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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CIÊNCIAS DO AMBIENTE • Cap Bandeira (SE/2) 2013 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AULA 7a: RADIAÇÃO CIÊNCIAS DO AMBIENTE INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 SUMÁRIO 1. Radiações; 2. Medida das Radiações Ionizantes; 3. Produção de Resíduos Radioativos; 4. Efeito Biológico das Radiações; 5. Fontes de Radiações Ionizantes. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RADIAÇÕES INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RADIAÇÕES ORIGENS: • Ondas na faixa do visível (luz); • Infravermelho; • Ultravioleta; • Ondas de rádio; • Raios X, g e raios cósmicos. Emitidas na natureza pelo Sol ou por minerais radioativos. Por que o núcleo atômico não se desintegra? Partículas com forças nucleares participam do processo de equilíbrio. Quando relação p+/e- não é estável: fenômenos nucleares formam RADIAÇÃO. Ativação de minerais radioativos: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RADIAÇÕES FORMAS DE RADIAÇÕES: Radiações Alfa (α42) Emitidas geralmente por núcleos mais pesados. Têm 2p e 2n, como o núcleo do He. Alto poder de ionização, baixa penetração. • Funcionam como válvula de “escape” do núcleo. Radiações Beta (β0-1) Baixo poder de ionização, alta penetração. Atravessam a pele, mas são bloqueadas por metal. Radiações Gama (γ) Onda eletromagnética (como Raio X). Alta penetração. Bloqueadas por chumbo ou concreto. Raios Cósmicos Feixe de prótons de alta energia. A maior fonte de energia do Universo. Sol é o maior emissor. Cinturão de Van Allen circunda a Terra (C14) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 DESINTEGRAÇÃO: Meia vida RADIAÇÕES • Com perda de partículas e energia, o átomo se desintegra; • Desintegração tem probabilidade constante p de ocorrência. Para efeito de controle, considera-se o tempo no qual a amostra tem metade dos seus átomos desintegrados. kt t eNN 0 2 1 2 1 0 kt t e N N k t 693,0 2 1 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES UNIDADE DE RADIAÇÃO: • Unidade de medida de radiação: Curie. 1 Curie (Ci) Quantidade de material radioativo na qual ocorrem 3,7 x 1010 desintegrações por segundo. 1,0g Ra Emite 1,0 Ci de radiação. 10-7g Ra-Na Emite 1,0 Ci de radiação. Em geral, 1,0 Ci é quantidade muito grande de radiação. Usam-se o mCi, o µCi, o nCi e o pCi com mais frequência. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES AVALIAÇÃO DA DOSE RECEBIDA: • A dose de radiação recebida deve ser avaliada conforme: EXPOSIÇÃO Capacidade dos raios γ ou X de ionizar o ar. DOSE ABSORVIDA DOSE EQUIVALENTE Quantidade de energia depositada pela radiação em um volume conhecido. Vale para as radiações X, α, β, γ. Considera o tipo de radiação ionizante, a energia recebida e a distribuição da radiação no tecido. 1 R é a quantidade capaz de produzir 2,58*10-4 C em 1 Kg de ar seco à TP. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES AVALIAÇÃO DA DOSE RECEBIDA: GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO VALOR Exposição Antiga: Roentgen R 2,58*10-4C/kg Nova: Coulomb/kg C/kg 3,88*103R Dose absorvida Antiga: rad Rad 10-2 J/kg Nova: gray Gy 100 rad Dose equivalente Antiga: REM REM 10-2 J/kg*Q*N Nova: Sievert Sv 100 REM INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS TIPOS DE RESÍDUOS RADIOATIVOS: • São classificados de acordo com sua radioatividade. BAIXA RADIAÇÃO: • Nível < 0,3 µCi/L. MÉDIA RADIAÇÃO: • 0,3 µCi/L < Nível < 30 µCi/L. ALTA RADIAÇÃO: • Nível > 30 µCi/L. Podem ser diluídos, filtrados e lançados no esgoto normal ou sedimentados em lagoas (mineração, beneficiamento de combustível nuclear). Filtração, precipitação química, troca iônica, evaporação, absorção por material poroso e concretagem antes de ser enterrado. Isolamento por prazos não fixados (podem chegar a 100 mil anos). Disposição adequada na superfície ou em formações geológicas profundas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS RESÍDUOS RADIOATIVOS: Tratamento e Disposição Final • Baixa e Média Atividade • Sólidos • Tratamento: redução de volume (compressão, incineração); • Disposição: enterrados. • Líquidos • Disposição: armazenamento tambores/reserv. (50 a 100 mil litros). • Alta Atividade. • Não Processados • Disposição: armazenamento em piscinas na usina. • Pós Processados • Disposição: lixo atômico (destinação problemática – 3 a 5 m3/ano) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS RESÍDUOS RADIOATIVOS: Atividade Natural Fonte de Resíduo Forma de Resíduo Isótopos Típicos Tipos de Radiação Método de Disposição Moagem de Minério e Urânio Sólidos Urânio 238 α, γ Amontoado Líquidos Tório 230 α, γ Lançado no solo Gases e Poeiras Radônio 222 α Minas ventiladas Usina de Fabricação de Combustível Sólidos Urânio 238 Urânio 235 α, γ Descontaminado Líquidos (ácidos) Urânio 238 Urânio 235 α, γ Neutralizado, concentrado e enterrado Poeiras Urânio 238 Urânio 235 α, γ Ventilação, filtração, dispersão no ar INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS RESÍDUOS RADIOATIVOS: Produtos de Fissão Fonte de Resíduo Forma de Resíduo Isótopos Típicos Tipos de Radiação Método de Disposição Combustível (irradiação e processo) Sólidos Estrôncio 90 Césio 137 β, β, γ Embalagem em container e estocagem permanente (600 anos) Líquidos (Sr e Cs removidos) Tecnécio 99 Rutênio 103 Cério 144 β, β, γ β, γ Estocagem em tanques (muitos anos), depois de solidificar no local Gases Iodo 131 Criptônio 135 β, γ β, γ Reação com produtos químicos para transformação em sólido INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PRODUÇÃO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS RESÍDUOS RADIOATIVOS: Produtos de Ativação Fonte de Resíduo Forma de Resíduo Isótopos Típicos Tipos de Radiação Método de Disposição Materiais irradiados involuntaria mente Sólidos Alumínio 28 Manganês 56 β, γ Embalar e enviar para enterrar Líquidos Cobalto 58 β, γ Evaporação ou troca iônica (enterrar resíduo) Gases e Poeiras Nitrogênio 16 β, γ Reter para decaimeto. Dispersão no ar. Irradiação para produção de isótopos Sólidos Cobalto 60 β, γ Enviar para enterrar (vida longa) Fósforo 32 β Estocar para decaimento (vida curta) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 3. Fenômenos bioquímicos e fisiológicos: • mecanismos desconhecidos. 1. Fenômeno físico: • ionização e excitação dos átomos. 2. Fenômeno químico: • rupturas de ligações químicas. 4. Decorrido maior tempo... • surgimento de lesões. EFEITOS BIOLÓGICOS PRINCIPAIS EFEITOS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 EFEITOS BIOLÓGICOSPRINCIPAIS EFEITOS: Variáveis Consideradas DOSE TOTAL RECEBIDA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO ÁREA/VOLUME MEIA-VIDA DO ELEMENTO TIPO DE RADIAÇÃO IONIZANTE TAXA DE RADIAÇÃO/HORA TEMPO DE EXPOSIÇÃO MEIA VIDA BIOLÓGICA (0,223 REM/ano) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Órgãos Efeitos Principais Dose Limiar Tipo de Radiação Gônadas • Indução de tumor; •Diminuição de fertilidade; •Efeitos hereditários. • Sem dose limiar • 0-300 REM • Sem dose limiar Irradiação de corpo inteiro ou direta. Órgãos Hemato poéticos • Destruição do tecido formador do sangue; •Alteração do ritmo de divisão das células; • Câncer-Leucemia. • 100 REM (primeiras alterações) • Sem dose limiar Irradiação do corpo inteiro. Ossos • Destruição das células ósseas; • Câncer ósseo. • > 4000 REM • Sem dose limiar Órgão crítico para incorporação de radionuclídeos. EFEITOS BIOLÓGICOS PRINCIPAIS EFEITOS: Órgãos afetados por exposição à radiação INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Órgãos Efeitos Principais Dose Limiar Tipo de Radiação Pulmões •Destruição das células; • Câncer ósseo. • Sem dose limiar Órgão crítico para radionuclídeos inalados Tireóide • Alteração da atividade; • Câncer. • Sem dose limiar Órgão crítico para incorporação de iodo radioativo. Seios • Câncer. • Sem dose limiar Órgão mais sensível. Pele • Eritema; • Descamação seca; • Descamação úmida. • 350 REM • 500 REM • 700 REM Órgão crítico para contaminação externa. EFEITOS BIOLÓGICOS PRINCIPAIS EFEITOS: Órgãos afetados por exposição à radiação INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 EFEITOS BIOLÓGICOS DOSES MÁXIMAS ADMISSÍVEIS: Órgãos Limite Trimestral Limite Anual Mãos, antebraço, pés e tornozelo 40 REM 75 REM Osso, tireóide e pêlos 15 REM 30 REM Corpo inteiro, gônadas e medula óssea eritropoética 3 REM 5 REM Qualquer outro órgão isolado 8 REM 15 REM MULHERES EM FASE FÉRTIL: • 1,3 REM/ Trimestre MULHERES GRÁVIDAS: • 1,0 REM/ Trimestre INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 EFEITOS BIOLÓGICOS EFEITOS PROPRIAMENTE DITOS: Radiação Efeito 0 a 25 REM Nenhum efeito direto observável. 