . 1 0 , 4 . 1 1 , 4 . 1 2 , apresentam os grficos de contagem para a radiao de fundo

(BG) e materiais de referncia, a reta ajustada, assim como, os valores dos coeficientes

angulares obtidos, tanto para a radiao de fundo (bg) como para os materiais de

referncia (a m r ) , referente s energias de interesse dos radionucldeos, "^K, ' "Cs , '^~Th e

" U, respectivamente.

A partir dos valores de coeficiente angular, pode-se determinar as eficincias

do detector para ^K, ' " C s , ""Th e "Û, segundo a Equao 2 :

S = [2 ] (FIGUEIRA, 2 0 0 0 )

Em que,

e. eficincia do detector para o fotopico 6 6 1 , 6 keV do ' "Cs , 9 1 1 , 2 keV do "Âc, 6 0 9 , 3

keV do-'^Bi e 1 4 6 0 , 8 keV do ^K;

a MR e a bg. coeficiente angular da curva de regresso para o material de referncia e

radiao de fundo, respectivamente;

niMR. massa do material de referncia em kg;

A\fR. afividade do radioistopo de interesse no material de referncia (Bq kg"'), ajustado

para a data de anlise.

RADIAO DE FUNDO (BG)

5 0 0 0 0 100000 150000 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0

TEMPO (s) aBG=0,2645

45000

40000

35000

S 30000

^ 25000

^ 20000

O 15000 " 10000

5000

O

1AEA-300

20000 4 0 0 0 0 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO (s) aMf,=0,3467

4 0 0 0 0

35000

30000

IAEA-375

2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO (s) aR=0,3107

Figura 4 . 9 : Contagens de K referentes radiao de fundo (BG) e materiais de referncia em funo do tempo

46

1 2 0 0 0

10000

i 8 0 0 0

6 0 0 0

O 4 0 0 0

2 0 0 0 -


5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0

TEMPO{s) aBG=0,0491

120000

100000

W 80000

^ 60000

O 40000

" 20000

O

IAEA-300

2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO (s)

aMR=0,86

800000

2 600000

^ 400000 z

8 2 0 0 0 0 0

IAEA-375

2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 100000 120000 140000

TEMPO (s) aMR=5,83

Figura 4.10: Contagens do Cs referentes radiao de fundo (BG) e materiais de referncia em funo do tempo

50000 - r

40000


TEMPO (s) aBQ= 0,2266

3 5 0 0 0

3 0 0 0 0

2 5 0 0 0

IAEA-300

2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 120000 140000

TEMPO (s)

aMR=0,246

3 0 0 0 0 -I

2 5 0 0 0

5 2 0 0 0 0

LU 15000 z

8 10000

5000

lAEA-327

TEMPO (s) aMR=0,2379

Figura 4.11: Contagens do "^Ac referentes radiao de Hindo (BG) e materiais de referncia em funo do tempo

48


5 0 0 0 0 100000 150000

TEMPO (s)

aeG=0,2435

2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0

35000

30000

5 25000

O 2 0 0 0 0

2 15000 O

u 10000

5 0 0 0

O

lAEA-300

2 0 0 0 0 40000 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO(s) aMR=0,274

3 5 0 0 0

3 0 0 0 0

s 2 5 0 0 0

o 2 0 0 0 0

z 15000

" 10000

IAEA-327

2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO (s) aR=0,2658

Figura 4,12: Contagens do Bi referentes radiao de lindo (BG) e materiais de referncia em fiano do tempo

4 0

Os valores de eficincias do detector para os fotopicos 661,6 keV do ' " C s e

1460,8 keV do ' ' "K, obtidos atravs das medidas dos materiais de referncia lAEA-300 e

lAEA-375, foram calculados a partir da Equao 2 e esto apresentados na Tabela 4.2.

