Measuring radon gas concentration in fertilizers and pesticides using anuclear track detector CR ₋ 39

Resumo Técnico: Medição da Concentração de Gás Radônio em Fertilizantes e Pesticidas Usando um Detector de Traços Nucleares CR-39

Problema
O estudo aborda os potenciais riscos radiológicos associados ao uso de fertilizantes químicos e pesticidas na agricultura. Embora o radônio-222 ($^{222}\text{Rn}$) seja um gás nobre de ocorrência natural derivado do decaimento do rádio-226 na crosta terrestre, sua concentração pode ser elevada em produtos agroquímicos devido às matérias-primas utilizadas (particularmente rochas fosfáticas contendo nuclídeos da série do urânio-238). O acúmulo de radônio e seus produtos de decaimento no ambiente representa um risco à saúde, especificamente aumentando a probabilidade de câncer de pulmão por inalação. A pesquisa visa quantificar as concentrações de atividade de radônio e avaliar os riscos radiológicos associados em 29 amostras comerciais de fertilizantes e pesticidas para determinar se excedem os limites de segurança aceitos internacionalmente.

Metodologia
Os pesquisadores empregaram uma técnica de detector de traços nucleares de estado sólido (SSNTD) utilizando detectores de plástico CR-39.

• Coleta de Amostras: Um total de 30 amostras foram coletadas em centros de distribuição agrícola no governo de Salah al-Din, Iraque. Isso incluiu 17 amostras de fertilizantes e 13 amostras de pesticidas provenientes de diversas origens internacionais (ex: Jordânia, Arábia Saudita, China, Índia, Itália e Emirados Árabes Unidos).
• Configuração Experimental: Cada amostra (12,5 g) foi colocada em uma câmara cilíndrica de polipropileno, hermeticamente selada e não permeável, para evitar o vazamento de radônio. As câmaras apresentavam uma geometria específica (6 cm de diâmetro superior, 4 cm de diâmetro inferior, 7 cm de altura acima da tampa e 1 cm de espessura da amostra).
• Detecção: Detectores CR-39 (aprox. 1 cm²) foram fixados dentro das câmaras para registrar partículas alfa emitidas durante o decaimento do radônio.
• Exposição e Ataque Químico: Os detectores foram expostos por 90 dias. Após a exposição, foram submetidos a ataque químico em uma solução de hidróxido de sódio 6,25 N a 60 °C por 5 horas para revelar os traços de partículas alfa.
• Análise: Os traços foram contados sob microscópio com aumento de 400x. A concentração de radônio ($C_{Rn}$) foi calculada usando a densidade de traços ($\rho_{Rn}$), o tempo de exposição ($t$) e um fator de calibração ($K$) derivado da geometria da câmara e da sensibilidade do detector. A concentração de energia alfa potencial (PAEC) também foi calculada para avaliar os índices de risco radiológico.

Resultados Principais
O estudo revelou uma variabilidade significativa nas concentrações de radônio entre as diferentes amostras, atribuída às matérias-primas específicas e aos processos de fabricação de cada produto.

• Fertilizantes:

  • Amplitude: As concentrações de radônio variaram de um mínimo de 4,12 Bq·m⁻³ (produto saudita "Lipro") a um máximo de 108,63 Bq·m⁻³ (produto jordaniano "Smart Fert").
  • Média: A concentração média de radônio para os fertilizantes foi de 30,46 Bq·m⁻³.
  • PAEC: A concentração de energia alfa potencial variou de 0,89 mWL a 23,48 mWL, com uma média de 8,05 mWL.

• Pesticidas:

  • Amplitude: As concentrações variaram de 9,27 Bq·m⁻³ (produto indiano "Venus") a 82,24 Bq·m⁻³ (produto chinês "Efecekt").
  • Média: A concentração média de radônio para os pesticidas foi de 27,28 Bq·m⁻³.
  • PAEC: A PAEC variou de 2,05 mWL a 17,78 mWL, com uma média de 5,89 mWL.

Significância e Alegações
O artigo afirma que todas as concentrações de radônio e valores de PAEC medidos estão bem dentro dos limites de segurança aceitos globalmente.

• Comparação com Padrões: Os resultados estão significativamente abaixo da faixa de referência de 100–300 Bq·m⁻³ recomendada pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (Publicação ICRP 126, 2014) e do nível mais conservador de 100 Bq·m⁻³ sugerido pela Organização Mundial da Saúde (OMS, 2009).
• Avaliação de Risco: O estudo conclui que os fertilizantes e pesticidas investigados não representam riscos radiológicos significativos sob condições normais de uso, uma vez que nenhuma amostra excedeu os níveis de ação aceitos internacionalmente.
• Achados Contextuais: Os autores observam que a presença de efeitos radiológicos nos fertilizantes fosfáticos está ligada à concentração de urânio-238 e rádio-226 durante o processo de produção, enquanto a radioatividade dos pesticidas está relacionada à sua estrutura química e condições ambientais.

Conclusão
O estudo confirma que, embora a exalação de radônio varie entre diferentes produtos agroquímicos dependendo de sua origem e composição, os níveis atuais nas amostras testadas são seguros. Os autores enfatizam que, embora os materiais estejam dentro dos limites de segurança, o monitoramento contínuo é essencial para garantir que esses níveis permaneçam aceitáveis, e pesquisas futuras poderiam explorar as fontes específicas de variação para compreender melhor as implicações para a saúde ambiental.