2.2 Geoquímica do Urânio

238 Pages·2010·11.79 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas

Comportamento dos radioisótopos 238U, 234U, 226Ra, 228Ra e da razão
isotópica 87Sr/86Sr em águas subterrâneas extraídas de corpos
graníticos fraturados da Suíte Intrusiva de Itu (SP).

Erika Reyes

Orientadora: Profa. Dra. Leila Soares Marques

Programa de Pós-Graduação em Geofísica
Tese apresentada como parte dos requisitos para obtenção do grau de Doutor em Geofísica.

São Paulo
2009
Á minha querida mãe e ao meu amado filho Enzo,
que foram as pessoas quem mais se sacrificaram
para a realização desse trabalho.
E a terra era sem forma e vazia; e havia trevas sobre a face do abismo; e o Espírito de
Deus se movia sobre a face das águas. Genesis 1:2.

As muitas águas não podem apagar este amor, nem os rios afogá-los. Cantares 8:7

E disse Deus: Está cumprido. Eu sou o Alfa e o Omega, o princípio e o fim. A quem
quer tiver sede, de graça lhe darei da fonte da água da vida. Apocalipse 21:6.

Assim somos nós:
Nem você sem mim,nem eu sem você.
Tristão & Isolda.
Agradecimentos

Agradeço imensamente a Deus, quem me deu a vida, e me fez chegar até aqui de vitória em
vitória. Agradeço pelas Suas infinitas misericórdias a cada manhã, por Seu amor, pela
maravilhosa ressurreição, superação, e, sobretudo pela Sua graça, que é a maior prova de amor
pela minha vida! Obrigada, Senhor, porque houveram caminhos estreitos que tive que
percorrer, setas que foram lançadas pra me atingir, gigantes que tive que derrubar, e espinhos
que tentaram me machucar, me fazer desistir, desacreditar, mas o Teu manto me cobriu, Tua
voz acalmou meu coração, e Tua doce graça me fez vencer mais esse desafio.
Agradeço ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, por ter me aceito
em seu programa de pós-graduação durante esses sete anos.
Agradeço a FAPESP, processo 04/13222-2, pela bolsa de doutorado concedida, e pela
reserva técnica que possibilitou o executar de todo esse trabalho, desde o primeiro dia, até a
impressão de cada página deste trabalho na sua versão final.
Agradeço a minha orientadora, Leila Soares Marques por mais esses cinco anos de
orientação.
Agradeço mais uma vez a cada professor que fez parte da minha “formação” geofísica: Eder,
Naomi, Wladimir, Porsani, Liliana, Mendonça, Leila, Berrocal, Yara, Brenha, assim como ao
Raphael Hypolito (geologia). Obrigada pelas ferramentas necessárias e tão importantes que me
deram, para o desenvolver desse trabalho ainda que de forma indireta; e saibam que levarei
seus ensinamentos por toda a minha vida. Quero, ainda aqui destacar o meu agradecimento à
professora Naomi por ter me possibilitado a ir ao meu primeiro congresso, a Belém (mestrado),
remanejando as reservas financeiras de seus projetos. Obrigada por acreditar em mim,
naquele momento, ainda tão inicial. À professora Yara meu especial agradecimento pela ajuda
oferecida com o inglês e pelo incrível chá de bebê.
Agradeço a cada proprietário dos poços artesianos aonde foram realizadas as coletas, sem
as quais esse trabalho não teria sido realizado: ao senhor Alcides, ao senhor José Carlos, à
diretoria de uma fábrica de Salto e aos seus funcionários; aos senhores Jorge Balduino e
Edson Hanada, senhora Vera, e ao senhor Yvacyr Pontes (obrigada pelos telefonemas que me
dava oferecendo uma noticia sobre água da região de coleta, pelos lanches deliciosos com que
fazia questão de nos receber, pelo refresco gelado e tão provedor, pelo “banheiro”, enfim,
obrigada pela amizade!). Agradeço aos proprietários, assim como a todos os caseiros, que
foram quem, na maioria das vezes, nos receberam, acompanharam e socorreram em nossas
coletas. Enfim, a vocês todos, meus sinceros agradecimentos por todo respeito, carinho,
torcida, e por tudo que compartilhamos de nossas vidas nesse um ano e meio de coleta.
Agradeço aos motoristas Antônio e Leandro, que me acompanharam, e me auxiliaram durante
as coletas, especialmente nos meus momentos finais de gravidez, e quando me ausentei para
ter meu filho, e eles conduziram as coletas desta pesquisa como se eu estivesse lá, e como se o
trabalho fosse deles. MUITO obrigada!
Agradeço ao Roberto, técnico do laboratório de geoquímica nuclear do IAG/USP, por toda a
ajuda em todos instantes, pela amizade, pelas nossas conversas por horas, e por cada
ensinamento químico de uma forma global que compartilhou comigo durante esses anos de
convívio.
Agradeço a professora Joselene de Oliveira, do IPEN, pela sua ajuda desde o tempo de
mestrado com a concessão de padrões de 228Ra e de 226Ra, e pela enorme e fundamental ajuda
na coleta dos dados de rádio deste trabalho de doutorado.
Agradeço a professora Marly Babinski, a Veridiana e a técnica Solange. A Marly agradeço,
por permitir que neste trabalho fosse realizada a determinação da razão 87Sr/86Sr,
enriquecendo este trabalho. A Veridiana por compartilhar o método da determinação da razão
isotópica de estrôncio, fruto de seu trabalho de doutorado; e a Solange agradeço por me
ensinar a parte experimental, pela realização das medidas, pela correção do texto