Tabela 4.2: Valores de eficincia do sistema de contagem para '^^Cs e *"'K obtidos a partir dos materiais de referncia

Material de Data de Material Valor certificado (Bq kg ')

'"Cs

Referencia referncia '-"Cs

Eficincia

(%) Eficincia

(%)

IAEA-300 01/01/1993 Sedimento marinho

1066,6 (1046-1080) '

1059 (1046-1226) '

1,90 0,19171

IAEA-375 31/12/1991 Solo 5280 (5200-5360)'

424 (417-432)'

1,98 0,19055

Mdia desvio-padro

1,94 + 0,05 0,19113 0,00082

intervalo de confiana

J os valores das eficincias do detector para o fotopicos 911,2 keV do Ac

(-^^Th) e 609,3 keV do ^'^Bi ("^^U), a partir dos materiais de referncia lAEA-300 e lAEA-

327 esto descritos na Tabela 4.3.

Tabela 4.3: Valores de eficincia do sistema de contagem para Th e " ^U obtidos a partir dos materiais de referncia

Material de Data de Material Valor certificado (Bq kg ')

'-'Th

Referncia referncia "-Th

Eficincia (%)

Eficincia

(%)

I A E A -300 01/01/1993 Sedimento marinho

72,4 (68,5 - 77,6)'

64,7 (61-68 ,7) '

0.73 1,19

I A E A - 3 2 7 31/12/1994 Solo 38,7 (37,2 -40,2) '

32,8 (31,4-34,2) '

0.76 1.56

Mdia desvio-padro

0,75 0.02 1.38 0.25

intervalo de confiana

As amostras de cogumelo foram submetidas ao mesmo mtodo de contagem

acumulativo utilizado para os materiais de referncia e a partir das taxas de contagem

obtidas para os radionucldeos de interesse presentes na amostra ( C , ) e para a radiao de

flindo (C^jg), podendo-se obter as equaes das duas retas (C^versus tempo) e (C^^

versus tempo), sendo possvel obter os valores dos coeficientes angulares para a amostra

( A ) e para a radiao de fundo ( ).

As Figuras 4.13, 4.14, 4.15, 4.16, exemplificam os grficos de contagem

obtidos para radiao de fiindo e para uma determinada amostra em flino do tempo,

assim como a reta ajustada e o valor do coeficiente angular {a a) e (a j ) para os

radionucldeos ""^K, ' "Cs , ""^Ac e " ' ' ' B , respectivamente.

6 0 0 0 0

5 0 0 0 0

OI

o 4 0 0 0 0

3 0 0 0 0 z o 2 0 0 0 0

o 10000

0

4 0 0 0 0 3 5 0 0 0

2 30000 O 2 5 0 0 0 ^ 2 0 0 0 0 Z 15000 O 1 0 0 0 0

5 0 0 0 O


5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 150000 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0


AMOSTRA

O 20000 4 0 0 0 0 6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 100000 120000 140000

TEMPO (s) aA=0,2825

Figura 4.13: Contagens de " K referentes radiao de fundo (BG) e uma determinada amostra em uno do tempo


15000

O 10000 <

50000 100000 150000 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0

TEIVIPO(s)

aBG=0,0491

AMOSTRA

^ 8 0 0 0 T

^ 6 0 0 0

4 0 0 0

20000 40000 60000 8 0 0 0 0 100000 120000 140000

TEMPO (s)

3^=0,053

Figura 4.14: Contagens do ' "Cs referentes radiao de ftindo (BG) e uma determinada amostra em funo do tempo

30000

o 20000

g 10000 o

RADIAO DE FUNDO

50000 100000 150000

TEMPO (s)

3 8 0 = 0,2266

AMOSTRA

2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0

O 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000

TEMPO (s)

3^=0,2288

Figura 4.15: Contagens do ~"^Ac referentes radiao de fiando (BG) e uma determinada amostra em fiano do tempo


5 0 0 0 0 100000 150000 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0


AMOSTRA

.... j

U 2 0 0 0 0 <

Z 1 5 0 0 0 O

1 0 0 0 0

o 2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 60000 8 0 0 0 0 100000 1 2 0 0 0 0 140000

TEMPO (s) aA=0,246

Figura 4.16: Contagens do ''"^Bi referentes radiao de fundo (BG) e uma detenninada amostra em funo do tempo

Partindo-se do pressuposto de que o coeficiente angular da reta para a amostra

( C a versus tempo) deve ser maior do que o apresentado pela radiao de fundo ( C b g

versus tempo), possvel fazer a detenninao dos radionucldeos.

