Agronomfa Costarricense 26(1): 25-32. 2002

ANALISIS POR ESPECTROMETRIA GAMMA DE FERTILIZANTES DE USO EN COSTA RICA} Luis Guillermo Lorfa2/*, Ricardo Jimenez*,Mauricio Badilla* Palabrasclave:fertilizantes,urania,tariQ,potasio,radio,is6topo.

RESUMEN Utilizando la tecnica de espectrometrfa gammade bajo nivel, se cuantific6 la actividad especificade is6toposnaturalesy artificialespregentesen fertilizantes de consumonacional,suministradospOTdep6sitosde insumosagrfcolas. El is6topode masrelevanciaencontradoen algunos de log abonoses el U235,con una actividad especificamuy superiora la esperadaparaestetipo de muestra,10que hacesuponerque esteis6topo provienede materiaprima importada.

INTRODUCCION CostaRica se ha caracterizadopOTser un pais predominantemente cafetalero,de esta manera un aproximadode 1100 km2 del territorio nacionalseencuentracultivadocon cafe.Al igual queel cafeto,la callade azucar,logpastizales,log grandessembradiosde arbolesy plantasfrutales, agotanpaulatinamenteel suelo,es por estaraz6n queseaplicaal suelofertilizantescon lagmasvariadasf6rmulas de acuerdoalas necesidades de cadauno de log cultivos. Los fertilizantesfosfatadosson usadosen grandescantidadesalrededor del mundo, dado que sonesencialesparala producci6nde alimen-

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Recibidoparapublicaci6nel 13 de marzodel 2002. Autor paracorrespondencia. Correoelectr6nico:[email protected]

ABSTRACT Gamma spectrometry analysis of fertilizers used in Costa Rica. Using the low level gammaspectrometrytechnique,the specificactivity of natural and artificial isotopespresentin nationalconsumptionfertilizers,suppliedby local dealers,was.quantified.The mostoutstandingisotope found in someof the fertilizers is 235U,with an specificactivity higherthanthe expectedin this kind of product,which might meanthat this isotopecomesfrom importedrow material.

tOg.La fuente natural del P para uso agrfcolaes la roca fosforada,asociadaa roca caliza unida a pizarramarina(Einsenbudy Gessell1997). Es conocidodesdeprincipios del siglo XX que lag rocas fosf6ricas contienenaltas concentracionesde U238,tal como lag rocasde log dep6sitos de la Florida, lag cualespresentanhasta41 ppm de U238,en equilibrio secularcon Ra226. En Estados Unidos, en 1974, se aplic6 2,6xl09 kg de este mineral y la actividad del Ra226alcanz6un valor de 37 TBq en equilibrio secularcon U238(Stowasser1977). Estos is6topos presentanperfodosde semidesintegr~ci6n de 1600y 4,5xl09 afios,respectivamente (Ledereret at. 1967).

*

Secci6ndeFfsicaNuclearAplicada,EscueladeFfsica. Universidadde CostaRica. SanJose,CostaRica.

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AGRONOMIA COSTARRICENSE

El K es otro elemento que se anade al sue10 como fertilizante. Este elemento posee como is6topo inestable al K40, el cual es un emisor de partfculas 13- ; 13+y de radiaci6n gamma de 1460,7 Ke V, siendo su perfodo de semidesintegraci6n de 1,26x109 alios. El esquema de decai-

go que oscila entre 7-1600 Bqkg-l, val ores congruentes con la literatura (NNUU 1982). En leches procedentes de vacas que recibieron el P como suplemento, la actividad especffica del Ra226medida en ese producto alcanz6 25 Bqm-3, mientras que en lag vacas que no recibieron este suplemento la actividad en sus leches

alcanzade 3 a 10 Bqm-3(Reid et at. 1977).