metodológico, e pelos momentos que dividimos durante este trabalho. Agradeço ainda a Sandra
do laboratório de análises química do Igc-USP pelas determinações sempre com agilidade e
exatidão das concentrações dos cátions e ânion.
Agradeço duplamente, por ter esquecido nos agradecimentos do mestrado, ao professor
Fernando Brenha Ribeiro, por ter me permitido fazer parte do seu projeto de pesquisa
envolvendo a análise de radioisótopos em águas, no mestrado, abrindo assim meus caminhos
para esse conhecimento tão lindo, e que hoje já faz parte da minha. Obrigada e minhas
sinceras desculpas por algo no decorrer desses anos.
Agradeço ao professor Ricardo Ivan Ferreira da Trindade, meu relator, por cada vez que
analisou meus relatórios, pela vez que o reprovou, e outra que fez alguns questionamentos,
fazendo eu ir mais além, e também por todas as sugestões oferecidas.
Obrigada a querida Teca e a Virgínia pelas ajudas com um xerox, um documento, um envelope,
um CD, DVD, uma chave esquecida, o marcar de campo, e por todo respeito e torcida por mim.
Obrigada ao Edilson e ao Leonardo pelas ajudas com os computadores e programas,
essenciais para o desenvolver da parte burocrática dessa tese, e também pelas impressões de
cada pôster dos congressos que fui. Obrigada pela sempre prontidão.
Obrigada a cada colega da pós-graduação que me acompanhou nessa jornada, de alguma
forma, quer seja com um “oi” no corredor, com um compartilhar de um “doc-sanduíche”, um
desabafo, uma indignação, um filho que nasceu, um casamento que aconteceu, uma doença que
se adquiriu, outra que se superou; um café à tarde com guloseimas, um bolo de aniversário
caprichado; uma viagem conquistada, um sonho realizado, outro frustrado, um passar de
concurso, um emprego adquirido, uma tese terminada, enfim... por cada momento de vida que
dividimos em algum momento: Alexandre Lago, Selma, Gileide, Roberta, Nilton, Andréa, Helen,
Peres, Daniel, Manuelle, Alanna, Eduardo, e Gelvam.
Obrigada as minhas queridas e eternas amigas: Daniela e Gleide. Obrigada meninas por cada
e-mail que me enviaram, por cada telefonema, cada encontro, cada coisa boa, outras nem tanto,
e orações, que dividimos nesses últimos cinco anos.
Obrigada a minha mais nova, mas especial amiga Marcia pela torcida, carinho, pelos momentos
de descontração, de piscina, de decoupage, mdf, e por tudo que compartilhamos nesse último
ano. Obrigada também ao Sagar e a Nicoli pelos momentos de descontração, torcida, e pelos
ensinamentos indianos maravilhosos.
Obrigada em especial a minha querida e amada mãe, por cada almoço, por cada oração, pelos
passeios que perdeu, por cada feriado que não teve, pelas manhãs que acordou cedo, mesmo
depois de se aposentar; pela disposição em ficar com o Enzo, pelos mimos e ajudas em cada
detalhe, enfim, por cada ajuda e sacrifício que fez, dia após dia, em que essa tese se
desenvolveu, para que esse trabalho se realizasse, e, sobretudo, para que ele se concluísse.
Obrigada, também, com enorme amor e carinho a minha irmã Soroka, e ao meu cunhado
Soroko, por cada vez que ficaram com o Enzo para eu poder trabalhar até mais tarde, e ele não
sentir tanto a minha falta, pela compra do CD maravilhoso que tanto me ajudou na conclusão
dessa tese, pela companhia durante o final desse trabalho, pelas correções, discussões, e por
sempre acreditarem e se orgulharem de mim, e desse trabalho que chegou ao seu final.
Obrigada a família incrível que adquiri no decorrer desse trabalho: Molinão, D. Olga (in
memoriam), Edê, Banana, Dennis (Magoo), Edilson, Rita, Lele, Paty e Herbert (o mais novo
membro). Obrigada por me receberem tão bem na família Molina, pela companhia, pelo carinho
imenso, respeito, e por aceitarem o meu amor por cada um de vocês. Obrigada, também, ao
André e Arthur, pelo nosso passado próximo, nosso presente distante, e pelo nosso futuro, que
ainda é um mistério, pois só pertence ao Senhor.
Por fim, agradeço aos meus amores: Eder e Enzo. Agradeço ao meu marido por cada momento
nosso, no decorrer de todo esse trabalho, pelo nosso amor, pelas transformações, pelo
aprendizado, carinhos, mimos, superações, e ajudas ao ir a algumas coletas comigo, com um
pendrive, um laptop, um HD externo e com o insubstituível G2.03, essenciais para a conclusão
desse árduo trabalho. Ao meu filho eu agradeço por ter vindo, praticamente, no inicio desse
doutorado, por tudo que me ensinou não como química, nem como geofísica, mas como ser
humano, como mãe. Obrigada, por cada noite em claro, por cada sorriso, cada choro, por cada
descoberta, pelo seu crescimento, pelos nossos momentos juntos, pelos nossos momentos
separados, por cada festa que fazia quando eu chegava da USP, pelos beijos na dobra do meu
braço, por colar no meu colo para eu não fugir. Obrigada por me ensinar o que é realmente o
amor incondicional, por me dar esse tipo de amor, e por me permitir a dar isso a você de forma
única, e me perdoa de todo coração, pelos meus momentos de ausência.
Agradeço enfim aos nomes que deveriam estar aqui, mas que, por um motivo ou outro, foram
injustamente não citados nesse agradecimento (mil perdões!!!).
Abstract

