Introdução

Frequentemente os seres humanos estão expostos a fontes artificiais de radiação, seja ela em um tratamento médico através da radioterapia, no trabalho em usinas nucleares, por exemplo. Entretanto, eles também estão expostos diariamente a fontes naturais de radiação, que por sua vez, são originárias de raios cósmicos e do decaimento de elementos radioativos, como o urânio por exemplo. A radiação natural pode estar presente na água que bebemos, no ar que respiramos, nos materiais de construção das edificações e até no alimento que comemos. Uma das causas de radiação natural mais importantes de se estudar e combater é a gerada pelo radônio 222.

Objetivo

Avaliar a influencia da origem da água nas concentrações de radônio 222 em quartos e banheiros e 13 residências e a correlação entre essas concentrações e quantidade de aberturas (portas e janelas) nos comodos.

Revisão Teórica

A radiação existe de maneira natural na Terra, sendo originária do decaimento de elementos radioativos e de raios cósmicos, que são partículas subatômicas que chegam à Terra vindas do espaço, que irradiam a superfície terrestre diretamente, propiciando diferentes tipos de radiação e de materiais radioativos. Todavia, também existem meios artificiais que emitem radiação, como por exemplo, usinas nucleares, radioterapia, dentre outros. A dosagem é um dos fatores a serem analisados quando se pensa nos malefícios à população. Sendo a radiação ionizante, é desejável que a dosagem a qual o indivíduo está exposto seja baixa, para não acarretar em riscos à saúde. O tempo de exposição também é um fator importante a se considerar quando se fala em radiação.

O radônio é um gás radioativo incolor, insipido e inodoro, podendo suas serem ingeridas através da água e inaladas através do ar. Ele pode ser achado em materiais de construção e em rochas e solos. A concentração de radônio no ar pode variar conforme a localidade. A precaução com a concentração de radônio é maior nos ambientes internos que nos externos; pois nos ambientes externos sua concentração é baixa e é diluída no ar. No interior das edificações a concentração varia com a umidade do ar, temperatura, horário do dia e estação do ano (CARDOSO, 2005). As concentrações de radônio são maiores quando mais próximo ao solo. Por ser um gás denso, quanto mais distante do solo, menores são as concentrações (DEL CLARO, 2013).

O radônio infiltra nas edificações devido às diferenças de pressão entre os lados externos e internos da base da construção, através das fundações e de fissuras localizadas na estrutura da edificação, como por exemplo, rachaduras, buracos e encanamentos (EPA, 2001).

Metodologia

A base de dados utilizada foi produzida pelo próprio autor no ano de 2019 para o trabalho de conclusão do curso de Engenharia Civil da UFCG. Os dados foram coletados em 13 residências na cidade de Picuí, interior do estado da Paraíba.O banco de dados utilizado está apresentado a seguir.

library(readxl)
radonio <- read_excel("C:/Users/Windows 10/Documents/MESTRADO - UFF/Estatistica aplicada a engenharia/BASE DE DADOS - RADONIO 222.xlsx")


library(dplyr)
library(flextable)


radonio %>%
  group_by(Residência) %>%
  flextable() %>%
  theme_vanilla()

Os dados de concentração serão apresentados através de grafícos de barra e do boxplots. E será feita uma análise de correlação entre essas concentrações e quantidade de aberturas (portas e janelas) nos comodos, além de um teste de hipotese para comprovar se há influencia da origem da água nas concentrações de radonio 222.

Análise de resultados

Concentrações de radônio

barplot(radonio$`Conc_quarto (Bq/m³)`,
        beside = T,
        main = "Concentração de radônio nos quartos",
        ylim = c(0,50),
        border = FALSE,
        cex.axis = 0.8,
        cex.names = 0.8,
        las=1,
        names.arg = radonio$Residência,
        col=c("dodgerblue2","mediumseagreen"))

barplot(radonio$`Conc_ban (Bq/m³)`,
        beside = T,
        main = "Concentração de radônio nos banheiros",
        ylim = c(0,40),
        border = FALSE,
        cex.axis = 0.8,
        cex.names = 0.8,
        las=1,
        names.arg = radonio$Residência,
        col=c("dodgerblue2","mediumseagreen"))

Nas leituras nos quartos a maior concentração foi na residência A, com concentração de 47,73 Bq/m³ e a menor foi na residência K, com concentração de 3,70 Bq/m³. Nos banheiros a maior concentração encontrada foi na residência B, com 32,93 Bq/m³ e a menor foi 0,74 Bq/m³ na residência G.

