determinação de atividades alfa e beta total em água para consumo

IX Latin American IRPA Regional Congress on Radiation Protection and Safety – IRPA2013Rio de Janeiro, RJ, Brazil, April 14-19, 2013SOCIEDADE BRASILEIRA DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA - SBPR

DETERMINAÇÃO DE ATIVIDADES ALFA E BETA TOTAL EMÁGUA PARA CONSUMO HUMANO POR LSC

Raquel M. Mingote1, Heliana F. da Costa2 e Giullia Vavassori3

Centro Regional de Ciências Nucleares do Centro-Oeste (CRCN-CO)Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN)

Rodovia BR-060, km 174,5. Parque Estadual Telma Ortegal75345-000. Abadia de Goiás, GO, Brasil

1 [email protected], 2 [email protected], 3 [email protected]

RESUMO

No Brasil, a Portaria MS n°. 2914/2011 dispõem sobre a qualidade da água para consumo humano e estabeleceos valores de referência de 0,5 Bq/L para radioatividade alfa total e de 1,0 Bq/L para radioatividade beta total.A técnica de espectrometria de cintilação em meio líquido (LSC) tem sido apresentada como uma alternativaao procedimento convencional usando contador proporcional de fluxo gasoso. O presente trabalho mostra umarevisão dos métodos apresentados na literatura para determinação de alfa e beta total em águas por LSC. Dentreos fatores que influenciam a exatidão e precisão dos resultados analíticos destacam-se: pré-concentração térmica,tipo de ácido e padrão de calibração. Um procedimento foi estabelecido e aplicado a amostras do ProgramaNacional de Intercomparação de Radionuclídeos em Amostras Ambientais para avaliação de seu desempenho. Oprocedimento implementado foi aplicado a águas de abastecimento público da Região Metropolitana de Goiânia,Goiás. Os resultados de alfa e beta total mostraram que as águas encontram-se dentro dos padrões de potabilidadede água quanto ao quesito radioatividade.

ABSTRACT

The Ordinance Brazilian Ministry of Health (MS 2914/2011) establishes the standards for quality of water in-tended for human consumption, being limits values of 0.5 Bq/L for gross alpha, and 1.0 Bq/L for gross betaradioactivity. The liquid scintillation spectrometry (LSC) technique has been presented as an alternative to con-ventional procedure using gas flow proportional counter. The present work shows a review of the methods todetermination of gross alpha and gross beta in water by using LSC. Between the factors that influence the accu-racy and repeatability of the analytical results we can highlight: thermal preconcentration, type of the acid andcalibration standard. A procedure was established and carried out to samples of the National Program of Inter-comparison of Radionuclides in Environmental Samples to evaluation of its performance. The gross alpha andgross beta analysis in samples of the public water supplies in the Metropolitan Region of Goiânia, State of Goiáswas carried out. The results are consistent with the guideline values from the Ministry of Health, concerningradioactivity.

1. INTRODUÇÃO

No Brasil, a Portaria MS n°. 2914/2011[1] dispõem sobre a qualidade da água para consumohumano e estabelece como níveis de triagem os valores máximos de concentração de 0,5 Bq/Lpara atividade alfa total e de 1,0 Bq/L para atividade beta total. Caso os níveis de triagem sejamsuperados, deve ser realizada a análise específica para os radionuclídeos presentes. Segundo

mailto:[email protected]



a portaria, o resultado deve ser comparado com os níveis de referência de 1 Bq/L para 226Ra(emissor alfa) e 0,1 Bq/L para 228Ra (emissor beta). Sob solicitação da Comissão Nacional deEnergia Nuclear (CNEN), outros radionuclídeos devem ser investigados.

Rádio e urânio são os radionuclídeos mais prováveis de serem encontrados em águas paraconsumo humano. Para urânio natural, os níveis de referência em concentração de atividadesão 1 Bq/L para 234U e 10 Bq/L para 238U. Contudo, do ponto de vista de risco à saúde, são maissignificantes os aspectos de toxicidade química do urânio para os rins, de modo que atualmenteé estabelecido em 0,03 mg/L (30 µg/L) o valor máximo para urânio em água [1, 2]. Em águasnaturais, a razão isotópica de 234U/238U varia amplamente alcançando valores de 0,3 a 10,8[3, 4]. Observa-se que se o valor de triagem de urânio (emissor alfa) for superado, o valor deatividade alfa total não necessariamente terá sido superado [5].