Ento, a partir dos valores de coeficientes angulares, (7 a ) e (" b g ) , obtidos por

meio da curva de regresso, para as amostras e para a radiao de fundo, e conhecendo a

eficincia de contagem do detector, foi possvel determinar as atividades especficas dos

53

6 0 0 0 0 X ~ -

radionucldeos ^"K, ' " C S , -^'Th(--Âc) e "Û('"*Bi), presentes em cada amostra de

cogumelo comestvel analisada, a partir da Equao 3:

[3] (VENDRAME, 2007)

Em que,

a: atividade especfica de interesse na amostra em Bq kg" ';

a A, : coeficiente angular da curva de regresso para a amostra e para a radiao de

fiando, respectivamente;

niA : massa da amostra em kg;

g : eficincia para os fotopicos 661,6 keV do ' "Cs , 609,3 keV do ^'^Bi, 911,2 keV do

^Âce 1460,8 keV do ^K.

CAPITULO 5

5.1 Resultados e discusso

5.1.1 Validao da Metodologia

Para a validao da metodologia, foram analisados os materiais de referncia,

lAEA-307 (solo), IAEA-414 (peixe), lAEA-375 (solo) e lAEA-Mushroom (IAEA, 1989;

IAEA,2000; IAEA, 2004; e IAEA, 2006). O IAEA Mushroom foi certificado em um

projeto inter-regional, lNT/1/ 054 "Preparation of reference materials and organization of

proficiency test rounds " (RAHMAN e col., 2006).

A Tabela 5.1 mostra os resultados das atividades especficas calculadas a partir

da Equao 3, apresentada no captulo 3, para os radionucldeos "'"K, ' " C s , "'''Th ("~**Ac) e

238^j (-Qi) ^ i Qg materiais de referncia citados. Observa-se que os resultados obtidos

esto de acordo com os valores certificados, sendo que os erros relativos obtidos foram

inferiores a 20%.

Tabela 5.1: Concentrao de ''^K, ' "Cs , "^"Th e "''^U em Bq k g ' , nos materiais de referncia

Material de Referncia

Material de Referncia

Material de Referncia Este

trabalho Valor

certificado E.R %

Material de Referncia Este

trabalho Valor

certificado E.R< '

%

I A E A

Mushroom 962 4 (0.4%)-

1136 (1046-1226)" ' 15,3

I A E A

Mushroom

3184 + 94 (3,02%)-'

2899 (2740-3058)" '

9.8

I A E A - 4 1 4 484 2 (0,4%)'

4sn

(461-498)"' 0,7 I A E A - 3 0 7 5,5 0,2

(3,62%)-'

4.9

( 4 . 5 - 5 . 2 ) " ' 12.5

I A E A - 3 7 5 16.5210,01 (0 .062%)'

20,5 (19,2-21.9)" '

19,4 I A E A - 3 0 7 12,4 + 2,3

( 1 8 % ) '

14 (2 .5-21)" '

13

I A E A - 3 7 5 23 ,7+4 ,4

(18,5%)-'

24,4 (19-29 ,8)" '

13

'' 'Intci-valo de confiana E.R= Emi Rclativci '' Desvio padro a"lati\o

55

5.1.2 Concentrao Mnima Detectvel

A Concentrao Mnima Detectvel (CMD) corresponde menor atividade que

pode ser detectada em um determinado nvel de confiana. O CMD foi calculado pela

Equao 4 (lAEA, 1989):

CMD = 4,66 . S b

t . . m [4] (lAEA, 1989)

em que,

S b : desvio padro da taxa de contagem para o branco;

t: tempo de contagem;

: eficincia da contagem do detector;

m: massa da amostra em kg.