Bloxplot

boxplot(radonio$`Conc_quarto (Bq/m³)`,
        main="Boxplot da concentração de radônio nos quartos",
        col=c("blue"),
        xlab="Concentração de radônio (Bq/m³)",
        horizontal = TRUE)

boxplot(radonio$`Conc_ban (Bq/m³)`,
        main="Boxplot da concentração de radônio nos banheiros",
        col=c("red"),
        xlab="Concentração de radônio (Bq/m³)",
        horizontal = TRUE)

Análise de correlação

Correlação entre concetração de radonio nos quartos e quantidade de aberturas

cor.test(radonio$`Conc_quarto (Bq/m³)`,radonio$Quant_abert_quarto)
## 
##  Pearson's product-moment correlation
## 
## data:  radonio$`Conc_quarto (Bq/m³)` and radonio$Quant_abert_quarto
## t = 0.82529, df = 11, p-value = 0.4267
## alternative hypothesis: true correlation is not equal to 0
## 95 percent confidence interval:
##  -0.3570135  0.6994031
## sample estimates:
##       cor 
## 0.2414714

O teste de correlação entre os valores de radônio 222 e a quantidade de aberturas nos quartos teve um coeficiente de correlação de ρ = 0,241 e um coeficiente de determinação de R² = 0,058. O resultado indica uma correlação positiva fraca e que, estatisticamente, apenas 5,8% das concentrações de radônio 222, neste caso, podem ser explicadas pela quantidade de aberturas nos quartos.

Correlação entre concetração de radonio nos banheiros e quantidade de aberturas

cor.test(radonio$`Conc_ban (Bq/m³)`,radonio$Quant_abert_ban)
## 
##  Pearson's product-moment correlation
## 
## data:  radonio$`Conc_ban (Bq/m³)` and radonio$Quant_abert_ban
## t = 1.6686, df = 11, p-value = 0.1234
## alternative hypothesis: true correlation is not equal to 0
## 95 percent confidence interval:
##  -0.1349813  0.8018527
## sample estimates:
##       cor 
## 0.4494293

O teste de correlação entre os valores de radônio 222 e a quantidade de aberturas nos banheiros teve um coeficiente de correlação de ρ = 0,449 e um coeficiente de determinação de R² = 0,202. O resultado indica uma correlação positiva média e que, estatisticamente, 20,2% das concentrações de radônio 222, neste caso, podem ser explicadas pela quantidade de aberturas nos banheiros.

Através das análises estatísticas, pode-se observar que nos quartos há pouca ou nenhuma influência da quantidade de aberturas nas concentrações de radônio 222. Possivelmente o que pode interferir nestas variações de concentração são a pintura, o reboco da casa, através da origem dos materiais de construção utilizados, o fluxo de ventilação e influências externas, como o solo.

Nos banheiros, apesar de haver pouca diferença nas quantidades de aberturas, percebe-se uma influência moderada delas nas concentrações de radônio 222; o fluxo de ventilação no ambiente pode ter sido um fator que alterou os valores das concentrações de radônio 222 nos banheiros.

Teste de Hipótese

A origem da água tem influencia nas concentrações de radônio 222 nos banheiros?

modelo <-aov(radonio$`Conc_ban (Bq/m³)` ~ radonio$`Origem da Água`)
residuos <- residuals(modelo)

Teste de normalidade

H0: Os dados seguem uma distribuição normal. H1: Os dados não seguem uma distribuição normal. alpha: 0,05.

Se p-valor <= alpha - Reijeita H0. Se p-valor > alpha - Não rejeita H0.

shapiro.test(residuos)
## 
##  Shapiro-Wilk normality test
## 
## data:  residuos
## W = 0.86507, p-value = 0.04496

p-valor = 0,045. p-valor < alpha.

Os residuos não seguem uma distribuição normal.

Teste de Kruskal-Wallis

H0: Todas as origens da agua possuem a mesma influência nas concentrações. H1: As origens da água possuem influências diferentes nas concentrações. alpha: 0,05.

Se p-valor <= alpha - Rejeita H0 Se p-valor > alpha - Não rejeita H0

kruskal.test(radonio$`Origem da Água` ~ radonio$`Conc_ban (Bq/m³)`)
## 
##  Kruskal-Wallis rank sum test
## 
## data:  radonio$`Origem da Água` by radonio$`Conc_ban (Bq/m³)`
## Kruskal-Wallis chi-squared = 9.1386, df = 8, p-value = 0.3307

p-valor = 0,3307 > alpha

Não rejeita H0

Todas as origens da agua possuem a mesma influência nas concentrações, ou seja a origem da água não influencia nas concentrações de radônio 222.

Conclusão

Os valores de concentrações de radônio 222 encontrados foram maiores nos quartos que nos banheiros, indicando, possivelmente, uma possível relação com a ventilação restrita no ambiente, o uso dos materiais de construção utilizados no ambiente e outros fatores não analisados.

Através de análise estatística, foi identificado que há uma correlação fraca entre os valores de concentrações obtidos nos quartos e a origem da água utilizada, o que já era esperado, visto que não é comum a utilização de água nos quartos.

Nos banheiros, foi possível identificar uma moderada correlação entre os valores de concentrações obtidos e a origem da água utilizada, devido ao constante uso de água nesse ambiente.

Referencias

DEL CLARO, Flávia. Avaliação da concentração de radônio-222 no ar de postos de trabalho de Curitiba/PR. 2013. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2013.

EPA – Envvironmental Protection Agency. Building Radon Out: A Step-by-Step Guide on How To Build Radon Resistant Homes. Office of Air and Radiation, 2001.