RADIOACTIVIDAD, AMBIENTE y ALIMENTOS Laboratorios del Ministerio de Industria, Energía y Minería Q.F. Rosario Odino [email protected] Laboratorios del Ministerio de Industria, Energía y Minería La actividad de los laboratorios del MIEM se desarrolla en torno a la prestación de servicios y a la ejecución de proyectos de desarrollo con objetivos bien definidos en las áreas que vinculan las Radiaciones Ionizantes y la Salud, el Medio ambiente, los Alimentos, la Industria, la Minería y la Geología a través del uso de Técnicas Analíticas Nucleares y otras relacionadas. TEMAS A TRATAR Radiaciones ionizantes Radioactividad en alimentos de Uruguay Plan de Vigilancia Radiológica Ambiental en Uruguay Qué es la Radioactividad? Antoine Henri Becquerel: Físico francés, descubrió la radioactividad natural y ganó el Premio Nobel de Física junto a Marie Curie y Pierre Currie en el año 1903. Es un fenómeno físico, que ocurre en los núcleos de ciertos elementos químicos, que son capaces de transformarse en núcleos de átomos de otros elementos. La radioactividad es la capacidad que manifiestan ciertos elementos químicos de emitir partículas o radiaciones de forma espontánea o artificial. En el decaimiento gamma un núcleo excitado decae al estado estable emitiendo fotones de alta energía (rayos ). Es radiación electromagnética (como las ondas de radio, las microondas y la luz visible). En el espectro electromagnético, los rayos representan las altas energías o las menores longitudes de onda. Qué es la radiación ? Principales fuentes de radiación ionizante a la que estamos expuestos ~ 82% La mayor fuente de radiación ionizante proviene naturalmente del medioambiente ~ 18% Porciones menores tienen su origen en la medicina, en el consumo de productos y en otras fuentes. Series de decaimiento natural 232Th 238U 235U 224Ra … …. … 226Ra 223Ra ….. 220Rn … 208Pb … 222Rn ….. 206Pb … 229Rn …. 207Pb 40K, 232Th, 235U, 238U y Fondo Natural sus productos de decaimiento La principal fuente de radiación externa a la que está expuesto el cuerpo humano es la radiación Gamma emitida por radionúclidos naturales como el 40K y los radionúclidos de las series del 232Th, 235U y 238U y sus productos de decaimiento. El comportamiento y la distribución de las series de decaimiento de estos radionúclidos en el medioambiente, están basadas en su geoquímica, en sus vidas medias así como en la naturaleza del medioambiente circundante. 238U 99.28% : 235U 0.72%. Radionúclidos Primordiales Fuente natural de radiación Radiación proveniente de radioisótopos con vidas medias muy largas presentes en la corteza terrestre: 40K, 226Ra, 238U, 235U y 232Th con sus series de decaimiento. RADIACIÓN DE ORIGEN CÓSMICO La radiación cósmica impregna todo el espacio y N A T U R A L la fuente está mayoritariamente fuera de nuestro sistema solar. Los rayos cósmicos interaccionan principalmente con los átomos presentes en la atmósfera superior y producen radioisótopos como 3H, 7Be, 10Be, 14C, etc., en general de vidas medias más cortas que los radionúclidos primordiales. Características de la radiación a la que estamos expuestos La cantidad de radiación en el background es - lugar y tiempo - dependiente. El transporte de radionúclidos producidos en la atmósfera depende de factores meteorológicos. En las rocas y en los suelos el contenido de radioisótopos naturales puede variar hasta en dos o tres órdenes de magnitud el lugar. La presencia y la cantidad de radionúclidos antropogénicos depende de la proximidad de la fuente de radionúclidos y/o de la cantidad del material de “fallout” proveniente de viejos tests nucleares. Exposición a las Radiaciones Ionizantes en Humanos 1.1% Fuentes artificiales http://es.wikipedia.org/wiki/Radiacion_ionizante A R T I F I C I A L La radioactividad se ha empleado con distintos fines por mas de 100 años. A través