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À razão de minha vida:
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Agradecimentos
Cada vez que uma etapa em nossas vidas se encerra a vontade de agradecer
àqueles que de maneiras diversas contribuíram para o seu sucesso é intensamente
desejada e por isso não poderia faltar nesse momento. Até porque, as próximas etapas
virão e é sabendo o quão importantes essas figuras são em nossas vidas, que nos
motivamos a seguir em frente com a certeza de que elas sempre estarão dispostas a nos
ajudar a vencer os novos desafios.
Em primeiro lugar gostaria de agradecer em especial a duas pessoas que são as
principais responsáveis por todas as conquistas da minha vida e é somente por causa
delas que cheguei até aqui para a realização desse trabalho: aos meus queridos avos
Lucinda e Hamilton.
Agradeço também a minha querida mãe Deise, por toda a ajuda e pelo incentivo
que me proporciona, por saber do orgulho que ela tem de mim e pelas palavras de amor
e carinho. Agradeço ao meu pai Newton que apesar da distância sempre me incentiva
com o seu carinho e abraço acolhedor. Aos meus irmãos Ailton e Meiriluci, por todo o
carinho recebido. Agradeço ainda aos meus outros irmãos: Michele, Monique, Mike e
Suelizinha, e aos meus sobrinhos: Iasmin, Rilary e Richard que sempre me enchem de
carinhos nos encontros, por mais escassos que sejam.
Agradeço aos meus grandes amigos: Diego Uzeda, Leticia Estellita, Carla
Carvalho, Bernardo Mosquera e Bernardo Coutinho por toda a ajuda e por tornar minha
vida muito mais feliz nos momentos de descontração que cercam essas nossas vidas
estressantes.
Aos outros amigos do LARA: Kita Macário, Mariana Vezzone, Rodrigo Veiga e
Jonatham Bastos. Ao meu orientador Roberto Meigikos, que apesar das turbulências
profissionais sempre se mostrou um grande amigo e confiou sempre no meu trabalho.
Agradeço também a todos os professores do Instituto de Física (IFUFF) pela
formação e ajuda nos mementos de dificuldades.
Ao pessoal da limpeza que faz do nosso ambiente de trabalho um lugar mais
agradável.
E agradeço também ao CNPq e a Pós-Graduação do IF-UFF pela ajuda
financeira indispensável para a realização desse trabalho.
Resumo
Foram realizadas medidas de concentração de
137
Cs e
40
K ao longo de diferentes
espécies de plantas tropicais herbáceas e lenhosas: mandioqueira (Manihot esculenta),
bananeira (Musa paradisíaca), mamoeiro (Carica papaya), goiabeira (Psidium guajava)
e mangueira (Mangifera indica). Para tanto, foram analisadas amostras de solo, raízes
(e tubérculos, no caso da mandioca), caules, galhos, brotos, folhas e frutos, utilizando a
técnica de espectroscopia da radiação gama. Essas análises foram feitas com a utilização
de detectores de NaI(Tl) e HPGe, disponíveis no Laboratório de Radioecologia
(LARA) do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (IF-UFF).
Os resultados mostraram que as concentrações de
137
Cs e
40
K foram maiores nos
compartimentos de crescimento (cascas, brotos, folhas e frutos) que na parte interna do
caule principal para as mandioqueiras, goiabeiras e mangueiras, que são árvores
lenhosas. No caso das plantas herbáceas (bananeiras e mamoeiros), esses
compartimentos de crescimento apresentaram concentrações de
137
Cs e
40
K inferiores
aos valores obtidos no caule principal.
A partir de análises bidimensionais em cortes transversais do caule principal foi
possível observar efeitos de assimetria e heterogeneidade nas distribuições de
137
Cs e
40
K nos discos de bananeiras e mamoeiros contaminados por césio, cujo efeito não era
observado em distribuições radiais convencionais.
Os fatores de concentração (FC) mostraram ser ferramentas importantes na
avaliação do acúmulo e transporte destes radionuclídeos, pois a partir deles foi possível
observar com maior clareza suas distribuições nos grupos de vegetais estudados.
Foi possível observar que alterações nas propriedades básicas do solo (pH e
umidade, por exemplo), podem produzir alterações nos valores de fatores de
concentração (FC), entretanto, os valores do fator de descriminação K/Cs (FD)
mostraram ser sempre próximos a unidade para todas as espécies analisadas nesse
trabalho. Indicando que césio e potássio apresentam comportamentos semelhantes e,
portanto,
137
Cs pode ser um bom candidato como marcador ou rastreador de íons
monovalentes inorgânicos, presentes na nutrição vegetal.
Abstract
Measures were taken to concentration of
137
Cs and
40
K over different species of
tropical plants herbaceous and woody: cassava (Manihot esculenta), banana (Musa
paradisiacal), papaya (Carica papaya), guava (Psidium guajava), and mango
(Mangifera indica). For both, were analyzed samples of soil, roots (and tubers, in the
case of cassava), stems, twigs, shoots, leaves and fruit, using the technique of
spectroscopy of gamma radiation. These analyses were performed with the use of
detectors of NaI(Tl) and HPGe, available in the laboratory of Radioecology (LARA) of
the Institute of Physics of the Universidade Federal Fluminense (IF-UFF).
The results showed that concentrations of
137
Cs and
40
K were higher in the
compartments of growth (bark, buds, leaves and fruit) that the inner part of the main
stem for cassava, guava and mango trees, which are woody trees. In the case of
herbaceous plants (banana and papaya), these compartments of growth showed
concentrations of
137
Cs and
40
K lower than the values obtained in the main stem.
From two-dimensional analysis on transversal sections of main stem was
possible to observe effects of asymmetry and heterogeneity in the distribution of
137
Cs
and
40
K on the disks of banana and papaya plants contaminated by caesium, whose
effect was not observed in conventional radial distributions.
The concentration factors (FC) shown to be important tools in the evaluation of
the accumulation and transport of radionuclides, because from them was possible to see
more clearly their distributions in groups of plants studied.
It was observed that changes in the basic properties of soil (pH and humidity, for
example), can produce changes in the values of concentration factors (FC), however, the
values of the discrimination factors K/Cs (FD) showed always be coming the unit for all
species analyzed in this work. Indicating that potassium and caesium have similar
behaviors, and therefore 137Cs can be a good candidate as a marker or crawler
monovalent inorganic ions, present in plant nutrition.
" A glória é tanto mais tardia quanto mais duradoura há de ser,
porque todo o fruto delicioso amadurece lentamente."
(Arthur Schopenhauer)
Sumário
1 Introdução 1
2 Materiais e métodos 6
2.1 Coletas das amostras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Mandioqueiras (Manihot esculenta crantz). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.2 Bananeiras (Musa paradisiaca). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.3 Mamoeiros (Carica Papaya). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.4 Goiabeiras (Psidium guajava) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.1.5 Mangueira (Mangifera indica). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Preparo das amostras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
2.3 Arranjo experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.1 A blindagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.2 Detector de iodeto de sódio – NaI(Tl). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.3 Detector de germânio hiper-puro (HPGe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.4 Propriedades gerais dos detectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.4.1 Resolução em energia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.4.2 Eficiência de detecção. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
2.4 Sistema de aquisição de dados e cálculo das concentrações. . . . . . . . . . . . . 41
2.4.1 Calibração em energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
2.4.2 Cálculo das concentrações e estimativas de suas incertezas. . . . . . 44
2.4.3 Limite inferior de detecção (LID). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Sumário
3 Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais 49
3.1 Absorção de
137
Cs e
40
K pelas raízes dos vegetais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.2 Fator de transferência solo-planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.1 Fator de transferência solo-raiz – Competição entre Cs
+
e K
+
. . . . .54
3.2.2 Fator de transferência solo-compartimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
3.3 Distribuição e transporte de césio e potássio nos vegetais . . . . . . . . . . . . . . .62
3.3.1 Potássio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
3.3.2 Césio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3.3 Taxa de acúmulo entre césio e potássio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
3.4 Distribuição radial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4 Resultados 80
4.1 Propriedades físico-químicas e concentrações de
137
Cs e
40
K no solo . . . . . .81
4.2 Distribuição de
137
Cs e
40
K no interior das plantas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2.1 Distribuição longitudinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
4.2.1.1 Mandioqueiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.2.1.2 Bananeiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
4.2.1.3 Mamoeiros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.2.1.4 Goiabeiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
4.2.1.4 Mangueiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2.2 Distribuição radial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
4.2.2.1 Mamoeiros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.2.2.2 Bananeiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
4.3 Correlações de transporte e acúmulo de
137
Cs e
40
K . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.3.1 Fator de concentração (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
Sumário
4.3.2 Fator de discriminação K/Cs (FD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
4.3.3 Fatores influenciadores nos valores de FC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5 Conclusões 139
Lista de figuras
2.1 Taxas de dose nos principais locais do acidente radiológico de Goiânia . . . . . . . . . .8
2.2 Ilustração da mandioqueira MC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Ilustração da bananeira BC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2.4 Ilustração da papaieira PC1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.5 Ilustração da goiabeira GC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
2.6 Ilustração da mangueira MC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
2.7 Esquema do arranjo experimental utilizado no LARA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2.8 Ilustração do funcionamento de um detector cintilador do tipo NaI(Tl) . . . . . . . . . .27
2.9 Ilustração do processo de absorção fotoelétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.10 Ilustração do processo de espalhamento compton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.11 Ilustração do processo de produção de pares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.12 Espectro de energia utilizado um detector de NaI(Tl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.13 Ilustração do detector de germânio hiper-puro HPGe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.14 Espectros de energia típicos para detectores HPGe e NaI(Tl) . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.15 Reta de calibração em energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1 Taxa de absorção de Cs
+
em função do aumento da concentração de césio no solo . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
3.2 Valores de FT sobre uma escala de concentração no solo de 10
-4
a 10
-2
e de 0 a 200
µM de Cs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Lista de figuras
3.3 Concentração de
137
Cs e
40
K em plantas cultivadas nas Ilhas Marshall em função das
concentrações desses elementos no solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.4 Fator de transferência para
137
Cs em função do aumento da concentração de
137
Cs
na solução no caso de: adição e não adição de potássio na solução . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.5 Distribuição de
137
Cs em plantas de clima temperado de florestas da Suécia . . . . . .4
3.6 Valores de concentrações de
137
Cs,
40
K e
137
Cs/
40
K em diferentes compartimentos de
cebolas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.7 Valores de FT para
137
Cs em anéis etários de 7 tipos diferentes de árvores lenhosas e
de clima temperado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.8 Valores concentração de
137
Cs e
40
K em função dos anéis de crescimento. . . . . . . .73
3.9 Valores concentração de
40
K e espessura do anel da árvore em função dos anéis de
crescimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.10 Valores concentração de
137
Cs
Ch
,
137
Cs
TN
,
40
K em função dos anéis de crescimento
da árvore e razões de
137
Cs
Ch
e
137
Cs
TN
por
40
K em função dos anéis etários . . . . . . . . .76
3.11 Valores concentração de
137
Cs e
40
K em função dos anéis de crescimento . . . . . . .77
3.12 Diagrama bidimensional da distribuição radial das concentrações de
137
Cs no
interior do tronco de uma goiabeira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.1 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MC1. . . . . . . . . . . .86
4.2 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MC2. . . . . . . . . . . .89
4.3 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MC3. . . . . . . . . . . .91
4.4 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MC4. . . . . . . . . . . .92
4.5 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MNC1 . . . . . . . . . .94
4.6 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MNC2. . . . . . . . . . 95
4.7 Figura esquemática das amostras analisadas da mandioqueira MNC3 . . . . . . . . . .96
Lista de figuras
4.8 Figura esquemática das amostras analisadas da bananeira BC . . . . . . . . . . . . . . . .99
4.9 Figura esquemática das amostras analisadas da bananeira BNC . . . . . . . . . . . . . . 99
4.10 Figura esquemática das amostras analisadas da papaieira PC1. . . . . . . . . . . . . 103
4.11 Figura esquemática das amostras analisadas da papaieira PC2 . . . . . . . . . . . . .103
4.12 Figura esquemática das amostras analisadas da papaieira PNC . . . . . . . . . . . . .103
4.13 Gráfico das concentrações de
40
K nas folhas e nos talos da papaieira PCN em
função dos locais de coletas de amostra de folhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.14 Figura esquemática das amostras analisadas na goiabeira GC . . . . . . . . . . . . . .110
4.15 Figura esquemática das amostras analisadas na goiabeira GNC1. . . . . . . . . . . .112
4.16 Figura esquemática das amostras analisadas na goiabeira GNC2 . . . . . . . . . . . 113
4.17 Figura esquemática das amostras analisadas na mangueira MC . . . . . . . . . . . . .116
4.18 Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na papaieira
contaminada PC1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.19 Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na papaieira
contaminada PC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
4.20 Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na bananeira
contaminada BC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
4.21 Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para as
mandioqueiras contaminadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.22 Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a papaieira
contaminada PC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
4.23 Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a bananeira
contaminada BC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
4.24 Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a goiabeira
contaminada GC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Lista de figuras
4.25 Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a mangueira
contaminada MC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.26 Fatores de Concentração (FC) em função dos compartimentos para as goiabeiras
contaminadas e a mangueira contaminada num trabalho anterior e nesse trabalho . .137
4.27 Fator de Discriminação (FD) em função dos compartimentos para as goiabeiras
contaminadas a mangueira contaminada num trabalho anterior e nesse trabalho . . . 138
Lista de Tabelas
3.1 Valores do FT para Cs de macieiras em diferentes tipos de solo, contaminação e
experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2 Valores de concentração para
137
Cs para duas goiabeiras, uma mangueira e um
abacateiro divididos em partes jovens e partes velhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3 Valores de TAC em diferentes tipos de plantas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
4.1 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K, granulometria, pH e K
+
nas amostras de
solos onde foram cultivadas as plantas estudadas nesse trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.2 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mandioqueira MC1. . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mandioqueira MC2 . . . . . . . . . . . . . . . .89
4.4 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mandioqueira MC3 . . . . . . . . . . . . . . . .91
4.5 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mandioqueira MC4 . . . . . . . . . . . . . . . .92
4.6 Valores de concentração d e
40
K na mandioqueira MNC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.7 Valores de concentração d e
40
K na mandioqueira MNC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.8 Valores de concentração d e
40
K na mandioqueira MNC3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
4.9 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na bananeira BC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
4.10 Valores de concentração de
40
K na bananeira BNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
4.11 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na papaieira PC1. . . . . . . . . . . . . . . . . .102
4.12 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na papaieira PC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.13 Valores de concentração de
40
K na papaieira PNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.14 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na goiabeira GC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Lista de tabelas
4.15 Valores de concentração de
40
K na goiabeira GNC1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
4.16 Valores de concentração de
40
K na goiabeira GNC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.17 Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mangueira MC . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
4.18 Valores de Fatores de Concentração (FC) nas mandioqueiras contaminadas e na
mandioqueira MNC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.19 Valores de Fatores de Concentração (FC) para as papaieiras PC1 e PNC . . . . .125
4.20 Valores de Fatores de Concentração (FC) para as bananeiras BC e BNC . . . . . 126
4.21 Valores de Fatores de Concentração (FC) para as goiabeiras GC, GNC1 e GNC2 .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
4.22 Valores de Fatores de Concentração (FC) para a mangueira MC . . . . . . . . . . . .128
1
Capítulo 1
Introdução
O ponto de partida para a introdução em larga escala de elementos radioativos
artificiais no meio ambiente iniciou-se através de uma corrida tecnológica e
armamentista denominado de Projeto Manhattan. Este culminou com desenvolvimento
e uso militar das primeiras armas nucleares, incluindo a maior catástrofe da história: o
terror vivido nas cidades de Hiroshima e Nagasaki em agosto de 1945. No pós-guerra,
foram mais de 20 anos de testes nucleares realizados pelos Estados Unidos e União
Soviética, em virtude da competição pela liderança mundial ocorrida no período da
Guerra Fria. Posteriormente, o desenvolvimento de reatores nucleares, combustíveis
nucleares e a produção de armamentos mantiveram a liberação de uma grande
quantidade de rejeitos radioativos no meio ambiente, contaminando desde locais
específicos até todo o planeta Terra [Whicker et al., 1999].
Outros aspectos que influenciam na incorporação de material radioativo artificial
no meio ambiente foram os acidentes provocados por reatores de usinas nucleares,
como foram os de Three Mile Island em 28 de março de 1979 na Pensilvânia (EUA) e
em Chernobyl em 26 de abril de 1986, cidade ao norte da Ucrânia. Este último liberou
uma nuvem radioativa contaminando pessoas, animais e uma vasta extensão da Europa
[IAEA, 1992]. No Brasil, em 13 de setembro de 1987, aconteceu o maior acidente
radiológico do mundo até hoje registrado. A contaminação de alguns locais da cidade de
Goiânia ocorreu devido à abertura de uma cápsula contendo
137
CsCl, proveniente de um
Introdução
2
equipamento de radioterapia, que estava desativado numa clínica médica abandonada
[Facure et al., 2001; Anjos et al., 2002]. Embora esse tipo de acidente tenha uma escala
de importância menor do que acidentes nucleares, a liberação desse material no solo em
Goiânia resultou na morte de quatro pessoas e em cerca de 3500m
2
de rejeito radioativo
[IAEA, 1988; HP, 1991].
Com isso, a influência da radioatividade no meio ambiente tem sido muito
estudada nas últimas seis décadas, através da introdução de uma nova linha de pesquisa
científica, que trata da compreensão da transferência de substâncias radioativas entre
ecossistemas terrestres e marinhos para os organismos vivos, incluindo seus efeitos
biológicos nos seres humanos: a Radioecologia. Linha multidisciplinar, a qual faz uma
ponte entre a Física Nuclear e sua aplicações em outras áreas, tais como a biologia,
química, geologia, medicina, oceanografia, entre outras. Assim, métodos analíticos
nucleares, baseado no uso de elementos radioativos naturais e artificiais, são utilizados
como ferramentas na compreensão fenômenos específicos dentro das áreas de interesse.
O
137
Cs, produzido artificialmente pela fissão do urânio ou plutônio, é um dos
elementos mais estudados por se tratar de radioisótopo de meia-vida longa, da ordem de
30 anos. Assim, vários estudos têm sido realizados desde a década de 50, a fim de
compreender o comportamento desse elemento no solo. Quando depositado no meio
ambiente, seja por acidentes radiológicos ou nucleares, este radionuclídeo possui a
propriedade de misturar-se facilmente a outros elementos naturais na forma de íons,
podendo ser absorvido pelas raízes das plantas. Dentre estes estudos, podem ser citados
aqueles que visam elaborar mecanismos eficientes de recuperação de solos agrícolas e
florestais, no sentido de minimizar a transferência de
137
Cs para a cadeia alimentar [Zhu
& Smolders, 2000]. Por se tratar de um cátion monovalente (Cs
+
) e, portanto, possuir
Introdução
3
propriedades físico-químicas semelhantes ao potássio (K
+
), alguns trabalhos tem
relatado que o potássio, quando usando como fertilizante, possui a capacidade de inibir
a absorção de
137
Cs pelas raízes das plantas quando este estiver presente no solo [Zhu &
Smolders, 2000; Zhu et al., 2002]. Entretanto, o grau de semelhança entre estes
elementos é um problema complexo, necessitando sua investigação em diversas
configurações do ecossistema envolvido.
Para tanto, análises do ciclo biogeoquímico do
137
Cs têm sido realizadas
principalmente nas florestas européias de clima temperado em decorrência do acidente
de Chernobyl [Bell & Shaw, 2005]. Os resultados experimentais para árvores lenhosas
têm indicado que o césio possui alta mobilidade no interior de seus compartimentos,
tendendo a acumular-se em maior quantidade nos órgãos de crescimento da planta,
como frutos, folhas, brotos ou galhos e na casca dos troncos. Por exemplo, Funel e
colaboradores (1995) ao analisar coníferas de diferentes espécies, tais como pinheiros
(Pinus silvestris e Pinus picea) e lariço (Larix), observaram que as concentrações de
137
Cs encontradas nos compartimentos aéreos dessas árvores eram maiores que no
interior do tronco principal, indicando que o maior acúmulo acontecia nas extremidades
onde ocorrem os processos de fotossíntese e respiração. As concentrações de
137
Cs nas
cascas dos troncos eram cerca de uma a duas ordens de grandeza maiores que os valores
encontrados na parte interna correspondente, sendo ainda que as concentrações nas
folhagens e brotos eram de 3 a 17 vezes superiores. Fogh e Anderson (2001) obtiveram
resultados semelhantes em pinheiros, vidoeiros e carvalhos, encontrando concentrações
de
137
Cs nos compartimentos de crescimento em até uma ordem de grandeza superior
aos compartimentos mais velhos dessas árvores. Contudo, informações sobre
distribuições de potássio em plantas de clima temperado são escassos.
Introdução
4
Dentro do interesse do tema desta dissertação de mestrado, o nosso Grupo de Pesquisa
já realizou trabalhos anteriores em árvores frutíferas tropicais cultivadas nos locais do
acidente de Goiânia, investigando distribuições de
137
Cs e
40
K. Os resultados têm
apontado que as concentrações destes elementos nos compartimentos de crescimento de
limoeiros, laranjeiras, pimenteiras, goiabeira e mangueiras são de 2 a 7 vezes maiores
do que nos compartimentos mais antigos dessas espécies de lenhosas tropicais
[Mosquera et al., 2006; Carvalho et al., 2006; Anjos et al., 2008]. Revelando que as
distribuições destes elementos em árvores frutíferas tropicais não necessariamente
seguem o mesmo modelo de árvores lenhosas de clima temperado. Este resultado
também desperta o interesse de se estudar outras espécies de plantas tropicais, tais como
as herbáceas. Adicionalmente, também há o interesse de se aprofundar o conhecimento
sobre o comportamento de cátions monovalentes inorgânicos que se constituem como
alguns dos principais nutrientes vegetais, tais como o amônio (NH
4
+
), sódio (Na
+
) e
potássio (K
+
). O amônio é um mediador central no metabolismo de nitrogênio pela
planta. Uma importante função do potássio no interior das plantas está em ajustar a
pressão osmótica das células, estando, então, diretamente ligado ao crescimento da
planta. Algumas plantas podem substituir altas concentrações de potássio por sódio,
uma vez que concentrações elevadas desse elemento dentro das células provocam um
aumento significativo na quantidade de água no seu interior, fazendo com essas células
sofram expansão, tendo um efeito no crescimento que não poderia ser alcançado
simplesmente com o aumento do índice de K
+
[Marschner, 1995]. Desta forma, o estudo
do
137
Cs é potencialmente mais proveitoso que apenas para a radioecologia, uma vez
que é interessante avaliar seu potencial como um marcador para a nutrição vegetal.
Introdução
5
Assim, este trabalho visa o estudo das correlações entre as concentrações de
137
Cs e
40
K ao longo de plantas tropicais de diferentes espécies, tais como árvores
frutíferas lenhosas, herbáceas e plantas perenes composta de tubérculos. Para tanto,
foram analisadas goiabeiras (Psidium guajava), mangueiras (Mangifera indica),
bananeiras (Musa paradisiaca), mamoeiros (Carica papaya) e mandioqueiras (Manihot
esculenta).
No capítulo 2 serão descritos os métodos de coleta e preparação de amostras e
análise de dados, bem como as ferramentas e equipamentos experimentais utilizados
para essas tarefas. No capítulo 3 serão descritos os principais mecanismos de transporte
e acúmulo de nutrientes e as possíveis correlações entre as concentrações de
40
K e
137
Cs,
existentes na literatura. No capítulo 4 serão apresentadas as discussões e interpretações
dos resultados encontrados e por fim, no capítulo 5, serão apresentadas as principais
conclusões dessa dissertação de mestrado.
6
Capítulo 2
Materiais e métodos
Para que seja possível compreender os mecanismos de absorção, transporte e
acúmulo de radionuclídeos no interior das plantas é necessário, inicialmente, estimar os
valores de suas concentrações nos compartimentos de cada planta, tais como raízes,
tronco, galhos, folhas e frutos. Em alguns casos, também é importante realizar uma
análise temporal do acúmulo e distribuição de radioisótopos em alguns órgãos das
plantas, como por exemplo, estimar a variação da concentração de um dado elemento
em função da evolução do processo de formação e/ou maturação de frutos, folhas,
galhos etc. Para tanto, amostras são coletadas e levadas a um laboratório para posterior
análise.
Nesse capítulo, serão descritos os métodos e materiais utilizados na coleta, preparo e
análise das amostras estudadas neste trabalho, visando à obtenção de suas respectivas
concentrações de
137
Cs e
40
K. Todos estes procedimentos foram realizados no
Laboratório de Radioecologia (LARA) do Instituto de Física da Universidade Federal
Fluminense (IF-UFF), utilizando-se a técnica de espectrometria da radiação gama. Para
garantir a confiabilidade nos valores encontrados, estes procedimentos foram realizados
seguindo-se normas internacionais [IAEA, 1989; HASL, 1997], possibilitando que os
resultados obtidos possam ser comparados com os valores encontrados por outros
laboratórios de pesquisas.
Materiais e métodos
7
2.1 Coletas das amostras
No dia 13 de setembro de 1987 aconteceu no Brasil, mais especificamente na cidade de
Goiânia, o pior acidente radiológico do mundo. Uma cápsula contendo material
radioativo, com atividade de
137
Cs estimada em 50.9 TBq (1375 Ci), foi indevidamente
aberta por moradores da região que, por desconhecerem os riscos provenientes da
radiação, proporcionaram a contaminação de alguns locais da região central da cidade
de Goiânia [IAEA, 1988; Health Phisics, 1991].
A Figura 2.1 apresenta histogramas, obtidos em abril de 2007, para as taxas de dose,
calculadas a um metro do solo, utilizando-se um detector portátil do tipo Geiger Muller,
em quatro dos principais locais afetados pelo acidente: a) Antiga casa do Roberto dos
Santos Alves, situada na Rua 57, nº 58, Setor Aeroporto; b) antigo Ferro Velho I,
situado na Rua 26A, Bloco Z, Lote 30, Setor Aeroporto; c) no lote dos fundos do antigo
Ferro Velho I, local onde residia Edson Fabiano e; d) no antigo Ferro Velho II, situado
na Rua 6, quadra Q, lote 18 do Setor Ferroviário da cidade de Goiânia. De acordo com
seus resultados, é possível observar que embora seus centróides apresentem valores
inferiores a 1 µSv.h
-1
(valor máximo de dose recomendado pela Comissão Nacional de
Energia Nuclear - CNEN em que a população em geral pode ser submetida após a
descontaminação de um local acidentado [IAEA, 1988]), eles encontram-se acima de 60
nSv.h
-1
, que é o valor médio da radiação de fundo da cidade de Goiânia [Anjos et al.,
2002]. Desta forma, estes resultados indicam que ainda hoje é possível encontrar
vestígios de
137
Cs nestes locais do acidente radiológico.