K40

El objetivo de este trabajo rue determinar,

utilizando1atecnicade espectrometriagammade

1,26x 1090

13+

bajo nivel, la actividad especffica de log descendientes de U238,Th232, K40 Y otros is6topos que

'9K'"

y-I,4WMeV

I

..,

13-I,314MeV mh

11%

"Ar'" '

fertilizantes

utilizados

en Costa Rica.

MATERIALES Y METODOS

89%

F 1 19"

,.

par contammaClonantropogemcaaparecenen

",Co'"

E d d ., d I K 40 squema e ecalmlento e

miento de esteis6topo se muestraen la figura I. Solo EstadosUnidosa causade la aplicaci6nmasivade esteis6topocomo fertilizante, anualmente adiciona 110TBq (3000 Ci) a log suelos. EstudiosenAlemaniabandemostradoque log fertilizantesfosfatadoscontribuyenen un incrementopequenode la exposici6na radiaciones extemascon respectoa la radiaci6n de fonda, que par termino media presentaun valor de 0,05 p.Gyh-l.En cambia,la irradiaci6nde ciertosindividuos relacionadoscon la producci6ny comercia de fertilizantes,puedeseTmucho mayor, ya que seban medidotasasde dosisabsorbidasmedias adicionalesen el aire que van de 0,02 a 0,23 p.Gyh-l.La inhalaci6n del polvo procedentede log fertilizantesen sitios de expendio0 par la manipulaci6nde log mismossetraduceen dosismas altas(Pfister et at. 1976). El hombrepuederecibir una mayorcontaminaci6npar Ra226cuandoingiere alimentosde origen animal, donde log animales son criados con plantascomestiblesnaturales,cultivadasen sueloscon aplicacionesde fertilizantes fosfatadog lfquidos, que cuandoe1 animal recibe productosfosfatadoscomo suplemento. En EstadosUnidos seha medidQactividadesespecfficasde Ra226 en alimentos,en un ran-

Materiales Los fertilizantes analizadosprovienende recoleccionesrealizadasen dep6sitosde insumos agrfcolasde la Zona Norte de Cartago,asf tambien comode log distribuidoresde log mismosen la Ciudadde SanJose.Las materiasprimasdeestOgfertilizantes tienen su origen en el norte de Europay Africa. Los fertilizantessetrituran y tamizana un tamaiiode partfculade 0,5 mm para luego depositarlos en un recipiente de polietileno con una capacidadde 500 ml, conocido comercialmente como"marinelli flask", el cual poseeunageometria que se adaptaal detectorde radiaci6n,en este casoel detectores de germaniohiperpuro.La masade cadamuestrade fertilizante es de aproximadamente0,50 kg. Muestras de algunos de estos fertilizantes con una masa aproximadaa 0,125 kg, seenviaron al Laboratorio Nacional de Argonne, en EstadosUnidos, para que simultaneamentecon el Laboratorio de Ffsica Nuclear (LAFNA) de la Universidad de Costa Rica, se realizara la medici6n de la actividad especfficaen Bqkg-( 0 en ppm, de log is6topos presentesen lag muestrag. Lo anterior tiene el prop6sito de verificar la presenciade U235en lag muestrasy a su vez comparar log resultados obtenidos par ambos laboratorios.

LORIAet al.: Espectrometria gammaenfertilizantes.

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Espectrometria gamma El Laboratorio de Ffsica Nuclear al igual que el Laboratorio Nacional de Argonne utilizan la tecnica de espectrometrfa gamma de bajo nivel para determinar la actividad especffica de log isotapas inestables presentes en la muesti'a. El recipiente que contiene la muestra se coloca en el detector de germanio hiperpuro, el cual esta blindado con plomo, plexiglas y cobre para rninimizar la radiacion ambiental y log raJas X del plomo dispersados,como se muestra en la figura 2. El detector es enfriado a la temperaturadel N Ifqui-

do paraevitarel ruido terrnicoy estaacopladoa un amplificadorlineal, estea su vez se conectaa un convertidor analogico digital, el cual finalmente envfa la selial basta un analizador multicanal. En la figura 3 se muestra un esquemade la secuenciade .