de su uso se han incorporado radionúclidos al inventario natural. Radioisótopos de origen antropogénico Provienen de ensayos nucleares, reactores nucleares de potencia, reactores nucleares de investigación, plantas nucleares de reprocesamiento, plantas de combustible nuclear: 131I , 90Sr, 3H, 14C, 137Cs, 134Cs… Las cantidades son menores en comparación con las cantidades de los radionúclidos naturales: debido a que sus vidas medias son cortas disminución marcada de los ensayos nucleares en superficie. Fuentes naturales de radiación ionizante Fuentes artificiales de radiación ionizante Radioactividad en alimentos Natural: Todos los alimentos tienen una pequeña cantidad de radioactividad intrínseca Artificial Origen de la Radioactividad natural en los alimentos N A T U R A L Desde su formación la Tierra es radioactiva. La vida en nuestro planeta siempre estuvo expuesta a cierto nivel de radioactividad natural, proveniente de rayos cósmicos y del decaimiento de núcleos radioactivos. Los elementos radioactivos naturales (primordiales y cosmogénicos) se hallan en el aire, en el suelo, en el agua, en los alimentos y en nuestro cuerpo. Origen de la Radioactividad Artificial en los alimentos A R T I F I C I A L El advenimiento de la era nuclear, trajo la producción de nuevos radioisótopos, creados por el hombre, como por ejemplo el 137Cs y otros. Estos isótopos antropogénicos, agregaron cantidades menores de radioactividad al inventario natural. 1. 2. 3. 4. Inducida a través de: Uso pacífico de la energía nuclear Pruebas de bombas atómicas Accidentes nucleares De actividad industrial - TENORM Contaminación Radioactiva de alimentos: Directa: Por deposición de cenizas o escorias radioactivas Indirecta: A través de cadenas alimentarias en los animales y/o en los vegetales El laboratorio de Medición de niveles de Radioactividad tiene tres líneas de trabajo: Realiza servicios a la industria alimentaria Ejecuta el “Plan de Vigilancia Radiológica Ambiental” ALMERA - Analytical Laboratories for the Measurement of Environmental Radioactivity Análisis por Espectrometría Gamma de alimentos Radioactividad en alimentos de Uruguay Consideraciones del país Uruguay es un país que no posee plantas nucleares de potencia ni reactores de investigación. Desde hace más de treinta años se analizan por Espectrometría Gamma de Alta Resolución muestras de alimentos, suelos y aguas con la finalidad de conocer los niveles de radioactividad natural y artificial. En el año 2001 las autoridades consideraron la importancia de conocer los niveles de radioactividad (naturales, antropogénicos, fallout) y establecer el “background” del país. “Establecimiento de un Plan Nacional de Vigilancia Radiológica Ambiental” - comenzó a operar en Marzo del año 2003. Situación del control de la radioactividad en Uruguay - ARNR - Organizaciones participantes en el muestreo para el control radioactivo de alimentos MIEM – Laboratorios MGAP Intendencias Municipales Empresas productoras Cesio Es el contribuyente más importante a largo plazo para la dosis de radiación del medio ambiente recibida por los seres humanos y otros organismos, como resultado de operaciones de los reactores nucleares y pruebas de armas nucleares. Abundancia en la corteza terrestre: 7ppm El Cesio es el elemento químico con número atómico 55 y peso atómico de 132,905 uma. Su símbolo es Cs, y es el más pesado de los metales alcalinos de la tabla periódica, a excepción del Francio. (hasta febrero de 2007) 137Cs Vida media moderadamente larga (~ 30 años), que emite partículas de relativamente alta energía beta y su hija de corta vida 137mBa, el cual a través de un decaimiento pasa a un estado estable - 137Ba. Debido a sus propiedades químicas, es fácilmente transportado a través de los compartimientos del medio ambiente y los alimentos. Cuando está en solución puede