Geralmente as determinações de beta total incluem a contribuição de 40K, um radioisótopo dopotássio de ocorrência natural. Se o nível de triagem de beta total for superado, a contribuiçãodo 40K deve ser subtraída. O potássio está amplamente distribuído no ambiente, incluindo todasas fontes naturais de água, e pode ocorrer na água tratada devido ao uso de permanganato depotássio como oxidante no tratamento da água [6]. As concentrações de potássio normalmenteencontradas na água para consumo humano são baixas e não representam risco à saúde [2].

Para análise de alfa e beta total em águas naturais e para consumo humano, a abordagem maiscomum é evaporar um volume conhecido de amostra e medir a atividade do resíduo. A téc-nica de espectrometria de cintilação em meio líquido (LSC) tem sido apresentada como umaalternativa ao procedimento convencional usando contador proporcional de fluxo gasoso. Apartir de uma revisão dos métodos apresentados na literatura para determinação de alfa e betatotal por LSC em águas, um procedimento foi estabelecido e aplicado a amostras do ProgramaNacional de Intercomparação de Radionuclídeos em Amostras Ambientais (PNI/IRD/CNEN).Águas de abastecimento público da Região Metropolitana de Goiânia (RMG-GO) foram anali-sadas para concentração em atividades alfa e beta total visando à avaliação de sua potabilidadeno quesito radioatividade. A RMG-GO compreende 20 municípios: Goiânia, Abadia de Goiás,Aparecida de Goiânia, Aragoiânia, Bela Vista de Goiás, Bonfinópolis, Brazabrantes, Caldazi-nha, Caturaí, Goianápolis, Goianira, Guapó, Hidrolândia, Inhumas, Nerópolis, Nova Veneza,Santo Antônio de Goiás, Senador Canedo, Terezópolis de Goiás e Trindade [7].

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Foi feito um levantamento bibliográfico dos principais fatores que afetam a determinação dealfa total e beta total em águas por LSC a fim de estabelecer um procedimento de rotina paraanálise de concentrações em atividade alfa total e beta total em águas para consumo humano.Foi utilizado o espectrômetro Quantulus 1220, frasco de polietileno e coquetel de cintilaçãoOptiphase Hisafe 3 (PerkinElmer). Para calibração usou-se soluções de 10 Bq de 241Am e90Sr/90Y preparadas a partir de soluções certificadas fornecidas pelo Instituto de Radioprote-ção e Dosimetria (IRD). Para avaliação do desempenho do procedimento, este foi aplicado aamostras do Programa Nacional de Intercomparação de Radionuclídeos em Amostras Ambi-entais (PNI/IRD/CNEN).

Os níveis de radioatividade alfa total e beta total foram determinados em águas de abasteci-mento público da Região Metropolitana de Goiânia (RMG-GO). A Fig. 1 detalha a RMG-GO.

IRPA 2013, Rio de Janeiro, RJ, Brazil

Figura 1. Mapa da Região Metropolitana de Goiânia, destacados os municípios em que amos-tras de água tratada foram coletadas e analisadas para alfa e beta total


Os municípios destacados correspondem às cidades em que as amostras foram coletadas e ana-lisadas. Esta é a mesorregião mais populosa do Estado de Goiás com 2.173.006 habitantese uma densidade populacional de 293,76 hab/km2 com 36,2% da população de Goiás. Emsegundo lugar tem-se a mesorregião do Centro Goiano com 622.891 habitantes e densidadepopulacional de 33,68 hab/km2 [7]. Estes dados demonstram a importância da avaliação dosníveis de radioatividade presente na água, uma vez que a população naquela região é relativa-mente alta.

Amostras de água tratada de abastecimento público foram coletadas em 2010 (Julho a Outubro)e 2011 (Abril e Maio) nas saídas das Estações de Tratamento de Água (ETA) de 15 municípiosda RMG-GO (Fig. 1). As amostras foram acidificadas com ácido nítrico em pH <2 [8] paraconservação e enviadas ao CRCN-CO para serem analisadas quanto ao quesito radioatividade.As análises foram realizadas no período de até 6 meses da coleta respeitando o prazo máximode conservação de 1 ano [8]. A tabela 1 apresenta as cidades nas quais foram coletadas amostrasde água tratada, o manancial de abastecimento e o tipo de água de captação (superfície ousubterrânea).

