p.p. 2003 - datação radioativa & radiação na agricultura

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Datação Radioativa & Radiação na Agricultura UFG – Universidade Federal de Goiás ICB – Instituto de Ciências Biológicas Prof. Drª Silvia Izacc Biofísica Goiânia, 17 de junho de 2010 Graduandos: Paula Lima Sant Anna Jônathas Almeida Ian Velloso Bruno Carvalho Amanda Amorim

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Datação Radioativa & Radiação na Agricultura

UFG – Universidade Federal de GoiásICB – Instituto de Ciências Biológicas

Prof. Drª Silvia IzaccBiofísica

Goiânia, 17 de junho de 2010Graduandos:

Paula Lima Sant AnnaJônathas Almeida

Ian VellosoBruno Carvalho

Amanda Amorim

Qual a idade da Terra?

James Ussher

(1650)

Bispo irlandês

Idade da Terra a partir da Bíblia

domingo, 23 de Outubro, 4004 a.C

às nove horas da manhã!

Conceito medieval da Idade da Terra, baseado nas escrituras bílicas (Coper, 1560).

O CÔ M PUTO DA IDADE DA TER RA

D a Criação até o D ilúvio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 .656 anosD o D ilúvio até Abraão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .292 anosD o nascim ento de Abrão até o Êxodo do Egito. . . . . . . . . . . . .503 anosD o Êxodo até a construção do Tem po. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481 anosD o Tem plo até o cativeiro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414 anosD o Cativeiro até o nascim ento de J esus Cristo.. . . . . . . . . . . .614 anosD o N ascim ento de J esus Cristo até hoje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.560 anosI DAD E D A TERRA.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.520 anos

Decaimento Radioativo

átomo instável (elemento-pai)

Reação espontânea

se transforma em outro átomo estável (elemento-filho)

Datação Absoluta

Meia-vida – tempo decorrido para que a metade da quantidade original de átomos instáveis se torne estáveis.

NP = números de átomos pai

NF = número de átomos filho  

t1/2 = meia vida do átomo pai

Elemento-Pai (Radioativo)

Elemento-Filho (Estável)

Meia-Vida (bilhões anos)

Potássio - 40K Argônio - 40Ar 1,3 Rubídio - 87Rb Estrôncio - 87Sr 48,8 Samário - 147Sm Neodímio - 143Nd 106 Tório - 232Th Chumbo - 208Pb 14,01 Urânio - 235U Chumbo - 207Pb 0,704 Urânio - 238U Chumbo - 206Pb 4,47 Rênio - 187Re Ósmio - 187Os 42,3

Isótopos radioativos se desintegram espontaneamente em velocidade constante sem a interferência de fatores ambientais.

A datação é então realizada pela definição de quantidade de elementos-pai e filhos de determinados isótopos.

Formação da rocha

processo de solidificação do magma passa pela incorporação de uma certa quantidade de isótopos radioativos.

As rochas metamórficas e as rochas sedimentares resultam da acumulação e da transformação de sedimentos perifericamente ao magma sólido ao longo do tempo.

Apenas o magma possui condições necessárias para se realizar a datação absoluta.

Paleontologia

Carbono 14

Meia-vida: 5.600 anos

40.000 anos

7,14 Meias-vidas

0,78% de isótopo-pai

Carbono 14?

Carbono 14

Meia-vida “curta”

Australopithecus = 3 milhões de anos

Energia Nuclear na Agricultura

Ajuda cientistas a desenvolver novas tecnologias aplicáveis na agricultura há pelos menos 30 anos.

Apresenta vários modos de atuação, mais importantes são: Radiação de alimentos e animais

Implicações Econômicas

Tubérculos e frutas que amadurecem depois de colhidas podem, com uso de tecnologia nuclear, ter a maturação atrasada

Controle de pragas: a irradiação interfere no ciclo reprodutivo dos insetos, com a esterilização de machos da mosca-das-frutas, por exemplo

É possível saber se o nitrogênio de alguns fertilizantes é corretamente absorvido pela plantas

A irradiação é usada também para fazer modificações genéticas que tornam certas espécies mais resistentes a algumas pragas, outras mais produtivas, além de dar "novas cores" a terceiras.

