Assessments of Radiological Risks in the Buildings and Surroundings of Federal University Wukari (FUW) Campus, Taraba State, Nigeria

Resumo Técnico: Avaliações de Riscos Radiológicos nos Edififícios e Arredores do Campus da Universidade Federal de Wukari (FUW), Estado de Taraba, Nigéria

Problema
O estudo aborda uma lacuna crítica de conhecimento relativa à exposição à radiação gama terrestre no campus da Universidade Federal de Wukari (FUW), uma instalação que abriga aproximadamente 30.000 funcionários e estudantes. Embora estudos anteriores no Estado de Taraba, Nigéria, tenham identificado regiões com taxas elevadas de dose gama terrestre — particularmente perto de depósitos de urânio e locais de mineração — nenhuma avaliação sistemática havia sido realizada especificamente dentro do ambiente construído da universidade. Dado que o Estado de Taraba tem sido associado a uma alta incidência de casos de câncer e que a geologia local (arenitos de Bima e gritos continentais) contém materiais radioativos naturais, os autores buscaram determinar as condições radiológicas do campus. O estudo visou avaliar as concentrações de atividade de radionuclídeos primordiais ($^{40}\text{K}$, $^{238}\text{U}$ e $^{232}\text{Th}$) em ambientes internos e externos, calcular os parâmetros de risco radiológico associados e testar estatisticamente a hipótese de que não existe uma relação significativa entre as concentrações de atividade de radionuclídeos e os riscos radiológicos.

Metodologia
A avaliação foi conduzida nos 200 hectares do campus da FUW, abrangendo edifícios acadêmicos, residências de funcionários, laboratórios e campos abertos.

• Instrumentação: As medições foram realizadas utilizando um medidor de radiação gama portátil NaI(Tl)/BGO (Compact Gamma Surveyor pela GF Instruments, 2016) e um GPS Garmin para geolocalização.
• Protocolo de Medição: As medições in situ foram feitas tanto em ambientes internos (em salas de aula, escritórios e alojamentos) quanto externos (campos abertos, margens de estradas). O detector foi posicionado a 1 metro acima do solo. Cinco leituras foram realizadas em cada local por 5 minutos cada para garantir confiabilidade estatística, sendo as médias calculadas posteriormente.
• Conversão de Dados: As concentrações brutas foram convertidas para unidades de atividade ($\text{Bq/kg}$) usando fatores de conversão da IAEA.
• Avaliação de Risco: O estudo calculou diversos parâmetros radiológicos:
  • Atividade Equivalente de Rádio ($R_{eq}$): Para avaliar a uniformidade das taxas de dose gama.
  • Índice de Perigo (HI): Para avaliar o risco de radiação gama em relação aos limites de segurança.
  • Taxa de Dose Absorvida (ADR): Medida em $\text{nGy/h}$.
  • Dose Efetiva Anual (AED): Estimada usando fatores de ocupação (0,8 para interior, 0,2 para exterior) e coeficientes de conversão.
  • Risco de Câncer por Excesso de Vida (ELCR): Calculado usando um fator de risco de 0,05 e uma expectativa de vida média de 55 anos.
• Análise Estatística: Coeficientes de correlação de Pearson foram usados para analisar a relação entre as atividades de radionuclídeos e os parâmetros de risco radiológico. Análises comparativas também foram realizadas com base nos níveis de andar dos edifícios (térreo vs. andares superiores) e na qualidade da ventilação.

