Application of deep neural networks to forecast 60Co soil to plant transfer factor values based in pedological parameters
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2022.2042Palavras-chave:
Cobalto, Revisão Sistemática, Fator de Transferência Solo-Planta, Redes Neurais.Resumo
O fator de transferência solo-planta (Fv) é utilizado em modelos computacionais para avaliação de risco radiológico por ingestão de alimentos contaminados por radiocobalto. Diferentes tipos de solos, plantas e práticas agriculturais contribuem para uma grande dispersão de valores de Fv, indicando a necessidade do estudo dos critérios que influenciam a absorção radicular numa visão regional. Nesse cenário, Redes Neurais Artificiais (RN), se tornaram uma possibilidade para prever valores de Fv, tendo como base os parâmetros pedólogicos críticos. Esse trabalho tem como objetivo aplicar RN para avaliar a possibilidade de previsão do Fv para 60Co em plantas de referência em função das propriedades dos solos consideradas relevantes para os processos de transferência no sistema solo-planta. Na revisão sistemática da literatura, identificou-se mineralogia, matéria orgânica, textura, pH, CTC e nutrientes como propriedades dos solos que afetam os valores de Fv para o 60Co. Contudo, apesar desses atributos não serem sempre relatados, ainda assim foi possível criar bases de dados de Fv para 60Co em raiz e folha de rabanete, com pH, matéria orgânica e CTC como potenciais indicadores edafológicos. Conjuntos de aprendizado foram estruturados e devido à complexidade do espaço de pesquisa e a pouca informação disponível, RN profundas com camadas de regularização (dropout) foram necessárias para obter uma boa predição e evitar sobreajuste. O melhor modelo obtido apresentou boa correlação na validação e no conjunto de treinamento, considerando os parâmetros escolhidos.
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Referências
IAEA - International Atomic Energy Agency. Classification of soil systems on the basis of transfer factors of radionuclides from soil to reference plants. Proceedings of a final research coordination meeting organized by the Joint FAO/IAEA Programme of Nuclear Techniques in Food and Agriculture. IAEA-TECDOC-1497, 2006. 250 p.
IUR. Report of the working group meeting in Guttannen, In: VI Report of the Working Group Soil-to Plant Transfer Factors. International Union of Radioecologists, Bilthoven & Netherlands 1989.
ANISIMOV, V. S.; KOCHETKOV, I. V.; DIKAREV, D. V.; ANISIMOVA, L. N.; KORNEEV, Y. N. Effects of physical-chemical properties of soils on 60Co and 65Zn bioavaila-bility. Journal of Soils and Sediments, v. 15, p. 2232-2243, 2015.
GERZABEK, M.H.; STREBL, F.; TEMMEL, B. Plant uptake of radionuclides in lysimeter experiments. Environmental Pollution, v. 99, p. 93-103, 1998.
FRISSEL, M. J.; DEB, D. L.; FATHONY, M.; LIN, Y. M.; MOLLAH, A. S.; NGO, N. T.; OTHMAN, I.; ROBISON, W. L.; SKARLOU-ALEXIOU, V.; TOPCUOĞLU, S.; TWIN-ING, J. R.; UCHIDA, S.; WASSERMAN, M.A.. Generic values for soil-to-plant transfer fac-tors of radiocesium. Journal of Environmental Radioactivity, v. 58, n. 2–3, p. 113-128, 2002.
VELASCO, H.; AYUB, J. J.; SANSONE, U. Influence of crop types and soil properties on radionuclide soil-to-plant transfer factors in tropical and subtropical environments. Journal of Environmental Radioactivity, v. 100, n. 9, p. 733-738, 2009.
IAEA. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environments. - In: International Atomic Energy Agency, ed. TECDOC-472. Viena, Austria: IAEA, 2010.
SANTOS, A. K. G. Aplicação de Redes Neurais Artificiais para a Previsão de Valores do Fator de Transferência Solo-Planta para 137Cs. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Nuclear) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Engenharia Nuclear - Comissão Nacional de Energia Nuclear. 106 p. 2016.
WASSERMAN, M. A.; BARTOLY, F.; PORTILHO, A. P.; ROCHEDO, E. R. R.; VIANA, A. G.; PÉREZ, D. V.; CONTI, C.C. The effect of organic amendment on potential mobility and bioavailability of 137Cs and 60Co in tropical soils. Journal of Environmental Radioactivi-ty, v.99(3), p. 554-62, 2008.
WASSERMAN, M. A.; VIANA, A. G.; BARTOLY, F.; PEREZ, D. V.; CONTI, C. C.; ROCHEDO, E. R.; VIVONE, R. J. The assessment of radiovulnerability in agroecosystems 2005. In: International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2005, Santos, August 28 to September 2, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR – ABEN, 2005.
SILVA, B. N. Aplicação de Redes Neurais Artificiais para a Previsão de Valores do Fator de Transferência Solo-Planta para 90Sr. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Nuclear) –Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Engenharia Nuclear - Comissão Nacional de Energia Nuclear, 86p, 2015.