Tabela 1. Município da RMG-GO, manancial e tipo de água captação para as ETA’sMunicípio Manancial Tipo de Água1 Abadia de Goiás Ribeirão Dourados Superficial, SF2 Aparecida de Goiânia Córrego das Lajes Superficial, SF

Poço Tiradentes Subterrânea, SBPoço Independência Manções Subterrânea, SB

3 Aragoiânia Córrego Vereda Superficial, SF4 Bela Vista de Goiás Rio Piracanjuba Superficial, SF5 Bonfinópolis Córrego Barro Preto Superficial, SF6 Caldazinha Córrego Milho Inteiro Superficial, SF7 Goianápolis Ribeirão da Sozinha Superficial, SF8 Goiânia Ribeirão João Leite Superficial, SF

Rio Meia Ponte Superficial, SFRibeirão Samambaia Superficial, SFPoço Subterrânea, SB

9 Guapó Ribeirão dos Pereiras Superficial, SF10 Hidrolândia Córrego Grimpas Superficial, SF11 Nerópolis Córrego Água Branca Superficial, SF12 Nova Veneza Poço Subterrânea, SB13 Senador Canedo Córrego Bom Sucesso Superficial, SF

Córrego da Matinha Superficial, SFPoço Vila Matinha Subterrânea, SBPoço Alto Bom Sucesso Subterrânea, SB

14 Terezópolis Córrego dos Macacos Superficial, SF15 Trindade Ribeirão Arrozal Superficial, SF

Poço Pontakayana Subterrânea, SB

Nas ETA’s o tratamento aplicado para transformar água bruta (de superfície) em água potávelconsiste basicamente dos seguintes processos [6]: mistura rápida, floculação, decantação, fil-


tração e desinfecção. Durante o processo de mistura rápida é adicionado um produto químico,geralmente sulfato de alumínio, que é responsável pela desestabilização e posterior aglutina-ção das matérias que se deseja remover da água bruta. Durante o processo de aglutinação sãoformados os flocos. Estes contêm todas as impurezas que estavam em suspensão, dissolvidase/ou os colóides que estavam presentes. O processo de aglutinação seguido de decantação efiltração faz com que substâncias químicas indesejáveis sejam removidas. Para o tratamento daágua de superfície da cidade de Senador Canedo, a ETA é composta apenas por filtros (sistemade dupla filtração) e desinfecção. Para as águas subterrâneas o tratamento nas ETA’s consistiuapenas da etapa de desinfecção pela adição de cloro e fluoretação.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. Método Analítico

A técnica de LSC tem sido utilizada em diversos países com o propósito de avaliação de radi-oatividade em água para consumo humano, podendo-se citar Kuwait [9], Itália [10], Austrália[11], Portugal [12], Finlândia [13], Estados Unidos [14], Taiwan [15], entre outros. Atendendoao artigo 22 da Portaria n° MS 2914/2011[1] quanto à adoção de metodologias analíticas se-gundo normas nacionais ou internacionais mais recentes, buscou-se implementar a norma ISO11704:2010[16] de Julho de 2010. Esta apresenta um método para determinação de concen-tração de atividades alfa e beta total por LSC em águas bruta e potável com sólidos totaisdissolvidos menor que 5 g/L e quando nenhuma correção para quenching de cor for necessária.O pH da amostra não deve ser inferior a 1,7 ± 0,2 para contagem direta, ou inferior a 2,7 ± 0,2se pré-concentração é desejada. No procedimento de pré-concentração, uma fração de cerca de200 g da amostra é concentrada por um fator de 10, por evaporação em chapa aquecedora atéuma quantidade final de aproximadamente 20 g. Uma fração da amostra concentrada é tomadapara frasco de cintilação de polietileno e misturada com o coquetel de cintilação numa razãode volumes geralmente de 8 mL de amostra e 12 mL de coquetel.