Materiais e métodos
8
Figura 2.1: Histogramas de taxas de dose nos principais locais do acidente radiológico
de Goiânia, obtidos em abril de 2007 para: a) Casa do Roberto, b) Ferro velho I, c)
Fundos do Ferro Velho I e, d) Ferro Velho II.
Após a intervenção e descontaminação realizada pela CNEN em 1987, o Ferro Velho II,
foi liberado para ser utilizado como depósito de materiais recicláveis e moradia para
cinco de seus trabalhadores, os quais realizam o cultivo de árvores frutíferas, hortaliças
e outros tipos de agricultura de subsistência. Com isso, esse local tornou-se um
excelente laboratório ao ar livre para a observação de plantas que contenham
137
Cs.
Embora este local tenha sido concretado em agosto de 2001 pela CNEN, como resultado
de um trabalho de pesquisa realizado pelo nosso Grupo [Facure et al., [2001a; Facure et
al., 2001b; Facure, 2001c; Anjos et al., 2002], ainda assim, é possível coletar amostras
Materiais e métodos
9
de vários compartimentos de plantas tropicais, as quais propiciaram a realização desta
dissertação de mestrado.
Trabalhos anteriores realizados pelo LARA na área de radioecologia permitiram avaliar
como diferentes tipos de plantas comportam-se na presença e na ausência de
137
Cs no
solo. Entretanto, estes trabalhos enfocaram o estudo de árvores frutíferas tropicais e
lenhosas, tais como goiabeiras, abacateiros, romãzeiras, mangueiras e pimenteiras
[Carla et al., 2006; Mosquera et al., 2006)]. Assim, com o objetivo de compreender as
correlações entre
137
Cs e alguns nutrientes vegetais, este trabalho teve como objetivo
avaliar, principalmente, outras espécies de plantas tropicais, tais como:
1) mandioqueiras: árvore da família das Euphorbiaceae, que apesar de ser lenhosa não é
frutífera;
2) bananeiras: planta Herbácia vivaz acaule das espécies do gênero Musa, que apesar do
seu porte não é considerada uma árvore;
3) mamoeiros: árvores das espécies do gênero Carica, especialmente de Carica Papaya;
4) Goiabeiras: árvores da espécie Psidium guajava, da família Myrtaceae. Novas
medidas para este tipo de planta tiveram o objetivo de aprofundar estudos já realizados
pelo nosso grupo.
Concentrações de
137
Cs e
40
K foram obtidas em vários órgãos ou compartimentos das
plantas, tais como raízes, caules, galhos, brotos, folhas e frutos. Adicionalmente, foram
coletadas amostras do solo ao redor de onde cada planta esta sendo cultivada. Uma vez
que a proposta deste trabalho é a avaliar se o Césio pode ou não ser usado como um
traçador ou marcador da presença de potássio no interior dessas plantas, foram
analisadas amostras de plantas contaminadas e não-contaminadas por
137
Cs. Este
procedimento também permite avaliar se a presença de
137
Cs na planta produz alguma
Materiais e métodos
10
alteração na absorção e na distribuição de potássio pela mesma. Em outras palavras, se
há algum mecanismo de competição entre esses elementos.
A seguir será feita uma descrição de cada uma das plantas analisadas e como suas
amostras foram obtidas.
2.1.1 Mandioqueiras (Manihot esculenta crantz)
Mandioqueiras são arbustos (pequenas árvores), que segundo pesquisas recentes
teriam tido sua origem no oeste do Brasil (sudoeste da Amazônia) e que antes da
chegada dos europeus à América já estaria disseminada como cultivo alimentar até a
Guatemala e México. Sua raiz produz um tubérculo (parte comestível da planta),
chamado de mandioca, aipim ou macaxeira, dependendo da região do Brasil. Existem
diversas espécies dessa planta, que se dividem em mandioca-doce e mandioca-brava (ou
mandioca-amarga, devido à presença de ácido cianídrico, que é venenoso se não for
destruído pelo calor do cozimento ou do sol). No Brasil, a mandioca é consumida
principalmente na forma de farinha e em pedaços fritos ou cozidos [Embrapa, 2007].
Neste trabalho, foram analisados amostras das partes comestíveis, folhas, galhos,
caules e raízes de sete mandioqueiras. Quatro delas foram cultivadas nos fundos do
antigo Ferro Velho II, às margens do córrego Capim Puba, estando, portanto, sujeitos à
contaminação por
137
Cs. Estas são as mandioqueiras: MC1, MC2, MC3 e MC4. Os
outros três pés de mandioca (MNC1, MNC2 e MNC3) foram cultivados em Niterói, RJ,
sendo consideradas, portanto, não-contaminadas por
137
Cs, uma vez que efeitos de
fallout nuclear no Brasil são considerados desprezíveis, quando comparado com a
contaminação devido ao acidente radiológico de Goiânia. A Figura 2.2 apresenta a
ilustração de uma dessas plantas.
Materiais e métodos
11
Essas mandioqueiras foram plantadas todos no mesmo período, com idade de
aproximadamente um ano quando foram coletados. MC1 tinha 2,30 m de altura, suas
raízes comestíveis ou tubérculos eram compostos de 4 mandiocas, sendo 3 com cerca de
10 cm e 1 maior com 54 cm. Ela foi dividida em 16 amostras de caule, 8 amostras de
folhas, 6 amostras de raízes (3 de suas cascas e 3 da parte interna) e 8 amostras de
tubérculos (sendo 1 para cada mandioca menor e a 5 da mandioca de 54 cm, que esta
última foi subdividida em 3 amostras da parte comestível, 1 da casca e 1 de sub-casca,
nome dado a uma película abaixo da casca que envolvia a parte comestível da
mandioca). A análise de MC1 totalizou em 38 amostras.
Figura 2.2: Ilustração da Mandioqueira MC1, a qual indica a posição de coleta das
amostras de folhas, galhos, caule, raiz e tubérculos.
A mandioqueira MC2 media aproximadamente 1,6 metros de altura. MC2 foi dividida
em 11 amostras do seu caule, 2 amostras de folhas, 4 amostras de raízes e 12 amostras
Materiais e métodos
12
de mandiocas, referentes a dois tubérculos. Um bastante grande, que totalizou 8
amostras e, outro menor, onde originou as outras 4 amostras. MC2 proporcionou um
total de 29 amostras analisadas.
As mandiqueiras MC3 e MC4 apresentavam cerca 1,8 m de altura. MC3
propiciou a analise em 28 amostras, sendo 13 amostras de caule (3 amostras de casca e
10 amostras da parte interna), 4 amostras de tubérculos (2 de casca e 2 das partes
comestíveis), 2 amostras de raízes (1 de casca e 1 da parte interna) e 2 amostras de
folhas. Para a mandioqueira MC4, foram analisadas 17 amostras de caule (entre casca e
interior) 13 amostras de tubérculos (4 de casca e 7 da parte interna), 1 amostra de raiz e
1 amostra de folhas.
A mandioqueira não-contaminada MNC1 apresentava um porte pequeno com
aproximadamente 1 metro de altura. Era uma árvore jovem com cerca de 8 meses de
idade. Para essa planta foram analisadas 7 amostras (1 do tubérculo, 1 de raiz, 4 do
caule e 1 de folha). Não foi possível analisar amostras de cascas dessa planta, devido a
sua pequena estatura.
A mandioqueira MNC2 apresentava cerca de 1 metro e meio de altura, com um
ano de idade. Para esta plana foram analisadas 21 amostras: 4 de tubérculo (2 de cascas
e 2 de parte interna), 2 de raízes (1 para a casca e outra para o interior), 12 amostras de
caule (sendo que 3 dessas eram de casca e as demais do interior) e 3 amostras de folhas.
MNC3 tinha um porte semelhante ao da MNC2. Para esta planta, foram
analisadas 22 amostras: 11 amostras de mandioca (sendo 6 da parte interna e 5 de suas
cascas) 2 de raízes (1 de casca e 1 da parte interna), 7 amostras de caule (sendo que 2
delas eram de cascas e 5 da parte interna) e, por fim, 1 amostra de folha.
Materiais e métodos
13
2.1.2 Bananeiras (Musa paradisiaca)
As bananeiras tiveram sua origem no sudeste da Ásia, na região ocupada
atualmente pela Malásia, Indonésia e Filipinas. Ainda hoje existem muitas variedades
de bananas selvagens nessa região, que ao todo resultam em cerca de 50 espécies do
gênero Musa [Denham et al., 2007]. Essa planta caracteriza-se por um caule suculento e
subterrâneo (rizoma), cujo "falso" tronco (um pseudocaule) é formado pelas bainhas
superpostas das suas folhas. O "fruto", conhecido como banana, é, na verdade, uma
pseudobaga (um tipo de pseudofruto que se encontra em algumas espécies vegetais com
ovário ínfero). As pseudobagas formam-se em conjuntos, que agrupam até cerca de
vinte bananas em "pencas". Os cachos de bananas, pendentes na extremidade do falso
caule da bananeira, podem ter 5 a 20 pencas e podem pesar de 30 a 50 kg. Cada banana
pesa em média 125 g, com uma composição de 75% de água e 25% de matéria seca. As
bananeiras são uma fonte apreciável de vitamina A, vitamina C, fibras e potássio
[Manica,1998].
Neste trabalho foram analisadas duas bananeiras, designadas de BC e BNC.
Ambas possuíam cerca de 3 m de altura e um ano de idade. A bananeira contaminada
BC foi cultivada no fundo do lote do antigo Ferro Velho II, às margens córrego Capim
Puba. A bananeira não-contaminada BNC foi cultivada em Niterói (RJ). Além da
análise dos vários compartimentos destas plantas, as amostras do caule foram
subdividas em função dos seus anéis de crescimento. A Figura 2.3 apresenta uma
ilustração destas bananeiras, destacando como as amostras de caule foram coletadas em
função de anéis de crescimento.
A Bananeira BC possuía um cacho com 6 pencas de bananas. Cada penca tinha
em média 20 bananas. Foi possível analisar 6 amostras de casca, uma para cada penca e
Materiais e métodos
14
3 amostras de polpa, uma para cada 2 pencas. Além disso, essa bananeira originou 7
amostras de folhas, 7 amostras dos talos das folhas. Do pseudocaule foram retirados
dois discos: um na base e outro a meia altura da planta. O disco da base possuía 21 cm
de altura e 30 cm de diâmetro. O segundo disco tinha 26 cm de altura com 25 cm de
diâmetro. Esses discos são formados pelas bainhas das folhas que se justapunham num
talo central (miolo), que nada mais era do que um prolongamento do verdadeiro caule
(subterrâneo) por onde se dava o transporte dos nutrientes. Cada volta completa de um
disco era formada por 2 a 4 bainhas das folhas, as quais foram separadas e deram
origem a uma amostra individual. Amostras do miolo também foram analisadas. Assim,
para o disco da base foram totalizadas 26 amostras (sendo 23 de folhas e 3 da parte
central do caule). Para o segundo disco foram analisadas 23 amostras (sendo 22 de
folhas e 1 da parte central do caule).
Figura 2.3: Ilustração da bananeira BC, destacando em (a) a posição de coleta das
amostras de folhas, galhos, caule e raiz; (b) os anéis de crescimento presentes no
pseudocaule.
A Bananeira não contaminada BNC possuía 1 cacho de bananas maior do que o da
bananeira BC. Foi possível analisar uma amostra para cada um dos 5 cachos de bananas.
Materiais e métodos
15
Além disso, também foram analisadas 3 amostras dos talos das bananas além do
“coração”. Essa parte fica no final do cacho de bananas, tem uma cor roxa e possui a
forma de um elipsóide. Esse “coração” é formado por camadas que possuem pequenas
flores no interior de cada camada. Essas seriam futuras bananas e formariam outras
pencas posteriormente. Essa parte da BNC originou 5 amostras sendo duas das camadas
do “coração” e 3 das flores. Foram analisadas ainda 2 amostras de folhas e 3 amostras
de talos de folhas. Do pseudocaule dessa bananeira foi analisado um disco de
aproximadamente 28 cm de altura com 29 cm de diâmetro. Esse disco originou 24
amostras, sendo 22 das folhas externas e 2 do miolo.
2.1.3 Mamoeiros (Carica Papaya)
Mamão, papaia ou ababaia correspondem aos nomes dados ao fruto do
mamoeiro (ou papaieira). Estas árvores, que tiveram sua origem no sul do México e
países vizinhos, são cultivadas, atualmente, na maioria dos países tropicais e nos
Estados Unidos. Em geral, utiliza-se o nome mamão (ou mamoeiro) para identificar o
fruto mais alongado e mais adocicado, já papaia (ou papaieira) corresponde ao fruto
mais arredondado. Mamões são consumidos in natura, em saladas e sucos. Antes da
maturação, sua casca apresenta um látex leitoso que deve ser removido antes do
consumo. Este látex contém substâncias nocivas às mucosas, sendo usado, inclusive,
culinariamente, como amaciante de carnes. Tem um alto teor de papaína, uma enzima
proteolítica usada em medicamentos para tratamento de distúrbios gastrintestinais e para
reabsorção de hematomas. O consumo do mamão é recomendado pelos nutricionistas
por se constituir em um alimento rico em licopeno (média de 3,39 mg em 100 g),
Materiais e métodos
16
vitamina C e minerais importantes para o organismo. Quanto mais maduro, maior é
concentração desses nutrientes [Morton, 1987].
Foram analisados amostras de frutos, folhas, troncos, cascas e raízes de três
papaieiras, designadas por PC1, PC2 e PNC. PC1 e PC2 foram cultivadas no fundo do
terreno do antigo Ferro Velho II e PNC foi cultivada em Niterói (RJ).
A papaieira contaminada PC1 possuía aproximadamente de 2,5 m de altura, um
ano e meio de idade e seu caule apresentava 15 cm de diâmetro em sua parte mais
grossa. Durante o processo de preparação de amostras, seu tronco principal foi dividido
em 3 secções transversais ou discos, com o objetivo de proporcionar uma análise radial
das concentrações de
137
Cs e
40
K nos vários discos de seu caule. Cada disco resultou em
12 amostras, sendo 4 do interior e 12 da casca externa. Além disso, foram analisados 7
frutos (divididos em casca e polpa, totalizando 22 amostras), 7 amostras de folhas e
talos e 16 de raízes. A Figura 2.4 apresenta uma representação esquemática desta planta,
incluindo uma ilustração da seção reta de um dos discos do caule, onde pode ser
observada a divisão das amostras para a análise radial no tronco do mamoeiro.
Já a papaieira PC2 era pequena e não possuía nem frutos e nem folhas com
massas suficientes para serem analisados. Com cerca de 1,5 m de altura e tronco de 6
cm de diâmetro na parte mais grossa, esse mamoeiro foi divido em 3 secções
transversais para analise radial. Com isso, foram coletadas 41 amostras para essa planta.
A papaieira não-contaminada PNC tinha cerca de 2 anos de idade, possuía
aproximadamente 2 metros de altura e o diâmetro maior do seu tronco era em torno de
20 cm. Seu tronco foi dividido em 10 secções (que originaram 204 amostras), além de
37 amostras de folhas, 13 amostras de talo e 9 amostras de frutos. Não possível coletar
amostras de raízes, uma vez que ele foi cultivado em um sítio particular.
Materiais e métodos
17
Figura 2.4: a) Ilustração da papaieira PC1; b) corte da seção reta de um dos discos do
caule, a qual pode ser observada a divisão das amostras para a análise radial no
tronco da papaieira.
2.1.4 Goiabeiras (Psidium guajava)
A goiabeira é um arbusto ou árvore pequena nativa de regiões tropicais das
Américas, produtora do fruto chamado goiaba. A sua origem é incerta, mas acredita-se
que seja originária do sul do México ou da América Central. O fruto é constituído de
uma baga, carnoso, casca verde ou amarelada ou roxa, com superfície irregular, com
cerca de 8 centímetros de diâmetro. Existem duas variedades de goiaba: a branca, de
casca esverdeada e interior amarelo-esverdeado pálido e a vermelha, de casca amarelada
e interior rosado. No Brasil, o maior produtor de goiabas vermelhas do mundo, são
produzidas frutas para a indústria e para consumo in natura, com a maior parte da
produção concentrada no estado de São Paulo e no entorno do rio São Francisco
(Nordeste), na região das cidades Petrolina/PE e Juazeiro/BA. É utilizada em diferentes
produtos derivados, tais como goiabadas, doces, compotas, sucos, sorvetes e molhos
Materiais e métodos
18
salgados e agridoces. Conhecida por possuir muita vitamina C, apresentando a goiaba
vermelha níveis dessa vitamina de 4 a 5 vezes superiores aos da laranja, possui
quantidades razoáveis de vitaminas A e do complexo B, além de sais minerais, como
cálcio, fósforo e ferro [Morton, 1987].
Neste trabalho, foram analisadas amostras de frutos, folhas, brotos, galhos,
tronco principal, cascas e raízes de três goiabeiras. A Goiabeira GC foi cultivada, assim
como as outras plantas contaminadas desse trabalho, no antigo Ferro Velho II, a 50
metros do córrego Capim Puba. As outras duas goiabeiras, designadas de GNC1 e
GNC2, foram cultivadas na cidade de Niterói (RJ).
A Goiabeira GC possuía cerca de 8 anos de idade. Possui cerca de 5 metros de
altura para sua analise foi retirado o galho mais próximo ao solo, com um calibre
próximo ao do tronco principal. Esse galho foi chamado de tronco principal da goiabeira
GC, e os galhos analisados que se ramificavam desse galho formaram as amostras do
compartimento dos galhos. A Figura 2.5 mostra um esquema dessa árvore.
Para essa goiabeira foram analisadas 6 amostras do tronco principal, 3 da parte interna e
3 de cascas, 2 amostras de galhos, 1 amostra de talos velhos, 1 amostra de brotos, 1 de
brotinhos, 8 amostras de folhas, sendo 3 de folhas velhas, 3 de folhas jovens e 2 de
brotinhos, por fim, foram analisadas 2 amostras de frutos jovens. No total foral
analisadas 20 amostras dessa árvore.
Materiais e métodos
19
Figura 2.5: Ilustração da goiabeira GC, onde podem ser visto os locais de coletas de
amostras de galhos, brotos, folhas e frutos
As goiabeiras não-contaminadas, GNC1 e GNC2, possuíam cerca de 4 anos de
idade. A goiabeira GNC1 media em torno de 3 metros de altura enquanto a GNC2 era
um pouco menor, com cerca de 2,5 metros. Para a goiabeira GNC1 foram analisadas 12
amostras: 1 de raízes, 2 do tronco principal, sendo 1 de cascas e outra da parte interna, 1
amostra de galhos, 1 de brotos, 2 de folhas, sendo 1 de folhas jovens e outra de folhas
velhas, 1 de fruto maduro e 1 amostra de frutos verdes. Já para a goiabeira GD2 foram
analisadas 16 amostras: 4 de raízes, 3 do tronco principal, sendo 2 da parte interna e 1
de cascas, 1 amostra de galhos, 1 amostra de brotos e 6 amostras de folhas, sendo 4 de
folhas velhas e 2 de folhas novas.
Materiais e métodos
20
2.1.5 Mangueira (Mangifera indica)
A mangueira é uma árvore frutífera cujos frutos são conhecidos como mangas. Estas
árvores pertencem ao género Mangifera, que inclui cerca de 35 espécies de árvores da
família Anacardiaceae. Nativas do sul e do sudeste asiático desde o leste da Índia até as
Filipinas, e introduzidas com sucesso no Brasil, em Angola, em Moçambique e em
outros países tropicais. As mangueiras são grandes árvores, podendo atingir entre 35 e
40 metros de altura, com um raio de copa próximo de 10 metros. Suas folhas são
perenes, com entre 15 e 35 centímetros de comprimento e entre seis e 16 centímetros de
largura Quando jovens estas folhas são rosa - alaranjadas. Seu fruto, a manga, é uma
fruta de coloração variada: amarelo, laranja e vermelha, sendo mais roseada no lado que
sofre insolação direta e mais amarelada ou esverdeada no lado que recebe insolação
indireta. A polpa é suculenta e muito saborosa, em alguns casos fibrosa, doce, contendo
uma única semente grande no centro. As mangas são usadas na alimentação das mais
variadas formas, mas é mais consumida ao natural. Uma manga fresca contém cerca de
15% de açúcar, até 1% de proteína e quantidades significativas de vitaminas, minerais e
anti-oxidantes, podendo conter vitamina A, vitamina B e vitamina C. Graças à alta
quantidade de ferro que contém, a manga é indicada para tratamentos de anemia e é
benéfica para as mulheres grávidas e em períodos de menstruação. Pessoas que sofrem
de câimbras, stress e problemas cardíacos, podem se beneficiar das altas concentrações
de potássio e magnésio existentes que também auxiliam àqueles que sofrem de acidose.
Para esse trabalho, foram analisadas amostras de folhas, brotos, galhos, tronco principal
e cascas de uma mangueira cultivada em solo contaminado por
137
Cs. Essa mangueira
contaminada, denominada MC, também foi cultivada no antigo Ferro Velho II, a 50
metros do córrego Capim Puba.
Materiais e métodos
21
A mangueira MC possuía cerca de 10 anos de idade e cerca de 6 metros de altura. Para
sua analise foi retirado o galho mais próximo ao solo, com um diâmetro próximo ao do
tronco principal. Esse galho foi denominado tronco principal e os galhos analisados que
se ramificavam desse galho formaram as amostras do compartimento dos galhos. A
Figura 2.6 mostra um esquema dessa árvore.
Figura 2.6: Ilustração da mangueira MC, onde podem ser visto os locais de coletas de
amostras de galhos, brotos, talos e folhas.
Foram analisadas para essa árvore 2 amostras do tronco principal, sendo 1 da parte
interna e outra de casca, 1 amostra de galho, 2 de talos velhos, 2 de brotos e 7 amostras
de folhas, sendo 3 de folhas velhas e 4 de folhas jovens.
2.2. Preparo das amostras
Materiais e métodos
22
O processo de preparo envolveu amostras de solo e de vegetais, o qual seguiu
recomendações internacionais [IAEA, 1989]. Assim, as amostras de solo foram
inicialmente peneiradas para que fossem retiradas as impurezas contidas na terra, tais
como raízes, galhos, folhas secas, pedras etc. Posteriormente, elas foram submetidas a
um processo de secagem em uma estufa, onde a temperatura foi mantida ao redor de
110° C. Este procedimento durou, em média, 24 horas. Tempo necessário para que não
mais ocorresse variação em sua massa, garantindo, portanto, a remoção da água
presente na amostra. Desta forma, a massa de cada amostra pôde ser expressa em
unidades de "massa seca", grandeza a qual permite a intercomparação dos resultados
obtidos. Em seguida, essas amostras foram trituradas em um moinho analítico e
acondicionadas em potes plásticos de geometria cilíndrica. Este procedimento, além de
garantir a homogeneidade da amostra, proporciona um maior rendimento em sua
ocupação volumétrica e, portanto, mais acurácia na determinação das concentrações dos
contaminantes radioativos. Finalmente, os potes foram pesados e lacrados.
Em geral, é importante que estas amostras sejam armazenadas por um período superior
a 4 semanas, a fim de que os elementos radioativos gasosos, filhos das séries de
decaimento de
232
Th e
238
U (tal como o radônio), atinjam o equilíbrio secular e,
portanto, não produzam alterações significativas nos cálculos das concentrações dos
elementos em estudo. Contudo, esta correção foi praticamente desnecessária, visto que
as concentrações de
232
Th e
238
U presente nas amostras de solo analisadas eram
extremamente baixas.
Neste trabalho, foram usados quatro diferentes tipos de potes plásticos. Cada geometria
dos potes foi escolhida a fim de adequar a eficiência de aquisição de dados com o
Materiais e métodos
23
volume de amostra seca disponível. O maior pote utilizado possuía 3 cm de altura e 6
cm de diâmetro e o menor 3 cm de altura e 1 cm de diâmetro.
O processo de preparo das amostras vegetais foi semelhante ao das amostras de
solo. Embora elas não necessitem ser peneirada, antes de serem submetidas aos
processos de secagem e de trituração, elas foram cuidadosamente escovadas e lavadas
com água e sabão. Isto permitiu a remoção de objetos estranhos à amostra vegetal,
principalmente a poeira proveniente do solo onde ela foi cultivada.
2.3 Arranjo experimental
Uma vez que os radionuclídeos
137
Cs e
40
K decaem espontaneamente via
emissão de partículas beta (β
-
e β
+
, respectivamente), com subseqüente emissão de
radiação gama, a determinação das concentrações destes elementos pode ser realizada
através da técnica de espectroscopia da radiação γ. Em linhas gerais, o arranjo
experimental necessário para a prática é composto basicamente por um detector e uma
amostra, os quais são isolados do meio ambiente ao serem envoltos por uma blindagem
de chumbo, um sistema eletrônico simples (constituído de uma fonte de alimentação do
detector, um pré-amplificador e um amplificador) e de um sistema de aquisição de
dados (uma placa de aquisição de dados controlada por um programa específico, ambos
instalados em um microcomputador). A Figura 2.7 apresenta uma ilustração do arranjo
experimental utilizado no Laboratório de Radioecologia (LARA) do IF-UFF.
No LARA é possível realizar medidas da radiação γ através de dois tipos de detectores
,
sendo um constituído de um cristal cintilador inorgânico de iodeto de sódio ativado com
tálio - NaI(Tl) acoplado a uma fotomultiplicadora e outro de um material semicondutor
composto por germânio hiper-puro (HPGe). Seu sistema de aquisição de dados permite
Materiais e métodos
24
adquirir espectros de energia com 8192 canais. A seguir será apresentada uma descrição
dos principais componentes do sistema de espectroscopia γ presentes no LARA.
Figura 2.7: Esquema do arranjo experimental utilizado no LARA. Nele são observados
a Blindagem de Chumbo (1), o Detector acoplado a um Pré-Amplificador em sua base
(2), a Fonte de Alta Tensão (3), o Amplificador (4), O Req para suporte da eletrônica
(5), um Microcomputador onde estão inseridos a Placa Multicanal e o Software para
aquisição de dados (6) e um Monitor para visualização do espectro de energia (7).
