TAPEQUIM: Uma Tabela Periódica que Contribui para o Ensino de Radioisótopos Naturais na Perspectiva de uma Aprendizagem Significativa Crítica

Pensando numa alternativa para um ensino mais dinâmico sobre a tabela periódica, desenvolveu-se a ferramenta TAPEQUIM - Tabela Periódica dos Elementos Químicos. A TAPEQUIM se trata de uma tabela periódica que tem como objetivo possibilitar aos professores e estudantes a utilização de uma ferramenta tecnológica com mobilidade e que promova a interação entre a química, a tecnologia e a sociedade. Além disso, possa também contribuir para a promoção de uma Aprendizagem Significativa Crítica e para o desenvolvimento de competências e habilidades no Ensino Médio. O diferencial desta tabela em relação a outras já existentes na internet consiste no fato de ela apresentar os isótopos e radioisótopos de cada elemento químico, suas aplicações, além de notícias referentes a eles. Os resultados obtidos com o uso da TAPEQUIM na sala de aula apontaram a contribuição da mesma na construção de um conhecimento significativo crítico e principalmente na desconstrução de ideias equivocadas com relação à radioatividade através das reflexões feitas pelos estudantes.

Ingestão de águas de poços em áreas do fosforito uranífero na região metropolitana do recife, pernambuco, e riscos associados / Ingestion of well water in areas of the uraniferous phosphorit in the metropolitan region of recife, pernambuco, and associated risks

Concentrações de radônio-222 – radionuclídeo natural emissor de partículas alfa que ocorre como gás à 25ºC – acima do limite máximo recomendado pela EPA [1] foram encontradas em águas de poços nas áreas de ocorrência de fosforito uranífero em solos da Região Metropolitana do Recife. Quando ingerido em elevadas quantidades, o radônio pode aumentar o risco de desenvolvimento câncer em seres humanos, especialmente no estômago e na bexiga. Neste trabalho foram estimadas doses efetivas anuais associadas à ingestão de águas desses poços para avaliação de riscos à saúde da população. Foram utilizados os dados de concentração de atividade de Rn-222 publicados por Amaral et al. [2], equação encontrada na literatura que utiliza o coeficiente de dose preconizado pela ICRP 72 [3] e valores de consumo de água prescritos pelo Institute of Medicine of the National Academies [4]. Foram estimados valores de dose efetiva anual até 2 vezes acima do nível recomendado de dose efetiva para o ser humano a partir do consumo de água. Esses resultados demonstram que o consumo direto das águas de poços nessas áreas representam risco à saúde da população quanto à exposição à radiação ionizante

Biomonitoring of the Atlantic Forest in biodiversity conservation: native tree species as accumulators of chemical elements