Activity concentrations of dissolved 234U, 238U, 228Ra and 226Ra radionuclides, as well as
(87Sr/86Sr) isotopic ratios were determined in ground waters extracted from five deep wells
drilled in granitic rocks from Itu Intrusive Suite, located at the eastern border of São Paulo
State. The determination Na, Ca, Mg, K, Ba, Al, Mn and Fe were also done. Besides that,
measurements of 228Ra and 226Ra were also done in ground waters from other three deep wells
drilled in rocks of this suite. Uranium isotopes were determined by alpha spectrometry,
whereas radium isotopes were determined by gamma ray spectrometry, and alpha and beta
counting. The strontium isotope ratios were measured by thermal ionization mass
spectrometry.
The deep wells, from which the ground waters were investigated, are located at Salto
(wells S, SY e YVC), Itu (wells I e HND), Itupeva (wells ITUP) and Indaiatuba (wells BDN1 e
BDN2) towns and the sampling was performed for about 18 months and the ground waters are
used to residential, industry and agricultural supplying.
The results indicate that the physical-chemistry (specially pH, Eh and electrical
conductivity), as well as the chemical composition of the ground waters play an important role
on the behavior of investigated isotopes. The significant variations observed in ground waters
from each well, as well as those between different wells, show distinct recharge processes
and/or host rock - water interactions.

Keywords: uranium, radium, strontium, ground water, alpha spectrometry, gamma-ray
spectrometry, total alpha and beta counting, mass spectrometry, fractured aquifer, Itu
intrusive suite.
Resumo

Foram determinadas as concentrações de atividade dos radioisótopos 234U, 238U, 228Ra e
226Ra, bem como as razões isotópicas (87Sr/86Sr) em águas subterrâneas extraídas de cinco
poços profundos que cortam as rochas graníticas da Suíte Intrusiva de Itu, localizada na borda
leste do Estado de São Paulo. Complementarmente, nessas mesmas águas foram determinados
os cátions Na, Ca, Mg, K, Ba, Al, Mn e Fe. Além disso, foram também determinadas as
concentrações de atividade de 228Ra e 226Ra em águas subterrâneas de 3 outros poços
profundos perfurados nas rochas da mesma suíte. As medidas de urânio foram realizadas por
espectrometria alfa, as análises de rádio foram realizadas por espectrometria gama de alta
resolução e por contagem alfa e beta total, e as razões isotópicas de Sr foram obtidas por
espectrometria de massa.
Os poços, cujas águas subterrâneas foram investigadas, estão localizados nos municípios de
Salto (poços S, SY e YVC), Itu (poços I e HND), Itupeva (poço ITUP) e Indaiatuba (poços
BDN1 e BDN2) e são utilizados no abastecimento residencial, industrial ou para irrigação. As
coletas foram mensais e tempo de amostragem foi de cerca de um ano e meio.
Os resultados mostram que os parâmetros físico-químicos (especialmente pH, Eh e
condutividade elétrica) e composição química da água exercem um papel muito importante no
comportamento dos isótopos analisados. As importantes variações observadas tanto entre as
águas de um mesmo poço, como também entre poços diferentes, mostram que os processos de
recarga e/ou de interação rocha – água ocorrem de maneira distinta.

Palavras – chave: Urânio, Rádio, Estrôncio, água subterrânea, espectrometria alfa,
espectrometria gama, contagem alfa e beta total, espectrometria de massa, aqüífero
fraturado, Suíte Intrusiva de Itu.
Sumário

Resumo i

Abstract ii

Lista de Figuras iii

Lista de Tabelas ix

Capítulo 1
Introdução

Introdução 1

Capítulo 2
Química, Geoquímica e Hidrogeoquímica

2.1 Química do urânio 8

2.2 Geoquímica do Urânio 11