2.3.1 A blindagem
A função de uma blindagem é minimizar a influência de qualquer fonte de
radiação externa ao sistema detector-amostra. As principais fontes de radiação de fundo
podem ser destacadas como provenientes dos filhos de decaimento das séries do
232
Th e
238
U, de
40
K (presentes nos materiais de alvenaria que formam a estrutura do
laboratório), da radiação cósmica (proveniente da interação das partículas e de ondas
eletromagnéticas vindas do sol com a atmosfera da terra) e de fontes artificiais presentes
no laboratório (tais como materiais de calibração ou amostras a serem analisadas).
No LARA existem duas blindagens principais de fabricação caseira. Uma na foram de
um bloco retangular (como a ilustrada na Figura 2.7) e outra na forma cilíndrica. Ambas
Materiais e métodos
25
possuem paredes compostas de chumbo com de 12 cm de espessura, além de uma
camada interna de 2,5 cm de cobre. A tampa é constituída de 20 cm de altura de
chumbo, com uma camada inferior de 2,5 cm de cobre. A finalidade do uso de
revestimento de cobre é a de minimizar o efeito de backscattering (radiação de retro-
espalhamento), que ocorre nas paredes da blindagem.
O efeito destas blindagens pode ser observado através de um detector de
radiação de Iodeto de Sódio (NaI). Quando este permanece externo à blindagem, ele
detecta cerca de 180 eventos por segundo. Em seu interior, esta taxa é reduzida para
menos de 3 contagens por segundo.
2.3.2 Detector de iodeto de sódio – NaI(Tl)
Os detectores formados por um cristal Iodeto de Sódio (NaI) são cintiladores que
produzem radiação eletromagnética quando excitados. São mais eficientes que os
detectores a gás, como é o caso do detector Geiger-Müller, devido a sua maior
densidade e, além disso, podem trazer informação sobre a energia da radiação incidente.
O comprimento de onda da radiação eletromagnética emitida pela excitação do cristal
de NaI e da ordem de 200 nm (Raio X) sendo facilmente reabsorvido pelo cristal. Então,
para facilitar o processo de cintilação desses detectores, o composto inorgânico NaI é
dopado com um outro elemento. Nesse trabalho, o detector utilizado é do tipo dopado
com Tálio, sendo assim um detector de NaI(Tl), fazendo com que a radiação emitida
pelo cristal seja da ordem de 400 nm, entrando na faixa do comprimento de onda da luz
visível.
No LARA existem dois tipos de detectores de NaI(Tl), tendo os dois diâmetros
de 7,5 cm (3” X 3”). Eles foram adquiridos da empresa EG&G ORTEC, sendo um de
Materiais e métodos
26
modelo 905-4 e o outro 905-4W. O primeiro é um detector plano e o segundo possui um
pequeno orifício (ou “poço”), o qual permite introduzir uma pequena amostra no
interior de seu cristal. O funcionamento tipo de detector pode ser visto em [Ribas, 2002;
Knoll, 1979; Regan, 1997]. Esse detector é composto, além do material cintilador, de
uma fotomultiplicadora acoplada a esse material. Após haver a interação da radiação
com o cristal, a luz emitida é enviada por meios ópticos até o fotocatodo da
fotomultiplicadora, onde através de uma interação fotoelétrica, elétrons são arrancados e
acelerados por uma diferença de potencial da ordem de 1000 V pelo interior da
fotomultiplicadora até o dinodo. Cada elétron arranca, então, mais 2 ou 3 elétrons, que
mais uma vez são acelerados até um outro dinodo, fazendo com que cada um arranque
mais elétrons e assim sucessivamente. Esses elétrons no final do processo vão produzir
um pulso elétrico, da ordem de centenas de milivolts, que será levado até o pré-
amplificador. A altura deste pulso é proporcional à energia depositada no detector pela
radiação. O ganho devido à multiplicação dos elétrons para uma fotomultiplicadora
típica de 10 estágios é da ordem de 10
7.
A Figura 2.8 mostra o esquema de funcionamento de um detector de NaI(Tl)
acoplado a uma fotomultiplicadora, indicando os mecanismos básicos da interação da
radiação γ com o cristal cintilador e com as paredes da blindagem. A partir desta Figura,
podem ser observados processos típicos dessa interação, tais como a absorção
fotoelétrica, o espalhamento Compton e a produção de pares elétron-pósitron.
O efeito fotoelétrico é um processo onde a radiação incidente interage com o
átomo como um todo. Nesse processo, toda a energia da radiação incidente (hν) é
transferida para o elétron (E
-e
) ligado de um átomo, fazendo com que esse elétron
(fotoelétron) seja ejetado. A energia cinética do fotoelétron é igual à diferença entre a
Materiais e métodos
27
energia da radiação incidente e a sua energia de ligação. Esses fotoelétrons por sua vez
vão interagir com a matéria. Embora alguma energia seja absorvida pelo recuo do
núcleo do átomo, essa é desprezível perante a energia da radiação incidente e a energia
do elétron ejetado.
Figura 2.8: Ilustração do funcionamento de um detector cintilador do tipo NaI(Tl) e de
uma fotomultiplicadora, onde são ressaltados os principais tipos de interação que
ocorrem no seu interior [ORTEC, 1984].
Em conseqüência do rearranjo dos elétrons nos orbitais do átomo acontece a
emissão de radiação X, podendo ser algumas vezes (no caso de átomos mais leves)
radiação ultravioleta (UV). A probabilidade de acontecer o efeito fotoelétrico é
proporcional à energia de ligação do elétron, ou seja, é mais provável acontecer esse
Materiais e métodos
28
processo numa camada mais próxima ao núcleo (camada K, por exemplo). Uma
característica importante do efeito fotoelétrico em um detector cintilador, é que fótons
monoenergéticos que interagem por esse processo produzem uma distribuição
monoenergética de energia para os fotoelétrons dentro do volume do detector. A Figura
2.9 ilustra esse fenômeno.
Figura 2.9: Ilustração do processo de intenção da radiação com a matéria por meio da
absorção fotoelétrica que acontece no cristal do detector de NaI(Tl) e no fotocatodo da
fotomultiplicadora.
No efeito Compton a radiação incidente é espalhada pelo elétron, sendo que
agora, com transferência parcial de energia. Esse processo de espalhamento geralmente
ocorre com elétrons considerados livres ou fracamente ligados (camadas superiores da
eletrosfera), porque a probabilidade de acontecer esse fenômeno é inversamente
proporcional à energia de ligação do elétron, sendo ainda, proporcional ao número
Materiais e métodos
29
atômico do átomo. Considerando que a energia e a quantidade de movimento têm que
ser conservadas durante o espalhamento, a energia cinética do elétron é dada pela
diferença entre a energia da radiação incidente (hν
1
) e a radiação (hν
2
) espalhada.
Conforme ilustrado na Figura 2.10, após a interação, essa radiação é espalhada por um
ângulo (φ) em relação a trajetória de incidência e o elétron escapará com um ângulo (θ)
dessa mesma direção. Quando θ for igual a zero acontece o que é chamado de
espalhamento rasante (Compton Edge). Nesse caso, a energia da radiação incidente não
muda e o elétron quase não tem energia para ser espalhado. O outro caso extremo é
quando ângulo θ é igual a 180°. Nesse caso a radiação incidente é retro-espalhada
(Backscattering) e o elétron recua no sentido da radiação incidente. A probabilidade de
acontecer o efeito Compton é inversamente proporcional à energia de ligação do núcleo.
Figura 2.10: (a) Ilustração do processo de intenção da radiação com a matéria por
meio do espalhamento Compton que acontece no cristal do detector de NaI(Tl). (b)
Esquema ampliado da interação entre a radiação e o elétron, onde podem ser
observadas as energias da radiação antes (E
1
) e após a interação (E
2
), além da energia
do elétron espalhado (E
e-
).
Como as possibilidades de espalhamento para o elétron variam em função do ângulo de
espalhamento θ, o espectro de energia que representa esse fenômeno será continuo com
valor máximo referente ao ângulo 180° e mínimo referente ao ângulo 0°.
Materiais e métodos
30
Outro fenômeno referente à interação da radiação com a matéria é a produção de
pares elétron-pósitron. Trata-se da interação da radiação incidente com o campo
eletromagnético do átomo. Nessa interação não há o espalhamento de nenhum elétron
da eletrosfera. Acontece que se a energia da radiação incidente for superior a 1022 keV,
dobro da energia de repouso do elétron (2m
e
c
2
), essa radiação deixa de existir formando
um par elétron-pósitron. A energia total do par de partículas será igual à energia da
radiação incidente e sua energia cinética será igual à energia total menos a energia
necessária para a formação dessas duas partículas (2m
e
c
2
). A probabilidade para a
Figura 2.11: Ilustração do processo de intenção da radiação com o cristal do detector
de NaI(Tl) por meio de (a) produção de pares elétron pósitron e (b) aniquilação
formando (c) dois fótons de 511 keV.
Ao se observar um espectro de energia devido a interação da radiação gama de uma
fonte de
22
Na com um detector de NaI(Tl) (Figura 2.12), é possível identificar esses três
processos de interação da radiação com a matéria: um fotopico de 1275 keV (referente à
absorção fotoelétrica da radiação γ proveniente da fonte), o efeito Compton desde seu
espalhamento rasante até o retro-espalhamento e o fotopico de 511 keV. Entretanto,
Materiais e métodos
31
nem sempre os eventos computados para essa energia de 511 keV referem-se ao
processo de produção de pares elétron-pósitron. A sua formação também acontece
quando o decaimento de um núcleo radioativo se dá por uma partícula β
+
(que é o caso
do
22
Na), que nada mais é que um pósitron. Esse pósitron pode interagir com um elétron
(muitas vezes da própria fonte) formando um par de fótons de 511 keV, que será
detectado por efeito fotoelétrico.
Figura 2.12: Espectro de energia adquirido utilizado um detector de NaI(Tl), típico
para as amostras vegetais analisadas nesse trabalho, onde podem ser observados os
três processos de interação com a radiação com a matéria.
2.3.3 Detector de germânio hiper-puro (HPGe)
O detector de HPGe (High-Purity Germanium) utilizado foi o modelo GMX
10180-P da EG&G ORTEC, acoplado a um criostato com conFiguração "Pop-Top".
Este modelo, por ser portátil, está acoplado a um Dewar de 3 litros (reservatório de
Materiais e métodos
32
nitrogênio líquido, Modelo CFG-PG da EG&G ORTEC). Esse detector para ser
utilizado necessita estar a temperatura de nitrogênio liquido (77 K). As duas principais
diferenças entre o detector de HPGe e o de NaI(Tl) está na eficiência de detecção e na
resolução em energia. Esses dois tópicos serão discutidos na seção 2.4.
Para entendermos o funcionamento de um detector de HPGe é necessário antes
conhecermos as propriedades de um semicondutor. Semicondutores são sólidos
cristalinos de condutividade elétrica intermediária entre condutores e isolantes. De uma
maneira geral, semicondutores são sólidos nos quais à temperatura de 0 K seus elétrons
de valência preenchem toda banda de valência e a banda de condução (banda de energia
onde os elétrons possuem alta mobilidade) está completamente vazia. Portanto, a
condutividade dos semicondutores à temperatura ambiente é causada pela excitação de
uns poucos elétrons da banda de valência para a banda de condução. A energia mínima
para que um elétron atravesse para a banda de condução é chamada de gap, que para
semicondutores é de alguns eV. Quando um elétron faz essa passagem, ele deixa um
buraco na banda de valência. Uma descoberta interessante na Física da Materia
Condensada é que o espaço deixado pelo elétron funciona como se fosse um “pósitron”,
que na aplicação de um campo elétrico se desloca no sentido oposto ao elétron,
formando, assim, a acorrente efetiva do semicondutor.
O semimetal Ge (Z=32) forma estruturas cristalinas, que podem ser
representadas por uma rede de Bravais na forma cúbica da face centrada FCC (face
centered cubical) com dois átomos na base. Ele possui 4 elétrons na banda de valência,
que formam ligações covalentes com átomos vizinhos. Basicamente, o detector funciona
como descrito acima, onde a excitação do elétron para a passagem da banda de valência
para a banda de condução se dá pela interação corrigir o tamada radiação com o cristal.
Materiais e métodos
33
Isso acontecerá quando a energia dessa radiação for maior que o gap de energia entre
essas duas bandas, que para o cristal de Ge é da ordem de 3 eV. A probabilidade de
haver essa transição pode ser descrita pela função de Boltzmann:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
kT
E
CT=P(T)
g
2
exp
3
2
(2.1)
onde:
E
g
= Energia do gap;
k = Constante de Boltzmann;
T = Temperatura absoluta;
C = Constante que depende do material.
Como a energia do gap dos semicondutores é pequena, ocorrem excitações
térmicas no cristal. Essas excitações provocam ruídos na eletrônica que podem
comprometer a aquisição dos dados. Por isso, os semicondutores têm que trabalhar a
temperaturas bem baixas, de tal forma que o cristal do germânio é resfriado a
temperatura de nitrogênio líquido. A Figura 2.13 mostra um esquema da estrutura do
detector de HPGe.
Materiais e métodos
34
Figura 2.13: Ilustração do detector de Germânio Hiper-Puro, utilizado nesse trabalho.
À esquerda, podemos ver sua estrutura externa com a Cápsula do Detector e o Dewar.
À direita, são exibidos os componentes internos mais importantes da Cápsula do
Detector.
Para que o resfriamento do detector de HPGe seja feito, uma peça chamada de
criostato faz a conexão entre o reservatório de nitrogênio e o cristal. Além disso, para o
funcionamento do detector é necessário que toda a cápsula do detector esteja em vácuo.
2.3.4 Propriedades gerais dos detectores
Os detectores possuem propriedades específicas, que são levadas em conta no
momento da escolha do sistema de detecção, a fim de proporcionarem melhores
resultados durante o processo de análise das amostras. A seguir serão descritas as
principais propriedades dos detectores de radiação γ.
2.3.4.1 Resolução em energia
Materiais e métodos
35
Uma vez que existe uma proporcionalidade entre a energia do pulso produzido
na saída da fotomultiplicadora e a energia da radiação incidente depositada no detector,
essa radiação deveria sempre formar pulsos iguais, sendo possível identificar sua
energia com uma precisão infinita. Entretanto, podem ocorrer dois fatores que impeçam
esse acontecimento: a flutuação estatística no número de fótons produzidos pelo
detector cintilador ou do número de portadores de carga no detector semicondutor, bem
como a influência do ruído dos componentes eletrônicos do sistema de aquisição
(detector, pré-amplificador, amplificador, cabos, etc.). Como conseqüência disso, a
radiação gama que incide num detector produz um fotopico no espectro de energia na
forma de uma distribuição gaussiana, onde o centróide dessa distribuição é o valor mais
provável da energia dessa radiação incidente.
Ao analisar espectros que apresentem dois ou mais fotopicos de energias
próximas, pode-se notar que quando maior for a largura dessa distribuição, maior será a
probabilidade de ocorrer uma sobreposição, fazendo com que a identificação individual
de cada pico torne-se prejudicada.
De uma maneira formal, a definição de resolução em energia pode ser expressa
pela a razão entre a largura de um fotopico na metade de sua altura (FWHM - Full
Width at Half Maximum) e a sua posição de seu centróide:
100×
E
∆E
=R
(2.2)
Os valores médios de FWHM obtidos para os fotopicos de 662 keV (referente ao
137
Cs) e 1461 keV( referente ao
40
K) nas amostras vegetais, utilizando o detector de
NaI(Tl) plano foram de 56 keV e 88 keV, respectivamente, resultando em resoluções de
energia de 8,5% e 6%, respectivamente.
Materiais e métodos
36
Quando utilizado o detector de HPGe para adquirir espectros de energia para
esses mesmos dois radionuclídeos (
137
Cs e
40
K) os valores de resolução em energia
ficaram em 0,23% (FWHM = 1,5 keV) e 0,17% (FWHM = 2,5 keV), respectivamente.
Esta grande diferença na resolução em energia entre detectores NaI(Tl) e HPGe
é nítida ao compararmos seus espectros de energia provenientes de uma mesma
amostra, conforme apresentado na Figura 2.14. Isso acontece devido ao fato de existir
uma grande flutuação estatística referente ao número de fótoeletrons (que são
produzidos na fotomultiplicadora) do detector de NaI(Tl). Entretanto, este efeito não
acontece no detector de HPGe, onde a altura do pulso elétrico é produzido é devido ao
número de portadores de carga, que são formados diretamente no semicondutor. Por
esses motivo, o detector de HPGe possui uma resolução em energia muito superior ao
cristal de NaI(Tl), fazendo com que os fotopicos no espectro de energia tenha uma
largura bem menor para esse detector.
Com isso o detector de HPGe seria o mais indicado para a analise de espectros de
energia, principalmente para espectros complexos onde os fotopicos tivessem energias
muito próximas. Entretanto, essa vantagem tem seu preço. A tecnologia para a
construção de detectores semicondutores, associado à necessidade de resfriamento por
nitrogênio líquido faz com que a utilização desse detector seja muito mais cara que a de
um NaI(Tl). Para se ter uma idéia, enquanto um detector NaI custa, em média, US$
1.000, o preço de um detector de HPGe com 10% de eficiência de detecção em relação a
este mesmo NaI é de US$ 25.000.
Materiais e métodos
37
Figura 2.14: Espectros de energia típicos para as amostras vegetais contaminadas
analisadas pelos detectores HPGe e NaI(Tl) do LARA.
Nesse trabalho, a maior parte das análises das amostras tanto de solo
quanto vegetais foram realizadas utilizando-se o detector de NaI(Tl), um vez que os
fotopicos referentes à emissão gama de
137
Cs e
40
K possuem uma diferença de energia
muito superior aos valores correspondentes à resolução em energia para este tipo de
detector. O que poderia atrapalhar a análise desses espectros seriam os picos referentes à
emissão gama dos elementos filhos da série de decaimento do
232
Th e
238
U, cujos
valores em energia são próximos aos picos estudados. Por exemplo, as emissões gama
de
208
Tl +
214
Bi em 596 keV, de
214
Bi em 609.3 keV, 1120.3 keV, 1459 keV e 1764.5
keV. Entretanto, analises prévias utilizando o detector de HPGe mostraram que a
concentração de elementos naturais nas amostras vegetais eram desprezíveis,
reforçando, assim, a utilização do detector de NaI(Tl).
Materiais e métodos
38
2.3.4.2 Eficiência de detecção
Se cada quantum que fosse emitido pela amostra ou cada quantum que
interagisse com o cristal do detector fosse detectado, nós diríamos que esse detector
possuiria 100% de eficiência de detecção. Contudo, para a radiação gama, em que a
detecção se dá de maneira indireta, alguns fatores podem impedir que todos os eventos
sejam observados, implicando numa eficiência de detecção inferior a 100 %.
A eficiência de detecção é uma grandeza que pode ser dividida em dois tipos
[Knoll, 1979]:
Eficiência Absoluta (E
abs
), que relaciona o número de pulsos registrados pelo
detector, com o número de fótons ou partículas emitidas pela fonte e;
Eficiência Intrínseca (E
int
), que relaciona o número de pulsos registrados com o
número de fótons ou partículas que incidem no detector.
Suas expressões são definidas, respectivamente, por:
fontepelaemitidosradiaçãodequantadeN°
sregistradoPulsosdeN°
=ε
abs
(2.3)
detctornoincidentesradiaçãodequantadeN°
sregistradoPulsosdeN°
=ε
int
(2.4)
Esses dois tipos de eficiência relacionam-se, para fontes isotrópicas, da seguinte forma:
Ω
π
ε=ε
abs
4
int
(2.5)
Onde Ω é o ângulo sólido de detecção.
A eficiência intrínseca de um detector depende essencialmente da energia da
radiação, do tipo e da espessura física do material detector na direção da radiação
incidente. Em geral, as eficiências de contagens podem ser separadas pela natureza do
Materiais e métodos
39
evento registrado. Se todas as interações forem assumidas como contadas, não
importando os valores das energias, é apropriado utilizar o cálculo de eficiências totais.
Por exemplo, na Figura 2.12, teríamos que levar em conta todos os eventos registrados
no espectro de energia. Se considerarmos somente a área do fotopico referente a energia
do radionuclídeo, não estaremos computando os eventos em que não são depositadas
toda a energia da radiação incidente, como é o caso do espalhamento Compton.
Para efeito de comparação, foram calculadas as eficiências relativas levando-se
em conta somente à área abaixo do fotopico de interesse, considerando, então, somente
as interações que depositam toda a energia (efeito fotoelétrico) para os três tipos de
detectores disponíveis no LARA. Assim, dividindo-se o número de eventos na janela
de energia do fotopico de interesse, adquiridos em um detector, pelo número de eventos
nessa mesma janela, para outro detector, obtém-se a eficiência relativa entre esses dois
detectores. Utilizando o detector de NaI(Tl) plano como referência e normalizando o
número de eventos pelo tempo de aquisição, a expressão que descreve a eficiência
relativa para os outros dois detectores é dada por:
100×
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
×
c
c
i
i
N
(s)t
(s)t
N
=relativaEficiência (2.6)
onde
N
i
= Número de eventos contados para o detector de NaI(Tl) com orifício
central ou o detector de HPGe;
t
i
= Tempo de aquisição do espectro para um desses dois detectores;
N
c
= Número de eventos contados para o detector de NaI(Tl) convencional;
t
c
= Tempo de aquisição do espectro para esse detector;
Materiais e métodos
40
Analisando a eficiência relativa do fotopico de energia 662 keV referente ao
radionuclídeo
137
Cs, o valor encontrado para o detector de “poço” foi de
aproximadamente 300 % de eficiência relativa. Esse resultado indica que para uma
analise utilizando este tipo de detector é possível reduzir o tempo de aquisição em um
fator 3.. Entretanto, este tipo de detector permite a análise de amostras vegetais com
massa de 2 a 6 g. No caso em que as amostras possuem baixas concentrações dos
radionuclídeos analisados, este valor de massa pode não ser suficiente para produzir
fotopicos acima do nível de background. Este efeito ainda tende a piorar para emissões
gama de altos valores de energia, como é o caso do
40
K (1462 keV), uma vez que a
eficiência de detecção diminui à medida que aumenta o valor a energia da radiação
eletromagnética.
Para o detector de HPGe o valor encontrado para eficiência relativa foi de 11%.
Os detectores de HPGe são vendidos com especificações técnicas de eficiência relativa
ao detector de NaI(Tl). No caso do HPGe adquirido pelo LARA seu valor segundo o
fabricante é de 10%, estando de acordo com o valor experimental obtido neste trabalho.
Para este trabalho, a segunda vantagem de se usar detectores NaI(Tl) foi a de permitir
uma redução significativa do tempo de aquisição das amostras, uma vez que se as
amostras fossem analisadas com o detector HPGe, elas teriam que ser adquiridas em um
tempo N vezes maior para atingir a mesma taxa de contagem do detector NaI(Tl)
convencional. Já a escolha entre o NaI(Tl) plano e o de “poço” foi a concentração de
137
Cs e
40
K presentes na amostras. Amostras que altas concentrações destes elementos
foram analisadas no detector de “poço”, enquanto que amostras com baixos valores de
concentrações foram analisadas no detector plano, usando um maior tamanho dos potes
de plástico.
Materiais e métodos
41
2.4 Sistema de aquisição de dados e cálculo das concentrações
2.4.1 Calibração em energia
Para que seja possível identificar quais são os radionuclídeos presentes em uma
dada amostra, é necessário que se faça inicialmente uma calibração dos espectros de
energia oriundos do arranjo experimental. Os espectros de energia consistem de
histogramas do número de eventos versus a intensidade do sinal elétrico (ou altura
pulso) proveniente do detector. Uma vez que a altura do pulso em elétrons-volts gerado
pelo detector é proporcional à energia da radiação gama incidente, busca-se encontrar
qual é essa constante de proporcionalidade.
Esse procedimento pode ser realizado utilizando-se fontes radioativas com
emissões gama com energias bem conhecidas. Essas fontes geram picos (devido à
absorção fotoelétrica) num espectro de energia, com seus centróides em torno de
posições específicas. Quanto maior a energia do gama emitido, maior será sua posição
em canais do um pico formado neste histograma. Assim, é possível relacionar a energia
da radiação gama incidente (em keV) com a posição (em canais) do fotopico gerado. A
Figura 2.15 apresenta um exemplo da calibração em energia para o arranjo
experimental, no qual foi utilizado um detector do tipo NaI(Tl) e fontes de
22
Na (E
−e
=
511 keV e Eγ = 1275 keV),
137
Cs (Eγ = 662 keV),
60
Co (Eγ = 1173 keV e Eγ = 1333
keV) e
133
Ba (Eγ = 810 keV, Eγ = 303 keV e Eγ = 356 keV). Nota-se que a distribuição
dos centróides dos picos em função das respectivas energias de emissões gama pode ser
Materiais e métodos
42
correlacionada através de um polinômio de primeiro grau. Assim, este procedimento de
calibração é geralmente chamado de construção de uma reta de calibração.
É importante mencionar que a calibração em energia deve ser feita regularmente, uma
vez que a posição do canal do fotopico produzido pela radiação gama incidente um
detector do tipo NaI(Tl) é susceptível às flutuações na fonte de alimentação do detector
(devido à variações na tensão da rede elétrica), bem como variações na temperatura
ambiente. Para que este efeito seja minimizado, recomenda-se que o uso de
estabilizadores de tensão de rede e que o arranjo experimental seja mantido numa
temperatura em torno de 20º C.
A partir da construção de retas de calibração foi possível identificar e determinar que a
presença dos filhos da série de decaimento dos radionuclídeos
232
Th e
238
U em amostras
de solo e vegetais poderia ser desprezada. Desta forma, além de confirmar a viabilidade
do uso de detectores do tipo NaI(Tl) em detrimento do detector de HPGe para a análise
de amostras vegetais que compunham este trabalho, também ficou claro que para a
determinação das concentrações de
137
Cs e
40
K usando-se detectores do tipo NaI(Tl) não
foi necessário o uso de métodos matemáticos que levem em conta a interferência ou
sobreposição de picos gama provenientes fontes naturais nos fotopicos de
137
Cs e
40
K,
tal como o método da matriz de sensibilidade, proposto por Rybach e aperfeiçoado por
Chiozzi e colaboradores [Chiozzi et al., 2000, Anjos et al., 2004, Anjos et al., 2005].