Entretanto, a aplicação da metodologia segundo a norma ISO 11704:2010 para atendimento àsanálises de radioatividades alfa e beta total para verificação do padrão de potabilidade se mos-trou inviável uma vez que uma pré-concentração é necessária para se obter os baixos limites dedetecção requeridos e as amostras são geralmente acidificadas em pH <2. O ajuste do pH pelaadição de solução de hidróxido de amônio foi rejeitado evitando-se o consumo de um novo re-agente. Para contornar esta limitação, a amostra foi levada a secura e o resíduo solubilizado emmeio ácido em concentração 0,01 mol/L objetivando um pH >1,7 ± 0,2. Entretanto, a repro-dutibilidade do procedimento ficou prejudicada devido possivelmente à incompleta dissoluçãoe transferência do resíduo para o frasco de cintilação. Foi então utilizado HCl 0,1 mol/L.Embora a norma ISO 11704:2010 [16] indique o uso de meio nítrico, o meio clorídrico foiutilizado por este ácido já vir sendo utilizado pela autora em outros ensaios de discriminaçãoalfa/beta em LSC. Também Lopes et. al [12] evitam o uso de ácido nítrico por ele reagir como coquetel de cintilação. O efeito da utilização destes dois ácidos foi demonstrado [17, 18]indicando-se a utilização do meio clorídrico como mais adequado para medições de alfa e betatotal devido este manter as interferências (τ ) em baixos valores. Estas interferências referem-sea classificação dos pulsos alfa na janela de contagem beta (τα), ou vice-versa (τβ). No caso dese utilizar ácido nítrico, Zapata Garcia et al. [18] recomendam trabalhar em pH 2,5. Em meiode ácido nítrico e pH <2, a interferência alfa (τα) é bastante afetada por pequenas variações de


pH. No intervalo de pH estudado (0,5 – 3,0), a interferência alfa (τα) diminuiu de 60% para7%.

A norma ISO 11704:2010 [16] dá uma orientação quanto à escolha dos reagentes e equipa-mentos mais indicados. São recomendados coquetéis de cintilação comercialmente disponí-veis adequados para discriminação alfa e beta como coquetéis a base de DIN (di-isopropil-naftaleno). Observa-se que os coquetéis mais utilizados para este fim são aqueles da linha Ul-tima Gold (AB, XR e LLT) e Optiphase Hisafe (2 e 3), da PerkinElmer. A seleção do coqueteldeve ser baseada em um compromisso bem balanceado entre alta capacidade de carga, resis-tência a quenching, alta eficiência de contagem, baixas interferências e background, principaiscaracterísticas desejadas do coquetel de cintilação. Os trabalhos de Salonen [19], Sanchez-Cabeza & Pujol [20] e Fang el al. [21] apontam os coquetéis Optiphase Hisafe com menorinterferência beta (τβ) em comparação com os coquetéis da família Ultima Gold. Também ostrabalhos de DeVol et al. [22] e Verrezen et al. [23] indicam o coquetel Optiphase Hisafe 3ligeiramente menos sensível a quenching relativo aos coquetéis da família Ultima Gold. Osresultados são congruentes, desde que maiores níveis de quenching resultam em um aumentonas interferências (τ ).

Frascos de vidro de baixo conteúdo de potássio são amplamente utilizados em LSC, especi-almente com solventes voláteis e na análise de radônio. Apesar de seu baixo conteúdo depotássio, ele apresenta um maior background para medidas de ultra baixos níveis de radiaçãobeta devido a fluorescência do vidro, a qual contribui principalmente na região de energia do3H [24], devendo portanto serem evitados. A norma ISO 11704:2010 orienta para a utilizaçãode frascos de cintilação de capacidade de 20 mL de polietileno (PE), recomendando aqueles depolietileno revestidos de teflon (PTFE) como os mais indicados para a análise. Sanchez-Cabeza& Pujol [20] e Passo & Cook [25] apontam que os frascos revestidos de teflon melhoram a me-dida simultânea de alfa e beta total, especialmente com o aumento do tempo decorrido entre opreparo da amostra e a medição, devido à não difusão do coquetel nas paredes do frascos ouabsorção de radônio do ambiente externo, fatores que podem ocorrer quando se utiliza frascosde PE. Porém, esta variação não é tão significativa para compensar o custo destes frascos, demodo que optamos em trabalhar com frascos de PE (a semelhança de Zapata-Garcia [26]).

