Aplicações do fosfogesso na agricultura e suas implicações radiológicas

Autor: kerley Alberto Pereira de Oliveira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTNCentro de Desenvolvimento da Tecnologia NuclearCDTN.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: A taxa de geração do resíduo fosfogesso é de aproximadamente 4,8 toneladas para cada tonelada de ácido fosfórico produzido. A produção mundial anual pode ser estimada em 150 milhões de toneladas. Ele é classificado como NORM (Naturally Occurring Radioactive Material), ou seja, é um resíduo sólido que contem elementos radioativos de ocorrência natural provenientes da rocha matriz. O imenso volume de fosfogesso produzido anualmente vem merecendo a atenção de órgãos de proteção radiológica e das agências de proteção ambiental do mundo, dada a sua potencialidade de contaminação do meio ambiente. No Brasil, este material vem sendo utilizado há várias décadas, em especial, para consumo agrícola. Nesse caso, o fosfogesso é aplicado como fonte de cálcio e enxofre, como condicionador de subsuperfície e para correção de solos saturados com sódio, potássio ou alumínio. Haja vista a presença de elementos radioativos no fosfogesso, faz-se necessário compreender os mecanismos de transferência de radionuclídeos naturais no sistema solo/planta e avaliar se o seu uso contribui para um aumento da exposição do homem à radioatividade natural. Foram realizados experimentos em casa de vegetação com cultivo de alface em dois tipos de solo (arenoso e argiloso) tratados com quatro diferentes doses de fosfogesso em triplicata. Foram analisadas amostras de fosfogesso, solo, alface e água percolada dos vazos, determinando-se os radionuclídeos de interesse (238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po). 238U e 232Th foram determinados por ativação neutrônica, 226Ra, 228Ra e 210Pb por espectrometria gama e o 210Po por espectrometria alfa. Por fim, calculou-se o fator de transferência soloplanta e a contribuição anual à dose efetiva comprometida em decorrência da ingestão das alfaces do experimento. Análises químicas, físicas e mineralógicas também foram realizadas para caracterização das amostras de solo e fosfogesso. O fosfogesso foi classificado como Classe II A - Não Perigoso, Não Inerte, Não Corrosivo e Não Reativo. Os solos se mostraram ácidos, com baixo conteúdo de matéria orgância e alta acidez potencial. A atividade específica média do 226Ra (252 Bq.kg-1) determinada nas amostras de fosfogesso ficou abaixo do limite recomendado pela Agência Ambiental Americana (USEPA) para uso na agricultura, cujo valor é igual a 370 Bq.kg-1. Apesar da maioria dos resultados de atividade específica média dos radionuclídeos presentes nas amostras de alface apresentar valores abaixo da Atividade Mínima Detectável (AMD), os fatores de transferência foram estimados para aquelas condições em que a atividade específica média mostrou-se superior à AMD. Os valores obtidos variaram de 1,8 10-3 a 2,3 10-2 para 232Th; 3,5 10-2 a 4,1 10-2 para 226Ra; 2,4 10-1 a 3,2 10-1 para 228Ra e 3,5 10-2 a 8,5 10-2 para 210Po, dependendo do tipo de solo utilizado no plantio das hortaliças. De maneira geral, os resultados obtidos no presente estudo indicaram que a mobilidade dos radionuclídeos em ambos os solos estudados foi baixa. As doses efetivas comprometidas calculadas ficaram muito abaixo do limite de 1 mSv.ano-1 da ICRP, para o público em geral (4,3 10-3 mSv para os experimentos em solo argiloso e 7,5 10-3 mSv para os experimentos em solo arenoso), de onde se conclui que, do ponto de vista da proteção radiológica, os dados levantados neste trabalho demonstram a viabilidade do uso do fosfogesso na agricultura do Cerrado.
The rate of generation of phosphogypsum is approximately 4.8 tons for each ton of phosphoric acid produced. The annual world production can be estimated at 150 million of tons. It is classified as NORM (Naturally Occurring Radioactive Material), in other words, it is a solid waste that contains radioactive elements of natural occurrence from the source rock. The large amount of phosphogypsum produced has been attracting attention of radiological protection institutions and environmental protection agencies in the world, given its high potential for contamination of the environment. In Brazil, this material has been used for several decades, especially for agricultural purposes. In this case, the phosphogypsum is used as a source of calcium and sulfur, as conditioner, and for correction of subsurface soil saturated with sodium, potassium and aluminum. Due to the presence of radionuclides in phosphogypsum, it is necessary to understand the mechanisms for transferring of natural radionuclides in the system soil/plant and to evaluate if the use of phosphogypsum in soil contributes to increased exposition of humans to the natural radioactivity. Experiments were accomplished in a greenhouse with lettuce cultivation in two types of soil (sandy and loamy) fertilized with four different amounts of phosphogypsum. Samples of phosphogypsum, soil, lettuce and drainage water were analyzed being determined the radionuclides of interest (238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po). 238U and 232Th have been carried out by neutron activation analysis, 226Ra, 228Ra and 210Pb by gamma spectrometry and 210Po by alpha spectrometry techniques. Finally, Transfer Factor of soil-plant was calculated and the annual contribution to the effective dose committed due to the ingestion of lettuces of the experiment. Analyses of chemical, physical and mineralogical characterization of soil and phosphogypsum samples were also accomplished. The phosphogypsum was classified as Class II A - Not Dangerous, Not Inert, Not Corrosive and Not Reactive. The soil samples analyzed as were acids, with low content of organic matter and high potential acidity. The average of specific activity for 226Ra in phosphogypsum samples (252 Bq.kg-1) was below of the maximum level recommended by USEPA, which is 370 Bq.kg-1 for agricultural use. Although the most of the results of mean specific activity of radionuclides present in samples of lettuce present values below the Minimum Detectable Activity (MDA), the Tranfer Factors were estimated for those conditions in which the mean specific activity proved to be superior to MDA. The values ranges from 1.8 10-3 to 2.3 10-2 for 232Th; 3.5 10-2 to 4.1 10-2 for 226Ra, 2.4 10-1 to 3.2 10-1 for 228Ra and 3.5 10-2 to 8.5 10-2 for 210Po, depending on the type of soil used in the planting of the vegetables. In general, the results obtained in the present study indicated that the mobility of radionuclides in both studied soils was low. The effective doses committed calculated well below the limit of 1 mSv.year-1 established by ICRP, for the public in general (4,3 10-3 mSv for the experiments in loamy soil and 7,5 10-3 mSv for the experiments in sandy soil). It is possible to conclude that from the point of view of the radiological protection, the data obtained in this work demonstrated the viability of the use of phosphogypsum in agriculture of the Cerrado, Brazil.
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