Este último resultado permitiu uma simplificação no cálculo das concentrações de
137
Cs
e
40
K, que será descrito a seguir.
Materiais e métodos
43
Figura 2.15: Reta de calibração em energia para o arranjo experimental composto de
detector do tipo NaI(Tl). A Equação C = 2,2E + 54 representa o número de canais C
em função da energia E em keV.
2.4.2 Cálculo das concentrações e estimativas de suas incertezas
Para que seja possível calcular a concentração de um determinado radionuclídeo
de uma amostra desconhecida é necessário levar em consideração algumas informações
contidas no espectro de energia e também as características intrínsecas do detector. Para
isso, a Equação que descreve esse cálculo é dada por [ORTEC, 1984]:
Materiais e métodos
44
fGεt
CC
=daDesconheciAmostradaAtividade
p
fD
1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
∑
∑
(2.7)
onde ∑C
D
representa a soma das contagens sob a região delimitada pelo fotopico da
amostra desconhecida; ∑C
f
é a soma das contagens no espectro de fundo, na mesma
região delimitada pelo do fotopico; t representa o tempo de aquisição em segundos; ε
p
a
eficiência intrínseca do fotopico para o detector utilizado na energia da radiação
incidente; G é a área do detector (cm
2
)/4π s
2
, onde s é a distância da fonte ao detector
em cm e; f representa a fração de decaimento ou branching ratio. Os valores de f para
137
Cs é 0,85 para Eγ = 662 keV e, 0,11 para
40
K com Eγ = 1461 keV [Lederer &
Shirley, 1978; RHH, 1970].
Esse método de cálculo de concentração é denominado método absoluto.
Entretanto, uma Equação semelhante a 2.7 pode ser escrita para o cálculo de uma
amostra onde seja conhecida sua atividade, ou seja, uma amostra padrão. Dividindo-se
uma Equação pela outra, é possível eliminar os termos que levem em conta as
características intrínsecas do detector, obtendo-se assim:
∑
∑
∑
∑
−
−
FP
FD
CC
CC
=
PadrãoAmostradaaAtividaded
daDesconheciAmostradaaAtividaded
(2.8)
onde ∑C
D
representa a soma das contagens sob a região delimitada pelo fotopico da
amostra desconhecida; ∑C
P
a soma das contagens sob a região delimitada pelo fotopico
da amostra Padrão e; ∑C
F
a soma das contagens no espectro de fundo, na mesma região
delimitada pelo do fotopico;
Esse método para o cálculo da concentração da amostra desconhecida é
denominado método relativo e são necessárias algumas exigências para sua utilização.
A primeira é que a amostra padrão e a amostra desconhecida devem seguir a mesma
constituição ou densidades semelhantes, bem como possuírem a mesma geometria
Materiais e métodos
45
volumétrica. Essas amostras devem conter o mesmo radionuclídeo, ou seja, o fotopico
gerado pelo espectro de aquisição da amostra padrão deve ter a mesma energia da
amostra desconhecida e o valor da integração da região desse fotopico deve ser
normalizado pelo tempo de aquisição. Além disso, a aquisição da amostra padrão e da
amostra desconhecida, assim como a aquisição do número de eventos da amostra de
fundo, deve ser realizada no mesmo arranjo experimental.
Para a confecção das amostras padrão é necessário que o material utilizado tenha
sua atividade muito bem definida com o mínimo de incerteza possível, para que o valor
encontrado para a atividade da amostra desconhecida seja confiável. Por isso, a amostra
padrão utilizada para o cálculo das concentrações de
137
Cs nas amostras de solo foi
confeccionada misturando-se uma amostra de sílica PA, com uma solução líquida de
137
Cs, que possuía concentração de (574 ± 5)
B
q
.k
g
1
em outubro de 2004. A solução
líquida padrão de
137
Cs foi fornecida pela CNEN e a sua preparação foi realizada no
LARA. Já para o cálculo das concentrações nas amostras vegetais uma amostra de
serragem foi misturada a essa mesma solução líquida de
137
Cs. O padrão de potássio foi
confeccionado utilizando-se o material de referência RGK-1 obtido na Agência
Internacional de Energia Nuclear (IAEA). Esse material é uma amostra de sulfato de
potássio (K
2
SO
4
) com concentração de (44,8 ± 0,3) % de potássio, que equivale a
(14022 ± 94)
B
q
.k
g
1
de
40
K.
Após o cálculo da atividade de
137
Cs e
40
K em cada amostra, utilizando-se a
Equação 2.8, os valores resultantes foram divididos pela massa seca da amostra e,
assim, foi possível obter as respectivas concentrações de
137
Cs e
40
K em unidades de
Bq.kg
-1
.
Materiais e métodos
46
Para a estimativa das incertezas dos valores de concentrações das amostras
analisadas, todos os parâmetros que contribuíram para esse erro foram levados em
consideração, tais como o número de eventos, a massa da amostra, as incertezas das
concentrações dos padrões etc. Assim, efetuando-se a propagação de erros destes
parâmetros obteve-se a seguinte expressão:
()
100
2
1
0,050,05
%
2
22
222
×
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
P
PDFD
F
FP
F
FP
P
FD
D
I+
M
+
M
+
CC
C
CC
C
+
CC
C
+
CC
C
=)Erro(
(2.9)
Onde C
D
representa o número de contagens sob a região delimitada pelo fotopico da
amostra desconhecida; C
P
o número de contagens sob a região delimitada pelo fotopico
da amostra Padrão; C
F
o número de contagens sob a região delimitada pelo fotopico da
amostra de fundo; M
D
a massa da amostra desconhecida; M
P
a massa da amostra padrão
e; I
P
a incerteza relativa da atividade da amostra padrão.
Uma vez que a integração da região correspondente à radiação gama incidente é
referente a uma distribuição de Poisson, o desvio padrão dessa área é dado pela raiz
quadrada do número de eventos, por isso o uso desse operador na Equação 2.9.
2.4.3 Limite inferior de detecção (LID)
O termo limite inferior de detecção pode ser definido como a menor atividade da
amostra analisada que pode ser detectada, sob condições experimentais estabelecidas.
Neste caso, o limite de detecção é dado pela menor concentração de um determinado
radionuclídeo em que se possa confiar que essa atividade realmente exista.
O procedimento utilizado para o cálculo do limite de detecção realizado nesse
trabalho é conhecido como Limite Inferior de Detecção LID (low limit of detection).
Materiais e métodos
47
Esse procedimento permite que as distribuições de Poisson, que são formadas no
espectro de energia, sejam aproximadas por distribuições Gaussianas. Assim, através do
cálculo do seu desvio padrão (σ
0
) pode-se estimar o quanto uma medida de radiação de
fundo (background) aproxima-se de um valor real de atividade. Para que esse
procedimento seja realizado, é necessário que e o número de contagens seja suficiente
para que a distribuição de Poisson aproxime-se de uma gaussiana. Sendo assim, o limite
de detecção pode ser escrito como aproximadamente:
0
LID )σk+(k
βα
=
(2.10)
onde k
α
é o valor para o percentual superior de uma variável padronizada, que
corresponde ao risco de concluir de maneira errada que existe atividade na amostra (α);
k
β
é o valor correspondente ao grau de confiança para detectar a presença de atividade
na amostra (1 - β) e; σ
0
é o desvio padrão estimado para a atividade líquida da amostra.
Uma melhor aproximação deve ser feita se os valores de α e β forem da mesma
ordem de grandeza, ou seja k
α
≈ k
β.
Quando o valor da atividade da amostra começa a
deixar de ser confiável, significa que o número de contagens no espectro de energia
dessa amostra está se aproximando do número de contagens da amostra de fundo. De
acordo com a Figura 2.15, pode-se observar que as distribuições gaussianas referentes a
essas duas amostras sobrepõem-se, fazendo com que seus desvios se aproximem um do
outro (σ
gross
= σ
backgraund
), assim:
2
2
gross0 b
2
background
σ=σ+σ=σ
(2.11)
E o LID fica:
(
)
(
)
22kLID
b
σ=
(2.12)
Materiais e métodos
48
Se ainda levarmos em conta as características físicas do detector, a
Equação 2.12 fica na forma:
(
)
(
)
fGε
σ
p
b
22k
LID = (2.13)
onde k representa a constante resultante da aproximação (k
α
≈ k
β
);
b
σ
é a raiz quadrada
do número de contagens no background medido em intervalo de tempo igual ao da
amostra; ε
p
é a eficiência intrínseca do fotopico para o detector utilizado na energia da
radiação incidente; G representa a área do detector (cm
2
)/4πs
2
, onde s é a distância da
fonte ao detector em cm e; f é a fração de decaimento [Lederer & Shirley, 1978; RHH,
1970].
O valor de α é arbitrário e o usado para o cálculo do limite de detecção para as
amostras analisadas nesse trabalho foi de 0.05. Isso significa que existe um erro de 5 %
de chance de se concluir de maneira errada o valor da amostra. Com isso a Equação
2.13 fica:
(
)
F
p
C
fGε
4.66
LID =
(2.14)
Dividindo-se a Equação 2.14 pela massa da amostra em kg, obtém-se o valor
do limite inferior de detecção em unidades de concentração. Nesse trabalho, o LID ficou
em 7 Bq.kg
−1
para o
137
Cs e 75 Bq.kg
−1
para o
40
K, quando foi utilizado o detector de
NaI(Tl) plano. Para o detector de NaI(Tl) com poço, os valores de LID ficaram em 15
Bq.kg
−1
para o
137
Cs e 118 Bq.kg
−1
para o
40
K. Para o detector de HPGe, os valores de
LID são desprezíveis para o
137
Cs e 60 Bq.kg
−1
para o
40
K.
49
Capítulo 3
Acúmulo e distribuição de sais minerais em
vegetais
Nesse capítulo serão apresentados aspectos importantes para compreensão dos
principais mecanismos de absorção, transporte e acúmulo de nutrientes e substâncias
radioativas em vegetais. Além disso, serão apresentados alguns modelos
radioecológicos que permitam verificar como o
137
Cs e o
40
K podem ser transportados e
distribuídos ao longo das plantas.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
50
3.1 Absorção de
137
Cs e
40
K pelas raízes dos vegetais
Como já foi mencionado antes, os vegetais analisados foram cultivados numa
região de acidente radiológico e por isso o
137
Cs que está presente no solo é absorvido
pelas raízes das plantas. Essa absorção se dá na forma de íons, que no caso do césio tem
a forma monovalente (Cs
+
). Existem outros elementos naturais que estão presentes no
solo também na forma monovalente, pois são da mesma série homóloga que o césio,
como é o caso do potássio (K
+
) e do amônio (NH
4
+
) [Shaw & Bell, 1991)]. Em
decorrência do acidente nuclear de Chernobyl, a competitividade entre esses elementos
tem sido estudada principalmente para plantas de clima temperado. Entretanto, alguns
trabalhos já estão sendo realizados para plantas de clima tropical [Simon et al., 2002;
Mosquera et al., 2006; Carvalho et al., 2006; Anjos et al., 2007]. Os principais
resultados têm mostrado que as variações nas concentrações de sais de potássio e
amônio no solo interferem na absorção de césio pelas raízes das plantas [Shaw & Bell,
1991; Shaw et al., 1992; Belli et al., 1995; Smolders et al., 1996; Zhu, 1998; Zhu et al.,
2002]. Entretanto, a maioria desses trabalhos relata estudos que enfocavam o
comportamento da absorção de Césio em relação à concentração do potássio no solo.
Por outro lado, correlações entre as concentrações de potássio e de césio no interior das
plantas têm sido pouco estudadas [Jones et al., 1991].
A absorção desses elementos pelas raízes das plantas pode ser estudada usando a
Cinética de Michaelis-Menten (MM). Esse mecanismo é muito utilizado nas áreas da
Química e da Biologia no estudo de catálise enzimática. Ele apresenta-se como um
método simples de um ponto de vista matemático [Kosmidis et al., 2004]. A Cinética de
MM descreve o comportamento de alguns elementos solúveis (enzimas), sendo válida
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
51
somente quando a concentração desse elemento solúvel é muito inferior à concentração
do substrato (isto é, a concentração do elemento é limitada).
Shaw & Bell (1989), estudaram a variação da taxa absorção de Cs
+
pelas raízes
do trigo com o aumento da concentração de Cs
+
no solo. Utilizando a Cinética de MM,
eles propuseram uma equação geral para o estudo da absorção de Césio pela membrana
das raízes. Essa equação era descrita como:
dentromembranafora
CsRCsRRCs
kk
k
⇒⇔
+→↔+
++
−
'
21
1
(3.1)
Onde: Cs
+
é o íon de
137
Cs; R é um portador metabolicamente produzido, submetendo-
se a uma mudança de adaptação para R’; CsR é um complexo instável portador do íon
Cs
+
e; k
i
são os valores dos coeficientes associados a cada etapa i. A equação 3.1 é
muito similar a uma equação de catálise enzimática. Assim, utilizando-se a equação de
MM obtém-se que [Kosmidis et al., 2004]:
SK
Sv
v
M
+
=
max
(3.2)
Onde: v e v
max
referem-se à taxa e taxa máxima de absorção de Cs
+
pelas raízes; S é a
concentração de Cs na solução (utiliza-se alternativamente [Cs]
ext
) e K
M
é a constante de
MM, dada por:
1
12
k
kk
K
M
−
+
=
(3.3)
Epstein et al. (1963) realizaram o mesmo procedimento para calcular a variação
da taxa absorção de potássio em raízes de cevada. A Figura 3.1 mostra um comparativo
para os valores de v para íons de Cs
+
e K
+
. Na figura 3.1 pode ser visto o
comportamento de Cs
+
em função do aumento desse elemento no solo em duas escalas.
No sistema 1 o acréscimo de Cs+ no solo acontece de maneira lenta, variando de
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
52
centésimos a décimos de mM de Cs. Já o sistema 2 mostra o comportamento de Cs em
variações mais largas desse elemento no solo, num intervalo de 1 a 50 Mm de Cs.
Nota-se que o comportamento da equação de MM para os dois elementos é semelhante,
mostrando que a absorção desses elementos parece seguir mecanismos semelhantes.
Figura 3.1: Comportamento da taxa de absorção de Cs
+
(v) em função do aumento da
concentração de césio no solo (S). O gráfico menor mostra que o mesmo tipo de análise
realizada por Epstein et al. (1963) para a taxa de absorção de potássio [Shaw & Bell,
1989].
Apesar da Cinética de MM ser um mecanismo de fácil utilização, ela só pode ser
empregada para a avaliação da taxa de transferência entre um elemento presente no solo
e as raízes de uma determinada planta que esteja sendo cultiva nesse solo. No caso do
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
53
estudo de vegetais de grande porte, o estudo do acúmulo e transporte desses elementos
nos compartimentos superiores de uma determinada planta (tais como folhas, frutos,
galhos), é necessário buscar novos métodos que ajudem na compreensão desses
mecanismos.
3.2 Fator de transferência solo-planta
O Fator de Transferência entre um sistema solo-planta (FT) ou FT (transfer
factor) é a maneira mais simples de se avaliar a quantidade de um determinado
elemento, presente no solo, que é absorvido por um vegetal. Esse parâmetro é
considerado um dos mais importantes na avaliação ambiental após acidentes nucleares
e/ou radiológicos, ou em outras situações que exponham o meio-ambiente à
contaminação por radionuclídeos [IAEA, 1994]. O objetivo fundamental do
conhecimento de valores de FT para vários vegetais é o de prever a concentração de
certo radinuclídeo num determinado compartimento de um dado vegetal, através da
estimativa da concentração desse elemento no solo. Desse modo, a expressão para o
cálculo do fator de transferência de um sistema solo-planta, recomendada pela Agencia
Internacional de Energia Atômica [IAEA, 1994], é definida como
Solo
i
Planta
i
C
C
TF =
(3.4)
Onde: C
i
Planta
e C
i
Solo
representam as concentrações de um radinuclídeo i (em unidades
de Bq.kg
-1
, obtido através do uso da massa seca da amostra), determinadas no interior
de uma planta e no solo, respectivamente. Contudo, alguns autores preferem expressar o
FT em unidades de massa úmida (in natura), quando o FT é referente a um
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
54
compartimento comestível da planta (tais como frutos) uma vez que esses alimentos, na
maioria das vezes, não são consumidos desidratados [Carini, 2001].
3.2.1 Fator de transferência solo-raiz – competição entre Cs
+
e K
+
O FT pode ser calculado para qualquer compartimento de uma planta. Inclusive
para a avaliação da transferência de radionuclídeos entre o solo e a raiz. Este
procedimento permite comparar seus valores com os obtidos pela equação de MM,
através da divisão da Equação 3.2 por S
(concentração de Cs no solo). Adicionalmente é
possível fazer uma avaliação temporal de seu comportamento, multiplicando o resultado
desta divisão pelo tempo de amostragem. A Figura 3.2 apresenta este tipo de estudo
realizado por Shaw & Bell (1989). Seus resultados mostram que entre os valores de
concentrações de 2×10
-4
µM e 2×10
-2
µM de césio no solo, o FT para esse elemento
mantém um valor constante (Figura 3.2a). Após esse limite superior, o aumento da
concentração de césio no solo faz com que o FT caia exponencialmente (Figura 3.2b).
Curiosamente, este mesmo comportamento foi observado para o potássio [Epstein et al.,
1963]. Entretanto, outros trabalhos encontrados na literatura não concordam com um
comportamento semelhante do FT para césio e potássio.
Simon et al. (2002) analisaram a absorção de
137
Cs e
40
K em plantas nativas das
Ilhas Marshall, local onde os EUA realização testes nucleares na década de 50. Eles
observaram que os valores do FT para esses radionuclídeos, incluindo algumas plantas
tropicais tais como coqueiros, apresentavam um comportamento diferente em função do
aumento de desses elementos no solo, como mostra a Figura 3.3. Note que para
137
Cs o
FT tem um comportamento médio constante enquanto que para o
40
K o valor médio do
FT vai diminuindo com o aumento de potássio no solo.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
55
Figura 3.2: (a) Valores de FT sobre uma escala de concentração no solo de 10
-4
a 10
-2
µM de Cs. As barras verticais representam o desvio padrão dos valores de FT. (b)
Valores de FT teóricos e experimentais calculados para Césio e Potássio numa escala
de 0 a 200 µM de concentração no solo (Os valores de FT para Potássio foram
retirados de Epstein et al., 1963) [Shaw & Bell, 1989].
É absolutamente natural que isso aconteça, uma vez que para a utilização do FT
como um modelo que explique os mecanismos de migração dos nutrientes em
ecossistemas vegetais é levado em consideração que existe um equilíbrio estático no
sistema solo-planta e assim os valores de FT teriam um comportamento linear, ou seja,
o FT é uma aproximação e somente válida em condições específicas. Por isso, trabalhos
na literatura mostram que existe uma variação de até 25 vezes nos valores de FT para
plantas cultivadas num mesmo local, mas em diferentes fases de crescimento [Ávila,
1998].
Outro fator que deve ser avaliado no estudo da absorção de césio e potássio
pelas raízes dos vegetais é a possível correlação existente entre esses elementos. Alguns
autores vêm mostrando que existe certa competição entre esses elementos, tanto na
absorção pelas raízes [Shultz, 1965; Livens & Loveland, 1988; Simon et al., 2002; Zhu
et al., 2002] quanto no interior das plantas [Shaw & Bell, 1991; Shaw et al., 1992].
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
56
Esses trabalhos mostram que o aumento na concentração de potássio no solo inibe a
absorção de césio pelos compartimentos das plantas.
Figura 3.3: Concentração de
137
Cs e
40
K em plantas cultivadas nas Ilhas Marshall em
função das concentrações desses elementos no solo [Simon et al, 2002].
A investigação dos mecanismos de absorção de íons de K
+
pelas raízes das
plantas tem sido realizada com grande intensidade. A base destes estudos pressupõe que
a absorção desses elementos ocorre através de dois mecanismos principais,
denominados de modo transportador e modo canal [Zhu & Smolders, 2000]. O modo
transportador é predominante em baixas concentrações de potássio no solo e segue uma
seqüência preferencial de absorção de íons, na seguinte ordem: K
+
> Cs
+
> Rb
+
> Na
+
>
NH
+
[Schachtman & Schroeder, 1994]. Por outro lado, o modo canal está relacionado
com altas concentrações de potássio no solo e, sua seqüência preferencial de absorção
de íons é alterada para: K
+
> Rb
+
> Na
+
> Cs
+
[Schachtman et al., 1992, Zhu &
Smolders, 2000]. Assim, é possível dizer que quando as concentrações externas de
potássio aumentam, os mecanismos de absorção mudam do modo transportador para o
modo canal e como nesse mecanismo a diferença na preferência de absorção entre
potássio e césio é significativamente maior, a absorção de césio diminui. Zhu et al.,
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
57
2000 estudaram o comportamento de FT para
137
Cs em trigos cultivados em solução
hidropônica em função do aumento da concentração
137
Cs na solução em duas situações
diferentes: uma com e outra sem adição de potássio na solução. A Figura 3.4 apresenta a
evolução dos valores de FT em função da variação da concentração de
137
Cs, onde é
possível observar que para o segundo caso, o valor médio de FT de
137
Cs foi cerca de 5
vezes superior quando comparado com o caso em que foi adicionado potássio na
solução.
3.2.2 Fator de Transferência Solo-Compartimento
Como mencionado anteriormente, além de se avaliar a transferência de íons
entre as membranas celulares das raízes, o cálculo de FT pode ser usado para estimar a
quantidade de que certo elemento ou composto químico pode ser acumulada nos
compartimentos superiores de uma planta (tronco principal, galhos, folhas e frutos, por
exemplo). O objetivo dessa análise é o de compreender o funcionamento dos
mecanismos de transporte e acúmulo de nutrientes e substâncias radioativas no interior
de determinadas plantas. Desse modo, também é possível estimar a dose interna a que
uma pessoa estaria exposta, caso ela consumisse as partes comestíveis desta planta após
a ocorrência de um acidente radiológico ou nuclear.
Mais uma vez, estes estudos corroboram o fato de que a transferência de um
radionuclídeo específico em um determinado sistema solo-planta é um problema
complexo. Uma vez que os valores de FT podem apresentar grandes variações quando a
distribuição do radionuclídeo no solo não é homogênea, quando há alterações na
composição e condições de umidade do solo, clima ou qualquer outra característica do
ecossistema. Estudos encontrados na literatura mostram que os valores de FT
apresentam variações de um fator 10 a um fator 100. Em alguns casos, esta variação é
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
58
ainda superior [Tome et al., 2003; Carini, 2001, IAEA, 1994; Sheppard and Eveden,
1990; Ng et al., 1982].
Figura 3.4: Fator de Transferência (FT) solução-raiz para
137
Cs em função do aumento
da concentração de
137
Cs na solução no caso de: adição e não adição de potássio na
solução [Zhu et al., 2000].
Como o valor de FT está relacionado com a transferência de sais minerais entre
o solo e os compartimentos das plantas, alguns mecanismos biológicos e as
características do solo exercer grande influência na absorção de radionuclídeos [Carini,
2001; Papastefanou et al., 1999]. Dentre eles podem ser destacados:
Características físico-químicas do solo: A concentração dos elementos químicos
no solo depende da umidade do solo, do seu pH, do potencial de troca de cátions (CEC -
Cation Exchange Capacity), do potencial redox, da quantidade de matéria orgânica, da
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
59
atividade microbiana e da aplicação de fertilizantes. O fluxo de massa e a difusão dos
elementos químicos dependem da estrutura e da porosidade do solo.
Interceptação das raízes: Enquanto as raízes crescem, sua superfície fica em
contato mais próximo com os elementos químicos.
Absorção de íons pelas raízes: A absorção é uma característica da estrutura
genética da planta. As espécies de plantas diferem consideravelmente em seu CEC, isto
é, número de locais de trocas em sua parede celular. No geral, o CEC das espécies
dicotiledôneas é maior que o das espécies monocotiledôneas.
Transporte de íons: O transporte de íons através das membranas das raízes
depende das diversas propriedades físico-químicas desses íons.
Translocação de íons: O transporte por longas distâncias dos íons acontece nos
sistemas vasculares do xilema e do floema. Quando o transporte pelo xilema for
unidimensional, o transporte pelo floema será bidirecional, sendo determinado pelas
necessidades nutritivas dos vários órgãos ou tecidos da planta.
Redistribuição de nutrientes minerais: A redistribuição de nutrientes das folhas
para os órgãos de armazenamento (tronco principal, galhos) é um processo importante
que acontece nas plantas perenes (com vida maior que dois anos), antes da queda das
folhas.
Transpiração das raízes: As secreções das raízes podem mobilizar nutrientes
mineiras, mas, primeiramente, fornecem energia para a atividade microbiana na
rizosfera, que é a região do solo influenciada pelas raízes, com máxima atividade
microbiana.
Micorriza: Constitui uma associação simbiótica entre certos fungos e algumas
raízes de plantas, geralmente árvores.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
60
Em um extenso trabalho, Carini (2001) fez um levantamento dos valores de FT,
obtidos por vários pesquisadores, para frutos de diferentes espécies de plantas,
cultivadas em diversas configurações ambientais. Os resultados mostraram que a
transferência de diferentes radionuclídeos para um mesmo fruto pode variar em até 6
ordens de grandeza. Adicionalmente, mantendo-se fixos o radionuclídeo e o tipo de
fruto, os valores de FT variam significativamente com a alteração das propriedades do
solo. A Tabela 3.1 mostra uma coleção de valores de FT de
137
Cs para maçãs, calculado
em unidades de Bq.kg
-1
de massa úmida por Bq.kg
-1
de massa seca do solo.
Tabela 3.1: Valores do FT para Cs de macieiras em diferentes tipos de solo,
contaminação e experimento [Carini, 2001].
Assim, devido a grande flutuação nos valores de FT solo-compartimento, a sua
utilização na estimativa da taxa de dose interna numa pessoa devido à ingestão de
alimentos contaminados não é muito confiável. O que costuma ser feito é utilizar
valores médios de FT, entretanto devido a essa grande variação as incertezas para esses
valores médios tornam-se muito grande.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
61
Uma maneira de minimizar essas incertezas tanto nos valores das taxas de dose quanto
nas conclusões sobre o comportamento dos radionuclídeos no interior das plantas, é a
utilização de valores de FT oriundos de locais com características do solo e clima
semelhantes. Uma análise detalhada de locais próximos a regiões em que possam
ocorrer emergências radiológicas ou nucleares pode ser uma excelente forma de
prevenção sobre o comportamento radioecológico desse ecossistema. Com isso, é
importante possuir uma grande base de dados de valores de FT oriundos de diferentes
variedades de plantas e diferentes condições do planeta.