ser eficientemente absorbido por las plantas y ser asimilado por los animales debido a su similitud química con el nutriente esencial -el potasio. El principal impedimento para el transporte de 137Cs a los seres humanos y otros organismos es, su fuerte tendencia para unirse, a veces irreversiblemente, a minerales arcillosos comunes que se encuentran en la mayoría de los suelos y sedimentos. Incorporación del 137Cesio a la naturaleza Debido a su importancia en la precipitación de los ensayos atmosféricos de armas nucleares y su significación radiológica en el contexto de accidentes en reactores nucleares, el Cs-137 es un radionúclido que se ha estudiado ampliamente en los contextos ambientales, desde las capas de hielo polares hasta los atolones de coral. Qué alimentos nacionales / importados se analizan? Lácteos: leche, manteca, queso, suero de leche Cárnicos y derivados: bovina, ovina, porcina, equina, pescados, aves, fiambres varios, pate Granos: trigo, maíz, soja, arroz, girasol Frutas: manzanas, naranjas Alimentos procesados: sopas, alimentos para bebes, otros Aguas Preparación de la muestra para analizar Geometría Marinelli Preparación de una muestra de leche en polvo Las muestras de productos alimenticios se miden directamente en Geometría de 1kg Marinelli durante 64800seg. Geometrías calibradas Sala de medicion Detector de Ge modelo GC3020: 2.0 keV FWHM a 1.33MeV y 1.20 keV a 122 keV; coaxial; Software Genie 2000 Alimentos analizados CARNICOS 2007 40 K Conc. (Bq/Kg) K Incertidumbr e (Bq/Kg) Durazno 120,0 10,0 1,9 Bovino Soriano 88,0 10,0 Bovino Florida 99,0 Bovino Soriano Tipo de muestra Depto. Bovino 40 226 Ra Conc. (Bq/Kg) 226 Ra Incertid. (Bq/Kg) < LD < LD < LD < LD < LD 10,0 < LD < LD < LD 84,0 10,0 < LD < LD < LD Bovino San José 130,0 10,0 < LD < LD < LD Ovino Colonia 110,0 10,0 < LD 0,7 0,1 < LD Bovino Rocha 140,0 15,0 0,7 0,1 1,0 0,1 < LD Bovino Florida 130,0 10,0 1,4 0,1 1,5 0,1 < LD Bovino Salto 150,0 15,0 1,0 0,1 1,5 0,1 < LD Durazno 90,0 10,0 < LD Bovino Flores 160,0 15,0 0,7 0,1 0,8 Bovino Rivera 140,0 15,0 1,4 0,1 < LD < LD Bovino Paysandu 130,0 10,0 2,0 0,2 < LD < LD Bovino 160,0 15,0 0,7 0,1 1,6 Rocha Limite de detección (LD) 226Ra (Bq/Kg) Limite de detección (LD) 137Cs (Bq/Kg) 0,5 0,5 0,2 232 Th 137 Th Conc. Cs Incertidumbr (Bq/Kg) (Bq/Kg) e (Bq/Kg) 232 < LD < LD 0,1 0,1 Limite de detección (LD) 232Th (Bq/Kg) < LD < LD 0,5 CARNICOS AÑO 2008 Tipo de 40 muestra Departamento Bovino Bovino Equino Bovino Bovino Bovino Bovino Bovino Ovino Bovino Equino Bovino Bovino Bovino Bovino Bovino Bovino Canelones Rocha Canelones Tacuarembó Soriano Florida Canelones Paysandu Durazno Rocha Canelones San José Paysandú Tacuarembó Canelones Rocha Artigas 40 K K Concentración Incertidumbre (Bq/Kg) (Bq/Kg) 96,0 89,0 145,6 96,0 100,0 140,0 100,0 140,0 82,0 91,0 120,0 130,0 150,0 110,0 150,0 83,0 120,0 10,0 10,0 15,0 10,0 10,0 15,0 10,0 15,0 10,0 10,0 10,0 10,0 15,0 10,0 15,0 10,0 10,0 226 226 Ra Concentración (Bq/Kg) Ra Incertidumbre (Bq/Kg) 0,6 1,5 1,5 < LD 0,8 0,8 0,7 0,8 < LD < LD < LD 0,7 0,8 < LD 0,8 < LD < LD 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 232 232 Th Th Concentración Incertidumbre (Bq/Kg) (Bq/Kg) < LD < LD 0,6 < LD < LD 0,6 < LD 0,7 < LD < LD < LD < LD 0,6 < LD 0,9 < LD < LD 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 137 Cs (Bq/Kg) < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD CARNICOS AÑO 2009 40 Tipo de muestra Depto. Bovino Rio Negro Ovino Salto Bovino Rivera Equino Cerro Largo Bovino Salto Bovino Soriano Bovino Soriano Bovino Lavalleja Bovino Paysandu Bovino Flores Bovino Cerro Largo Bovino Lavalleja Bovino Colonia Ovino Salto Bovino Florida Equino Treinta y Tres Bovino Colonia Bovino Soriano Bovino Soriano Bovino Flores Equino Paysandu K Concentración (Bq/Kg) 126,2 148,6 140,3 164,7 139,0 134,1 138,7 162,4 138,8 137,9 