Alfa e Beta total em água por LSC - sbpr.org.br · Introdução Objetivos e Motivação Materiais e Métodos Resultados e Discussão Conclusão Determinação de Atividades Alfa

IntroduçãoObjetivos e Motivação

Materiais e MétodosResultados e Discussão

Conclusão

Determinação de Atividades Alfa e Beta Total emÁgua para Consumo Humano por LSC

Raquel M. Mingote∗; Heliana F. Costa; Giullia Vavassori

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

∗ [email protected]

Mingote, R.M. Alfa e Beta total em água por LSC



Conclusão

Visão Geral

1 IntroduçãoAvaliação da Radioatividade em ÁguasLSC e a análise de alfa e beta total

2 Objetivos e Motivação3 Materiais e Métodos

Área de EstudoProcedimento Analítico para Alfa e Beta Total por LSC

4 Resultados e DiscussãoMétodo AnalíticoCalibração para determinação de α/β total por LSCAtividades α/β em Águas da RMG-GODesempenho do Método

5 Conclusão




Conclusão

Avaliação da Radioatividade em ÁguasLSC e a análise de alfa e beta total

Radioatividade em Águas para Consumo Humano

Alfa e beta total é uma triagem para avaliação da radioatividade.

226Ra (α) 228Ra (β) Urânio (α) 40K (β)Radiológico Toxicidade Química K Natural

No Brasil, a Portaria MS n°. 2914/2011dispõem sobre a qualidade da água paraconsumo humano e estabelece os valores dereferência de 0,5 Bq/L para alfa total, de 1,0Bq/L para beta total e 30 µg/L para Urânio.

.

Água de torneira




Conclusão






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Água de torneira




Conclusão






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Água de torneira




Conclusão


LSC - Espectrometria de Cintilação em Meio Líquido

LSC: alternativa ao contador proporcional de fluxo gasoso.

Processo básico da técnica LSC

Radionuclídeo α,β−−−−→ Coquetel Cintilador hν−→ Detecção

Em julho de 2010 foi lançada a norma ISO 11704:2010 – Waterquality - Measurement of gross alpha and beta activity concentrationin non-saline water - Liquid scintillation counting method.

Norma ISO 11704:2010

Pré-concentração−−−−−−−−−−→pH 2,7± 0,2

200 mL−−−−−−−−→Levar à 20 mL

8 mL−−−−−−−→pH 1,7± 0,2

12 mL−−−−−−−−→Coquetel LSC

LSC, α/β




Conclusão


LSC - Espectrometria de Cintilação em Meio Líquido

LSC: alternativa ao contador proporcional de fluxo gasoso.

Processo básico da técnica LSC

Radionuclídeo α,β−−−−→ Coquetel Cintilador hν−→ Detecção

Em julho de 2010 foi lançada a norma ISO 11704:2010 – Waterquality - Measurement of gross alpha and beta activity concentrationin non-saline water - Liquid scintillation counting method.

Norma ISO 11704:2010

Pré-concentração−−−−−−−−−−→pH 2,7± 0,2

200 mL−−−−−−−−→Levar à 20 mL

8 mL−−−−−−−→pH 1,7± 0,2

12 mL−−−−−−−−→Coquetel LSC

LSC, α/β




Conclusão

Objetivos e Motivação

Objetivos1 Implementar uma metodologia para determinação de alfa e

beta total em água para consumo humano por LSC.2 Avaliar a radioatividade de águas de abastecimento público da

Região Metropolitana de Goiânia – RMG-GO.

A Região Metropolitana de Goiânia – RMG-GO compreende 20 mu-nicípios e é a região mais populosa de Goiás com 2.173.006 hab,293,76 hab/km2 e 36,2% da população de Goiás [IBGE, Censo 2010].




Conclusão

Objetivos e Motivação

Objetivos1 Implementar uma metodologia para determinação de alfa e

beta total em água para consumo humano por LSC.2 Avaliar a radioatividade de águas de abastecimento público da

Região Metropolitana de Goiânia – RMG-GO.

A Região Metropolitana de Goiânia – RMG-GO compreende 20 mu-nicípios e é a região mais populosa de Goiás com 2.173.006 hab,293,76 hab/km2 e 36,2% da população de Goiás [IBGE, Censo 2010].




Conclusão


Materiais e Métodos: Área de Estudo

Águas de abastecimento público:24 amostras foram coletadas em2010 (Jul, Set e Out) e 2011 (Abr.e Mai) nas saídas de ETA (Estaçãode Tratamento de Água), em 15municípios da RMG-GO, paraanálise de alfa total e beta total.




