Radioatividade natural em regiões do Brasil e Portugal: uma correlação entre exalação de radônio e concentração de chumbo.

Abstract

Os principais objetivos desse trabalho, que envolve importantes áreas da ciência como química, física nuclear e geologia, são quantificar as atividades de gás radônio e concentração de chumbo total em regiões específicas do Brasil e Portugal, além de elaborar mapas indicativos do teor geogênico desses elementos em regiões de falhas geológicas. As zonas de falha geológica são regiões onde ocorreram fraturamentos e esmagamentos intensos de rocha e possuem a característica intrínseca de liberarem maior quantidade de gás Rn. As regiões de falhas também podem ser alvo de estudos voltados à quantificação de metais, principalmente de chumbo (Pb) por estar inserido na série natural de decaimento radioativo do urânio. As amostras de solo e rocha foram coletadas de acordo com estudos prévios em dois cenários, o primeiro abrange regiões específicas de Portugal (Sangemil e Oliveira do Hospital) e o segundo cenário refere-se ao município de Presidente Prudente, estado de São Paulo, Brasil. As amostras foram analisadas utilizando-se de algumas técnicas como: espectrometria com detector de germânio de alta resolução, onde quantificou-se as atividades de 235U, 228Ac, 226Ra, 210Pb, 212Pb, 214Pb, 212Bi, 214Bi, 234Pa, 208Tl e 40K; medidor Alpha Guard instalado em contentores metálicos onde determinou-se o coeficiente de emanação por meio das concentrações de Rn e Ra; medidor Alpha Guard e câmara de ionização que possibilitou quantificar Rn e U in situ, análise eletroquímica via técnica de voltametria de redissolução anódica, onde aferiu-se o teor de Pb total das amostras e análise granulométrica. As atividades dos radionuclídeos nas amostras apresentaram-se heterogêneas principalmente ao se tratar dos valores atrelados à atividade de U235 comparado às atividades de U238 e Th232. Em Oliveira do Hospital, valores elevados de U238 indicaram o enriquecimento de urânio, provavelmente pelo fato de serem rochas do tipo granítica. As razões das atividades entre 238U e 230Th indicaram valores característicos de rochas ígneas recentes. Para as áreas com maior exalação de Rn associou-se também maior atividade de urânio. De acordo com os dados obtidos de concentrações de Rn no leito das rochas para a região de Sangemil e para a área específica em Presidente Prudente, desenvolveram-se croquis da região indicando a exalação de radônio geogênico. Para o valor mais alto, de 1.609.273 Bq m-3 de gás radônio, propôs-se como concentração anômalas ligada fortemente às falhas geológicas enriquecidas de urânio. As amostras do cenário 1, mesmo apresentando valores radiométricos mais elevados, característicos de regiões de falhas geológicas e até mesmo de áreas enriquecidas de urânio, indicaram concentrações de Pb total relativamente baixas, sendo consideradas dentro na média natural de granitos. Para o cenário 2, observou-se uma relação direta entre o aumento da concentração de Pb, atividade de Rn e fração de argila que compõem as amostras de solo.

The main objectives of this work, that involve important areas of science such as chemistry, nuclear physics and geology, are to quantify uranium, radon gas and total lead concentration in specific areas from Brazil and Portugal, and to prepare geogenic maps indicating the content of these elements in geological faults regions. The geologic fault zones are regions where fractures and intense crushing of the rock occurred, with varying thickness in centimeters until kilometers. Due to the intrinsic characteristic of releasing a larger amount of Rn gas, geological fault regions can also be the target of studies aimed at the quantification of metals, mainly lead (Pb), as it is included in the natural decay series of uranium. Soil and rock samples were collected according to previous studies in two scenarios, the first covering specific regions of Portugal (Sangemil and Oliveira do Hospital) and the second scenario refers to Presidente Prudente municipality, state of São Paulo, Brazil. The samples were analyzed using some techniques such as HPGe detector, where the activities of 235U, 228Ac, 226Ra, 210Pb, 212Pb, 214Pb, 212Bi, 214Bi, 234Pa, 208Tl and 40K were quantified; Alpha Guard installed in metal containers where the emanation coefficient was determined by the Rn and Ra concentrations ; Alpha Guard and ionization chamber that possibilited to quantify Rn and U in situ and Anodic Stripping Voltammetry that the total Pb content of the samples was measured. The radionuclides activities of the the samples were heterogeneous mainly when dealing with the values linked to 235U activity compared to 238U and 232Th activities. In Oliveira do Hospital, high values of 238U indicated uranium enrichment, probably because they are granitic rocks. The activity ratios measure between 238U and 230Th indicated characteristic of recent igneous rocks. According to 222Rn concentrations in the bed of rocks in Sangemil region, a geogenic radon map was developed indicating the radon exhalation values. For the highest value, of 1,609,273 Bq m-3 of radon gas, it was proposed as anomalous concentration linked to geological uranium enrichment. The samples from the first scenario, even with higher radiometric values, characteristic of geological faults regions and even enriched areas of uranium, indicated relatively low total lead concentrations, being considered within the natural mean of granites. For the second scenario , a direct relationship between the increase of Pb concentration, Rn activity and clay fraction that compose the soil samples was observed.