O projeto BIOTA Diversidade, dinâmica e conservação de florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes" vem sendo conduzido para o conhecimento dos processos geradores, mantenedores e reguladores da biodiversidade nas principais formações vegetacionais do Estado. Uma parcela permanente de 10 ha foi instalada na unidade de conservação correspondente à Floresta Ombrófila Densa (Mata Atlântica) para a caracterização completa do ecossistema. A investigação de elementos químicos nesse ecossistema altamente ameaçado foi desenvolvida nesta Tese de Doutoramento. Diversos processos são responsáveis pela manutenção de ecossistemas naturais. À ciclagem mineral corresponde o caminhamento dos elementos químicos, que fluem entre os compartimentos bióticos (folha e serrapilheira) e abióticos (atmosfera e solo). A complexidade desse mecanismo regulatório está relacionada com a deficiência, a toxicidade, a fitodisponibilidade e as interações dos elementos químicos, além das condições ambientais de crescimento como luminosidade, temperatura e umidade. Devido à sua adaptabilidade, as plantas absorvem elementos químicos, acumulando-os nos seus tecidos. A acumulação é ativa, ou seja, independentemente do meio, as plantas mantêm as concentrações de determinados elementos. Essa característica corrobora o uso desses organismos para a quantificação da qualidade do ambiente a partir dos estudos de biomonitoração de poluição atmosférica. A análise por ativação neutrônica instrumental INAA foi a técnica analítica empregada para a biomonitoração devido ao seu nível metrológico elevado e sua capacidade de determinação simultânea de diversos elementos. Para a comparabilidade dos resultados gerados, a qualidade do procedimento analítico, a representatividade das amostras e o efeito da contaminação com particulados de terra aderida à superfície das folhas foram também estudados. Os compartimentos solo, serrapilheira e folha tiveram sua composição química avaliada por INAA. De modo geral, foram detectadas concentrações totais de elementos químicos mais elevadas nos solos de vales (baixa altitude) do que nas regiões de alta altitude (solos mais desenvolvidos). Essa variabilidade não foi determinante das concentrações encontradas nas folhas, indicando a composição química elementar intrínseca das plantas. As concentrações nas folhas também não se alteraram significativamente (nível de 95% de confiança) de acordo com os resultados provenientes de quatro épocas de coleta diferenciadas. Foram identificadas espécies acumuladoras dos nutrientes Ca, Co, K, Na, Se e Zn, dos elementos traços Br, Ba, Cs, Hg, Rb, Sc, Sr e dos lantanídeos Ce, La e Sm. A utilização das espécies arbóreas para a biomonitoração da parcela permanente proporcionou o conhecimento das concentrações naturais dos elementos químicos. O trecho de Mata Atlântica avaliado foi considerado de baixo nível de poluição, pois a maior parte das espécies estudadas apresentou concentrações dos elementos químicos dentro da faixa esperada, com exceção das espécies naturalmente acumuladoras. Elementos traços como As, Cd, Cr e Ni ficaram abaixo dos limites de detecção. O trabalho concentrou esforços para o estabelecimento de padrões de referência para estudos de impacto ambiental considerando a composição química da parcela permanente da Mata Atlântica. O reservatório de elementos químicos no ecossistema foi estimado, evidenciando-se a importância desse conhecimento para a conservação da biodiversidade.The BIOTA Project Diversity, dynamic and conservation of forests from the São Paulo State: 40 ha of permanent parcels" has been conducted to provide the knowledge on the generation, sustainability and regulation processes of the biodiversity of the State. A long-term plot (permanent parcel) was installed in the conservation unit corresponding to the Dense Ombrophilous Forest (Atlantic Forest) for the environmental characterization of the ecosystem. The investigation of chemical elements in this highly threatened forest was performed in this Doctorate Thesis. Several processes are responsible for the sustainability of the natural ecosystems. Mineral cycling defines the pathway of chemical elements from non-biotic compartments (soil and atmosphere) to biotic compartments (leaf and litter). The complexity of this regulatory mechanism is related to the deficiency, toxicity, phytoavailability and the interactions of the chemical elements, in addition to environmental growth conditions like luminosity, temperature and humidity. Due to its adaptability, plants are able to uptake and accumulate chemical elements in their tissues. This accumulation is an active process in which the plants tend to maintain the concentrations of some chemical elements independently of the environmental conditions. Such characteristic corroborates the use of these organisms for quantifying the environmental quality by biomonitoring studies of atmospheric pollution. Instrumental neutron activation analysis INAA was the analytical technique employed for biomonitoring due to its high metrological level and its capability for simultaneous determination of several chemical elements. For the comparability of the results, the quality of analytical procedure, the representativeness of samples and the effect of contamination with earth particles adhered to the leaf surface were also studied. The chemical composition of the soil, litter and leaf compartments was evaluated by INAA. The concentrations of some elements were higher for the soils of the valleys and considerably lower for the soils at higher altitudes. Such variability was not observed for the concentrations found in leaves, indicating the intrinsic chemical composition in plants. The concentrations in leaf did not change significantly (at the 95% confidence level) as demonstrated by the results from four different periods of sampling. Some tree species were able to accumulate the nutrients Ca, Co, K, Na, Se and Zn, the trace elements Br, Ba, Cs, Rb, Sc and Sr and the lanthanides Ce, Eu, La, Sm, Tb and Yb. The use of plants species for biomonitoring the long-term plot provided knowledge on the background concentrations of chemical elements. The Atlantic Forest can be considered to have a low status of pollution since most plants have shown concentrations within the expected range with exception of the accumulator species. Concentrations of some trace elements like As, Cd, Cr and Ni were below the detection limits. This work concentrated efforts to establish reference standards for studies on environmental impact considering the chemical composition in the long-term plot of the Atlantic Forest. The reservoir of chemical elements in the ecosystem was estimated, evidencing the importance of such knowledge for the biodiversity conservation

Biomonitoring of the Atlantic Forest in biodiversity conservation: native tree species as accumulators of chemical elements