Os valores de CMD obtidos para os radionucldeos K , C s , ""Th e'^^U a partir

das condies experimentais do presente trabalho, so mostrados na Tabela 5.2.

Tabela 5.2: Concentrao Mnima Detectvel (CMD) para os radionucldeos K, Cs, '''Th e "U

CMD

Radionucldeo (Bqkg-')

25,6

' " C s 1,1

"^Th 3,1

7,3

56

5.1.3 Atividades especficas dos radionucldeos """K, '^^CS, 'Th e '^^V presentes nas

amostras de cogumelos.

Foram analisadas 17 amostras de cogumelos comestveis, incluindo as amostras

adquiridas em centros comerciais e aquelas coletadas diretamente de alguns produtores.

A Tabela 5.3 mostra as afividades especficas obtidas para "" K e ' ''Cs nas

amostras analisadas, expressas em Bq kg'' em peso seco.

Tabela 5.3: Atividade especfica de "^"Ke '^^Cs em cogumelos comestveis em peso seco

Amostra Nome comercial

Origem Nome cientfico (Bqkg-')

"^Cs

(Bq kg )

CCG Champignon So Paulo-SP Agaricus bisporus 764 3 1,80.1

CML Champignon Mogi das Cruzes-SP Agaricus bisporus 743 3 < CMD

CCM Champignon Mogi das Cruzes-SP Agaricus bisporus 752 3 < C M D

CAD Blazei So Paulo-SP Agaricus blazei 860 4 1,45 0,04

PBL Portobello So Paulo-SP Agaricus sp 1215 + 5 8,6 0,3

SPL Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes 8 1 3 3 1,7 0,1

SJL Shitake Juquitiba - SP Lentinula edodes 806 3 6,0 0.2

SMM Shitake Mirandpolis-SP Lentinula edodes 461 2 3,5 0.1

SML Shitake Mogi das Cruzes-SP Lentinula edodes 887 4 2.6 0,1

CSD Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes 7 1 3 3 4,9 0,1

CJD Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes 8 4 1 + 4 3,3 0,1

CSE Shimeji escuro

So Paulo-SP Pleurotus ostreatus 849 4 6,7 0,2

CHH Hiratake So Paulo-SP Pleurotus ostreatus 703 3 3.6 0,1

CES Eryngui So Paulo-SP Pleurotus eryngui 797 3 < C M D

CEU Eryngui Suzano-SP Pleurotus eryngui 785 3 3,8 0,1

CSI Salmo So Paulo-SP Pleurotus ostreatoroseus 1535 + 1 10,6 0,3

SFZ Salmo So Paulo-SP Pleurotus ostreatoroseus 566 2 3,5 0,1

57

As atividades especficas calculadas para ' '"Th e ^ ^U a partir das amostras

analisadas, expressas em Bq kg em peso seco, podem ser obsei-vadas na Tabela 5.4.

Tabela 5 . 4 ; Atividade especfica de '^'The ^ ^U em cogumelos comestveis em peso seco

Amostra Nome comercial

Origem Nome cientfico (Bq kg-') (Bq kg-')

CCG Champignon So Paulo-SP Agaricus bisporus 27.0 0.9 < CMD

CML Champignon Mogi das Cruzes-SP Agaricus bisporus 6.2 0,2 < CMD

CCM Champignon Mogi das Cruzes-SP Agaricus bisporus < C M D < C M D

CAD Blazei So Paulo-SP Agaricus blazei < C M D < C M D

PBL Portobello So Paulo-SP Agaricus sp 38,1 1,2 1 8 3

SPL Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes 14,1 0,5 1 4 3

SJL Shitake Juquitiba - SP Lentinula edodes 11.3 0.4 < CMD

SMM Shitake Mirandpolis-SP Lentinula edodes < C M D < CMD

SML Shitake Mogi das Cruzes-SP Lentinula edodes 35,6 1,1 23 4

CSD Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes 16,4 0,5 < C M D

CJD Shitake So Paulo-SP Lentinula edodes < C M D < C M D

CSE Shimeji escuro So Paulo-SP Pleurotus ostreatus 26,9 0.9 24

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