O tempo decorrido entre a pré-concentração e a medição é um fator que afeta os resultadosde alfa e beta total [27–29], independentemente do método de medição adotado. Variações naatividade alfa total são devido geralmente a presença de 226Ra e seus produtos de decaimento.O tempo decorrido entre a amostragem e a análise é outro fator que deve ser considerado,sobretudo para amostras com alto conteúdo de radônio [4], devido a contribuição do 210Pb e210Bi na atividade beta total.

Em vista destas considerações foi definida a pré-concentração pela evaporação total de 100 mLda amostra em chapa aquecedora, temperatura baixa, evitando ebulição do líquido e supera-quecimento do resíduo. Após resfriamento, o resíduo é solubilizado pela adição, em 4 etapas,de 2 mL de HCl 0,1 Bq/L e a solução é transferida para frasco de PE. Utiliza-se 12 mL de co-quetel Optiphase Hisafe 3. A mistura é agitada e reservada em ambiente escuro e à temperaturaambiente por cerca de 24 horas, visando a redução da foto e quimio-luminescência [30]. Apósisto, a amostra é colocada no equipamento para ambientação por cerca de 1 hora e contada por270 minutos em 3 ciclos de repetições de 30 minutos, cada. Observa-se uma redução no desviopadrão das taxas de contagem alfa e beta quando aplica-se este tempo de espera entre a adiçãodo coquetel e a medição, em sentido contrário observa-se uma tendência de aumento no desvio


padrão das taxas de contagem quando a medição é realizada decorridos muitos dias da adiçãodo coquetel. Zapata-Garcia [26] observou que após 2 semanas, a limpidez e homogeneidadeda mistura amostra/coquetel é comprometida, o que pode explicar esta variância nas taxas decontagem. Medições diversas entre dois e dez dias de preparo da amostra permitem deduzir aexistência ou não na amostra da presença de um conteúdo não desprezível de 226Ra [28, 31].

Geralmente as amostras de águas por nós analisadas mostram atividades abaixo da atividademínima de detecção. Assim, aquelas amostras com taxas de contagem superiores ao back-ground tem seus espectros avaliados para detectar uma possível contribuição de 226Ra e filhose uma nova alíquota é pré-concentrada e analisada dentro de 48 horas para confirmação doresultado. Visando não prolongar o período de contagem, trabalha-se com até 12 amostras porvez, acompanhado de um branco consistindo de 100 mL de água deionizada acidificada empH=2 com HNO3.

3.2. Espectrômetro de Cintilação em Meio Líquido e Calibração

Para a análise de alfa e total total por LSC é necessário um espectrômetro de cintilação emmeio líquido com opção de discriminação alfa e beta, preferencialmente um equipamento debaixos níveis de background de modo a se obter baixos limites de detecção. O espectrômetroQuantulus 1220 (PerkinElmer) tem sido o mais utilizado para este fim [4, 10, 13–15, 18, 20,29]. Os analisadores da linha Tri-Carb (PerkinElmer) são também bastante utilizados, comoo modelo equipado com detector de guarda BGO designado para contagens de amostra deatividades extremamente baixas [11, 12], além de outros modelos que dispõem da função dediscriminação alfa e beta [9, 14, 32, 33]. O contador LSC portátil Triathler (HIDEX Oy)[34, 35] é outro equipamento que tem sido utilizado na determinação de alfa e beta total emáguas.

Para a determinação simultânea de emissões alfa e beta é necessário estabelecer o valor ótimodo parâmetro de discriminação de pulsos (PSD) para poder separar corretamente os pulso alfados beta, mantendo-se as interferências (τα e τβ) nos valores mínimos possíveis. A abordagemgeralmente adotada para o PSD ótimo é quando os valores τα e τβ se igualam. A calibraçãodeve ser feita utilizando-se radionuclídeos de energia próxima à energia média observada nasamostras reais. As janelas de contagem devem ser escolhidas de modo a incluir todos osemissores alfa e aqueles emissores beta de energia >0,2 MeV, de modo que os resultadossejam comparáveis com outras técnicas de medição [16]. Não só os radionuclídeos utilizadosna calibração, como as janelas de contagem, podem afetar significativamente o valor ótimode discriminação alfa/beta [28]. Assim, as janelas de contagem foram definidas de modo acontemplar uma ampla faixa de emissores alfa, 400–900 canais, enquanto a contribuição deemissores beta de baixa energia como 228Ra (Emax= 0,039 MeV) e 210Pb (Emax= 0,064 MeV)foi excluída da janela de contagem beta, 400–1000 canais.