Radiação Ionizante

A radiação pode ser caracterizada como ionizante e não-ionizante, sendo a principal diferença entre elas a energia (comprimento de onda)

A radiação não-ionizante (parte da eletromagnética): é caracterizada por não possuir energia suficiente para arrancar elétrons dos átomos do meio por onde está se deslocando, mas tem o poder de quebrar moléculas e ligações químicas. Dessa radiação fazem parte os tipos: radiofreqüência, infravermelho e luz visível.

A radiação ionizante: é definida como aquela que tem energia suficiente para interagir com os átomos neutros do meio por onde ela se propaga.

O átomo neutro se torna um íon positivo.

Radiação Ionizante

A radiação ionizante pode ser classificada em dois grupos:

Carga elétrica associada – radiação corpuscular como partículas alfa e beta, elétrons e prótons;

Neutra – neurtrôn, raios UV, X e gama

Radiação Ionizante

As diferenças entre cada tipo estão no método de produção, no poder de penetração e na interação com a matéria. partículas eletricamente carregadas

interagem diretamente com a matéria, produzindo ionização direta.

partículas neutras e os fótons das ondas eletromagnéticas provocam ionização indireta.

Por exemplo, um nêutron, com uma determinada quantidade de energia, interage com o núcleo de um átomo do meio por onde passa, transferindo toda ou parte de sua energia.

Radiação Ionizante - Usos

Como a radiação ionizante tem o poder de interagir com a matéria por onde passa, pode ser utilizada em diversas áreas, entre elas: na conservação de alimentos na agricultura na medicina nuclear na indústria do petróleo na geração de energia

Radiação na Agricultura

A produção nacional das frutas tradicionais aumentou nos últimos anos

Vem desempenhando papel cada vez mais importante no campo da comercialização no exterior.

Assim, em face da crescente demanda dos países importadores e da potencialidade do Brasil para atendê-la, vem sendo requerido o estabelecimento de condições favoráveis ao desenvolvimento do setor de exportação, assim como do consumo interno.

Geralmente, as larvas das moscas alimentam-se da polpa das frutas, facilitando o ataque de podridões e a queda prematura dos frutos infestados, que se perdem irremediavelmente. http://www.aeapa.com.br/Artigos/pragas.htm

Além dos danos diretos, essa praga traz problemas para a exportação dos frutos "in natura", uma vez que os países consumidores, livres dela, aplicam rigorosas leis de quarentena, exigindo um tratamento eficaz de desinfestação.

http://www.aeapa.com.br/Artigos/pragas.htm

Agência de Proteção Ambiental proibiu em 1984 o uso do Dibrometo de Etileno (EDB)

Em 1982, BURDITT & SEO concluíram que o uso das radiações gama é indicado como tratamento de quarentena para produtos infestados com ovos e larvas de moscas-das-frutas.

A irradiação possui as seguintes vantagens: é um processo contínuo e totalmente eficiente assegura completa desinfestação dos produtos não deixa resíduos nos frutos e tende a retardar o

amadurecimento das frutas climatéricas aumenta o tempo de armazenamento sem

deterioração

GALLO (1960) foi o primeiro a utilizar a radiação gama para irradiar pupas da mosca-do-Mediterrâneo

BALOCK et al. (1963), irradiaram ovos, larvas e pupas de C. capitata e concluiram que a dose de 20 krad era eficiente no tratamento de quarentena para desinfestação de frutas frescas.

FESUES et. al. (1981) concluiram que doses entre 40 e 60 krad de radiação gama eram capazes de induzir a desinfestação de laranjas atacadas por C. capitata, sem causar injúrias aos frutos.