25 a 50 REM Mudanças acusadas em exame de sangue. 50 a 100 REM Redução temporária de leucócitos (recuperável). 100 a 200 REM Sintomas típicos em 25% de casos com poucas mortes. 200 a 300 REM Sintomas típicos em 50% de casos com 2% de mortes. 300 a 400 REM Sintomas típicos em 90% de casos com 25% de mortes 400 a 500 REM Redução de leucócitos, angina, hemorragia, grave septicemia e morte em poucos dias. 600 REM Morte em 1 mês em 100% dos casos. 1200 a 1400 REM Morte em 1 semana com lesões gastrointestinais. 2000 a 2500 REM Morte no 3º a 5º dia com lesão no sistema nervoso central. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FONTES DE RADIAÇÕES IONIZANTES INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FONTES DE RADIAÇÕES IRRADIAÇÃO EXTERNA: • A fonte está fora do organismo. • O problema se agrava com o poder de penetração. • São considerados os seguintes fatores: Distância da Fonte Partículas β perdem ação com a distância e raios γ e X sofrem decréscimo. Tempo de Irradiação Blindagem INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FONTES DE RADIAÇÕES IRRADIAÇÃO EXTERNA: Blindagem • Proteção contra as radiações ionizantes. Radiação Material para Blindagem Nêutrons 15 a 30 cm de água, parafina ou polietileno seguidos de folhas de 1 cm de boro. X, gama Chumbo com grande espessura ou concreto, ferro, urânio ou outro material de alta densidade Beta 1 cm de lucita ou de outro plástico, seguido ou não de 1mm de chumbo. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FONTES DE RADIAÇÕES IRRADIAÇÃO INTERNA: Ocorrências • Inalação; • Ingestão; • Absorção pela pele; • Absorção pelo sangue. Acidente com Cs 137 em GO (1987). RADIAÇÕES PODEM CAUSAR: • irritação da pele e perda capilar; • redução de glóbulos brancos e vermelhos; • câncer. • náuseas, nervosismo, fadiga; • eritema, bolhas, • hemorragia, estado de coma; • convalescença demorada ou morte; • câncer leucemia. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AULA 7b: POLUIÇÃO SONORA CIÊNCIAS DO AMBIENTE INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 SUMÁRIO 1. Conceito de Som; 2. Poluição Sonora; 3. O Ruído; 4. O Ruído e a Saúde Humana; 5. Avaliação do Nível de Ruído; 6. Controle de Ruídos. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONCEITO DE SOM INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONCEITO DE SOM SOM OU RUÍDO: De acordo com a Física, é o resultado da vibração acústica capaz de produzir sensação auditiva. POLUIÇÃO SONORA “Ruído estridente” ou “som não desejado”. É medido pela pressão que exerce no sistema auditivo humano. Se PRESSÃO provocar danos: Físicos Comportamentais POLUIÇÃO INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONCEITO DE SOM ALGUNS ASPECTOS: Capacidade Auditiva Humana: De 20 a 20000 Hz No ar Não se propaga Propagação do Som Na água No vácuo 1430 m/s 345 m/s (CNP a 23ºC) Qualidades Essenciais: Altura Intensidade Timbre Forte ou fraco Agudo ou grave Sensação INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONCEITO DE SOM ALGUMAS PROPRIEDADES DO SOM: • Reflete-se em paredes e anteparos; • É absorvido pelos materiais e pelo ar; • Sofre difração quando passa por fendas; • Sofre refração quando se transmite por materiais. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 POLUIÇÃO SONORA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 DEFINIÇÃO: POLUIÇÃO SONORA O ruído é um poluente. É um resíduo de energia que permanece por pouco tempo no meio ambiente. É o ruído estridente ou “som não desejado”. Subjetivo DANOS: perda auditiva Temporária Permanente α Intensidade Duração INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 O RUÍDO INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CLASSIFICAÇÃO: O RUÍDO Contínuo Aquele que se mantém no tempo. Intermitente Há dissipação da pressão nos intervalos. Impulsivo Proveniente de explosões (escape de gases). Impacto Proveniente de determinadas máquinas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 PROPRIEDADES DAS ONDAS SONORAS: O RUÍDO f T 1 f vsom 2 1 0 22 1 2 )( 1 t med dttP t PP t: tempo de medição INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 NÍVEIS SONOROS E O DECIBEL: O RUÍDO A W I som med v P I 2)( ρar (1 atm e 298K) = 1,185 kg/m 3 Intensidade Exemplos: Valor mínimo audível: 0,00002 Pa Lançamento de um foguete espacial: 200 Pa 0 log' Q Q L Onde: • L’: nível (bel); • Q: quantidade medida; • Q0: quantidade de referência. 