120,4 161,5 135,7 154,4 152,8 162,4 134,1 145,9 116,8 148,6 146,2 226 40 K Incert. (Bq/Kg) 10,0 15,0 15,0 15,0 10,0 10,0 10,0 15,0 10,0 10,0 10,0 15,0 10,0 15,0 15,0 15,0 10,0 15,0 10,0 15,0 15,0 226 232 232 Ra Ra Th Th 137 Cs Concentración Incertidumbre Concentración Incertidumbr (Bq/Kg) (Bq/Kg) (Bq/Kg) (Bq/Kg) e (Bq/Kg) 0,7 2,1 0,8 0,9 0,5 0,5 1,1 < LD 0,5 0,6 0,6 0,7 1,3 2,0 0,9 1,2 0,7 0,6 < LD 0,6 0,8 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 < LD < LD < LD 0,5 < LD 1,1 < LD < LD < LD < LD 0,5 0,5 0,7 0,8 0,7 0,7 < LD < LD 0,5 < LD < LD 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD CARNICOS AÑO 2012 Tipo de muestra Departamento Bovina Bovina Bovina Ovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Bovina Ovina Bovina Bovina Bovina Equina Bovina Florida Tacuarembó Rio Negro Rivera Flores Durazno Durazno Canelones Colonia Florida Soriano Tacuarembó Rio Negro Salto Canelones Salto Durazno Salto Durazno Canelones Florida 40 K Conc. (Bq/Kg) 106,7 82,3 116,2 105,3 108,6 105,3 110,3 107,9 94,9 97,4 102,5 74,6 89,0 75,2 68,6 90,7 105,7 101,4 74,6 112,7 100,1 40 K Incert. (Bq/Kg) 6,1 5,1 6,4 6,1 6,3 6,2 6,4 6,4 5,6 5,8 5,8 4,7 5,3 4,4 4,1 5,5 6,3 6,0 4,2 6,3 5,8 226 232 137 Ra Th Cs Conc. (Bq/Kg) Conc. (Bq/Kg) (Bq/Kg) < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD < LD 40K Concentración (Bq/Kg) 700 600 500 400 Productos lácteos 300 200 100 0 Leche Colonia Queso Soriano 226Ra Manteca Paysandu Dulce de Leche San Leche José Maldonado Manteca Florida Concentración (Bq/Kg) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Leche Colonia Queso Soriano Manteca Paysandu Dulce de Leche San Manteca Leche José Florida Maldonado Sistema de Información Geográfico Sistema de Información Geográfico Sistema de Información Geográfico Sistema de Información Geográfico Ejemplo: Informe de RN en la Base de Datos del CSN - España Naturales Fisión /Activación K 40 Nb 95 Ce144 Tl 208 I 131 Ce 141 Bi 212 Cs 137 Cr 51 Pb 212 Cs 136 Mn 54 Bi 214 Cs134 Co 58 Pb 214 Ru 103 Fe 59 Ac 228 Ru 106 Co 60 Ba 140 Zn 65 La 140 Zr 95 Normas De acuerdo a los lineamientos de la Autoridad Reguladora Nacional en Radioprotección, nuestros valores guía están en concordancia con el Codex Alimentarius (programa conjunto FAO/OMS) y la guía Nº295 del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Nuestra referencia normativa es la Colección de Normas de Seguridad del OIEA, GSR Parte 3, 2011 y la Guía de Seguridad del OIEA, No. RS-G-1.8, 2005, Monitoreo Ambiental y de Fuentes para Propósitos de Radioprotección, la cual tomamos en su totalidad como propia. Algunos valores de referencia de exportaciones realizadas desde Uruguay Organización Mundial de la Salud Leche: hasta 1000Bq/kg de 137Cs México Leche: hasta 50 Bq/kg Queso: hasta 1000 Bq/kg Rusia Manteca: hasta 50 Bq/kg Queso: hasta 1000 Bq/kg Argelia Leche: hasta 267 Bq/kg de 137Cs; hasta 202 Bq/kg de 134Cs Egipto Leche: hasta 50 Bq/kg Manteca: hasta 50 Bq/kg Singapur China Leche: hasta 5 Bq/kg Suero de leche: hasta 50 Bq/kg Sudáfrica Leche: hasta 5 Bq/kg Límite de detección (LD) 226Ra (Bq/Kg) - 214Bi ≅ 1 Bq/kg t=64800s; m=1kg Límite de detección (LD) 232Th (Bq/Kg) - 228Ac ≅ 2 Bq/kg t=64800s; m=1kg Límite de detección (LD) 137Cs (Bq/Kg) ≅ 0.5 Bq/kg t=64800s; m= 1kg Límite de detección (LD) 40K (Bq/Kg) ≅ 8 Bq/kg t=64800s; m=1kg Backgrounds cada vez más bajos Computadoras mas poderosas Presión de los clientes/mercados para disponer de LD cada vez más bajos RLA/5/048 ARCAL LXXIX OIEA Proyecto de América Latina y el Caribe Implantación del Manual de Procedimientos Técnicos Armonizados y Determinación de los requisitos específicos de Calidad con relación a la determinación de la contaminación radioactiva de los alimentos y del agua Medidas de Control Adecuada Legislación: Regulaciones nacionales que consideren los resultados obtenidos en