SHEHATA (1983) concluiu que doses entre 84 e 94 krad de radiação gama foram suficientes para desinfestar C. capitata de frutos atacados.

ARTHUR et al. (1993) irradiaram com doses crescentes de radiação gama pêssegos artificialmente infestados com larvas da mosca do Mediterrâneo. Pelos resultados obtidos concluiram que a dose letal para larvas foi de 500 Gy (Energia de radiação absorvida por um quilograma de tecido vivo atingido. 1 Gy=1J/kg) e aquela que impediu a emergência de adultos foi de 50 Gy de radiações gama.

Controle de Pragas

O controle biológico de pragas entra numa nova geração da produção agrícola, onde a energia nuclear torna-se uma das mais poderosas armas na erradicação de insetos nos alimentos destinados à exportação.

http://www.megaagro.com.br/frutas/art_mosca_fruta.asp

Adulto fêmea de Ceratitis capitata

Uma das espécies encontradas com maior freqüência causando danos a citricultura brasileira

Energia Nuclear

Vem sendo utilizada em diversas partes do mundo na desinfestação de larvas em frutas.

O método consiste em expor as frutas à radiação em ambiente fechado, garantindo a conservação e a qualidade dos produtos destinados à exportação.

http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/alimentos-irradiados.htm

Energia Nuclear

Outro uso desse ramo tecnológico é a energia nuclear para a esterilização de insetos-praga.

Os machos são irradiados e liberados no ambiente para competirem com os reprodutores da espécie-praga.

O principal ganho desta tecnologia está no controle da mosca-das-frutas, problema que ataca praticamente toda a produção mundial e que se torna cada vez mais difícil de eliminar através dos métodos químicos convencionais.

http://www.slideshare.net/capitao_rodrigo/aplicaes-das-radiaes-agroindstria-1443072

Energia Nuclear

A expectativa na adaptação da tecnologia para o Brasil é expandir o uso da energia nuclear para controle da Cydia pomonella (principal praga da maçã)

•Requer de quatro a seis aplicações de inseticidas para o seu controle. •Com a energia nuclear não apenas reduzem-se gastos com agroquímicos, como também é possível garantir um alimento mais sadio e ambientalmente sustentável. Na comparação de custos relativos, a energia nuclear demanda um investimento de 30 dólares por hectare ao ano, enquanto que no controle químico são gastos de 20 a 60 dólares por ano.

http://www.gardeningsite.com/wp-content/uploads/2007/10/codling-moth-larva.jpg

Aplicações na agricultura

Quando usados em pequeníssimas quantidades,podem ser acompanhados por detectores de radiação;

Normas elaboradas pelo CNEN regulam essas atividades;

Os traçadores radioativos permitem:

- Estudar o metabolismo de plantas e insetos; - Empregadas técnicas para eliminação de pragas; - Determinar a quantidade de agrotóxico retida nos alimentos; - Identificar sua presença na água, solo e atmosfera

Uso de traçadores radioativos

Aplicações na agricultura

Conservação de alimentos

Diversos alimentos podem ser tratados com radiações ionizantes;

Os isótopos radioativos mais freqüentemente usados são o Cobalto 60 e o Césio137;

Efeitos: dependem do tipo de alimento e da dose de radiação;

-Inibição de brotamentos; -Retardo na maturação;  -Redução da carga microbiana;  -Eliminação de microorganismos patogênicos;  -Esterilização; -Desinfecção de grãos, cereais, frutas e especiarias.

Aplicações na agricultura

FONTE: LIARE - CENA/USP

Aplicações na agricultura

Alimentos irradiados no Brasil

- Em reunião realizada no dia 26 de janeiro de 2001, e aprovada pela Diretoria Colegiada da ANVISA, foi aprovada a Resolução (RDC) n° 21,

- De acordo com a ANVISA, a indústria, ao utilizar irradiação em alimentos deve assegurar que o consumidor final saiba que este foi tratado comeste processo, deixando isso claro na embalagem,que deve conter a informação: “Alimento Tratado por Processo de Irradiação”.