236U (4,494 MeV) é uma escolha conveniente quando se analisa a radioatividade em águas na-turais devido sua energia ser mais próxima dos radionuclídeos emissores alfa mais prováveisde serem encontrados: 238U (4,196 MeV; 79,0%), 234U (4,775 MeV; 71,4%) e 226Ra (4,784MeV; 94,5%). Embora 241Am (5,485 MeV; 84,6%) seja comumente utilizado como referênciade emissor alfa nas determinações de alfa total, este é mais indicado para verificação de conta-minação de radionuclídeos artificiais. Observa-se que a dependência da eficiência de detecção


alfa da energia da partícula alfa é pequena, mas a interferência alfa (τα) é maior para partículasalfa de menor energia [36], de modo que a calibração usando 241Am pode conduzir a erros sis-temáticos na determinação da atividade alfa total [18]. Zapata-García et al. [18] observou quea calibração com um emissor alfa de mais baixa energia se aplica para amostra com emissor demais alta energia, mas o inverso pode levar a erros devido ao aumento da interferência alfa.

Uma mistura de 90Sr (Emax= 0,546 MeV) e 90Y (Emax= 2,284 MeV) é comumente utilizadacomo referência para atividade beta total. 40K (Emax= 1,312 MeV), o emissor beta mais pro-vável em águas naturais, possui uma energia de emissão beta entre 90Sr e 90Y. Enquanto aeficiência de detecção beta é altamente dependente da energia do emissor, a otimização doPSD não é afetada [18]. Espasa et al. [31] destacam que o elemento crítico para se obter re-sultados satisfatórios pela técnica LSC é a otimização das janelas de contagem e do PSD pelautilização de padrões adequados.

As condições de trabalho devem ser escolhidas de modo que as interferências sejam baixas(<5%), nesta situação as incertezas nas atividades são geralmente incluídas no intervalo devalores definidos pela incerteza total. De outro modo, é necessário considerar as interferênciasnos cálculos de atividade [16]. Aplicar correções de interferência alfa e beta é indicado somentese o radionuclídeo ensaiado é exatamente o mesmo utilizado na calibração, conclusão similarquando se aplicada a técnica de contador proporcional[37].

Tabela 2. Parâmetros da determinação das atividades alfa total e beta total por LSCParâmetro ValorPadrão de calibração Alfa= 241Am, Beta= 90Sr/90YJanelas de contagem Alfa= 400-900; Beta= 400-1000Bias LowInterferência, % Alfa, τα= 1,7±0,2; Beta, τβ= 2,5±0,3; Total, τ= 4,2±0,5Eficiência, % Alfa, εα= 99,9±1,1; Beta, εβ= 70,0±0,6Quenching SQP(E)= 714±4Discriminação alfa/beta PSA= 80Background, cpm Alfa, Bkgα= 0,83±0,24; Beta, Bkgβ= 4,18±0,45Tempo de contagem 270 minutos: 3 ciclos de 3 repetições de 30 minutos.AMD, Bq/L Alfa= 0,04; Beta= 0,12

As incertezas correspondem a 1 desvio padrão de 3 replicatas de branco e padrões contadosem dois períodos de intervalo de 7 dias.

A calibração foi feita em um espectrômetro Quantulus utilizando soluções de 241Am e 90Sr/90Yde 10 Bq de atividade preparadas a partir de soluções certificadas usando o mesmo procedi-mento de evaporação total adotado para as amostras. Os principais parâmetros de calibraçãoestão resumidos na tabela 2. A redução da janela de contagem beta para emissores de média aalta energia conduziu a uma baixa εβ .

Apesar das limitações quanto a utilização do 241Am para avaliação de radioatividade natural,este nuclídeo foi utilizado por ser aquele disponível no momento desta pesquisa. A Fig. 2mostra as interferências alfa (τα), beta (τβ) e total (τ ). O PSA=80 foi escolhido pela minimi-zação da interferência total total (τ ) e não aquele pela minimização de ambas interferências,PSA=85. Observa-se, que deste modo, o PSA foi deslocado para um valor inferior, estandomais adequado para avaliação de radioatividade natural.