0 log10' Q Q L Onde: • L’: nível (decibel); • Q: quantidade medida; • Q0: quantidade de referência. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 NÍVEIS DE POTÊNCIA, INTENSIDADE E PRESSÃO: O RUÍDO 1210 log10 W Lw 1210 log10 I LI POTÊNCIA: INTENSIDADE: 10-12 W e 10-12 W/m2: valores de referência (convenção) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DA PRESSÃOSONORA: O RUÍDO • É feita pelo decibelímetro/dosímetro; • Tem como unidade o decibel (dB). O decibel é dez vezes o logaritmo decimal da razão entre a pressão sonora e uma pressão de referência. 00 log20log10 P P I I L efef p decibelímetro dosímetro Lembrando que: 20 2 0 P P I I efef Valor mínimo audível = 20 µPa. Estimada pela média geométrica das pressões instantâneas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DO NÍVEL DE RUÍDO: Nível Sonoro das Atividades O RUÍDO No meio urbano, o nível sonoro varia de 30 a 120 dB. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Fontes de mesmo nível: MEDIDA DO NÍVEL DE RUÍDO: Diversas Fontes O RUÍDO • Um ambiente com diversas fontes tem o som avaliado como: nLLn log100 Fonte comum. Número de fontes. Fontes de níveis diferentes: n i L P iP L 1 1010log10 Não se pode somar as pressões de duas fontes sonoras: Elas devem ser convertidas para potência e somadas. A soma das potências é reconvertida para pressão sonora. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MEDIDA DO NÍVEL DE RUÍDO: Medição Sonora O RUÍDO • Um circuito de amplificação indica o nível de pressão sonora no microfone. • São 4 os tipos de medidores: Tipo 0: Laboratórios. Tipo 1: de precisão. Tipo 2: de uso geral. Tipo 3: para amostragem. Contínuo Medição mais fácil. Requer filtro para levantamento do espectro. Impulsivos ou de impacto Medidor com osciloscópio. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 O RUÍDO E A SAÚDE HUMANA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RUÍDO E SAÚDE HUMANA CONSTITUIÇÃO DO OUVIDO: OUVIDO EXTERNO: Compreende o pavilhão e o conduto auditivo externo. OUVIDO MÉDIO: Une as bases externa e interna pelos ossículos. Liga-se à faringe pela Trompa de Eustáquio. OUVIDO INTERNO: Possui série de cavidades ósseas e uma cavidade central que se comunica com os canais semicirculares e tímpano. Converte energia das ondas sonoras em impulsos nervosos interpretados pelo cérebro como som. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RUÍDO E SAÚDE HUMANA EFEITOS DANOSOS: EFEITOS DANOSOS CARACTERÍSTICAS Perda Auditiva Temporária Ocorre quando se está exposto a ruídos excessivos. Permanente Perda neurossensorial irreversível (exploração prolongada a sons de alta frequência – 4000 Hz). Interferência na Fala Pela perda auditiva e pela presença de sons que competem pela atenção (mascaramento). Perturbações no Sono Ocorre em ambientes com ruídos > 35dB. Estresse e Hipertensão Ruídos instantâneos de alta frequência podem constringir artérias, aumentar o batimento cardíaco, causando dor de cabeça, úlceras e alterações neurológicas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AVALIAÇÃO DE NÍVEL DE RUÍDO INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AVALIAÇÃO DE NÍVEL DE RUÍDO CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: • É feita segundo dois critérios básicos: CONFORTO OCUPACIONAL: • Portaria nº 3214/78; • Efeitos auditivos causados pela exposição a ruídos. CONFORTO ACÚSTICO: • Portaria nº 92/80 do MI; • Nível de ruídos para efeito do incômodo em moradores próximos a instalações fixas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AVALIAÇÃO DE NÍVEL DE RUÍDO CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: Ruídos Contínuos TEMPO DECIBÉIS 8 horas 85 4 horas 90 2 horas 94 1 hora 100 30 minutos 105 15 minutos 110 07 minutos 115 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONTROLE DE RUÍDOS INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CONTROLE DE RUÍDOS FORMAS DE CONTROLE: Pode ser feito: Fonte Percurso Receptor Realocação de equipamento e ações mecânicas (isolamento acústico, abafadores,...). Introdução de barreiras. Ações de controle administrativo (imposição de limite da duração da exposição e uso de EPI) Equipamento de Proteção Individual INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FIM
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