3.3 Distribuição e transporte de césio e potássio nos
vegetais
Após serem absorvidos pelas raízes, os nutrientes são transportados pelo interior
das plantas, seguindo mecanismos biológicos específicos à necessidade de cada vegetal.
Apesar dos processos de absorção serem iguais para íons monovalentes, como Cs
+
, K
+
e
o NH
4
+
, o papel fisiológico de cada um desses elementos é diferente e, por isso, os seus
mecanismos de transporte também são distintos.
3.3.1 Potássio
O potássio é o segundo nutriente mineral requerido em maior quantidade pelas
espécies vegetais, depois do nitrogênio. Possui absorção altamente seletiva, alta
mobilidade intracelular e nos tecidos e facilidade no transporte à longa distância, via
xilema e floema. O potássio é abundante no citoplasma e, quando associado aos ânions,
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
62
contribui com o potencial osmótico celular dos vegetais. Por varias razões, possui papel
fundamental na relação água-planta [Hsiao & Läunchli, 1986]. O K não é metabolizado
na planta e forma ligações com moléculas orgânicas de fácil reversibilidade. Além
disso, é o íon mais abundante nas células vegetais [Marschner, 1995]. A alta mobilidade
do potássio é objeto de muitos trabalhos encontrados na literatura. Estudos sobre o
efeito da variação da concentração de potássio nas folhas de lichieira (Litchi chinensis)
observaram que seus valores diminuem no período de frutificação, chegando, às vezes,
a níveis de deficiência [Salomão et al., 2005].
3.3.2 Césio
Os íons de Cs
+
são escassos na natureza, diferentemente do K
+
e, portanto,
pouco se sabe sobre o seu comportamento fisiológico. Buyse et al. (1995) mediram a
circulação de
137
Cs em espinafre e verificaram que a quantidade de
137
Cs que retorna à
raiz, como função do
137
Cs transportado pelo xilema, varia em torno de 75 % a 95 %.
Valores maiores do que a mesma medida para o K. Este fato mostra que o Cs pode ser
transportado de maneira bem eficiente através do xilema [Zhu & Smolders, 2000].
Trabalhos realizados após o acidente de Chernobyl mostraram que o
137
Cs se acumula
preferencialmente nas partes de crescimento, entretanto, esses estudos tratam apenas de
árvores lenhosas de clima temperado.
Tobler, Bajo & Wyttenbach (1988) observaram um acúmulo elevado de
137
Cs
nos pequenos galhos. As concentrações de
137
Cs em diferentes partes das plantas
mostram que os pequenos galhos e as folhas tendem a conter os maiores valores
[McGee et al., 2000]. A Figura 3.5 mostra outros resultados realizados por McGee et al.
(2000) em três tipos de plantas diferentes: Picea abies e Pinus sylvestris (coníferas) e
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
63
Betula sp (videiras). Foram analisadas amostras de parte interna do tronco principal, de
casca, de galhos, ponta dos galhos e folhas dessas três árvores. Note que, para as
coníferas, os maiores valores de concentração estão nos galhos pequenos, seguido das
pontas dos galhos, folhas e, por último, o tronco principal. Já para as videiras, as
concentrações de
137
Cs no tronco principal também são menores, tendo os outros
compartimentos concentrações praticamente constantes.
Além disso, as concentrações no tronco principal antes e depois do acidente de
Chernobyl não parecem sofrer alterações. Kohno, Koizumi Okumura & Mito (1988)
examinaram a distribuição de
137
Cs em dois anéis de crescimento de árvores
correspondentes aos anos de 1914 e 1979 e mostraram que não existiu nenhuma relação
com a concentração de
137
Cs e o período de testes de armas nucleares, concluindo que o
césio pode penetrar pelo tronco através dos anéis etários.
Figura 3.5: Distribuição de
137
Cs em compartimentos de 3 tipos de plantas de clima
temperado de florestas da Suécia [McGee et al., 2000]
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
64
Esses resultados são corroborados por outros trabalhos existentes na literatura
[Myttenaere et al., 1993; Gommers et al. 2000 e Mosquera et al., 2006]. Esse último
trabalho foi realizado pelo nosso Grupo, que pesquisou plantas frutíferas de clima
tropical, cultivadas em um dos locais onde ocorreu o acidente radiológico de Goiânia
em 1987. Foram analisadas concentrações de
137
Cs em amostras de galhos (parte interna
e casca), folhas e frutos de duas goiabeiras, uma mangueira e um abacateiro. Cada um
desses compartimentos foi ainda subdividido em função de sua idade (amostras velhas e
jovens). Os resultados mostraram que o césio apresenta um maior acúmulo nas partes
mais jovens da planta. Por exemplo, houve uma maior concentração de
137
Cs nas partes
de crescimento (galhos pequenos, folhas e frutos) quando comparado com os órgãos
mais antigos da planta (tronco principal e raízes). Além disso, observou-se que também
houve um decréscimo da concentração de
137
Cs em função da idade de um dado
compartimento ou órgão. Por exemplo, folhas jovens apresentavam maior acúmulo
quando comparado com folhas adultas ou folhas amareladas. Este comportamento é
semelhante ao observado em algumas plantas de clima temperado. A Tabela 3.2 mostra
os resultados desse trabalho, em que estes efeitos podem ser observados.
Entretanto, existem trabalhos que não concordam que o
137
Cs se acumula em
maior quantidade nas partes mais jovens. Djingova & Kuleff (2001) mostraram que
folhas mais jovem de plantações de milho apresentavam menores valores de
concentrações de
137
Cs que nas folhas mais velhas. Observações similares foram
encontradas por outros autores [Savidis, 1988; Savidis, Drossos & Heinrich, 1990]. Já
estudos em pés de damascos mostraram que não há variação da concentração de Cs com
o envelhecimento das folhas [Antonopoulos-Domis et al., 1990]. Assim, este
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
65
comportamento parece estar fortemente relacionado com a espécie vegetal, confirmando
a importância de se analisar várias espécies de plantas.
Tabela 3.2: Valores de concentração para
137
Cs para duas goiabeiras (G1 e G2), uma
mangueira e um abacateiro em 4 diferentes compartimentos das plantas. Estes foram
ainda subdivididos em partes jovens e partes velhas [Mosquera et al., 2006].
3.3.3 Taxa de acúmulo entre césio e potássio
Na literatura é possível observar vários estudos sobre o comportamento do
césio em plantas. Também há vários trabalhos que tentam confrontar a absorção de
césio e potássio através de estudos de sistemas solo-planta. Poucos, entretanto, fazem
uma avaliação do comportamento simultâneo destes elementos nos órgãos superiores
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
66
das plantas com a finalidade de avaliar a existência de uma correlação entre estes dois
elementos. Talvez isto ocorra devido ao fato de que os poucos dados disponíveis
indiquem que este é um problema complexo.
Ciuffo et al. (2002) realizaram um estudo em amostras de solo e de plantas
nos Alpes de Giulia na Itália. Eles observaram uma correlação negativa entre os valores
de FT solo-planta para
137
Cs e
40
K. Os valores observados de FT para apresentavam
grandes flutuações, enquanto que para o potássio esses valores apresentavam uma baixa
variação. Os autores atribuem essa correlação negativa a vários fatores externos, muitos
já discutidos nesse capítulo, como: características químicas do solo, propriedades físicas
e mineralógicas, espécie da planta, diferença entre os genótipos, exigências fisiológicas,
atividade e disponibilidades dos elementos.
Outros autores atribuem uma não correlação entre os valores de FT desses
radionuclídeos, devido a ocorrência de uma possível competição desses elementos
durante a absorção pelas raízes [Djingova & Kuleff, 2001]. Knatko et al. (2000)
calculou concentrações de
137
Cs em batatas cultivadas em territórios da Bielo-Rússia e
encontrou uma diminuição nos valores de seu FT em função do aumento da
concentração de K
2
O no solo. Os autores sugerem que a utilização do FT como
ferramenta de avaliação da taxa de acúmulo desses radionuclídeos nos compartimentos
das plantas seja feita sempre após uma avaliação das concentrações de césio e potássio
em um perfil no solo, uma vez que a sua utilização do cálculo de FT só faz sentido em
um solo com distribuições homogêneas destes elementos.
Bystrzejewska-Piotrowska & Urban (2004) avaliaram as razões
137
Cs/
40
K em
compartimentos de cebolas (Allium cepa) coletadas na região de Warsaw-Ursus, na
Polônia. Foram estudas essas razões no bulbo, em duas camadas externas e nas folhas
envelhecidas de cebolas com diâmetro de aproximadamente 50 mm. Eles observaram
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
67
que nas camadas hidratadas da cebola existia uma forte correlação (r = 0,96) entre o
137
Cs e o
40
K, de tal modo que a razão entre as concentrações
137
Cs/
40
K ≈ 0,8. Por outro
lado, esta razão sofria um aumento elevado nas folhas envelhecidas (
137
Cs/
40
K ≈ 2,5). A
possível explicação para esse fenômeno, dada pelos autores, seria a existência de um
possível mecanismo de redistribuição de nutrientes que acontece com o potássio quando
as folhas tornam-se velhas [(Mitchell, 2001; Salt & Kay, 1999 e Tyson et al., 1999]. A
Figura 3.6 mostra os valores de concentração de
137
Cs,
40
K e
137
Cs/
40
K para esse
trabalho.
Figura 3.6: Valores de concentrações de
137
Cs,
40
K e
137
Cs/
40
K em diferentes
compartimentos de cebolas. Note que nas camadas hidratas da cebola existe uma forte
correlação entre o
137
Cs e o
40
K (r = 0,96) e um elevado aumento da razão nas folhas
envelhecidas [Bystrzejewska-Piotrowska & Urban, 2004]
Segundo Bystrzejewska-Piotrowska & Urban (2004), fatores importantes que devem ser
levados em consideração na comparação entre o comportamento de césio e potássio em
organismos vegetais são as características que levaram a contaminação de cada planta.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
68
No caso de contaminação por acidentes nucleares, as plantas absorvem o
137
Cs pelas
raízes e também pela deposição desse elemento em suas folhas (devido à precipitação
radioativa após um acidente nuclear, conhecido como fallout). O transporte desses
radionuclídeos no interior das plantas tem um comportamento diferenciado, uma vez
que depende do mecanismo de absorção. O seu transporte pode ser mais rápido das
folhas às raízes que das raízes até as folhas, dependendo da morfologia e das
características biofísicas desses órgãos [Bystrzejewska-Piotrowska & Urban, 2003].
Isso acontece porque nas raízes existe um grande número de barreiras controlando o
transporte de micro e macro-nutrientes [Lambers et al., 1998; White & Broadley, 2000].
No caso das folhas, essas barreiras são limitadas, além disso, um transporte acrópeto
mais rápido de césio ocorre quando as raízes são colocadas em soluções ácidas.
Desse modo, a razão entre
137
Cs e
40
K pode ser uma excelente ferramenta no
entendimento do comportamento entre esses dois radioisótopos no interior das plantas.
Entretanto, os diferentes modos de distribuições de césio no meio ambiente interferem
diretamente nos valores dessas razões. Por exemplo, tanto acidentes nucleares quanto
acidentes radiológicos não produzem distribuições homogêneas deste elemento no solo.
Da mesma forma, as concentrações de potássio no solo também variam, seja devido à
geologia local da área de cultivo, seja devido aos modos de adubação do solo. Assim, a
estimativa das concentrações destes elementos no solo, em geral, é levada em conta no
cálculo de suas taxas de acúmulo em um dado vegetal.
A taxa de acúmulo entre os compartimentos (TAC) de uma planta pode ser representada
pela expressão:
(3.5)
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
69
Onde:
137
Cs
i
e
são os valores de concentração de
137
Cs, em unidades de
Bq.kg
-1
de massa seca, em um dado compartimento i de uma planta (i = tronco
principal, galhos, folhas, frutos, etc) e no solo, respectivamente. Analogamente
40
K
i
e
, representam as concentrações de
40
K em um dado compartimento i da planta e
no solo, respectivamente.
Zhu & Smolders (2000) calcularam e relacionaram valores de TAC de alguns
trabalhos na literatura, para alguns vegetais e observaram que o potássio é absorvido
mais eficientemente do que o césio. A maioria dos valores de TAC encontrados nesse e
em outros trabalhos disponíveis na literatura estão abaixo de 1 [Zhu & Smolders, 2000;
Smolders et al., 1996]. Como pode ser visto na Tabela 3.3, os valores de TAC para
esses trabalhos ficaram entre 0,01 e 0,8.
Tabela 3.3: Valores de TAC em diferentes tipos de plantas [Zhu & Smolders, 2000].
Essa variação está relacionada com as diferentes propriedades do solo de cada
uma dessas plantas analisadas. O TAC nada mais é do que uma razão entre o FT para
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
70
césio e FT para potássio de um determinado compartimento de uma planta específica, e
por isso, traz todas as incertezas agregadas à utilização do FT, já apresentados nesse
capítulo.
3.4 Distribuição Radial
A avaliação do comportamento radial da concentração de radioisótopos nos
anéis de crescimento presentes nos troncos das árvores é de grande importância no
estudo da Radioecologia, uma vez que ela pode ser usada como uma fonte de
informações tanto da histologia vegetal quanto de acontecimentos históricos que
envolveram a liberação de substâncias radioativas no meio ambiente. Assim, os
radionuclídeos de meia-vida longa podem ser utilizados como traçadores temporais,
permitindo verificar o instante em que ocorreram alterações de suas concentrações no
solo e qual o intervalo de tempo em que estes elementos foram absorvidos pelas raízes
das plantas [Momoshima & Bondietti, 1994; Kudo et al., 1993].
A maioria dos trabalhos encontrados na literatura faz uma análise
unidimensional dos anéis de crescimentos dos troncos das árvores. Kudo et al. (1993)
realizaram um trabalho em que foi investigada a concentração de 137Cs e
239
+
240
Pu em
árvores cultivadas a alguns quilômetros de distância de Nagasaki, no Japão. O intuito do
trabalho era determinar o momento da detonação da bomba nuclear de 1945 na segunda
guerra mundial. Foram encontradas concentrações altas de césio em anéis etários
correspondentes a anos anteriores do que 1945, mostrando que o césio pode migrar
entre os anéis de crescimento. Já o plutônio mostrou ser um traçador mais eficiente para
esse tipo de pesquisa, com concentrações abaixo do limite de detecção em anos
anteriores a 1945 e valores mais elevados após esta data.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
71
Outros trabalhos avaliaram as concentrações de
137
Cs em anéis de crescimento
de pinheiros de uma região florestal com alta contaminação devido ao acidente de
Chernobyl [Fogh & Andersson, 2001]. Foram avaliados vários troncos de árvores com
idades diferentes. A Figura 3.7 mostra o resultado das concentrações de
137
Cs para essas
árvores. Em todas elas o césio está presente em todos os anéis etários, inclusive em anos
anteriores ao acidente nuclear de Chernobyl, indicando novamente a característica
migratória do césio [IAEA, 1994].
Assim, esses trabalhos concordam que o
137
Cs possui grande mobilidade dentro do
tronco e migrar para anéis etários mais antigos, revelando que o césio não seria um
traçador temporal eficiente.
Figura 3.7: Valores de FT para
137
Cs em anéis etários de 7 tipos diferentes de árvores
lenhosas e de clima temperado. [Bystrzejewska-Piotrowska & Urban, 2003].
Segundo McGee et al. (2000), esse comportamento seria devido ao fato do
transporte de água ocorrer principalmente através dos elementos inoperantes do xilema,
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
72
o que poderia explicar porque o césio pode ser encontrado em tecidos mais antigos ao
acidente de Chernobyl.
Existem poucos trabalhos na literatura que investigaram o comportamento de
40
K nos anéis de crescimento. Kudo et al. (1993) também avaliaram as concentrações de
40
K no interior do tronco das árvores através dos anéis de crescimento. O potássio não
poderia ser usado com um traçador temporal, já que faz parte da composição do solo.
Assim, como era de se esperar, os resultados mostraram que o
40
K está presente em
todos os anéis de crescimento. Entretanto, uma característica interessante pode ser
observada na Figura 3.8. A distribuição
40
K
nos anéis etários do tronco das árvores
estudadas tem um comportamento semelhante ao do
137
Cs, mostrando que a tendência
de migração do césio pode estar relacionada com os mesmos mecanismos de transporte
do potássio pelo interior do tronco.
Figura 3.8: Valores concentração de
137
Cs e
40
K em função dos anéis de crescimento.
[Kudo et al., 1993.
Um trabalho interessante que investigou as concentrações de
40
K e
137
Cs no
nos anéis de crescimento de pinheiros de mais de 82 anos de idade no sudeste da
Alemanha foi realizado por Haas & Miiller (1995). Eles observaram que a concentração
de
40
K nos anéis etários mais novos são maiores. Isso se deve à alta atividade fisiológica
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
73
desses tecidos. A Figura 3.9 mostra o comportamento deste radionuclídeo em função
dos anéis de crescimento. Foi observado também um transporte radial desse
radionuclídeo de anéis mais antigos para anéis mais jovens.
Figura 3.9: Valores concentração de
40
K e espessura do anel da árvore em função dos
anéis de crescimento [Haas & Miiller, 1995].
Segundo este trabalho, o potássio estaria disponível no tronco das árvores em duas
frações:
No citosol: Solução com alta quantidade de partículas livres flutuando, onde uma
parcela do metabolismo da planta acontece. Esta “sopa” de íons é encontrada em maior
quantidade nas células dos anéis mais jovens do tronco. No citosol, o potássio está
facilmente disponível podendo ter seu transporte facilitado [Haas & Müller, 1995].
No vacúolo: Ocupam tipicamente mais 30% da planta podendo chegar a 90% do seu
volume. O vacúolo abriga uma quantidade grande de uma solução, composta de água,
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
74
enzimas, íons inorgânicos (como K
+
e Cl
-
), sais (tais como o cálcio) e outras
substâncias, incluindo os produtos tóxicos removidos do citosol para evitar a
interferência no metabolismo. O potássio não está prontamente disponível no Vacúolo.
Sua concentração depende das circunstâncias de crescimento da planta e da
disponibilidade de potássio armazenado em anos anteriores.
Haas & Miiller (1995) também avaliaram as concentrações de césio nos anéis
etários dessas árvores, permitindo uma diferenciação entre o
137
Cs proveniente do
acidente de Chernobyl e o
137
Cs devido a testes nucleares. Segundo eles, isso foi
possível uma vez que a concentração de
137
Cs devido ao acidente de Chernobyl está
diretamente associada à concentração de
134
Cs:
1,76·
(3.5)
Por outro lado, no caso de testes nucleares a concentração de
134
Cs é
desprezível. A Figura 3.10a mostra o comportamento do
40
K,
137
Cs
Ch
(relativo à
Chernobyl) e
137
Cs
TN
(relativo a testes nucleares) no tronco das árvores estudadas. O
137
Cs, assim como o
40
K, é encontrado em maior quantidade nos anéis etários mais
jovens. Entretanto, nos anéis mais velhos também foi encontrada a presença de césio.
Os autores sugerem que o
137
Cs foi transportado pelos anéis de crescimentos através do
parênquima do xilema, comprovando que esse radionuclídeo pode migrar pelos anéis do
tronco. Na Figura 3.10b pode-se observar as razões de
137
Cs (tanto referente a
Chernobyl quanto a testes nucleares) por
40
K nos anéis de crescimento dos troncos.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
75
Figura 3.10: a) Valores concentração de
137
Cs
Ch
,
137
Cs
TN
,
40
K em função dos anéis de
crescimento da árvore; b) Razões de
137
Cs
Ch
e
137
Cs
TN
por
40
K em função dos anéis
etários [Haas & Miiller, 1995].
Para o estudo do comportamento radial de radionuclídeos em anéis de
crescimento dos troncos das árvores, a maneira da coleta dessas amostras interfere
diretamente na apresentação dos dados. Uma das formas para essa coleta é a utilização
de um instrumento perfurador na forma helicoidal que faz um corte radial no tronco.
Com esse tipo de amostra é possível fazer um gráfico das concentrações desses
radionuclídeos em função dos anéis etários de forma unidimensional. Todos os
trabalhos citados até aqui sobre comportamento radial desses radionuclídeos utilizaram
essa técnica.
O nosso Grupo já realizou alguns trabalhos visando obter informações do
comportamento de
137
Cs e
40
K no interior dos troncos de arvores tropicais. Entretanto, a
análise simultânea das concentrações deste elemento apresentou algumas divergências.
A análise radial uma goiabeira cultivada em Goiânia (denominada de G1) mostrou que
o
137
Cs e
40
K apresentavam comportamentos diferentes. Já para uma segunda goiabeira
G2, seus comportamentos eram semelhantes. A Figura 3.11 apresenta as distribuições
radiais destes elementos nas duas goiabeiras.
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
76
Figura 3.11: Valores concentração de
137
Cs e
40
K em função dos anéis de crescimento
da árvore. A, B, C e D representam os quarto anéis mais externos e O representa o anel
central. O sinal “+” representa o lado esquerdo e o sinal “-” representa o lado direito
do tronco.
Aparentemente, este efeito estaria associado com as concentrações
disponíveis de césio e potássio no solo. Enquanto parece haver um limite máximo de
absorção de potássio pelas raízes, o césio parece ser sempre absorvido independente de
sua concentração no solo. Em outras palavras, a transferência de potássio parece saturar,
enquanto a transferência de césio parece ser sempre constante não apresentando um
limite. Este efeito foi observado por Simon et al. (2002), conforme apresentado na
Figura 3.3.
Com o objetivo de compreender este melhor este fenômeno, no Grupo passou
a utilizar uma maneira diferente de coleta das amostras para o estudo da distribuição
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
77
radial de
137
Cs e
40
K. Para tanto, passou-se a retirar uma secção transversal do tronco
principal da árvore, na forma de um disco, com o objetivo de compreender a
distribuição bidimensional de
137
Cs e
40
K. Os primeiros resultados deste método
apresentados na literatura podem ser vistos na Figura 3.12, que mostra a distribuição de
137
Cs nos discos do tronco principal de uma goiabeira.
Figura 3.12: Diagrama bidimensional da distribuição radial das concentrações de
137
Cs no interior do tronco de uma goiabeira [Mosquera et al., 2006].
Segundo esta figura, o comportamento de
137
Cs nos anéis de crescimento de
troncos de goiabeiras não é homogêneo e nem simétrico. Numa simples análise
unidimensional essa informação não poderia ser observada. Dependendo do local onde
o tronco fosse perfurado o comportamento do
137
Cs seria completamente diferente.
Além disso, esse tipo de análise também revelou a existência de uma tendência de um
acúmulo preferencial deste radionuclídeo em um dos lados do tronco. A goiabeira
Acúmulo e distribuição de sais minerais em vegetais
78
estudada ficava ao lado de um muro que a impedia de tomar sol em um de seus lados e
as concentrações de
137
Cs são maiores justamente na região de maior exposição solar.
Atualmente estes estudos estão em andamento e alguns resultados serão
apresentados no próximo capítulo.
79
Capítulo 4
Resultados
Nesse capítulo serão apresentados os valores encontrados para as concentrações
de
137
Cs e
40
K no solo e no interior dos vegetais, bem como uma interpretação de seus
comportamentos em um ecossistema tropical.
Assim, serão apresentados os resultados correspondentes para mandioqueiras,
bananeiras, mamoeiros, mangueiras e goiabeiras ao longo de diversos órgãos ou
compartimentos (raízes, caule, galhos, folhas, partes comestíveis etc). Diagramas
bidimensionais para as concentrações de
137
Cs e
40
K em cortes transversais do caule e
pseudocaule dos mamoeiros e bananeiras, respectivamente, também serão apresentados.
Estes têm o objetivo de avaliar o comportamento radial desses radioisótopos no caule
das plantas.
Uma vez que os fatores de transferência solo-planta (FT) e as taxas de acúmulo
entre os compartimentos (TAC), conforme descrito no Capítulo 3, têm se apresentado
pouco eficientes em predizer o valor da dose no indivíduo (devido às grandes incertezas
relacionadas à determinação da concentração de
137
Cs em solo contaminados), neste
capítulo, serão propostas novas ferramentas que busquem minimizar os erros em
estimativas da dose interna que um indivíduo possa estar exposto na ocorrência de uma
emergência radiológica ou nuclear. Finalmente, será avaliado o uso de radiocésio como
marcador ou rastreador de nutrientes em vegetais.
Resultados
80
4.1 Propriedades físico-químicas e concentrações de
137
Cs
e
40
K no solo
Uma avaliação das propriedades físico-químicas do solo é importante para se
compreender como ocorre a absorção de sais minerais pelas raízes das plantas.
Trabalhos encontrados na literatura [Bell & Shaw, 2005] apontam que césio e potássio
são absorvidos na forma de íons e que a eficiência deste processo está relacionada a
parâmetros do solo, tais como o potencial hidrogeniônico (pH), a umidade, a
composição granulométrica do solo, o percentual de matéria orgânica etc.
Contando com a colaboração do Instituto de Geologia da Universidade de São,
foram realizadas análises granulométricas de amostras do solo dos mamoeiros
contaminados por
137
Cs (solo 1), da bananeira contaminada (solo2), das mandioqueiras
contaminadas (solo 3), do mamoeiro não-contaminado (solo 4), das mandioqueiras não-
contaminadas (solo 5). No LARA, foram analisadas as quantidades de íons seletivos de
K+ disponíveis (potassium exchange) e os valores de pH desses solos. Amostras de solo
da bananeira não-contaminada (solo 6) e das goiabeiras não-contaminadas (solo 7 e 8)
foram apenas analisadas no LARA. As amostras provenientes de cada planta foram
coletadas na região das raízes, a uma profundidade média de 20 cm, obedecendo a
normas internacionais de coleta [Bell & Shaw, 2005; Ciuffo et al., 2002; Mc Gee et al.,
2000]. Para cada planta, foram coletadas 10 amostras de solo.
