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Análise da redistribuição do falloutdo 137Cs e avaliação da erosão do solo CEN5755 - Técnicas avançadas em física de solos Osny Bacchi CENA/USP 2005.

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1 Análise da redistribuição do falloutdo 137Cs e avaliação da erosão do solo CEN Técnicas avançadas em física de solos Osny Bacchi CENA/USP 2005

2 Bibliografia recomendada

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4 (http://hydrolab.arsusda.gov/cesium/) Em Julho de 1945 (1230 Greenwich Civil Time) iniciaram-se testes de bombas nucleares que liberaram 137 Cs e outros nuclídeos Radioativos no ambiente.

5 Bases da metodologia

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7 Localidades 137 Cs (Bq/m2) Fonte North Mississipi -USA 5729 Ritchie et al (1974) Georgia - USA 1813 Ritchie & McHenry (1977) Mississipi -USA 5439 Ritchie & McHenry (1977) Saskatoon - Canada 2490 Villar (1981) Saskatoon - Canada 2368 De Jong et al (1982) Shawano - USA 3876 McHenry & Bubenzer (1985) New Brunswick - Canada 3400 De Jong et al (1986) West Saskatchewan -Canada 2877 Kiss et al (1986) Phoenix (USA) 736 Lance et al (1986) Clayton - USA 4820 Lance et al (1986) Corea 3541 Menzel et al (1987) South Ontario - Canada 2700 Kachanoski (1987) Brisbane - Australia 854* Longmore et al (1983) Bahia - Brazil 92 Sakai (1977) Piracicaba-SP - Brazil 306 Guimarães (1988) Níveis de Cs no solo em diferentes localidades Piracicaba-SP - Brazil 422Bacchi et al (2000)

8 T 1/2 = 30 anos Avaliação da atividade do Cs no solo 1) Atividade: N = número de átomos radioativos na amostra = constante de desintegração (probabilidade do radioisótopo de desintegrar-se O número de átomos radioativos na amostra diminui exponencialmente com o tempo Para A = Ao/2 2) Meia vida Unidades: Bq = 1 desintegração por segundo Ci = 3, Bq

9 3) Sistema de detecção e medida da atividade do Cs no solo Espectrometria gama de alta resolução Detetor semicondutor de Ge hiperpuro blindagem Detetor de Ge Amostra de solo Sistema eletrônico de contagem Espectrômetro

10 Eficiência de detecção C= taxa de contagem (cps) para a amostra; m= massa de solo (kg) no beaker Marinelli; As= atividade conhecida de uma amostra padrão (Bq/kg); f= % de emissão de raios gama de 661,6 keV do 137 Cs (84,6%) A= atividade da amostra (Bq) ; C= taxa de contagem (cps) da amostra; ef = eficiência de detecção (%) Atividade específica por unidade de massa de solo (Bq/kg) ou por unidade de área de solo no campo (Bq/m 2 )

11 Avaliação de perdas e acúmulos de solo no campo desde o fallout até o presente 137 Cs A i (Bq.m -2 ) erosão P (solo +Cs) A f (Bq.m -2 ) ΔTΔT Z Z A

12 Y = taxa de perda ou de deposição de solo (Mg.ha -1.ano -1) d s = densidade do solo (kg.m -3 ) z = profundidade de cultivo do solo (m) A* = percentagem de redução ou de aumento da atividade em relação à atividade inicial T = tempo decorrido desde o fallout do Cs (anos) Como a Atividade inicial (logo após o fallout) não é conhecida: Atividade em área de referência onde Y = 0 Características: Área plana ; Não revolvida mecanicamente no período; Cobertura de pastagem; Proximidade da área de estudo; Indicador principal: Concentração de Cs na camada superficial do solo (0-15cm)

13 Amostragem nas áreas de referência Barra limitadora de profundidade 30 cm 45 cm 5cm Tubo de PVC escarificador

14 Profundidade (cm) Atividade (Bq m -2 cm -1 ) Atividade Total = 422±14 Bq m -2 Exemplo de atividade em área de referência

15 Localização dos pontos de amostragem no campo Transeções Malha de pontos (permite o mapeamento e quantificação das áreas de perdas e de acúmulos de sedimento) Uso de GPS e bancos de dados de geoprocessamento Amostragem: garantia de avaliação do Cs em todo o perfil

16 Exemplo de resultados de atividades e taxas de erosão e deposição de sedimentos em uma malha de pontos

17 Interpolações e mapeamento Erosão deposição Mg.ha.ano Áreas deperdas de solo Taxamédia deperdas ( Mg.ha. ano ) 23.0 %daárea total94.1 Áreas dedeposição Taxamédia dedeposição ( Mg. ha.ano ) 12.1 %daárea total5.9 Área total Taxabruta deerosão ( Mg. ha. ano ) 21.6 Taxalíquida de erosão20.9 % de liberação de sedimentos96.7 Interpretação dos resultados

18 Observações Finais: 1) Redistribuição do Cs segue a redistribuição de sedimentos independentemente do processo de transporte de sedimento ocorrido (movimentação de solo por cultivos, terraceamento, construção de carreadores, erosão laminar, erosão em sulcos, etc) pode superestimar as taxas de erosão e de deposição 2) O resultado da redistribuição de sedimento é uma média dos últimos 40 anos. 3) Confiabilidade dos dados: relação das taxas de perdas e acúmulos de sedimentos com outras variáveis


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