Resultados Principais

• Concentrações de Atividade:
  • Interior: As concentrações médias foram de $785,3 \pm 30,7 \text{ Bq/kg}$ para $^{40}\text{K}$, $44,5 \pm 2,1 \text{ Bq/kg}$ para $^{238}\text{U}$ e $37,2 \pm 1,9 \text{ Bq/kg}$ para $^{232}\text{Th}$.
  • Exterior: As concentrações médias foram de $561,1 \pm 30,4 \text{ Bq/kg}$ para $^{40}\text{K}$, $35,7 \pm 1,5 \text{ Bq/kg}$ para $^{238}\text{U}$ e $31,1 \pm 1,4 \text{ Bq/kg}$ para $^{232}\text{Th}$.
  • Comparação: Os níveis de $^{40}\text{K}$ e $^{238}\text{U}$ no interior excederam as médias globais, enquanto os níveis de $^{232}\text{Th}$ ficaram abaixo das médias globais.
• Parâmetros Radiológicos:
  • Equivalente de Rádio ($R_{eq}$): Os valores médios de interior e exterior foram de $158,2 \pm 6,4 \text{ Bq/kg}$ e $123,3 \pm 4,5 \text{ Bq/kg}$, respectivamente, ambos bem abaixo do limite de segurança de $370 \text{ Bq/kg}$.
  • Taxa de Dose Absorvida (ADR): A ADR média interna foi de $76,4 \pm 3,1 \text{ nGy/h}$, e a externa foi de $59,3 \pm 2,1 \text{ nGy/h}$. A razão interior-exterior foi de 1,3.
  • Índice de Perigo (HI): O HI médio foi de 0,5 no interior e 0,3 no exterior, indicando baixo risco, pois ambos estão abaixo do limiar da unidade.
  • Dose Efetiva Anual (AED): A AED média interna foi de $0,37 \pm 0,02 \text{ mSv/y}$, e a externa foi de $0,07 \pm 0,00 \text{ mSv/y}$. A AED total do campus ($0,45 \text{ mSv/y}$) está abaixo do limite público nigeriano ($1,0 \text{ mSv/y}$) e da média global ($0,52 \text{ mSv/y}$).
  • Risco de Câncer por Excesso de Vida (ELCR): O ELCR médio total foi de $1,23 \pm 0,05 \text{ mSv}$. Embora este valor exceda o limiar da USEPA de $0,106 \text{ mSv}$, permanece abaixo da média global de $1,45 \text{ mSv}$.
• Fatores Influenciadores:
  • Nível do Piso: Os andares superiores exibiram aproximadamente 33–35% menos concentrações de atividade e parâmetros radiológicos em comparação aos pavimentos térreos.
  • Ventilação: Edifícios com ventilação deficiente apresentaram parâmetros radiológicos significativamente mais altos (até 48% de ADR superior) em comparação com estruturas bem ventiladas.
• Correlações Estatísticas: Foi encontrada uma forte correlação positiva ($p=0,01$) entre as atividades de radionuclídeos no interior e todos os parâmetros de risco radiológico. No exterior, o $^{40}\text{K}$ apresentou uma forte correlação, enquanto o $^{238}\text{U}$ e o $^{232}\text{Th}$ mostraram correlações moderadas.

Significância e Alegações
Os autores afirmam que o estudo fornece o primeiro banco de dados de base para a exposição à radiação terrestre na FUW, servindo como uma referência crítica para legisladores, autoridades de saúde ambiental e a administração universitária.

• Avaliação de Segurança: O estudo conclui que as condições radiológicas atuais representam riscos à saúde "negligenciáveis" imediatos para a comunidade universitária, uma vez que os índices de perigo e as taxas de dose geralmente estão dentro dos limites de segurança internacionais e nacionais.
• Implicações de Longo Prazo: Embora os riscos imediatos sejam baixos, os autores observam que os valores de ELCR excedem o limiar da USEPA, sugerindo um potencial para efeitos de saúde estocásticos (câncer) durante períodos de exposição de longo prazo.
• Recomendações Práticas: Com base nos dados, os autores recomendam que futuras construções no campus priorizem locais em andares superiores e excelente ventilação. Eles afirmam que essas medidas poderiam reduzir os riscos radiológicos em aproximadamente 33% (via elevação do piso) e 48% (via ventilação), mitigando significativamente o acúmulo de gases radioativos e produtos filhos.
• Trabalhos Futuros: O artigo solicita explicitamente pesquisas adicionais para avaliar os riscos radiológicos nas fontes de água do campus e nas cidades vizinhas, a fim de fornecer um perfil radiológico mais abrangente para a região.

O estudo rejeita a hipótese nula, confirmando uma relação estatística significativa entre as atividades de radionuclídeos primordiais e os riscos radiológicos associados no ambiente do campus.