A Tabela 4.1 apresenta os valores médios das concentrações de
137
Cs e
40
K e das
principais propriedades de cada solo. É possível observar que as concentrações de
137
Cs
para os solos 1, 2 e 3 possuem desvios médios de 68% a 90%. Esse resultado mostra a
heterogeneidade da distribuição de césio no solo onde foram cultivadas as plantas
Resultados
81
analisadas nesse trabalho, indicando claramente que um elevado grau de incerteza seria
propagado nos cálculos dos fatores de transferência solo-planta (FT). Os desvios médios
das concentrações de
40
K variaram menos, no máximo 10% em relação aos seus valores
médios. As concentrações de K
+
são o que realmente está disponível para ser
interceptado pelas raízes das plantas, e as concentrações em Bq.kg
-1
não fazem distinção
entre o potássio livre (K
+
) e o que está aprisionada na forma de rocha.
Os valores de concentração de K
+
ficaram entre 0,044 e 1,4 cmol. kg
-1
. Já para
os valores de pH o solo 6 o teve seu valor mais ácido: 3,994. Os outros solos variaram
entre 5,4 e 7,3. Nas amostras onde foi realizada a granulometria, a variação do
percentual de grão de areias ficou entre 39 e 58%, 35 e 50% para a silte e 6 e 14% para
a argila.
Tabela 4.1: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K, granulometria, pH e K
+
nas amostras de
solos onde foram cultivadas as plantas estudadas nesse trabalho.
Amostra
Concentração Granulometria
pH
K
+
(cmol/kg)
137
Cs
(kBq.kg
-1
)
40
K
(Bq.kg
-1
)
Areia (%) Silte (%) Argila (%)
Solo 1 22 ± 15 578 ± 8 39% 47% 14% 6,185 0,10
Solo 2 1,0 ± 0,9 516 ± 8 58% 35% 7% 6,923 1,4
Solo 3 8 ± 6 499 ± 14 46% 43% 11% 6,408 0,34
Solo 4 - 455 ± 13 40% 52% 8% 7,349 0,44
Solo 5 - 1198 ± 78 44% 50% 6% 7,169 0,52
Solo 6 - 586 ± 15 - - - 3,994 0,044
Solo 7 - 658 ± 9 - - - 5,366 0,24
Resultados
82
4.2 Distribuição de
137
Cs e
40
K no interior das plantas
A partir dos valores obtidos para as concentrações de
137
Cs e
40
K em cada
compartimento das plantas, é possível avaliar suas taxas de acúmulo e, portanto, o
comportamento geral destes elementos no interior de vegetais tropicais. Além disso, é
possível observar a ocorrência de correlações entre seus comportamentos.
Na área de radioecologia, em geral, os valores de concentração desses dois
radionuclídeos são calculados em unidades de Bq.kg
-1
, ou seja, concentração da
atividade. Entretanto, para caráter de comparação entre as quantidades reais desses dois
radionuclídeos alguns fatores devem ser levados em consideração.
O potássio é um elemento natural que está presente no solo. Todo esse potássio
presente na natureza é composto de três isótopos, sendo um deles radioativo (
40
K). Por
isso existe uma relação isotópica entre esses elementos dada por: 93,2581 % de
39
K,
0,0117 % de
40
K e 6,7302 % de
41
K (isótopo estável).
Já no caso do
137
Cs não existe relação isotópica, pois se trata de um isótopo
artificial. O
137
Cs é produzido através da ficção do núcleo do
235
U, que é utilizado com
combustível em usinas nucleares ou na composição de bombas atômicas. No caso do
presente estudo, ele foi depositado no solo devido ao acidente radiológico de Goiânia
(1987).
Para cada um dos casos descritos acima, é possível calcular a fração desses elementos
presentes numa amostra, correlacionando esse valor com a sua concentração em
unidades Bq.kg
-1
. A equação 4.1 mostra descreve esse cálculo.
,
4.1
onde:
F
E
= Fração do elemento E na amostra;
Resultados
83
M
E
= Massa atômica (kg.mol
−1
);
C = Constante referente à fração;
λ
E
= Constante de decaimento (s
−1
);
N
A
= Número de Avogadro (átomos.mol
−1
);
f
A,E
= Abundância do isótopo radioativo na natureza.
A
E
= Medida da concentração (Bq.kg
−1
);
A constante
C assume o valor de interesse, relativo ao tipo de fração do
elemento na amostra. Para o césio é interessante avaliar seu valor em partes por milhão
(ppm), então o valor da constante
C é igual a 10
6
. Já para o potássio é interessante
avaliar sua quantidade na amostra em porcentagem (%), uma vez que é conhecido na
literatura o seu fator de transformação entre Bq.kg
-1
e %. Assim, o valor da constante C
usada é igual a 10
2
. Utilizando a Equação 4.1, o fator de transformação para o
potássio é dado pela relação: 1% (ou 10
4
ppm) de potássio é igual 317 Bq.kg
-1
de
40
K.
Para o césio a fração na amostra é dada pela relação: 1 ppm de césio é igual a 3,2x10
9
Bq.kg
-1
de
137
Cs.
É claramente perceptível que a quantidade de césio no solo é muito inferior a de
potássio, embora as concentrações desse elemento em Bq.kg
-1
nos compartimentos das
plantas possua a mesma ordem de grandeza. Assim, o
137
Cs pode assumir facilmente o
papel de uma substância marcadora ou traçadora dentro de um vegetal.
4.2.1 Distribuição Longitudinal
O comportamento de
137
Cs e
40
K foi avaliado ao longo de cada espécie de planta
estudada neste trabalho.
Para tanto, foram analisadas as concentrações destes elementos
nos principais órgãos ou compartimentos superiores. Assim, as amostras foram
divididas basicamente em raízes ou tubérculos, caule ou tronco principal, cascas (do
Resultados
84
caule principal e/ou galhos), galhos adultos e jovens, brotos ou talos, folhas jovens e
velhas e frutos.
4.2.1.1 Mandioqueiras
Como já foi dito no Capitulo 2, foram analisadas 4 mandioqueiras cultivadas em
solo contaminado de
137
Cs (MC1, MC2, MC3 e MC4) e 3 mandioqueiras cultivadas em
solo não contaminado pelo acidente de Goiânia (MNC1, MNC2 e MNC3).
A Mandioqueira MD1 foi dividida em 5 compartimentos: folhas jovens, folhas velhas,
brotos, galhos, raiz e tubérculo ou parte comestível. Devido ao pequeno diâmetro dos
galhos dessa planta (cerca de 1,5 cm), não foi possível separar a casca da parte lenhosa
dessa planta. Para as raízes e tubérculos as cascas foram separadas da parte interna e o
tubérculo
A foi dividido em 3 amostras.
A Figura 4.1 mostra um esquema de como era a mandioqueira MC1 e quais são
os locais em que as amostras foram extraídas para a análise. A Tabela 4.2 mostra os
valores de concentrações para
137
Cs e
40
K obtidos em cada uma das amostras da
mandioqueira MC1. É possível observar que as cascas das raízes e das mandiocas
possuem concentrações altas de
137
Cs. Entretanto, esse valor pode não corresponder a
quantidade real desse radionuclídeo absorvido pelo compartimento. Isso acontece, pois
o césio pode penetrar pelo tecido das cascas, sem ser pelo processo de absorção de íons
exercido pelas raízes da planta. A mandioca continha uma película entre a casca a sua
parte interna (sub-casca). O valor de concentração dessa amostra está na mesma ordem
de grandeza das concentrações internas desse compartimento, mostrando que a
penetrabilidade do césio ocorre somente no tecido superficial das cascas. Devido ao
tamanho inferior das outras mandiocas não foi possível separar as amostras de sub-
cascas das outras mandiocas (B, C e D).
Resultados
85
Os compartimentos galhos e brotos foram separados de acordo com os seus
diâmetros. Essa mandioqueira tinha uma anatomia diferenciada. Apesar das raízes
estarem uma ligada às outras, essa planta possuía vários caules independentes que saiam
do solo, como é possível observar na Figura 4.1. Devido ao pequeno diâmetro dos
galhos e brotos analisados, não foi possível separar as cascas desses dois
compartimentos.
Figura 4.1: Figura esquemática
das amostras analisadas da
mandioqueira MC1. As letras A,
B, C e D representam as
mandiocas, R1 e R2 as raízes, F1,
F2, F3, F5 e F5 os locais de
coleta de folhas e os números de 1
a 16 as amostras de caule.
Tabela 4.2: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na
mandioqueira MC1. Os valores após o sinal de ± representam
a incerteza experimental da amostra e os valores entre
parentes o desvio da média. A coluna N representa o número
de amostras analisadas.
Compartimento Legenda
Valores médios de
Concentração
N
137
Cs
(Bq.kg
-1
)
N
Média de
40
K
Tubérculo
A, B,
C e D
6 282 (92)
1 403 ± 32
- -
A
(Subcasca)
1 358 ± 38
A
(Casca)
1 3696 ± 438
Raiz
R1, R2
e R3
3 462 (78)
1 395 ± 32
R1, R2
e R3
(Cascas)
3 2156 (260)
Galhos
1, 2, 3,
4, 5, 6,
7, e 8
8 196 (28) 2 255 (32)
Brotos
9, 10, 11,
12, 13, 14,
15 e 16
8 780 (146) 3 474 (106)
Folhas
Velhas F1 1 225 ± 19
1 210 ± 18
Jovens
F2, F3,
F4 e F5
4 661 (118)
Resultados
86
As amostras de folhas foram separadas em jovens e velhas de acordo com o seu
estado visual. Assim como encontrado na literatura para outras árvores lenhosas de
clima temperado, as folhas jovens apresentaram concentração maiores de
137
Cs em
relação as folhas velhas, numa relação de 2 a 4 vezes maiores. Os brotos são caules mais
jovens em relação aos galhos e também apresentaram concentrações de
137
Cs maiores
que os galhos.
Os compartimentos que obtiveram concentrações mais elevadas de
137
Cs foram
as folhas jovens e os brotos e o compartimento com menores valores de
137
Cs foram os
galhos.
Para a análise das concentrações de
40
K nas amostras estudadas foi necessário
modificar a geometria dos potes onde as amostras foram acondicionadas em relação às
medidas de
137
Cs, uma vez que algumas amostras apresentaram concentrações de
40
K
abaixo do seu limite de detecção nesta geometria inicial (em média 3,5 gramas por
amostra). Para tanto, foram utilizados potes de maior volume para as medidas de
40
K (de
15 a 20g por amostra), fazendo com que algumas amostras iniciais fossem reunidas em
um único pote cilíndrico.
Os galhos e as folhas apresentaram concentrações menores de
40
K. Não foi possível
separar as folhas em compartimentos jovens e velhos. Os brotos foi o compartimento
que obteve maiores concentrações desse radionuclídeo. Esses resultados sugerem uma
tendência de comportamento semelhante entre
137
Cs e
40
K em relação ao acumulo
desses elementos dentro dessa planta.
Os valores de concentração de
137
Cs e
40
K para a mandioqueira MC2 podem ser
vistos na Tabela 4.3. A Figura 4.2 mostra um esquema da separação dos
compartimentos e das amostras. Essa mandioqueira foi divida em 7 compartimentos:
mandioca, raiz, tronco principal, galhos, brotos, cascas e folhas. Nessa planta, por seus
Resultados
87
galhos possuírem um diâmetro maior, foi possível separar as cascas da parte lenhosa. As
duas mandiocas originaram uma amostra de parte interna cada (A e B) e outra amostra
de casca para cada uma. Foi possível ainda analisar uma amostra de raiz (R) e sua
respectiva casca.
Não foi possível separar as folhas em partes velhas e jovens, sendo para essa
mandioqueira um único compartimento de folha com 3 amostras. Diferente da MC1 foi
possível identificar o caule principal da MC2 e esse foi separado como um único
compartimento. Os outros caules secundários foram então separados em: galhos, e
brotos.
As amostras de casca das mandiocas e da raiz também apresentaram valores
mais elevados de concentração de
137
Cs. De novo, esse valor pode estar relacionado
com a propriedade de impregnação do césio. Não houve uma separação entre a
mandioca e a película que fica entre a parte interna e a casca. Entre os compartimentos
lenhosos os brotos novamente apresentaram valores mais elevados de
137
Cs e o tronco
principal os menores valores. Num comparativo entre todos os compartimentos dessa
planta esses foram os compartimentos que obtiveram os maiores e menores valores de
137
Cs, respectivamente.
Nessa mandioqueira, para a análise de
40
K, a planta foi dividida em 5
compartimentos. Não foi possível acumular massa suficiente para a análise de
40
K nas
cascas. O compartimento que apresentou o menor valor de concentração de
40
K foi o
caule principal e os maiores valores ficaram nas raízes e mandiocas. Essa mandioqueira
não parece ter a mesma preferência para o acúmulo de
137
Cs e
40
K, mostrando um
comportamento diferente a mandioqueira MC1.
Resultados
88
Na Figura 4.3 e na Tabela 4.4 pode ser visto a representação esquemática da
mandioqueira MC3 e os seus valores de concentrações nas amostras analisadas para
137
Cs e
40
K, respectivamente. Essa mandioqueira foi dividida em 6 compartimentos:
mandioca, raiz, tronco principal, brotos, cascas e folhas. A anatomia dessa planta é
diferente das outras duas anteriores e por isso não foi possível identificar o
compartimento galho, pois ao final do caule principal havia prolongamentos com o
mesmo diâmetro dos brotos.
As cascas das mandiocas e das raízes não aparentaram valores muito elevados de
137
Cs como aconteceu com as duas mandioqueiras anteriores. Isto é devido ao fato da
Figura 4.2:
Figura esquemática
das amostras analisadas da
mandioqueira MC2. As letras A e
B representam as mandiocas, R
representa a raiz, F1, F2 e F3 são
os locais de coleta de folhas e os
números de 1 a 15 as amostras de
caule.
Tabela 4.3: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na
mandioqueira MC2. Os valores após o sinal de ± representam
a incerteza experimental da amostra e os valores entre
parentes o desvio da média. A coluna N representa o número
de amostras analisadas.
Compartimento Legenda
Valores médios de Concentração
N
137
Cs
(Bq.kg
-1
)
N
Média de
40
K
Tubérculo
A
B
A – Casca
B – Casca
2 439 (64) 1 440 ± 60
2 818 (8) - -
Raiz
R
R – Casca
1
1
442 ± 39
1498 ± 111
1 442 ± 68
Caule Principal
1, 2, 3,
4 e 5
5 260 (21) 1 254 ± 26
Galhos
6, 7, 8,
9, e 10
5 358 (55)
1 338 ± 47
Brotos
11, 12, 13,
14 e 15
5 356 (71)
Cascas
1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9,
10, 11, 12,
13 e 14
14 630 (74) - -
Folhas
F1, F2,
F3 eF4
4 367 (45) 1 367 ± 52
Resultados
89
concentração de
137
Cs no solo ser menor que para as outras plantas. O compartimento de
maior concentração de
137
Cs para essa mandioqueira foram os brotos. Os demais
compartimentos apresentaram concentrações desse elemento praticamente iguais, dentro
da barra de erro. Entretanto o tronco principal tem uma tendência também nessa planta
de apresentar o menor valor de
137
Cs, assim como as mandiocas, que apresentaram
valores mais baixos nessa planta.
Para a análise de
40
K a mandioqueira foi dividida em 5 compartimentos:
mandioca, raiz, tronco principal, brotos e folhas. O compartimento que apresentou o
menor valor de concentração de
40
K foi a raiz e em seguida o tronco principal. Os
Tabela 4.4: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na
mandioqueira MC3. Os valores após o sinal de ±
representam a incerteza experimental da amostra e os
valores entre parentes o desvio da média. A coluna N
representa o número de amostras analisadas.
Compartimento Legenda
Valores médios de Concentração
N
137
Cs
(Bq.kg
-1
)
N
40
K (Bq.kg
-
1
)
Tubérculo
A e B 2 51 (12) 2 590 (204)
A e B
(Casca)
2 264 (134) -
Raiz
R 1 96 ± 19
1 356 ± 28
R
(Casca)
1 366 ± 37
Caule Principal
1, 2, 3,
4, 5,
6 e 7
7 80 (10) 1 401 ± 34
Brotos
8, 9
e 10
3 270 (70) 1 471 ± 41
Cascas
1, 2, 3,
4, 5,
6 e 7
3 180 (24) - -
Folhas F1 e F2 2 144 (6) 1 420 ± 37
Figura 4.3: Figura
esquemática das amostras
analisadas da mandioqueira
MC3. As letras A e B
representam as mandiocas, R
representa a raiz, F1 e F2 são
os locais de coleta de folhas e
os números de 1 a 10 as
amostras de caule.
Resultados
90
valores de potássio apresentaram pouca variabilidade nessa mandioqueira. Os maiores
valores de concentração ficaram no compartimento das mandiocas, semelhante ao que
aconteceu nas mandioqueiras anteriores.
A mandioqueira MC4 foi dividida em 7 compartimentos: mandiocas, raízes,
tronco principal, galhos, brotos, cascas, e folhas. A Figura 4.4 mostra um esquema sobre
a divisão das amostras dessa planta. Essa mandioqueira tem uma anatomia parecida com
a mandioqueira MC3 e, como pode ser visto na Tabela 4.5, um comportamento
semelhante em relação ao acúmulo de
137
Cs e
40
K nos compartimentos.
Tabela 4.5: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na
mandioqueira MC4. Os valores após o sinal de ±
representam a incerteza experimental da amostra e os
valores entre parentes o desvio da média. A coluna N
representa o número de amostras analisadas.
Compartimento Legenda
Valores médios de concentração
N
Média
de
137
Cs
N
Média
de
40
K
Tubérculo
A, B
e C
3 78 (12) 2 565 (203)
A, B
e C
(Casca)
3 169 (17) - -
Raiz
R1 e R2 2 79 (10) 1 366 ± 29
R1 e R2
(Casca)
1 192 ± 21 - -
Caule Principal
1, 2, 3
4, 5, 6,
7 e 8
8 119 (40) 1 522 ± 44
Galhos
9, 10
e 11
3 153 (26)
1 601 ± 54
Brotos 12 e 13 2 457 (141)
Cascas
1, 2, 3
4, 5, 6,
7 e 8
3 175 (107) - -
Folhas F 1 369 ± 44 1 414 ± 36
Figura 4.4:
Figura
esquemática das amostras
analisadas da mandioqueira
MC4. As letras A, B e C
representam as mandiocas,
R1 2 R2 representam as
raízes, F é o local de coleta
de folhas e os números de 1
a 13 as amostras de caule.
Resultados
91
As mandiocas apresentaram os menores valores de
137
Cs seguidas das raízes e do
tronco principal. Não foi possível analisar amostras das cascas desses tubérculos. O
compartimento de maior acúmulo desse elemento nessa planta foram os brotos, assim
como na MC3.
Para os valores de
40
K, a MC4 apresentou também pouca variação. O
compartimento de maior concentração foram os brotos seguidos pelas mandiocas e o
tronco principal. Diferentemente para essa mandioca, as folhas apresentaram valores
menores de
40
K do que o tronco principal.
De um modo geral, as mandioqueiras contaminadas (MC1, MC2, MC3 e MC4)
apresentaram alta variação entre os valores de concentração médio dos seus
compartimentos. Esse comportamento demonstra que elas poderiam estar sobre aspectos
externos diferentes uma das outras.
Apesar de terem sido coletadas no mesmo período, as plantas possuíam anatomias
diferenciadas e por isso poderiam estar em fases de crescimento diferente. Outro fator
que poderia explicar essa alta variação no comportamento desses vegetais é a
composição do solo e a quantidade de nutrientes disponíveis para essas mandioqueiras.
Esse assunto será discutido na secção 4.3.
A Tabela 4.6 e a Figura 4.5 mostram os valores de concentração de
40
K e a
estrutura esquemática da mandioqueira não contaminada MNC1. Essa mandioqueira foi
dividida em 7 compartimentos: mandioca, raiz, caule principal, galhos, brotos, cascas e
folhas jovens. Não foi possível analisar amostras de folhas velhas devido a pequena
quantidade de amostra.
A Tabela 4.6 mostra que o compartimento que teve maior acúmulo de
40
K nessa
planta foi a mandioca, entretanto com um desvio da média muito elevado, por possuir 2
mandiocas com valores de concentrações muito diferentes. Os brotos, cascas e folhas
Resultados
92
jovens são os compartimentos de maior concentração seguidos das mandiocas. Esses 3
compartimentos apresentaram valores iguais
40
K (dentro do desvio da média). A raiz
apresentou o menor valor de concentração seguido dos galhos e o caule principal.
Na Tabela 4.7 é possível ver os valores de concentração de
40
K para a
mandioqueira não contaminada MNC2. Essa mandioqueira foi dividida em 7
compartimentos: mandiocas, raiz, tronco principal, galhos, brotos, cascas e folhas
velhas. Um esquema da mandioqueira MNC2 pode ser visto na Figura 4.6. Diferente do
que aconteceu na mandioqueira MNC1, essa planta não teve quantidade de massa
suficiente para produzir uma amostra de folhas jovens.
Tabela 4.6: Valores de concentração d e
40
K na
mandioqueira MNC1. Os valores após o sinal de ±
representam a incerteza experimental da amostra e os
valores entre parentes o desvio da média. A coluna N
representa o número de amostras analisadas.
Compartimento Legenda N
Valores médios
de concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Tubérculo
A e B 2 475 (72)
A e B
(Cacas)
2 1217 (71)
Raízes R 1 349 ± 35
Caule Principal 1 e 2 2 445 (40)
Galhos Velhos
3, 4, 5,
6 e 7
5 411 (61)
Galhos Jovens 8 e 9 2 621 (138)
Casca 1 e 2 2 653 (4)
Folhas Jovens
F1, F2
e F3
3 634 (133)
Figura 4.5: Figura esquemática
das amostras analisadas da
mandioqueira MNC1. As letras A
e B representam as mandiocas, R
representa a raiz, F1, F2 e F3 são
os locais de coleta de folhas e os
números de 1 a 9 as amostras de
caule.
Resultados
93
Para a MNC2 o compartimento que apresentou o maior valor de concentração
para
40
K foram os brotos, seguidos pelas cascas e pelas mandiocas. O compartimento de
menor valor de concentração foi a raiz e, em seguida, as folhas velhas. Semelhante ao
que aconteceu nas mandioqueira contaminadas MC3, MC4 e MNC1 a mandioqueira
não contaminada MNC2 também apresentou a raiz como compartimento de menor
concentração.
Figura 4.6:
Figura esquemática
das amostras analisadas da
mandioqueira MNC2. As letras
A, B C representam as
mandiocas, divididas cada uma
em 2 amostras, R representa a
raiz, F é o locais de coleta de
folhas e os números de 1 a 5 as
amostras de caule.
Tabela 4.7: Valores de concentração d e
40
K na
mandioqueira MNC2. Os valores após o sinal de ±
representam a incerteza experimental da amostra e
os valores entre parentes o desvio da média. A
coluna N representa o número de amostras
analisadas.
Compartimento Legenda N
Valores
médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
Tubérculo
A, B, C,
D, E e F
6 353 (53)
A, B, C,
D, E e F
(Cascas)
5 509 (91)
Raízes
R
R (Casca)
1
1
193 ± 17
409 ± 43
Caule Principal 1 e 2 2 219 (55)
Galhos 3 1 279 ± 28
Galhos Jovens 4 e 5 2 463 (12)
Casca
1, 2
e 3
2 348 (1)
Folhas Velhas F 1 223 ± 21
Resultados
94
A última mandioqueira analisada foi a mandioqueira não contaminada MNC3.
Essa mandioqueira foi dividida em 8 compartimentos: mandiocas, raízes, tronco
principal, galhos, brotos, cascas, folhas velhas e folhas jovens. A Tabela 4.8 e a Figura
4.7 mostram os valores de concentração de
40
K para esses compartimentos e um
esquema dos locais de coleta de amostras, respectivamente.
O compartimento que apresentou o maio valor de concentração para essa
mandioqueira foi a casca, seguido das folhas jovens. E os compartimentos de menores
valores de
40
K foram os galhos e as mandiocas, seguido do tronco principal e raízes. As
folhas velhas também possuem valores médios de concentração semelhantes as raízes e
Tabela 4.8: Valores de concentração d e
40
K na
mandioqueira MNC3. Os valores após o sinal de ±
representam a incerteza experimental da amostra e
os valores entre parentes o desvio da média.
Compartimento Legenda N
Valores
médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Tubérculo
A, B e C 3 704 (34)
A, B e C
(Cascas)
3
796 (49)
Raízes
R1 e R2 2 1000 (99)
R1 e R2
(Casca)
1 578 ± 57
Caule Principal 1 e 2 2 958 (32)
Galhos 3, 4 e 5 3 794 (54)
Brotos 6, 7 e 8 1 1250 ± 142
Casca 1 e 2 1 2099 ± 91
Folhas Jovens F1, F2 e F3 1 1508 ± 86
Folhas Velhas F1, F2 e F3 3 1054 (7)
Figura 4.7: Figura esquemática
das amostras analisadas da
mandioqueira MNC3. As letras A,
B C representam as mandiocas,
divididas cada uma em 2 amostras,
R representa a raiz, F1 F2 e F3 são
os locais de coleta de folhas e os
números de 1 a 8 as amostras de
caule.
Resultados
95
ao tronco principal (dentro da barra de erro) entretanto com uma tendência de valores
maiores a esses compartimentos.
De uma maneira geral, as mandioqueiras contaminadas (MC1, MC2, MC3 e
MC4) apresentaram valores de concentração de
137
Cs e
40
K bastante variados. Um dos
motivos seria devido a anatomia bastante variada de cada um desses vegetais. Contudo,
é possível notar que há um maior acúmulo de césio e potássio nas partes mais jovens
(brotos, folhas e galhos) quando comparadas com as partes mais velhas (caule
principal). Com o objetivo de obtermos um comportamento médio destes elementos
nesta espécie planta, no item 4.2.1, será apresentando um cálculo de proporcionalidade
entre os compartimentos jovens e velhos da planta.
4.2.1.2 Bananeiras
Foram analisadas 2 bananeiras para esse trabalho. Uma contaminada com
137
Cs
(BC) e outra sem a presença desse radioisótopo (BNC).
A Tabela 4.9 mostra os valores de concentração para cada amostra analisada da
bananeira contaminada BC, referente a cada compartimento dessa planta. Essa
bananeira foi dividida em 6 compartimentos: caule (pseudocaule) interno e externo,
talos, folhas, polpa e cascas dos frutos. Os frutos dessa bananeira estavam todos
maduros. A Figura 4.8 mostra uma representação esquemática de como era a bananeira
BC.
Para essa planta o compartimento que apresentou o maior valor de concentração
de
137
Cs foi o pseudocaule interno, seguido das cascas das bananas e dos talos das
folhas. O compartimento de menor concentração foi a polpa da banana, seguido das
folhas. Para a bananeira BC os valores de concentração de
40
K seguiram a mesma
tendência de acúmulo do que o
137
Cs.