0,0

1,0

2,0

3,0

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5,0

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7,0

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

Inte

rfer

ênci

a, %

PSA

τα

τβ

τ

Figura 2. Interferências alfa(τα), beta (τβ) e total (τ ) em função do valor de PSA para 241Am e90Sr/90Y em HCl 0,1 mol/L e coquetel Optiphase Hisafe 3 na razão 8:12 mL, frasco de PE

Os espectros alfa e beta dos padrões de 241Am e 90Sr/90Y estão mostrados nas Fig. 3(a) e 3(b),respectivamente. Foi considerado um branco consistindo de 8 mL de HCl 0,1 mol/L. Para ocálculo das eficiências, interferências, concentração em atividade e atividade mínima detectável(AMD) foram utilizadas as fórmulas da norma ISO 11704:2010[16]. As interferências τα e τβnão foram consideradas por estarem abaixo de 5%.

0,00

2,00

4,00

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0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

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241Am

τα

(a) Padrão de 241Am

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0,20

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0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tax

a de

con

tage

m, c

pm

Canal

90Sr

90Y

τβ

(b) Padrão de 90Sr/90Y

Figura 3. Espectros alfa e beta em PSA=80 para 241Am e 90Sr/90Y em HCl 0,1 mol/L e coquetelOptiphase Hisafe 3 na razão 8:12 mL, frasco de PE

3.3. Atividades Alfa Total e Beta Total em Águas Tratadas da RMG-GO

Amostras de água tratada destinada para consumo humano foram analisadas para concentra-ções de atividade alfa e beta total por LSC usando as calibrações apresentadas na tabela 2.Todas as amostras mostraram concentrações de atividades abaixo da AMD, isto é, abaixo de0,04 Bq/L e 0,12 Bq/L para alfa total e beta total, respectivamente. Isto indica que as amostras


atendem ao critério de potabilidade no quesito radioatividade da Portaria MS n°. 2914/2011[1].

Quando os valores obtidos de alfa total são confrontados com os teores de 226Ra em águassubterrâneas nas cercanias de Goiânia, <0,004–0,023 Bq/L [38], e os resultados de beta totalcom o conteúdo em atividade beta devido ao 40K, 0,02–0,06 Bq/L, observa-se que os limitesde valores dos radionuclídeos específicos são inferiores às concentrações mínimas detectáveispara alfa e beta total. A contribuição do 40K foi estimada a partir dos teores de potássio emáguas de ETA’s da RMG-GO, 0,8–2,3 mg/L [39]. A atividade específica do 40K é 31,3 Bq/g depotássio, o que corresponde a 27,9 Bq/g de atividade beta.

3.4. Avaliação do Desempenho do Método

O desempenho do método foi avaliado pela análise de alfa total e betal total em amostras deágua do PNI/IRD/CNEN. Este programa ocorre regularmente desde 1991 e é de suma impor-tância para o país visto ser o único programa de intercomparação no Brasil na área de ensaiosde radionuclídeos em amostras ambientais. São realizadas três rodadas anuais: abril, agosto edezembro. Para maior facilidade de transporte a amostra é enviada concentrada em meio deHNO3 1%, devendo ser diluída de acordo com procedimentos indicados. Os resultados sãorelatados para as amostras diluídas. Deverão ser analisadas no mínimo três alíquotas de cadaamostra para que seja possível a avaliação estatística dos resultados. O programa trabalha comvários radionuclídeos naturais e artificiais de interesse em amostras ambientais. Os ensaiosde alfa total e beta total tem um grande número de participações mas exibem desempenhopior [40], apesar de sua relativa simplicidade ao comparar com a análise de radionuclídeosespecíficos, que apresentam melhor desempenho. Esta mesma tendência foi observada em umexercício de intercomparação entre laboratórios espanhóis [31] cujo objetivo foi determinar asconcentrações em atividade alfa total e para o isótopo 234U, existente em uma amostra de águasubterrânea natural.