Conclusão


Materiais e Métodos: Procedimento Analítico

Revisão das Metodologias para alfa total e beta total emáguas por LSC. Cálculos segundo a norma ISO 11704:2010.Equipamento e consumíveis:

Espectrômetro α/β Optiphase Hisafe 3 Frasco PEDesempenho do Método: Programa Nacional deIntercomparação de Radionuclídeos em Amostras Ambientais(PNI/IRD/CNEN).




Conclusão








Conclusão








Conclusão

Método AnalíticoCalibração para determinação de α/β total por LSCAtividades α/β em Águas da RMG-GODesempenho do Método

Método Analítico

– Pré-concentração térmica (ISO 11704:2010):Inviável. Conservação em pH<2 e pré-concentração necessária(Atividade Mínima Detectável)Pré-concentração: Baixa reprodutibilidade

1. Concentração 10x 8 mL−−−−−−→pH, HNO3

2. À securaácido 0,01 mol/L−−−−−−−−−−→

Dissolução

– Efeito do ácido: Optou-se por HCl 0,1 mol/L. Meio clorídrico émais adequado para α/β total (baixas interferências τ). Em HNO3(pH <2), a interferência τα é afetada por pequenas variações de pH.– Coquetel de cintilação: Optiphase Hisafe 3 é menos sensível aoquenching e à interferência τβ quando comparado aos coquetéisUltima Gold.




Conclusão


Método Analítico




Dissolução





Conclusão


Método Analítico




Dissolução





Conclusão


Cuidados para Contagem

Procedimento implementado

100 mL−−−−−−−−→Levar à secura

4x 2 mL = 8 mL−−−−−−−−−−→HCl 0,1 mol/L

12 mL−−−−−−→OPHisafe 3

24 h repouso−−−−−−−→∼7 dias

LSC/PSA

– Tempo entre pré-concentração e medição: Influi nos resultados dealfa e beta total, independente do método (226Ra e seus filhos).– As águas por nós analisadas mostram atividades <AMD.

Contagem >Bkg−−−−−−−−−−−−−→Espectros (Ra e filhos)

Novo Preparo 48 h−−→ Confirma

– Frasco (PE, PE/Teflon, Vidro), Equipamento (Quantulus,Tri-Carb, Triather), Efeito do tempo entre o preparo da amostra ea medição.




Conclusão


Cuidados para Contagem

Procedimento implementado

100 mL−−−−−−−−→Levar à secura

4x 2 mL = 8 mL−−−−−−−−−−→HCl 0,1 mol/L

12 mL−−−−−−→OPHisafe 3

24 h repouso−−−−−−−→∼7 dias

LSC/PSA

– Tempo entre pré-concentração e medição: Influi nos resultados dealfa e beta total, independente do método (226Ra e seus filhos).– As águas por nós analisadas mostram atividades <AMD.

Contagem >Bkg−−−−−−−−−−−−−→Espectros (Ra e filhos)

Novo Preparo 48 h−−→ Confirma

– Frasco (PE, PE/Teflon, Vidro), Equipamento (Quantulus,Tri-Carb, Triather), Efeito do tempo entre o preparo da amostra ea medição.




Conclusão


Efeito dos padrões na determinação de α/β total

Padrões de energia próxima àquela dos radionuclídeos da amostra.– Alfa: τα é maior para menores energias.

236U Naturais−−−−−−−−→E=4,494 MeV

241Am Artificiais−−−−−−−−−−−−−→Eα=5,485 MeV;84,6%

– Beta: εβ depende da energia do emissor.

90Sr/90Y Ampla faixa de energias−−−−−−−−−−−−−−−−−−→ESr

max=0,546;EYmax=2,284 MeV)

40K Águas naturais−−−−−−−−−−→Eβ

max=1,312 MeV

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

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

Tax

a de

con

tage

m, c

pm

Canal

241Am

τα0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

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Tax

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90Sr

90Y

τβ




Conclusão


Efeito dos padrões na determinação de α/β total

Padrões de energia próxima àquela dos radionuclídeos da amostra.– Alfa: τα é maior para menores energias.

236U Naturais−−−−−−−−→E=4,494 MeV

241Am Artificiais−−−−−−−−−−−−−→Eα=5,485 MeV;84,6%

– Beta: εβ depende da energia do emissor.

90Sr/90Y Ampla faixa de energias−−−−−−−−−−−−−−−−−−→ESr

max=0,546;EYmax=2,284 MeV)

40K Águas naturais−−−−−−−−−−→Eβ

max=1,312 MeV

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Tax

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Canal

90Sr

90Y

τβ




Conclusão


Efeito da Janela de Contagem e Discriminação α/β

– Janela de contagem: a janela alfa inclui uma ampla faixa deemissores alfa e a janela beta inclui emissores beta de E >0,2 MeV.Para resultados α/β total comparavéis a outras técnicas.– Parâmetro de discriminação de pulsos (PSA): 241Am e 90Sr/90Y

PSA=80 (minimização da τ total):Assim, o PSA foi deslocadopara um valor inferior, estandomais adequado para avaliaçãode radioatividade natural.As interferências τα e τβ nãoforam consideradas no cálculodas atividades (<5%).