Resultados
96
A bananeira não contaminada BNC foi dividida em 8 compartimentos: caule
(pseudocaule) interno e externo, talos das folhas, folhas, cascas e flores do coração,
talos dos frutos e frutos. A Figura 4.9 mostra um esquema da localização de cada
amostra analisada. Essa bananeira possuía um cacho de bananas maior do que o da
bananeira contaminada, entretanto seus frutos estavam verdes.
Na Tabela 4.10 é possível ver os valores de concentração de
40
K para a
bananeira BNC. Seguindo um comportamento semelhante ao da bananeira contaminada
BC, essa bananeira teve a parte interna do pseudocaule como sendo o compartimento de
maior concentração de
40
K e as folhas e frutos foram os compartimentos de menor
concentração. As cascas do coração foi o segundo compartimento de maior
concentração. As flores do coração apresentaram uma grande variação nas
concentrações de
40
K, tendo valores altíssimos para as flores mais externas, maior até
que a parte interna do pseudocaule, variando até uma concentração abaixo dos frutos e
Tabela 4.9: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na bananeira BC. Os
valores entre parentes representam o desvio da média e a coluna N o número de
amostras analisadas
Compartimento Legenda N
Valores médios de concentração
137
Cs (Bq.kg
-1
)
40
K (Bq.kg
-1
)
Caule
Principal
Interno
A1, A2,
B1 e B2
4 24 (2) 1321 (64)
Externo
A
B
23
24
40 (11)
24 (5)
1587 (361)
957 (124)
Talos F1, F2 e F3 5 17 (2) 755 (164)
Folhas F1, F2 e F3 6 12 (1) 641 (110)
Futos
Polpa
P1, P2, P3,
P4, P5 e P6
3 7,4 (0,5) 481 (7)
Cascas
P1, P2, P3,
P4, P5 e P6
6 20 (3) 1176 (93)
Resultados
97
folhas. Os talos das folhas e dos frutos apresentaram concentrações médias praticamente
iguais, semelhante ao que aconteceu com as folhas e os frutos.
Diferentemente das mandioqueiras, não houve um favorecimento no acúmulo de
césio ou potássio nas partes jovens das bananeiras. A parte interna do pseudo-caule
apresentou maiores concentrações de
137
Cs e
40
K que as partes de crescimento, como
folhas, talos e frutos. Com isso, foi possível observar que embora o césio e o potássio
tenham apresentado distribuições semelhantes nas plantas, sua taxa de acúmulo em um
dado compartimento apresenta uma grande dependência da espécie da planta.
Figura 4.8:
Figura esquemática das
amostras analisadas da bananeira BC. As
letras A e B são as amostras dos discos
analisados, divididas cada uma em 2
compartimentos (interno e externo), P1
até P6 representam pencas de bananas
analisadas e F1 F2 e F3 são os locais de
coleta de folhas.
Figura 4.9:
Figura esquemática das
amostras analisadas da bananeira BNC.
A letra A é o disco analisado, divididas
em 2 compartimentos (interno e externo),
P1 até P5 representam pencas de bananas
analisadas, F1e F2 são os locais de coleta
de folhas e C,F é o local de coleta das
amostras do coração.
Resultados
98
A banana é um alimento popularmente conhecido como rico em potássio. Um
fato interessante a ser observado é que as concentrações de
137
Cs e
40
K na polpa da
banana são cerca de 3 vezes menores do que nas cascas, sendo a polpa o compartimento
de menor acúmulo desses elementos. Um vez que se busque nas bananas uma fonte de
potássio seria interessante a utilização das cascas como fonte desse nutriente.
4.2.1.3 Mamoeiros
Foram analisados para esse trabalho três mamoeiros do tipo papaia, também
conhecidos popularmente como papaieiras. Duas dessas plantas foram cultivadas em
Tabela 4.10: Valores de concentração de
40
K na bananeira não contaminada BNC.
Os valores após o sinal de ± representam a incerteza experimental da amostra e os
valores entre parentes o desvio da média. A coluna N o número de amostras
analisadas
Compartimento Legenda N
Valores médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Caule
Principal
Interno A1 e A2 2 2329 (115)
Externo A 22 1421 (176)
Talos F1 e F2 3 1410 (96)
Folhas F1 e F2 2 1243 (85)
“Coração”
Cascas
Externo
Interno
1
1
1944 ± 104
1746 ± 78
Flores
Externo
Meio
Interno
1
1
1
2762 ± 55
972 ± 73
1251 ± 38
Talo dos frutos
P1, P2, P3,
P4 e P5
3 1410 (96)
Frutos
P1, P2, P3,
P4 e P5
5 1203 (52)
Resultados
99
solo com a presença de
137
Cs (PC1 e PC2) e a outra em solo sem a presença desse
radionuclídeo (PNC).
A papaieira contaminada PC1 foi dividida em 9 compartimentos: tronco
principal interno e externo, haste, talos das folhas, folhas e sementes, casca e polpa dos
frutos. A Figura 4.10 mostra um esquema dos locais de coleta das amostras analisadas
para essa planta e a Tabela 4.11 mostra os valores de concentrações de
137
Cs e
40
K em
todas essas amostras.
Na Tabela 4.11 pode ser observado que para a papaieira PC1 o compartimento
de maior acúmulo de
137
Cs é a raiz, seguido de perto pela parte interna do tronco
Tabela 4.11: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na papaieira contaminada PC1.
Os valores após o sinal de ± representam a incerteza experimental da amostra e os
valores entre parentes o desvio da média. A coluna N o número de amostras analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores médios de concentração
137
Cs (Bq.kg
-1
)
40
K (Bq.kg
-1
)
Raiz Principal R1 e R2 2 990 (87) 1734 (447)
caule
Principal
Interno
A
B
C
4
4
4
892 (101)
682 (71)
578 (48)
2431 (73)
1801 (109)
1407 (176)
Externo
A
B
C
8
8
4
285 (47)
264 (29)
282 (59)
708 (49)
691 (72)
638 (89)
Talos H 1 519 ± 17 2055 ± 72
Folhas F1 e F2 2 395 (74) 1244 (25)
Frutos
Cascas
M1, M2
e M3
3 482 (86) 1594 (284)
Polpa
M1, M2
e M3
3 485 (9) 1514 (35)
Sementes
M1, M2
e M3
3
353 (35) 885 (75)
Resultados
100
principal. Para as concentrações de
40
K o compartimento de maior concentração
foram os talos, seguidos da haste, da parte interna do tronco principal e da raiz. As
sementes dos frutos e as folhas apresentaram os menores valores de concentração, tanto
de
137
Cs quanto de
40
K, para essa planta. Em seguida vem a polpa e as cascas dos frutos
que não apresentam diferença no acúmulo desses radionuclídeos.
Figura 4.11:
Figura esquemática das
amostras analisadas da papaieira PC2. R
representa as amostras de raízes e as
letras A, B e C são as amostras dos discos
analisados, divididas cada uma em 2
compartimentos (interno e externo),
Figura 4.10: Figura esquemática das
amostras analisadas da papaieira PC1.
R1 e R2 são as amostras de raízes, as
letras A, B e C são as amostras dos discos
analisados, divididas cada uma em 2
compartimentos (interno e externo), M1,
M2 e M3 representam as amostras de
mamão analisadas divididas em cascas,
polpa e caroço, H representa a haste de
sustentação das folhas e F1 e F2 são os
locais de coleta de folhas.
Resultados
101
As amostras de caule principal foram divididas em 3 discos e separadas em
partes interna e externa. Pode-se observar que para a papaieira PC1 existe um
decréscimo entre os valores médios de concentração de
137
Cs e
40
K, na parte interna do
tronco principal, a medida que o disco se torna mais elevado no tronco. Esse mesmo
comportamento foi observado para a bananeira BC que apresentou em média
concentrações maiores de
137
Cs e
40
K no disco A que está mais abaixo que o disco B.
Na Tabela 4.12 podem ser visto que os valores de concentração para o mamoeiro
contaminado PC2. Esse mamoeiro só pode ser dividido em 3 compartimentos devido ao
seu pequeno porte: raiz e parte interna e externa do tronco principal. Um esquema dos
locais de coleta de amostras dessa papaieira pode ser visto na Figura 4.11.
O tronco principal dessa papaieira também foi dividido em 3 discos e o mesmo
comportamento em relação ao aumento das concentrações de
137
Cs e
40
K em relação a
altura do disco também foi observado. Adicionalmente, para essa papaieira esse
aumento fica evidente tanto na parte interna quanto na parte externa do caule.
Tabela 4.12: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na papaieira contaminada
PC2. Os valores após o sinal de ± representam a incerteza experimental da amostra e
os valores entre parentes o desvio da média. A coluna N o número de amostras
analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores médios de concentração
137
Cs (Bq.kg
-1
)
40
K (Bq.kg
-1
)
Raiz Principal R 1 2243 ± 69 1178 ± 59
Tronco
Principal
Interno
A
B
C
4
4
4
1119 (76)
788 (54)
333 (53)
1360 (169)
1247 (254)
954 (102)
Externo
A
B
C
8
8
4
606 (65)
304 (47)
173 (20)
800 (124)
596 (166)
531 (37)
Resultados
102
A raiz dessa planta teve valor de concentração de
40
K compatível com os valores
da parte interna do tronco principal, Entretanto o valor de
137
Cs, nesse compartimento,
ficou muito maior que os valores médios de concentração desse radionuclídeo na parte
interna da papaieira PC2, podendo este, estar relacionado à impregnação do
137
Cs nas
cascas da raiz.
A papaieira não contaminada PNC era a maior entre as três papaieiras analisadas
e por isso, a que resultou em um maior número de amostras. Essa planta foi dividida em
6 compartimentos: parte interna e externa do tronco principal, talos das folhas, folhas e
cascas e polpa dos frutos. Assim, como foi dito no capítulo 2, o tronco principal foi
dividido em 10 discos, cada disco resultando em 24 amostras. Na Tabela 4.13 são
apresentados os valores médios de concentração de
40
K nos compartimentos analisados
da papaieira não contaminada PNC. A copa de folhas resultou em um número grande de
amostras podendo ser divididos em 5 partes de acordo com a altura. A Figura 4.12
mostra um esquema dessa planta onde essas questões podem ser observadas.
Essa papaieira teve um comportamento semelhante às outras papaieiras
analisadas. A parte interna do tronco principal foi o compartimento de maior acúmulo
de
40
K seguido das folhas e frutos. As folhas e as cascas, polpas e sementes dos frutos
tiveram concentrações praticamente constantes (dentro do desvio da média) de
40
K. Por
fim, o talo das folhas foi o compartimento de menor concentração.
O comportamento observado no tronco principal das papaieiras contaminadas (PC1 e
PC2), de decréscimo de concentração (tanto de
137
Cs quanto de
40
K) a medida que a
altura do tronco vai aumentando não foi verificada para as concentrações de
40
K na
papaieira não contaminada PNC.
Um comportamento interessante foi observado em relação as concentrações de
40
K nos talos e folhas em função da altura da copa de folhas. A Figura 4.13 mostra um
Resultados
103
gráfico das concentrações de
40
K, nas folhas e nos talos, em função dos locais de coleta
das respectivas amostras. A altura de cada local de coleta decresce de F1 até F5 e por
sua vez a idade das folhas vai aumentando nessa mesma ordem. Ou seja, em F1 é onde
as folhas brotam e tem um tamanho menor (motivo pelo qual não foi possível obter
massa suficiente para uma amostra de talos), até F5 onde as folhas e os talos são os
Figura 4.12:
Figura esquemática das amostras
analisadas da papaieira PNC: As letras de A até J são as
amostras dos discos analisados, divididas cada uma em 2
Resultados
104
Tabela 4.13: Valores de concentração de
40
K na papaieira não
contaminada PNC. Os valores após o sinal de ± representam a
incerteza experimental da amostra e os valores entre parentes o
desvio da média. A coluna N o número de amostras analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Caule Principal
Interno
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
2412 (405)
2352 (588)
2706 (427)
2698 (220)
1436 (310)
2895 (98)
2523 (200)
2421 (182)
2421 (254)
2146 (226)
Externo
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
1892 (145)
1990 (218)
1505 (434)
658 (137)
488 (180)
950 (56)
2033 (159)
1053 (115)
1362 (85)
1199 (127)
Talos
F2
F3
F4
F5
4
3
4
5
1385 (146)
1028 (43)
944 (51)
579 (54)
Folhas
F1
F2
F3
F4
F5
3
8
13
6
6
972 (50)
1090 (92)
1190 (95)
1299 (190)
1404 (120)
Frutos
Cascas
M1, M2
e M3
3 1242 (142)
Polpa
M1, M2
e M3
4 1287 (25)
Sementes
M1, M2
e M3
1 1286 ± 161
Resultados
105
maiores entre todos. As folhas da região F5 são as mais velhas entre todas, mas não
estavam secas e nem amareladas, somente com uma coloração verde mais escura que as
mais recentes.
O que o gráfico da Figura 4.13 mostra é que enquanto existe um decréscimo nos
valores de concentração de
40
K nos talos as concentrações desse elemento nas folhas
aumentam em função da sua idade. A inversão nas concentrações de potássio nesses
compartimentos pode estar relacionada com a dinâmica de transporte desse elemento no
envelhecimento das folhas.
Figura 4.13: Gráfico das concentrações de
40
K nas folhas e nos talos da papaieira
PCN em função dos locais de coletas de amostra de folhas. A distribuição de F1 até F5
pode ser visto na Figura 4.12. Os pontos vermelhos são referentes as amostras de talos
e os quadrados pretos são referentes as amostras de folhas.
De uma maneira geral, as papaieiras (PC1, PC2 e PNC) tiveram comportamentos
semelhantes em relação ao acúmulo de
40
K e
137
Cs, tendo uma distribuição desses
Resultados
106
radionuclídeos no interior das plantas semelhante ao das bananeiras (BC e BNC), onde
o compartimento de maior acúmulo foi sempre a parte interna do caule principal, e as
partes aéreas os menores valores.
4.2.1.4 Goiabeiras
Foram analisadas três goiabeiras para esse trabalho de dissertação de mestrado.
Uma delas cultivada na presença de
137
Cs e outras duas sem esse elemento no solo.
Para a goiabeira contaminada GC foi retirado um dos seus galhos para ser
analisado. Outros trabalhos realizados pelo grupo (Anjos et al. 2008) comprovaram que
as amostras de galhos (com diâmetros próximo ao do tronco principal) possuem
praticamente os mesmos valores de
137
Cs e
40
K no seu interior e em suas cascas, desta
forma foi possível analisar todos os compartimentos de interesse dessa árvore sem ter
que matá-la. Esse galho ficava a um metro do solo e era o primeiro galho que se
ramificava do tronco principal.
Com isso, foi possível dividir a goiabeira GC em 8 compartimentos: tronco principal,
cascas, galhos, talos velhos, brotos, folhas velhas, folhas jovens, e frutos jovens. A
Figura 4.14 mostra um esquema dos locais de coleta das amostras da goiabeira GC.
Na Tabela 4.14 pode-se ver os valores de concentração média de
137
Cs e
40
K
para essa árvore. Os compartimentos de menores valores de concentração para o
137
Cs
na goiabeira GC foram: o tronco principal, os galhos e o talos velhos, com
concentrações praticamente iguais, seguidos dos talos jovens e folhas velhas. O
compartimento que
Resultados
107
apresentou o maior valor de concentração foi o das folhas jovens, seguido dos frutos
jovens. Um comportamento semelhante foi observado para os valores de
40
K nessa
goiabeira.
A Figura 4.15 mostra um esquema dos locais de coleta de amostras da goiabeira
não contaminada GNC1. Para essa goiabeira o mesmo procedimento foi adotado em
relação a coleta das amostras. Um galho representativo de diâmetro compatível com o
do tronco principal foi cortado e originou as amostras analisadas. A goiabeira GNC1 foi
dividida em 9 compartimentos: raiz, tronco principal, cascas, galhos, brotos, folhas
Figura 4.14: Figura esquemática das amostras analisadas na
goiabeira GC: Os números de 1 a 5 são as amostras do caule, G
representa o local de coleta da amostra de frutos e FV e FJ são
os locais de coleta de brotos e folhas.
Resultados
108
velhas, folhas jovens, frutos maduros e frutos verdes. A Tabela 4.15 mostra os valores
de concentração de
40
K para as amostras analisadas.
A goiabeira não contaminada GNC1 teve um comportamento em relação as
concentrações de
40
K semelhante ao goiabeira GC. O compartimento que teve menor
valor de concentração foi o tronco principal e as raízes, seguidos dos galhos, brotos e
folhas velhas. O compartimento de maior concentração foi o dos frutos jovens, seguido
das cascas, frutos maduros e folhas jovens.
Tabela 4.14: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na goiabeira
contaminada GC. Os valores após o sinal de ± representam a incerteza
experimental da amostra e os valores entre parentes o desvio da média. A
coluna N representa o número de amostras analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores médios de concentração
137
Cs (Bq.kg
-1
)
40
K (Bq.kg
-1
)
Tronco Principal
1, 2
e 3
3
42 (2) 178 (25)
Galhos 4 e 5 2 40 (2) 180 (13)
Cascas 1, 2 e 3 2 124 (4) 411(22)
Brotos FJ 1 115 ± 4 399 ± 25
Folhas Velhas FV 3 113(3) 664(7)
Folhas Jovens FJ 3 223(13) 849(74)
Frutos Jovens G 2 198(4) 765(9)
Resultados
109
Na Figura 4.16 podem-se observar os locais de coleta de amostras da goiabeira
não contaminada GNC2. Essa goiabeira foi totalmente cortada e foram analisadas
amostras do seu tronco principal, suas raízes e um de seus galhos. Essa goiabeira foi
dividida em 7 compartimentos: raiz, tronco principal, cascas, galho, brotos, folhas
Figura 4.15: Figura esquemática das
amostras analisadas na goiabeira GNC1: R
é o local de coleta de amostra da raiz, os
números 1 e 2 são as amostras do caule,
GM representa o local de coleta da
amostra de frutos maduros e GV de frutos
verdes, FV é o local de coleta de folhas
velhas e FJ o locai de coleta de brotos e
folhas jovens
Tabela 4.15: Valores de concentração de
40
K
na goiabeira não contaminada GNC1. Os
valores após o sinal de ± representam a
incerteza experimental da amostra e os valores
entre parentes o desvio da média. A coluna N
representa o número de amostras analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores
médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Raiz R 1 195 ± 17
Tronco Principal 1 1 174 ± 19
Galhos 2 1 244 ± 23
Cascas 1 1 436 ± 28
Brotos FJ 1 277 ± 19
Folhas Velhas FV 1 265 ± 19
Folhas Jovens FJ 1 394 ± 36
Frutos Maduros GM 1 413 ± 33
Frutos Verdes GV 4 466 (52)
Tronco Principal 1 e 2 2 406 (42)
Galhos 3 1 377 ± 32
Cascas 1, 2 e 3 1 1023 ± 74
Brotos FJ 1 669 ± 41
Folhas Velhas FV 4 750 (60)
Folhas Jovens FJ 2 1172 (82)
Resultados
110
velhas, folhas jovens. Na Tabela 4.16 podem-se observar os valores de concentração de
40
K para as amostras
analisadas. O comportamento dessa goiabeira é muito semelhante com o da goiabeira
não contaminada GNC1. Essa goiabeira não teve massa de frutos suficientes para
completar uma amostra. Nessa goiabeira também as raízes, o tronco principal, e os
Figura 4.16:
Figura esquemática das
amostras analisadas na goiabeira GNC2:De
R1 até R5 são os locais de coleta de amostra
de raízes, os números 1, 2 e 3 são as
amostras do caule, GM representa o local
de coleta da amostra de frutos maduros e
GV de frutos verdes, FV é o local de coleta
de
f
olhas velhas e FJ o locai de coleta de
Tabela 4.16: Valores de concentração de
40
K na
goiabeira não contaminada GNC2. Os valores
após o sinal de ± representam a incerteza
experimental da amostra e os valores entre
parentes o desvio da média. A coluna N representa
o número de amostras analisadas
.
Compartimento Legenda N
Valores
médios de
concentração
40
K (Bq.kg
-1
)
Raízes
R1, R2, R3,
R4 e R5
5 354 (65
Tronco Principal 1 e 2 2 406 (42)
Galhos 3 1 377 ± 32
Cascas 1, 2 e 3 1 1023 ± 74
Brotos FJ 1 669 ± 41
Folhas Velhas FV 4 750 (60)
Folhas Jovens FJ 2 1172 (82)
Resultados
111
galhos, foram os compartimentos de menor concentração de
40
K. As folhas jovens foi o
compartimento de maior acúmulo desse radionuclídeo, seguido das cascas e das folhas
velhas.
De uma forma geral o comportamento das 3 goiabeiras (GC, GNC1 e GNC2) foi
semelhante. Não foi observado diferença significativa entre as concentrações tanto de
137
Cs quanto de
40
K, no tronco principal, nas raízes e nos galhos, sendo sempre esses os
compartimentos de menor acúmulo desses radioisótopos. Os compartimentos de
crescimento, como os frutos, folhas, cascas e brotos obtiveram os maiores valores de
concentração de
137
Cs e
40
K e os compartimentos mais jovens tiveram sempre maior
concentração desses elementos do que os compartimentos mais antigos, por exemplo:
folhas jovens > folhas velhas, frutos verdes > frutos maduros, brotos > galhos. O
comportamento de todas as goiabeiras também se assemelha ao comportamento das
mandioqueiras, em relação aos compartimentos que possuem o maior acumulo de
137
Cs
e
40
K.
4.2.1.4 Mangueiras
Nesse trabalho foi analisada uma mangueira cultivada em solo com a presença
de
137
Cs, a mangueira MC . Semelhante ao acontecido nas goiabeiras GC e GNC1, foi
retirado um galho representativo de dimensões próximas ao do tronco principal e com
brotos e folhas suficientes para completarem os compartimentos necessários.
A Figura 4.17 mostra um esquema de como era a mangueira MC e onde foram
os locais de coleta das amostras analisadas. Essa mangueira foi dividida em 8
compartimentos, tronco principal, cascas, galhos, talos velhos, brotos, folhas velhas,
folhas jovens (verde escuro) e folhas jovens (verde claro). A Tabela 4.17 mostra os
valores de concentração de
137
Cs e
40
K dessa mangueira.
Resultados
112
O comportamento observado na mangueira MC é semelhante ao das goiabeiras.
Os compartimentos de menores valores de concentração de
137
Cs e
40
K foram os galhos
e o tronco principal, seguidos das cascas e dos talos velhos. As folhas jovens foi o
compartimento de maior concentração, dos brotos e folhas velhas.
Juntamente com as mandioqueiras e as goiabeiras, essa mangueira seguiu o
mesmo comportamento quando a distribuição de
137
Cs e
40
K em relação aos
compartimentos, tendo os galhos e tronco principal sempre menor acúmulo do que os
compartimentos aéreos. Isso mostra uma tendência de plantas lenhosas terem um
comportamento semelhante em relação ao acúmulo de
137
Cs e
40
K nos compartimentos
analisados.
Figura 4.17: Figura esquemática das amostras
analisadas na mangueira MC: Os números 1 e 2 são as
amostras do caule, F1 e F2 são os locais de coleta de
brotos, talos e folhas.
Resultados
113
4.2.2 Distribuição Radial
A análise radial permite uma investigação detalhada do comportamento
dos radionuclídeos em função do raio ou dos anéis de crescimento do caule.
Diferentemente do que encontrado na literatura, nosso grupo tem realizado análises
bidimensionais do comportamento do
137
Cs e
40
K. Este procedimento permite obter
resultados mais abrangentes.
4.2.2.1 Mamoeiros
A Figura 4.18 mostra um gráfico bidimensional da distribuição de
137
Cs e
40
K,
nos disco A, B e C da papaieira PC1. Analisando-se a distribuição de cores, as
concentrações dos radionuclídeos analisados aumentam a mediada que as cores variam
Tabela 4.17: Valores de concentração de
137
Cs e
40
K na mangueira
contaminada MC. Os valores após o sinal de ± representam a
incerteza experimental da amostra e os valores entre parentes o
desvio da média. A coluna N representa o número de amostras
analisadas
.
Compartimento Legenda
Valores médios de concentração
N
137
Cs (Bq.kg
-1
)
40
K (Bq.kg
-1
)
Tronco Principal 1 1 243 ± 9 173 ± 33
Galhos 2 1 227 ± 7 178 ± 36
Cascas 1 e 2 1 349 ± 12 624 ± 99
Talos Velhos F3 2 369 (21) 271 (18)
Brotos F1 e F2 2 762 (33) 650 (48)
Folhas Velhas F3 3 431(26) 330(17)
Folhas Jovens F2 4 852(99) 540(21)
Resultados
114
Figura 4.18: Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na papaieira
contaminada PC1, nos discos: a) A, b) B e c) C. A variação das cores desde o azul
escuro até o vermelho representa o aumento dos valores de concentração.
do azul mais escuro até o vermelho. A partir destas Figuras é possível observar que
tanto o Cs quanto o K apresentam distribuições semelhantes, sendo os maiores valores
de concentrações na parte interna do caule do mamoeiro. O mesmo efeito é observado
na papaieira PC2, conforme apresentado na Figura 4.20. O mesmo tipo de análise foi
Resultados
115
realizado na papaieira não contaminada PNC. Este comportamento é justificado pelo
fato de que o transporte dos nutrientes ocorre pela parte interna do caule dessas plantas.
Figura 4.19: Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na papaieira
contaminada PC2, nos discos: a) A, b) B e c) C. A variação das cores desde o azul
escuro até o vermelho representa o aumento dos valores de concentração.
Resultados
116
4.2.2.2 Bananeiras
Procedimentos semelhantes ao realizado para os mamoeiros foram realizados
para a investigação da distribuição bidimensional de
137
Cs e
40
K nas bananeiras BC. Dos
pseudocaules dessas bananeiras foram retiradas secções transversais em forma de discos
para a análise. Como já foi mencionado no capitulo 2, o pseudocaule das bananeiras são
formados por uma parte interna suculenta (onde se dá o transporte dos nutrientes) com
as bainhas das folhas antigas que vão se superpondo uma as outras sobre esta parte
interna. Assim, quando separados os discos do pseudocaule a separação das amostras
para a análise bidimensional foi feita seguindo essa divisão natural estabelecida pela
planta. Cada bainha de folha que se juntou ao caule originou uma amostra da parte
externa, até chegar ao centro. Esse então originou as amostras da parte interna do
pseudocaule.