O projeto BIOTA “Diversidade, dinâmica e conservação de florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes" vem sendo conduzido para o conhecimento dos processos geradores, mantenedores e reguladores da biodiversidade nas principais formações vegetacionais do Estado. Uma parcela permanente de 10 ha foi instalada na unidade de conservação correspondente à Floresta Ombrófila Densa (Mata Atlântica) para a caracterização completa do ecossistema. A investigação de elementos químicos nesse ecossistema altamente ameaçado foi desenvolvida nesta Tese de Doutoramento. Diversos processos são responsáveis pela manutenção de ecossistemas naturais. À ciclagem mineral corresponde o caminhamento dos elementos químicos, que fluem entre os compartimentos bióticos (folha e serrapilheira) e abióticos (atmosfera e solo). A complexidade desse mecanismo regulatório está relacionada com a deficiência, a toxicidade, a fitodisponibilidade e as interações dos elementos químicos, além das condições ambientais de crescimento como luminosidade, temperatura e umidade. Devido à sua adaptabilidade, as plantas absorvem elementos químicos, acumulando-os nos seus tecidos. A acumulação é ativa, ou seja, independentemente do meio, as plantas mantêm as concentrações de determinados elementos. Essa característica corrobora o uso desses organismos para a quantificação da qualidade do ambiente a partir dos estudos de biomonitoração de poluição atmosférica. A análise por ativação neutrônica instrumental – INAA foi a técnica analítica empregada para a biomonitoração devido ao seu nível metrológico elevado e sua capacidade de determinação simultânea de diversos elementos. Para a comparabilidade dos resultados gerados, a qualidade do procedimento analítico, a representatividade das amostras e o efeito da contaminação com particulados de terra aderida à superfície das folhas foram também estudados. Os compartimentos solo, serrapilheira e folha tiveram sua composição química avaliada por INAA. De modo geral, foram detectadas concentrações totais de elementos químicos mais elevadas nos solos de vales (baixa altitude) do que nas regiões de alta altitude (solos mais desenvolvidos). Essa variabilidade não foi determinante das concentrações encontradas nas folhas, indicando a composição química elementar intrínseca das plantas. As concentrações nas folhas também não se alteraram significativamente (nível de 95% de confiança) de acordo com os resultados provenientes de quatro épocas de coleta diferenciadas. Foram identificadas espécies acumuladoras dos nutrientes Ca, Co, K, Na, Se e Zn, dos elementos traços Br, Ba, Cs, Hg, Rb, Sc, Sr e dos lantanídeos Ce, La e Sm. A utilização das espécies arbóreas para a biomonitoração da parcela permanente proporcionou o conhecimento das concentrações naturais dos elementos químicos. O trecho de Mata Atlântica avaliado foi considerado de baixo nível de poluição, pois a maior parte das espécies estudadas apresentou concentrações dos elementos químicos dentro da faixa esperada, com exceção das espécies naturalmente acumuladoras. Elementos traços como As, Cd, Cr e Ni ficaram abaixo dos limites de detecção. O trabalho concentrou esforços para o estabelecimento de padrões de referência para estudos de impacto ambiental considerando a composição química da parcela permanente da Mata Atlântica. O reservatório de elementos químicos no ecossistema foi estimado, evidenciando-se a importância desse conhecimento para a conservação da biodiversidade.The BIOTA Project “Diversity, dynamic and conservation of forests from the São Paulo State: 40 ha of permanent parcels" has been conducted to provide the knowledge on the generation, sustainability and regulation processes of the biodiversity of the State. A long-term plot (permanent parcel) was installed in the conservation unit corresponding to the Dense Ombrophilous Forest (Atlantic Forest) for the environmental characterization of the ecosystem. The investigation of chemical elements in this highly threatened forest was performed in this Doctorate Thesis. Several processes are responsible for the sustainability of the natural ecosystems. Mineral cycling defines the pathway of chemical elements from non-biotic compartments (soil and atmosphere) to biotic compartments (leaf and litter). The complexity of this regulatory mechanism is related to the deficiency, toxicity, phytoavailability and the interactions of the chemical elements, in addition to environmental growth conditions like luminosity, temperature and humidity. Due to its adaptability, plants are able to uptake and accumulate chemical elements in their tissues. This accumulation is an active process in which the plants tend to maintain the concentrations of some chemical elements independently of the environmental conditions. Such characteristic corroborates the use of these organisms for quantifying the environmental quality by biomonitoring studies of atmospheric pollution. Instrumental neutron activation analysis – INAA was the analytical technique employed for biomonitoring due to its high metrological level and its capability for simultaneous determination of several chemical elements. For the comparability of the results, the quality of analytical procedure, the representativeness of samples and the effect of contamination with earth particles adhered to the leaf surface were also studied. The chemical composition of the soil, litter and leaf compartments was evaluated by INAA. The concentrations of some elements were higher for the soils of the valleys and considerably lower for the soils at higher altitudes. Such variability was not observed for the concentrations found in leaves, indicating the intrinsic chemical composition in plants. The concentrations in leaf did not change significantly (at the 95% confidence level) as demonstrated by the results from four different periods of sampling. Some tree species were able to accumulate the nutrients Ca, Co, K, Na, Se and Zn, the trace elements Br, Ba, Cs, Rb, Sc and Sr and the lanthanides Ce, Eu, La, Sm, Tb and Yb. The use of plants species for biomonitoring the long-term plot provided knowledge on the background concentrations of chemical elements. The Atlantic Forest can be considered to have a low status of pollution since most plants have shown concentrations within the expected range with exception of the accumulator species. Concentrations of some trace elements like As, Cd, Cr and Ni were below the detection limits. This work concentrated efforts to establish reference standards for studies on environmental impact considering the chemical composition in the long-term plot of the Atlantic Forest. The reservoir of chemical elements in the ecosystem was estimated, evidencing the importance of such knowledge for the biodiversity conservation

