Measurement of Radon Gas Concentration in Fertilizers and Pesticides Using the CR-39 Nuclear Trak Detector

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

Definição do Problema
Materiais Radioativos de Origem Natural (NORM), especificamente $^{238}\text{U}$ e $^{22 de \text{}^{226}\text{Ra}}$, estão frequentemente presentes em produtos agrícolas devido à composição geológica das matérias-primas e dos processos de fabricação. Os fertilizantes, particularmente aqueles derivados de rochas fosfáticas, e os pesticidas podem atuar como fontes de liberação de gás $^{222}\text{Rn}$ (Radônio). Dado que o $^{222}\text{Rn}$ e seus produtos de decaimento de vida curta contribuem significativamente para a dose efetiva anual de radiação natural e estão relacionados ao câncer de pulmão, avaliar sua concentração em insumos agrícolas é crítico para a segurança radiológica. Embora estudos anteriores tenham examinado fertilizantes, há uma escassez de dados relativos às concentrações de $^{222}\text{Rn}$ e à Concentração de Energia Alfa Potencial (PAEC) em fertilizantes e pesticidas comerciais especificamente no Iraque.

Metodologia
O estudo empregou uma técnica de monitoramento passivo utilizando detectores de traços nucleares CR-39 para medir as concentrações de $^{222}\text{Rn}$ e a PAEC.

• Coleta de Amostras: Um total de 29 amostras foram coletadas em mercados agrícolas e escritórios de agricultura em Tikrit, Província de Salah Al-Din, Iraque. Isso incluiu 16 amostras de fertilizantes e 13 amostras de pesticidas de vários países de origem (ex: Jordânia, Arábia Saudita, China, Índia, Emirados Árabes Unidos, Turquia).
• Configuração Experimental: As amostras (12,5 g cada) foram colocadas em recipientes cilíndricos de polipropileno selados. Detectores CR-39 (aprox. 1 cm²) foram fixados na superfície da tampa interna, posicionados a 7 cm acima da superfície da amostra.
• Exposição e Processamento: Os recipientes selados foram armazenados por um período de exposição de 90 dias para permitir a acumulação de traços de partículas alfa. Pós-exposição, os detectores foram submetidos a ataque químico em NaOH 6,25 N a 60°C por 5 horas.
• Análise: Os traços de partículas alfa foram contados utilizando um microscópio óptico com ampliação de 400×. As densidades de traços foram convertidas em concentrações de $^{222}\text{Rn}$ (Bq/m³) e PAEC (mWL) usando fatores de calibração específicos e fórmulas que consideram a geometria da câmara, o ângulo crítico do detector e constantes de decaimento.
• Análise Estatística: Estatísticas descritivas foram calculadas e o teste U de Mann-Whitney foi aplicado para comparar os parâmetros radiológicos entre os grupos de fertilizantes e pesticidas, uma vez que os dados não seguiam uma distribuição normal (teste de Shapiro-Wilk, p < 0,05).

Principais Resultados

• Concentrações de Radônio:
  • Fertilizantes: As concentrações de $^{222}\text{Rn}$ variaram de 4,12 a 108,63 Bq/m³, com uma média de 30,46 Bq/m³ (mediana de 34,62 Bq/m³). O valor mais alto foi registrado no fertilizante jordaniano "Smart Fert" (F16), e o mais baixo no fertilizante saudita "Libro" (F9).
  • Pesticidas: As concentrações variaram de 9,27 a 82,24 Bq/m³, com uma média de 27,28 Bq/m³ (mediana de 16,69 Bq/m³). O valor mais alto foi encontrado no pesticida chinês "Efecekt" (P7), e o mais baixo no pesticida indiano "Venus" (P11).
• Concentração de Energia Alfa Potencial (PAEC):
  • Fertilizantes: Os valores de PAEC variaram de 0,89 a 23,48 mWL, com uma média de 8,05 mWL.
  • Pesticidas: Os valores de PAEC variaram de 2,05 a 17,78 mWL, com uma média de 5,89 mWL.
• Comparação Estatística: Embora as amostras de fertilizantes tenham apresentado valores médios ligeiramente superiores para a concentração de $^{222}\text{Rn}$ e para a PAEC em comparação aos pesticidas, o teste U de Mann-Whitney indicou que não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos (p = 0,2113 para ambas as variáveis).
• Variabilidade: Foram observados altos coeficientes de variação para ambos os grupos (64,91% para fertilizantes e 78,41% para pesticidas em relação ao $^{222}\text{Rn}$), atribuídos a diferenças na composição da matéria-prima, conteúdo de fosfato e processos de fabricação.

Significância e Alegações
A principal significância deste trabalho reside em fornecer a primeira avaliação radiológica localizada de fertilizantes e pesticidas comerciais na região de Tikrit, no Iraque. O estudo alega que, apesar das variações observadas nos níveis de radioatividade entre diferentes marcas e origens, todos os valores medidos estão bem abaixo dos limites de segurança recomendados internacionalmente estabelecidos pela ICRP (200 Bq/m³ para $^{222}\text{Rn}$) e pelo UNSCEAR (53,33 mWL para PAEC).

Consequentemente, os autores concluem que os fertilizantes e pesticidas investigados são radiologicamente seguros para uso sob condições agrícolas normais e não representam uma ameaça imediata à saúde humana ou ao meio ambiente. No entanto, o artigo enfatiza a necessidade de monitoramento periódico para garantir a conformidade contínua com os padrões de segurança, observando que as propriedades radiológicas dependem fortemente das matérias-primas específicas e dos métodos de produção utilizados pelos diferentes fabricantes.