- No Brasil, apenas uma empresa realiza esse serviço depesquisa e irradiação em alimentos e está localizada em São Paulo.

Aplicações na agricultura

A irradiação torna o alimento radioativo?

O uso comercial da radiação gama é limitado pelo alto custo e tamanho do equipamento necessário ao tratamento.

Além de existir certa resistência do consumidor ao uso de alimentos irradiados (CHITARRA e CHITARRA, 1990).

EMBRARAD (Empresa  Brasileira de Radiações) e a CBE (Companhia Brasileira de Esterilização).

NÃO

Aplicações na agricultura

Vantagens da conservação de alimentos pela irradiação:

Os raios gama tem alto poder de penetração;Ocorre um considerável aumento na vida útil de frutas frescas, vegetais e carnes;

É um tratamento efetivo para eliminar as bactérias patogênicas que causam a salmonelose e a campilobacteriose;Ovos, larvas de insetos e vermes internos aos alimentos são atingidos pela irradiação, sem prejuízo para os alimentos.

Referências Bibliográficas

http://sites.google.com/site/geologiaebiologia/biologia-e-geologia-10º/a-medida-do-tempo-e-a-idade-da-terra

http://origemvida.angelfire.com/origem07.pdf http://ciencia.hsw.uol.com.br/carbono-14.htm http://www.ufrgs.br/geociencias/cporcher/Atividades%20Didaticas_arquivos/Geo02001/Tempo

%20Geologico.htm#_Toc42676797 http://www.seara.ufc.br/donafifi/curiemeitner/curiemeitner5.htm ARTHUR, V.; WIENDL F.M.; WIENDL, J.A. Controle de Ceratitis capitata (Wied., 1824) (Diptera,

Tephritidae) em pêssegos (Prunus persica) infestados artificialmente, através das radiações gama do Cobalto-60. Revista de Agricultura, Piracicaba, 1993. (No prelo).

BALOCK, J.W.; BURDITT JR., A.K.; CHRISTENSON, L.D. Effects of gamma radiation on various stages of three fruit-fly species. Journal of Economic Entomology, New Hampshire, v.56, n.1, p.42-46, 1963.

BURDITT JR., A.K. & SEO, S.T. Dose requirements for quarantine treatment of fruit flies with gamma irradiaton. In: SEMINAR ON FOOD IRRADIATION FOR DEVELOPING COUNTRIES IN ASIA AND THE PACIFIC, 1982. Tokyo. Report... Vienna: AIEA, 1982. p.57-87.

FESUES, L; KADAS, L.; KALMAN, B. Protection of oranges by gamma radiation against Ceratitis capitata (Wied.). Acta Alimentaria, Budapest, v.10, n.4, p.293-299, 1981.

GALLO, D. Radioisótopos no controle de pragas. O Solo, Piracicaba, v.1, p.30-31, 1960.  SHEHATA, N.P. Effect of gamma radiation on the immature stages of the Mediterranean fruit-fly, Ceratitis

capitata (Wied.). Isotope and Radiation Research, Cairo, v.15. n.12, p.121-129, 1983. http://www.megaagro.com.br/frutas/art_mosca_fruta.asp http://www.aeapa.com.br/Artigos/pragas.htm http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/alimentos-irradiados.htm http://www.gardeningsite.com/wp-content/uploads/2007/10/codling-moth-larva.jpg http://www.slideshare.net/capitao_rodrigo/aplicaes-das-radiaes-agroindstria-1443072 CHITARRA, M.I.F.; CHITARRA, A.B. Pós-colheita de frutos e hortalicas: fisiologia e manuseio.

Lavras, 1999. 293p. INTERNATIONAL CONSULTIVE GROUP ON FOOD IRRADIATION. Facts about food irradiation.

Viena, 1999. 48p. UNICENTRO- Revista eletrônica Lato Sensu