el PVRA nacional Medidas de radioprotección Control periódico del nivel de contaminación ambiental Control sistemático de radioactividad en los alimentos El laboratorio dispone de un Sistema de Gestión de la Calidad de acuerdo a la norma ISO/IEC 17025 requisitos técnicos y específicos de la calidad armonizados en la región para la determinación de la contaminación radioactiva de alimentos – RLA5048 – OIEA. En resumen Los resultados obtenidos del análisis de alimentos uruguayos muestran hasta la fecha la presencia de radionúclidos de origen natural. No se evidencia por encima del Limite de Detección concentraciones de actividad de 137Cs en alimentos nacionales (LD 137Cs = 0.5 Bq/Kg) La mayor contribución de la concentración de actividad en los alimentos está dada por el 40K. Plan de Vigilancia Radiológica Ambiental El estudio de la radioactividad natural y la contaminación radioactiva de los territorios es un aspecto importante y necesario para comprender cómo la exposición a las fuentes de radiación puede afectar al medioambiente y a la población. Los objetivos básicos de la vigilancia radiológica ambiental son uno o varios de los siguientes puntos: Determinar los valores de fondo y las líneas de base ambientales para distintos radionucleidos Detectar la presencia y vigilar la evolución de elementos radioactivos y sus niveles de radiación en el medio ambiente Detectar emisiones inadvertidas Estimar el riesgo radiológico potencial para la población. Informar a la ARNR Informar al público Experimental Laboratorios – adecuados para analizar muestras ambientales / alimentos Selección de las muestras: suelos, sedimentos, cárnicos, lácteos, granos, aguas y material particulado del aire. Selección de radionúclidos: Naturales: 40K; series del 238U y 232Th (226Ra; 228Ra) Antropogénico: 137Cs; 134Cs; 131I; 60Co; 241Am Frecuencia de muestreo de las diferentes matrices o Frecuencia Todo el país /anual Pescado o Algún Depto. /anual Leche en polvo o Todo el país / mensual Frutas o Granos o Todo el país /anual Suelos o Algún Dpto./anualmente Agua o Algunos dptos. / anual o 2 Departamentos o Muestra Cárnicos o o o o o o o Material particulado Algunos Deptos. /anual Matriz Lácteos Cárnicos Granos Radionúclido Unidades 40K; 134Cs; 137Cs; 131I Bq/kg seco 40K; 134Cs; 137Cs; 131I Bq/kg húmedo 40K; 134Cs; 137Cs; 131I Bq/kg 40K; 134Cs; 137Cs; 226Ra; Suelos Filtros series del 238U y 232Th (226Ra; 228Ra) series del 238U y 232Th (226Ra; 228Ra) Bq/kg seco Bq / m2 40K; 134Cs; 137Cs; 226Ra; Bq/filtro Muestras de productos lácteos y cárnicos: En el marco del Plan de Vigilancia Radiológica Ambiental se coordina un programa de muestreo con el Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. Muestreador RADeCO,LLC • PORTABLE CONSTANT FLOW AIR SAMPLER Constant airflow maintained with ΔP across the filter up to 17" Hg (Flow Rate Dependent) Balanced, Easy to carry system Flow rate indicated on rotometer, CFM or LPM Rated for continuous duty Low noise level Minimal maintenance Optional elapsed time indicator MODEL AVS-28A All units individually calibrated and traceable to NIST PVRA Año 2013 53 muestras analizadas - al 30/09/2013 Aguas 17% Sedimentos 4% Suelos 15% Leche 4% Manteca 2% Queso 5% Cárnicos 53% Muestras de suelos, sedimento y aguas tomadas en los Departamentos de Colonia y de Cerro Largo durante el año 2011 40K Concentración (Bq/Kg) 40K Concentración (Bq/L) 400 300 200 100 0 30 25 20 15 10 5 0 Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua 1 banana pesa aprox. 150g - hay aprox. 600mg de K – 0.070mg de 40K 120.4Bq/Kg La nuez de Brasil es un alimento que contiene en forma natural aprox. 244 Bq/kg Muchas Gracias por su atención “Dejamos de temer a aquello que se ha aprendido a entender…” Marie Curie Grupo de Trabajo: Adriana Gabrielli, Lourdes Piuma, Dora Maidana, Ethel Reina, Rosario Odino