Analytical quality in environmental studies: uncertainty evaluation of chemical concentrations determined by INAA

Instrumental neutron activation analysis (INAA) is a measurement technique of high metrological level for the determination of chemical elements. In the context of BIOTA/FAPESP Program, leaves of trees have been evaluated by INAA for biomonitoring purposes of the Atlantic Forest. To assure the comparability of results in environmental studies, a leaf sample of Marlierea tomentosa (Myrtaceae family) showing the lowest concentrations of chemical elements was selected for the evaluation of analytical quality of the determination under unfavorable conditions. Nevertheless, the homogeneity of chemical concentrations of sample at the 95% of confidence level has been achieved and INAA has presented repeatability of 2% for the determination of Br, Co, Cs, Fe, K, Na, Rb and Sr, the uncertainty could have been overestimated. For the evaluation of uncertainty due to the variability of chemical concentrations in the sample, Jackknife and Bootstrap methods were used to estimate the maximum expected percent standard deviation. The uncertainty budget was considered adequate for the reporting chemical concentrations of environmental samples determined by INAA.<br>A análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) é uma técnica analítica de alto nível metrológico para a determinação de elementos químicos. No contexto do programa BIOTA/FAPESP, folhas de árvores vêm sendo avaliadas empregando-se INAA para a biomonitoração da Mata Atlântica. Para garantir a comparabilidade dos resultados em estudos ambientais, amostra de folhas de Marlierea tomentosa, cujas concentrações de elementos químicos obtidas foram as menores, foi selecionada para a avaliação da qualidade analítica na mais desfavorável situação. Esta avaliação levou em consideração a homogeneidade das concentrações de elementos e a estimativa da repetitividade analítica. Embora a homogeneidade das concentrações tenha sido detectada em nível de 95% de confiança e a INAA tenha apresentado repetitividade estimada em 2% para Br, Co, Cs, Fe, K, Na, Rb e Sr, a incerteza pode ter sido superestimada. Para a avaliação da incerteza devido à variabilidade das concentrações químicas na amostra, os métodos Jackknife e Bootstrap foram empregados para estimar o desvio padrão máximo esperado. A estimativa de incerteza foi considerada adequada para a geração de resultados de concentrações químicas em estudos ambientais

Radônio-222 em águas de poços em áreas do fosforito uranífero da região metropolitana do Recife / Radon-222 in well water in areas of the uraniferous phosphite of the Recife metropolitan region

O Radônio-222 é responsável por grande parte da radiação ionizante à qual o ser humano está exposto. A inalação e a ingestão de elevadas quantidades desse radionuclídeo aumentam o risco de desenvolvimento de câncer de pulmão, estômago e bexiga. A presença do Radônio-222 é particularmente preocupante em áreas com ocorrências uraníferas, uma vez que ele é formado a partir de sucessivos decaimentos radioativos que se iniciam no Urânio-238. A Região Metropolitana do Recife, Pernambuco, Brasil, possui áreas nos municípios de Paulista e Abreu e Lima com ocorrência de fosforito uranífero próximo às superfícies de áreas urbanas. Isso motivou a quantificação da atividade de Rn-222 em águas de poços rasos utilizados pela população dessas regiões a fim de avaliar se há risco no consumo dessas águas. Utilizou-se a Espectrometria de Cintilação Líquida de Ultrabaixo Nível de Radiação de Fundo para determinar as concentrações de atividade de Rn-222 em águas de poços de áreas anômalas com relação à radiação de fundo. Os valores encontrados nas águas de 90% dos poços avaliados nos bairros de Paratibe (Paulista) e Fosfato (Abreu e Lima) foram maiores do que o limite estabelecido pela USEPA para águas para consumo humano (11,1 Bq L-1), sendo em média 4 vezes maiores do que este valor. Os resultados encontrados revelaram a existência de elevado risco à saúde da população que consomem águas de poços dessas regiões, e evidenciaram a necessidade de monitoramento da radiação nas diversas matrizes ambientais da região