Para bananeira contaminada BC foram analisados dois discos. O disco A
encontrava-se próximo à base e o disco B a 1 metro, aproximadamente, do solo. A
distribuição bidimensional de
137
Cs e
40
K para o disco A pode ser observada na Figura
4.22a. A Figura 4.22b apresenta a distribuição para o disco B. Pode-se observar que a
distribuição de
137
Cs parece ter um comportamento semelhante a distribuição de
40
K.
Para o disco A as concentrações desses dois elementos são mais elevadas nas
extremidades dos discos e vão diminuindo à medida que se aproximam do centro. O
mesmo comportamento foi evidenciado para o disco B.
Resultados
117
Figura 4.20: Diagrama bidimensional das concentrações de
137
Cs e
40
K na bananeira
contaminada BC, nos discos: a) A e b) B. A variação das cores desde o azul escuro até
o vermelho representa o aumento dos valores de concentração.
4.3 Correlações de transporte e acúmulo de
137
Cs e
40
K
O estudo das concentrações de
137
Cs e
40
K pode trazer muitas informações a
respeito do funcionamento de organismos biológicos, bem como tentar compreender os
principais mecanismos de absorção, transporte e acúmulo de nutrientes pelos vegetais.
Além disso, em situações de acidente nuclear ou radiológico, é possível prever como
acontecerá a contaminação e descontaminação do ecossistema, uma vez que os
Resultados
118
radionuclídeos ficam presentes no meio ambiente na forma de íons e podem ser
absorvidos pelos vegetais.
Com isso, o fator de transferência (FT) tem sido muito usado para tentar
responder alguma dessas perguntas. Entretanto, como foi mostrado no capitulo 3, as
incertezas provenientes da sua formulação fazem com que novos mecanismos sejam
elaborados para a melhor compreensão dos fenômenos citados acima.
Além disso, é fundamental aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos que
envolvem a absorção e transporte de cátions inorgânicos monovalentes, uma vez que os
resultados apresentados anteriormente revelam que há uma grande semelhança entre o
comportamento do
137
Cs com
40
K. Esta evidência pode estar indicando que este
radionuclídeo possa ser usado como traçador destes elementos.
4.3.1 Fator de Concentração (FC)
Conforme observado nos resultados apresentados, os radionuclídeos têm a
capacidade de acumular-se nos diferentes compartimentos das plantas e os valores das
suas concentrações podem ser estimados se existir uma correlação entre as
concentrações desses compartimentos. Com o intuito de avaliar a existência dessa
correlação será proposto um mecanismo simples, a fim de detectar esse fator de
concentração em relação a um compartimento fixo, o FC.
Uma vez que os nutrientes são absorvidos pelas raízes das plantas, eles possuem
a capacidade de migrar pelo seu interior e ser transportado para respectivos
compartimentos de crescimento da planta, a fim de exercerem seus papeis fisiológicos
naturais. Com isso, essa proposta visa normalizar as concentrações se
137
Cs e
40
K nesses
compartimentos pela concentração das raízes. Entretanto, é observado pelos trabalhos
realizados no grupo que as concentrações desses radionuclídeos na raiz principal dos
Resultados
119
vegetais estudados são praticamente iguais às concentrações no interior do caule
principal e até mesmo de galhos mais velhos. Desse modo, a parte interna do caule
principal foi escolhida para normalizar as concentrações dos outros compartimentos,
ainda sendo corroborado com o fato de que as análises possam ser feitas, sem a
necessidade de danificar o crescimento da planta de interesse. Além disso, também é
extraído um fator complicador, onde foi observado que algumas amostras de raízes
apresentaram um elevado grau de impregnação ou incrustação de
137
Cs proveniente do
contato da raiz com o solo e não simplesmente do seu processo de absorção.
Assim, o Fator de Concentração nos compartimentos (FC) pode ser definido
como:
Caule
j
j
C
C
FC =
(4.2)
onde C
j
são os valores de concentração, em Bq.kg
-1
, de
137
Cs ou
40
K no compartimento j
e C
caule
é a concentração de
137
Cs ou
40
K, em Bq.kg
-1
, no caule principal.
A partir dos valores apresentados nas Tabelas 4.3 a 4.6 para as mandioqueiras
contaminadas por
137
Cs foram calculados os valores de FC[Cs] e FC[K] para essas
plantas. Os valores médios obtidos são apresentados na Tabela 4.18. De forma análoga,
foram calculados os valores de FC[Cs] e FC[K] nos compartimentos analisados para a
papaieira (PC1), a bananeira (BC), a goiabeira (GC) e a mangueira (MC). Os valores
obtidos são apresentados nas Tabelas 4.19 a 4.22, respectivamente. Além disso, também
são apresentados os valores de FC[K] para as plantas não contaminadas, como: a
mandioqueira (MNC3), a bananeira (BNC), papaieira (PNC), e as goiabeiras (GNC1 e
GN2).
Na Tabela 4.18 podem ser observados que os valores de FC[Cs] e FC[K] para as
mandioqueiras contaminadas mostraram valores semelhantes para todos os
Resultados
120
compartimentos, tendo, exceto o tubérculo, apresentado valores maiores que o tronco
principal. As raízes e os galhos apresentaram concentração próxima a 1, evidenciando a
semelhança entre o acúmulo desses radionuclídeos nesses compartimentos. Os valores
de FC[K] para a mandioqueira não contaminada MNC3 apresentou valores semelhantes
ao FC[K] das mandioqueiras contaminadas, revelando não haver diferença no acúmulo
de
40
K em mandioqueiras com, ou sem a presença de
137
Cs no solo onde foram
cultivadas.
Para as papaieiras PC1 os valores de FC[Cs] e FC[K] também foram
semelhantes, como pode ser visto na Tabela 4.19. Os valores de FC [K] para a papaieira
PNC mostraram uma distribuição semelhante aos valores de FC da papaieira PC1. É
interessante notar que esses valores mostraram um comportamento bem distinto ao das
Tabela 4.18: Valores de Fatores de Concentração (FC) nas
mandioqueiras MC1 até MC4 e MNC3. Os valores entre parentes
representam o desvio da média.
j
Compartimento
Fatores de Concentração
(MC1 até MC4) MNC3
FC[Cs] FC[K] FC[K]
1 Raiz principal 1,13(0,14) 1,09(0,12) 1,04(0,11)
2 Tubérculo 0,86(0,11) 0,82(0,04) 0,73(0,04)
3 Tronco Principal 1,00(0,12) 1,00(0,05) 1,00(0,05)
4 Cascas 2,28(0,36) 2,37(0,13) 2,19(0,12)
5 Galhos 1,11(0,18) 1,11(0,10) 0,83(0,06)
6 Brotos 1,34(0,15) 1,25(0,13) 1,30(0,15)
7 Folhas Velhas 1,40(0,14) 1,18(0,15) 1,10(0,10)
8 Folhas Novas 1,81(0,18) 1,67(0,13) 1,57(0,10)
Resultados
121
mandioqueiras. Exceto pelas raízes, os valores de FC[Cs] e FC[K] foram todos menores
do que 1. Indicando que os outros compartimentos, inclusive os compartimentos de
crescimento, como folhas e frutos, não acumulam maiores níveis de concentração do
que a parte interna do tronco principal, sendo essa a parte da planta de maior reserva
desses elementos. As raízes da papaieira PC1 apresentaram valores de FC[Cs] e FC[K]
próximo a 1, confirmando a semelhança entre o comportamento de
137
Cs e
40
K entre
esse compartimento e a parte interna do caule principal.
As bananeiras BC e BNC tiveram um comportamento em relação aos valores de
FC semelhante ao encontrado pelas papaieiras. Na Tabela 4.20 pode-se observar que
todos os valores de FC para as bananeiras são semelhantes e novamente esses resultados
Tabela 4.19: Valores de Fatores de Concentração (FC) para as
papaieiras PC1 e PNC. Os valores entre parentes representam o desvio
da média.
j Compartimento
Fatores de Concentração
PC1 PNC
FC[Cs] FC[K] FC[K]
1 Raiz Principal 1,36(0,25) 1,12(0,15) -
2
Tronco
Principal
Externo 0,38(0,09) 0,35(0,06) 0,49(0,12)
3 Interno 1,00(0,23) 1,00(0,18) 1,00(0,21)
4 Talos 0,71(0,12) 1,05(0,14) -
5 Folhas 0,54(0,09) 0,64(0,08) 0,49(0,10)
6
Frutos
Sementes 0,45(0,08) 0,43(0,06) -
7 Polpas 0,66(0,11) 0,82(0,11) 0,53(0,08)
8 Cascas 0,66(0,16) 0,82(0,18) 0,49(0,10)
Resultados
122
foram menores do que 1 para os compartimentos aéreos dessa planta, indicando que,
assim como as papaieiras, a parte interna do caule (ou pseudocaule, no caso das
bananeiras) é a região de maior acúmulo desses elementos, mostrando que
diferentemente do que ocorre no tronco principal das mandioqueiras, essa é uma região
de alta atividade metabólica.
Na Tabela 4.21 é possível observar que para as goiabeiras GC, CNC1 e GNC2
os valores de FC encontrados para os compartimentos aéreos dessas árvores são todos
maiores que 1, mostrando um comportamento distinto em relação às papaieiras e às
bananeiras e semelhante ao comportamento das mandioqueiras. Entretanto, no caso das
goiabeiras GNC1 e GNC2, os valores de FC[K] são semelhantes entre essas duas
plantas, mas distintos aos valores de FC[Cs] e FC[K] encontrados para a goiabeira
contaminada GC. Os compartimentos aéreos (brotos, folhas, e frutos) dessa goiabeira
(GC) apresentaram valores de FC aproximadamente 3 vezes maiores que os valores para
Tabela 4.20: Valores de Fatores de Concentração (FC) para as
bananeiras BC e BNC. Os valores entre parentes representam o desvio da
média.
j
Compartimento
Fatores de Concentração
BC BNC
FC[Cs] FC[K] FC[K]
1
Pseudocaule
Externo 1,33(0,35) 0,96(0,24) 0,57(0,12)
2 Interno 1,00(0,10) 1,00(0,07) 1,00(0,05)
3 Talos 0,69(0,09) 0,57(0,13) 0,59(0,05)
4 Folhas 0,48(0,06) 0,49(0,09) 0,52(0,04)
5
Frutos
Polpa 0,30(0,03) 0,36(0,02)
0,51(0,03)
6 Cascas 0,82(0,12) 0,89(0,08)
Resultados
123
as goiabeiras não contaminadas e valores semelhantes para os outros compartimentos.
Por outro lado, analisando somente a goiabeira GC, os valores de FC[Cs] e FC[K] são
semelhantes entre si.
Na mangueira contaminada MC o mesmo comportamento foi observado para os
valores de FC, sendo esses sempre maiores que 1, semelhante ao que acontece nas
goiabeiras e mandioqueiras. Na Tabela 4.22 pode-se observar a mangueira MC
apresentou um comportamento em relação aos valores de FC[Cs] e FC[K], referentes
aos compartimentos aéreos, semelhantes aos valores encontrados para as goiabeira,
sendo esses compartimentos cerca de 2 a 4 vezes mais concentrados do que o tronco
principal.
Tabela 4.21: Valores de Fatores de Concentração (FC) para as goiabeiras
GC, GNC1 e GNC2. Os valores entre parentes representam o desvio da média.
j Compartimento
Fatores de Concentração
GC GC1 GC2
FC[Cs] FC[K] FC[K] FC[K]
1 Tronco Principal 1,00(0,07) 1,00(0,20) 1,00(0,13) 1,00(0,15)
2 Cascas 2,95(0,17) 2,31(0,34) 2,51(0,33) 2,52(0,32)
3 Galhos 0,95(0,07) 1,01(0,20) 1,40(0,23) 0,92(0,12)
4 Brotos 2,74(0,16) 2,24(0,34) 1,59(0,18) 1,65(0,20)
5 Folhas Velhas 2,69(0,15) 3,73(0,53) 1,52(0,18) 1,85(0,24)
6 Folhas Novas 5,31(0,40) 4,77(0,78) 2,96(0,29) 2,89(0,36)
7 Frutos Verdes 4,71(0,24) 4,30(0,61) 2,68(0,39) -
Resultados
124
Com isso, a utilização dos Fatores de Concentração (FC) se mostrou bastante
interessante a fim de se avaliar com maior clareza a distribuição de
137
Cs e
40
K no
interior dos compartimentos dos vegetais. Os valores de FC fizeram distinção entre dois
grupos de espécies de plantas analisadas, mostrando um comportamento semelhante
entre as plantas lenhosas como; as mandioqueiras, goiabeiras e mangueiras, que por sua
vez é diferente das papaieiras e bananeiras. Também serviu para indicar um
comportamento semelhante entre algumas das plantas, contaminadas e não
contaminadas, a menos das goiabeiras que mostraram comportamentos distintos entre as
plantas não contaminadas e as contaminadas. Os possíveis motivos para essa distinção
serão estudados mais adiante.
Adicionalmente, mostrou-se que os valores de FC[Cs] são semelhantes aos
valores de FC[K] das plantas contaminadas, entretanto, afim de se avaliar isso com
maior clareza será proposto a seguir uma ferramenta para essa análise.
Tabela 4.22: Valores de Fatores de Concentração (FC) para a
mangueira MC. Os valores entre parentes representam o desvio
da média.
j Compartimento
Fator de Concentração
MC
FC[Cs] FC[K]
1 Tronco Principal 1,00(0,05) 1,00(0,19)
2 Cascas 1,43(0,07) 1,53(0,22)
3 Galhos 1,52(0,10) 1,57(0,24)
4 Brotos 3,14(0,18) 3,76(0,57)
5 Folhas Velhas 1,77(0,14) 1,91(0,27)
6 Folhas Novas (verde escuro) 3,51(0,43) 3,12(0,42)
Resultados
125
4.3.2 Fator de Discriminação K/Cs (FD)
Uma vez conhecido os Fatores de Concentração (FC) entre os compartimentos
de uma determinada planta em relação ao tronco principal, se esses valores são iguais
tanto para
137
Cs quanto para
40
K, é possível concluir que o
137
Cs é um bom traçador de
potássio no interior desse vegetal. Assim, o Fator de Discriminação de K/Cs (FD) em
cada compartimento pode ser definido como:
j
j
j
CsFC
KFC
FD
][
][
=
(4.3)
onde, FD
j
é o Fator de Discriminação de K/Cs e FC[K]
j
e FC[Cs]
j
são os Fatores de
Concentração de
40
K e
137
Cs, respectivamente, para cada compartimento j.
Uma vez calculado os valores de FD para cada compartimento dos vegetais
analisados, quanto mais perto de 1 os valores de FD se aproximarem, mais o
137
Cs se
assemelha ao potássio, indicando que ele poderia ser usado como traçador desse
nutriente no interior desse determinado vegetal. As Figuras 4.21 até 4.25 mostram os
valores de FD para as plantas analisadas nesse trabalho.
Para as mandioqueiras contaminadas os valores de FD em cada compartimento
tiveram valores próximos de 1 com desvio de cerca de 5% do seu valor médio. Como
podem ser vistos na Figura 4.21, a linha pontilhada no valor de FD igual a 1 é tocada,
no mínimo, por todas as barras de erros de cada compartimento analisado.
Para a papaieira contaminada PC1 os valores de FD para cada compartimento
também se aproximaram da unidade, assim como pode ser visto na Figura 4.22. O
desvio ficou em cerca de 16% do seu valor médio.
Resultados
126
Figura 4.21: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para as
mandioqueiras contaminadas. J=1 representa as raízes, J=2 as mandiocas, j=3 o tronco
principal, j=4 as cascas, j=5 os galhos, j=6 os brotos, j=7 as folhas velhas e j=8 as
folhas novas.
Como é possível notar na Figura 4.23, para a bananeira contaminada BC os
valores de FD aproximaram-se de 1 em todos os compartimentos, com um desvio de
cerca de 9% do seu valor médio.
Para a goiabeira contaminada, pode ser visto na Figura 4.24 que os valores de
FD são todos próximos de 1, com desvio médio em torno de 17%. Para a mangueira
Resultados
127
MC, na Figura 4.25, é possível observar que também para essa árvore os valores de FD
são próximos a 1, com um desvio médio de cerca de 7%.
Figura 4.22: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a
papaieira contaminada PC1. J=1 representa as raízes, J=2 o tronco principal (parte
externa), j=3 o tronco principal (parte interna), j=4 os talos, j=5 as folhas, j=6 as
sementes, j=7 a polpa e j=8 as cascas dos frutos.
É possível observar que para todos os compartimentos de todos os vegetais
analisados nesse trabalho os valores de FD são aproximadamente iguais a 1, indicando
que apesar dos diferentes comportamentos que foram evidenciados pelos fatores de
Resultados
128
concentração (FC), referentes às diferentes espécies de plantas tropicais estudadas, em
todas elas o
137
Cs mostrou ter um comportamento semelhante ao
40
K podendo ser
utilizado como rastreador para as concentrações médias nos compartimentos.
Figura 4.23: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a
bananeira contaminada BC. J=1 representa a parte externa e J=2 a parte interna do
pseudocaule, j=3 são os talos das folhas, j=4 as folhas, j=5 a polpa dos frutos e j=6 as
cascas dos frutos.
Resultados
129
4.3.3 Fatores influenciadores nos valores de FC
A nova proposta apresentada nesse trabalho de utilizar os fatores de
concentração (FC) entre os compartimentos não leva em consideração as concentrações
no solo. Essa discussão já foi realizada no capitulo 3 onde são mostrados os problemas
resultantes da heterogeneidade do solo. Entretanto, os valores de FC[Cs], FC[K] e FD,
Figura 4.24: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a
goiabeira contaminada GC. J=1 representa o tronco principal, J=2 as cascas, j=3 são
galhos, j=4 brotos, j=5 folhas velhas, j=6 folhas novas e j=7 frutos verdes.
Resultados
130
Figura 4.25: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para a
mangueira contaminada MC. J=1 representa o tronco principal, J=2 as cascas, j=3 são
galhos, j=4 brotos, j=5 folhas velhas e j=6 folhas jovens.
para a goiabeira GC e a mangueira MC, apresentados na seção anterior revelou um
fenômeno interessante. Isso começou a ser evidenciado quando foi observado que as
goiabeiras não contaminadas GNC1 e GNC2 apresentaram valores de FC[K]
semelhantes entre si, mas diferentes aos valores de FC da goiabeira contaminada GC.
Resultados
131
Essas amostras foram coletadas no início do ano de 2007 (maio) com o objetivo
de aprofundar os estudos antes realizados pelo nosso grupo para esses tipos de vegetais.
As amostras referentes às plantas contaminadas coletadas anteriormente são
provenientes do mesmo local. Elas foram coletadas em agosto de 2001, sendo feito
análises em uma goiabeira que se localizava a 5 metros de distancia da goiabeira desse
trabalho e na mesma mangueira desse trabalho. Valores de FC e FD foram realizados
recentemente nessas amostras e esses resultados estão aceitos para publicação [Anjos et
al., 2008].
Na Figura 4.26a e 4.26b pode-se observar os resultados de FC[Cs] e FC[K] para
essas duas goiabeiras analisadas em função dos compartimentos. Note que existe uma
diferença nos valores de FC para as duas goiabeiras. No trabalho anterior, esses valores
para os compartimentos aéreos (brotos, folhas, e frutos) são menores que para esse
trabalho. Entretanto, quando avaliamos os valores de FD (Figura 4.27a) para as duas
situações os resultados para cada compartimento se aproximam de 1.
O mesmo comportamento foi observado para a mangueira, como pode ser visto
na Figura 4.26c e 4.26d. Nas analises desse trabalho também foi verificado que os
valores de FC são maiores nos compartimentos aéreos do que na analise feita em 2001
nessa mesma árvore. Entretanto, mais uma vez os valores de FD mostraram-se
aproximadamente 1 nessas duas situações, assim como mostra a Figura 4.27b.
Isso nos permite concluir que apesar dos Fatores de Concentração (FC) se
mostrarem melhor em predizer as concentrações nos compartimentos do que o Fator de
Transferência (FT), devido aos problemas relacionados ao solo, fatores externos ainda
contribuem no acúmulo e transporte desses radionuclídeos para o interior das plantas,
não podendo o FD ser extrapolado para ecossistemas diferentes, ou em condições
externas diferentes.
Resultados
132
Figura 4.26: Fatores de Concentração (FC) em função do compartimento j para: a) e b) as
goiabeira contaminadas e c) e d) a mangueira contaminada MC, em um trabalho anterior e nesse
trabalho. J=1 representa o tronco principal, j=2 as cascas, j=3 são galhos, j=4 galhos jovens, j=5
brotos, j=6 folhas velhas, j=7 folhas jovens. j=8 frutos verdes e j=9 frutos maduros.
Como foi relatado no capítulo 2, após a intervenção realizada pela CNEM -
Comissão Nacional de Energia Nuclear - em agosto de 2001, o local onde são cultivadas
essas plantas levou uma camada de concreto ficando a goiabeira GC e a mangueira MC
mantidas nesse local. Com isso, o solo passou a não ter mais contato direto com o sol
Resultados
133
fazendo com que a sua umidade aumentasse. Comparando a composição do solo antes e
depois da aplicação da camada de concreto foram verificadas algumas mudanças: o pH
variou de 7,75 para 6,76, o percentual de areia mudou de 58% para 49%, de silte mudou
de 35% para 43% e a quantidade de argila variou de 7% para 8%. A concentração de
íons de potássio K
+
vaiou de 0,5 para 1,4 cmol.kg
-1
.
Figura 4.27: Fator de Discriminação (FD) em função do compartimento j para: a) as
goiabeiras contaminadas e b) a mangueira contaminada MC, em um trabalho anterior e nesse
trabalho. J=1 representa o tronco principal, j=2 as cascas, j=3 são galhos, j=4 galhos jovens,
j=5 brotos, j=6 folhas velhas, j=7 folhas jovens. j=8 frutos verdes e j=9 frutos maduros.
Entretanto, mesmo com essas mudanças nos valores de FC e condições do solo,
os valores de DR para as duas plantas convergiram para 1, mostrando que essa
ferramenta pode ser muito eficiente em avaliar o quanto o potássio pode ser rastreado
pelo
137
Cs.
134
Capítulo 5
Conclusões
Foram analisadas as concentrações de
137
Cs e
40
K no interior de cinco espécies
de plantas tropicais: mandioqueira (Manihot esculenta), bananeira (Musa paradisíaca),
mamoeiro (Carica papaya), goiabeira (Psidium guajava) e mangueira (Mangifera
indica). Os resultados mostraram que esses elementos possuem grande facilidade em ser
absorvidos pelas raízes das plantas, sendo então, transportados para o interior de seus
compartimentos.
A distribuição longitudinal de
40
K mostrou que este elemento comporta-se de
forma semelhante tanto em plantas contaminadas por
137
Cs quanto em plantas que foram
cultivadas sem a presença deste radionuclídeo no solo, indicando que o
137
Cs não
interferiu de forma significativa na absorção e transporte de potássio no interior desses
vegetais tropicais.
A distribuição bidimensional em cortes transversais do caule principal mostrou-
se ser mais interessante na interpretação dos dados provenientes dos anéis de
crescimento presentes no caule principal que as análises radiais tradicionais realizadas
por outros trabalhos observados na literatura, uma vez que foi possível observar efeitos
de assimetria e heterogeneidade nas distribuições de
137
Cs e
40
K nos discos de
bananeiras e mamoeiros contaminados por césio. Contudo, foi possível observar que
estes elementos apresentaram comportamentos semelhantes pelos anéis de crescimento.
Em relação aos demais órgãos ou compartimentos das plantas foi observado que
o césio e o potássio mantiveram padrões semelhantes de acúmulo. Entretanto, notou-se
que este padrão sofre alterações dependendo da espécie da planta estudada. Por
Conclusões
135
exemplo, os valores de concentração de
137
Cs e
40
K mostraram ser maiores nos
compartimentos de crescimento das árvores lenhosas (mandioqueiras, goiabeiras e
mangueira). Diferentemente, as plantas herbáceas (bananeiras e mamoeiros) mostraram
uma diminuição na concentração destes elementos nas partes mais jovens das plantas,
quando comparado com os valores de concentrações observados no interior do caule
principal.
Os fatores de concentração (FC) mostraram ser ferramentas importantes neste
tipo de investigação. A partir deles, foi possível observar com maior clareza as
distribuições de césio e potássio ao longo dos grupos de vegetais estudados. Permitindo,
inclusive, observar que o césio não produziu alterações significativas no transporte e
distribuição de potássio nestas plantas tropicais.
Por outro lado, foi possível observar que alterações nas propriedades básicas do
solo (tais como pH e umidade), podem produzir alterações significativas nas
distribuições de
137
Cs e
40
K. Este comportamento foi observado em uma goiabeira e
uma mangueira, que foram analisadas antes e após o local em que elas estavam sendo
cultivadas ter sido concretado, ou em plantas que foram cultivadas no mesmo local, mas
com condições diferentes das propriedades do solo. Entretanto, por mais que os valores
de FC possam sofrer influência e variações causadas por fatores externos, os valores do
fator de descriminação K/Cs (FD) mostraram-se sempre próximos a unidade para todas
as espécies analisadas nesse trabalho. Este resultado confirmou uma importante hipótese
de que o césio pode ser utilizado com traçador do transporte e acúmulo de íons de
potássio em vegetais tropicais.
Este ponto é cientificamente relevante em áreas multidisciplinares, uma vez que
sugere o uso de césio para predizer o comportamento de outros cátions monovalentes
inorgânicos em espécies tropicais. Por exemplo, algumas plantas possuem a facilidade
Conclusões
136
de substituir consideráveis porções de potássio por sódio, produzindo um efeito
estimulante em seu crescimento, o qual não pode ser atingido apenas pelo aumento da
concentração de potássio. O estímulo do crescimento via introdução de sódio é
causando principalmente por efeitos na expansão celular e pelo balanço na absorção de
água pela planta. Tal observação sugere que o césio poderia, então, também ser
utilizado para traçar a nutrição de sódio pela planta. Assim, uma análise sobre as
correlações entre os comportamentos de césio e sódio em plantas tropicais está entre
nossos planos futuros.
137
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"Otimista é o homem que faz palavras cruzadas a tinta."
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