Rosa, F.B. Levantamento de Indicadores para Elaboração de Modelo Conceitual da Radiovulnerabilidade de Solos para Apoio às Ações de Gestão de Resíduos e Remediação de Áreas Contaminadas por Iodo. Dissertação (Doutorado em Radioproteção e Dosimetria) – Instituto de Radioproteção e Dosimetria - Comissão Nacional de Energia Nuclear,. 115p, 2018.
CHOI, Y. H.; LIM, K. M.; PARK, H. G.; PARK, D. W.; LEE, W. Y. Four Years’ Root Up-take and Underground Distribution of 60Co and 137Cs in Simulated Rice and Chinese Cabbage Fields. IRPA-10 Proceedings of the 10th international congress of the International Radiation Protection Association on harmonization of radiation, human life and the ecosystem, (p. 1v), Japan, 2000.
ADAMS, J. P. National Low-Level Waste Management Program Radionuclide Report Series: Volume 12, Cobalt-60 (DOE/LLW--128), United States, 1995
HAMILTON, E. I., The geobiochemistry of cobalt. The Science of the Total Environment, v. 150, p. 7-39, 1994
STREBL, F.; EHLKEN, S.; GERZABEK, M. H.; KIRCHNER, G. Behaviour of radionuclides in soil/crop systems following contamination. In: Shaw, G. Radioactivity in the Environment. v.10, 1st ed. Amsterdam: Elsevier Ltd., 2007.
RAHMAN, M. M.; CHAND; M. M.; KODDUS, A.; RAHMAN, M. M.; ZAMAN, M. A.; VOIGT. G. Transfer of radiocobalt from soil to selected plant species in tropical environments. Journal of Environmental Radioactivity, v. 99, p. 658-664, 2008.
COLLE, C.; DEBET, S. R.; REAL, J. Transferts du radiocobalt en milieu terrestre. Radiopro-tection, v. 31, n° 3, p. 343-353, 1996. .
POVINEC, P. P., HIROSE, K. and AOYAMA, M., Fukushima Accident: Radioactivity Im-pact on the Environment, Elsevier, Amsterdam, 2013.
SABBARESE, C.; STELLATO, L.; COTRUFO, M. F.; D'ONOFRIO, A.; ERMICE, A.; TERRASI, F.; ALFIERI S. Transfer of 137Cs and 60Co from irrigation water to a soil-tomato plant system. Journal of Environmental Radioactivity, v. 61, p. 21-31, 2002.
IAEA. Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. In: International Atomic Energy Agency, ed. TECDOC-1616. Vi-ena, Austria: IAEA, 2009.
EYROLLE, F.; DUFFA, C.; ANTONELLI, C.; ROLLAND, B.; LEPRIEUR, F.. Radiological consequences of the extreme flooding on the lower course of the Rhone valley (December 2003, South East France). The Science of the Total Environment, v. 366, n. 2, p. 427-438, 2006.
ROSA, F. B Avaliação das Propriedades dos Solos que influenciam na mobilidade do 60Co em Solos Tropicais. Dissertação (Mestrado em Radioproteção e Dosimetria) - Instituto de Radio-proteção e Dosimetria - Comissão Nacional de Energia Nuclear. 115 p. 2006.
GÁL, J.; HURSTHOUSE, A.; TATNER, P.; F. S.; WELTON, R. Cobalt and secondary poi-soning in the terrestrial food chain: Data review and research gaps to support risk assessment. Environment International, v.34, p. 821–838, 2008.
WOODARD, T. L.; THOMAS, R. J.; XING, B. Potential for Phytoextraction of Cobalt by Tomato, Communications in Soil Science and Plant Analysis, v. 34:5-6, p. 645-654, 2003.
NAGPAL, N.K. Water quality guidelines for cobalt. Ministry of Water, Land and Air Protec-tion, Water Protection Section, Water, Air and Climate Change Branch, Victoria; 2004.
SOUSA, M. R. D.; RIBEIRO, A. L. P. Revisão sistemática e meta-análise de estudos de diagnóstico e prognóstico: um tutorial. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, v. 92, p. 241-251, 2009.
AGBOOLA, A.J. The Relationship between Soil Nutrients Availability and Allotment Garden Practices in Scotland and Poland. Short Term Scientific Mission - Institute of Biomedical Envi-ronment and Health Research - University of the West of Scotland - Reino Unido, 2014.
LUO, D; ZHENG, H.; CHEN, Y.; WANG, G.; FENGHUA, D. Transfer characteristics of co-balt from soil to crops in the suburban areas of Fujian Province, southeast China. Journal of Environmental Management., v. 91(11), p. 2248-53, 2010.
BARTOLY, F.; WASSERMAN, M. A.; ROCHEDO, E. R. R.; VIANA, A. G.; PÉREZ, D. V.; SOUZA, R. C.; OLIVEIRA, G. R.; REIS, W, G, S. Soil properties related to 60Co bioavail-ability in tropical soils. In: International Nuclear Atlantic Conference, 2005, Santos. Associ-ação Brasileira de Energia Nuclear, 2005.
BAN-NAI, T.; MURAMATSU, Y. Transfer factors of radioactive Cs, Sr, Mn, Co and Zn from Japanese soils to root and leaf of radish. Journal of Environmental Radioactivity, v. 63, n. 3, p. 251-264, 2002.
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