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

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6,0

7,0

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

terf

erên

cia,

%

PSA

τα

τβ

τ

Interferências vs. PSA




Conclusão


Efeito da Janela de Contagem e Discriminação α/β

– Janela de contagem: a janela alfa inclui uma ampla faixa deemissores alfa e a janela beta inclui emissores beta de E >0,2 MeV.Para resultados α/β total comparavéis a outras técnicas.– Parâmetro de discriminação de pulsos (PSA): 241Am e 90Sr/90Y

PSA=80 (minimização da τ total):Assim, o PSA foi deslocadopara um valor inferior, estandomais adequado para avaliaçãode radioatividade natural.As interferências τα e τβ nãoforam consideradas no cálculodas atividades (<5%).

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PSA

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Interferências vs. PSA




Conclusão


Parâmetros de calibração

Parâmetro ValorPadrão de calibração Alfa= 241Am, Beta= 90Sr/90YJanelas de contagem Alfa= 400-900; Beta= 400-1000Discriminação alfa/beta PSA= 80Interferência, % Alfa, τα= 1,7±0,2; Beta, τβ= 2,5±0,3;

Total, τ= 4,2±0,5Eficiência, % Alfa, εα= 99,9±1,1; Beta, εβ= 70,0±0,6Background, cpm Alfa, Bkgα= 0,83±0,24;

Beta, Bkgβ= 4,18±0,45Tempo de contagem 270 minutos: 3 ciclos, 3 rep. 30 m.Incertezas= 1 desvio padrão. Padrões: 2 períodos de intervalo de 7 dias.HCl 0,1 mol/L : Optiphase Hisafe 3 = 8:12 mL, frasco de PE.




Conclusão


Atividades α/β Total em Águas Tratadas da RMG-GO

Observou-se, em todas as amostras, atividades abaixo dasAMD, α <0,04 Bq/L e β <0,12 Bq/L.Estes valores estão em acordo com a ocorrência de 226Ra(<0,004–0,023 Bq/L, águas subterrâneas) e 40K (0,02–0,06Bq/L, águas de ETA) em águas desta região.As águas tratadas da RMG-GO encontram-se dentro dospadrões de radioatividade da Portaria MS n° 2914/2011 (α <0,5 Bq/L e β < 1 Bq/L).




Conclusão


Desempenho no PNI/IRD/CNEN: α total

Para α total o desempenho foi satisfatório (|D|≤2).

Rodada Alfa Total (Bq/L)Referência Experimental D CV

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

D= Desvio normalizado, D = Exp−RefsdRef/

√3, utilizado como parâmetro de avalia-

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

CV, D → 0 ⇒ melhor o desempenho|D| ≤ 2 ⇒ “bom” desempenho.3 ≥ |D| ≥ 2 ⇒ resultados aceitáveis ⇒ advertência|D| ≥ 3 ⇒ o sistema de análise está fora de controle.




Conclusão


Desempenho no PNI/IRD/CNEN: β total

Rodada Beta Total (Bq/L)Referência Experimental D CV

Ago. 2011 1,380±0,280 1,006±0,104a -2,31 101,235±0,085b -0,89 7

Dez. 2011 2,210±0,440 2,145±0,139b -0,26 6Abr. 2012 0,960±0,190 0,942±0,020b -0,16 2

a,b Janela de contagem beta: (a) 400 – 1000, β subestimado; (b) 1 – 1000.

– Ajustes na calibração: Espectro βsugere 137Cs, nova janela decontagem (1–1000 canais) com εβ=90% e bom desempenho.

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

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

Tax

a de

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Alfa

Beta




Conclusão


Desempenho no PNI/IRD/CNEN: β total

Rodada Beta Total (Bq/L)Referência Experimental D CV

Ago. 2011 1,380±0,280 1,006±0,104a -2,31 101,235±0,085b -0,89 7

Dez. 2011 2,210±0,440 2,145±0,139b -0,26 6Abr. 2012 0,960±0,190 0,942±0,020b -0,16 2

a,b Janela de contagem beta: (a) 400 – 1000, β subestimado; (b) 1 – 1000.

– Ajustes na calibração: Espectro βsugere 137Cs, nova janela decontagem (1–1000 canais) com εβ=90% e bom desempenho.

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Conclusão

Conclusão

Dentre os fatores que afetam a exatidão/precisão dos resultados dealfa e beta total por LSC destacam-se:

pré-concentração térmica,tipo de ácido eparâmetros de calibração (padrão, janela).

A análise espectral permite otimizar a medição.


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