Tabela 3. Atividade alfa total (Bq/L) por LSC e desempenho analítico no PNI/IRD/CNEN.Rodada Alfa Total

Referência Experimental D CVAgo. 2011 0,860±0,170 0,902±0,036 0,43 4Dez. 2011 1,250±0,250 1,246±0,019 -0,03 2Abr. 2012 0,520±0,100 0,526±0,001 0,11 0Ago. 2012 1,050±0,210 1,054±0,035 0,03 3

As incertezas correspondem a 1 desvio padrão. D= Desvio normalizado, utili-zado como parâmetro de avaliação e calculado pela expressão D = Exp−Ref

sdRef/√3

.CV= Coeficiente de variação, definido por CV=(sdExp/Exp)· 100%.

O desempenho dos resultados de alfa total foram satisfatórios, com baixos coeficientes de vari-ação, conforme mostrado na tabela 3. Entretanto, o resultado de beta total da amostra da rodadade Agosto de 2011 (tabela 4) foi subestimado, ficando dentro dos limites de advertência. A Fig.4 mostra o espectro LSC desta amostra. A característica do espectro beta sugere a presença de137Cs (Emax= 0,514 MeV (I= 94,4%); Emax= 1,176 MeV (I= 5,6%)) como emissor beta. O 137Csdecai em 137mBa, estando em equilíbrio com este. O decaimento do 137mBa é 85,1% por raios


Tabela 4. Atividade beta total (Bq/L) por LSC e desempenho analítico no PNI/IRD/CNENRodada Beta Total

Referência Experimental D CVAgo. 2011 1,380±0,280 1,006±0,104a -2,31 10

1,235±0,085b -0,89 7Dez. 2011 2,210±0,440 2,145±0,139b -0,26 6Abr. 2012 0,960±0,190 0,942±0,020b -0,16 2Ago. 2012 3,080±0,620 2,531±0,227b -1,53 9

Janela de contagem beta: (a) 400 – 1000; (b) 1 – 1000.As incertezas correspondem a 1 desvio padrão. D= Desvio normalizado, utili-zado como parâmetro de avaliação e calculado pela expressão D = Exp−Ref

sdRef/√3

.CV= Coeficiente de variação, definido por CV=(sdExp/Exp)· 100%.

gama (E= 0,661 MeV) e 9,4% por elétrons de conversão. Raios gama e elétrons de conversãopodem ser detectados por LSC [41], sendo registrados no canal beta. Neste caso, o padrãode calibração utilizado (90Sr/90Y) não é indicado para este radionuclídeo, assim como a janelade contagem previamente estabelecida. As atividades foram recalculadas considerando-se ajanela de contagem beta (1–1000 canais) com eficiência de detecção εβ= 90% obtendo-se umdesempenho satisfatório, como observado nos resultados das demais rodadas (tabela 4).

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tax

a de

con

tage

m, c

pm

Canal

Alfa

Beta

Figura 4. Espectros alfa e beta por LSC de amostra de água do PNI/IRD/CNEN para análisede alfa e beta total, rodada Agosto/2011

Zapata-Garcia et al. [18] mostrou bons resultados na validação do seu método usando amostrassintéticas, mas verificou que adequações deviam ser realizadas, pois diferenças podem serobservadas nas amostras reais. Uma vez que as características dos radionuclídeos utilizadosno PNI/IRD/CNEN são diferentes daqueles das amostras de água dos sistemas de ETA, umprograma de qualidade interna está em implementação à semelhança de Lopes et al. [42] paraacreditação do método em uma matriz similar às amostras reais.


4. CONCLUSÕES

Cuidados na realização das análises das concentrações em atividades alfa total e beta totalem águas naturais e para consumo humano por LSC asseguram resultados de boa exatidão eprecisão. Dentre os fatores que influenciam a exatidão e precisão dos resultados analíticosdestacam-se: pré-concentração térmica, tipo de ácido e padrão de calibração. A análise espec-tral permite detectar as características dos radionuclídeos presentes para os ajustes necessáriosda calibração.

Os resultados obtidos nas águas tratadas da RMG-GO encontram-se dentro dos padrões depotabilidade de água quanto ao quesito radioatividade e em acordo com teores de 226Ra e 40Kem águas desta região.

AGRADECIMENTOS

As autoras são gratas a Saneago e SVISA-GO pela coleta das amostras.

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