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Estudo do parâmetro solo nos métodos para a determinação de vulnerabilidade a contaminação de aquíferos em regiões tropicais
Get PDFDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2018.Dez classes de solos que ocorrem no Distrito Federal foram utilizadas objetivando avaliar a influência de suas características físicas, químicas e mineralógicas, incluindo a estruturação, como agentes na capacidade de retenção de cargas contaminantes inorgânicas, e desta forma, na redução da vulnerabilidade a contaminação dos aquíferos. A partir dos solos escolhidos, foram construídas colunas de solos de aproximadamente 70 cm, sendo que para os Latossolos por serem mais espessos foram construídas duas colunas, uma com uma porção superficial e outra com a porção subsequente mais profunda. As colunas de solos foram contaminadas por duas soluções salgadas inorgânicas,uma de cloreto de sódio e outra de sulfato de cobre. Posteriormente iniciou-se uma simulação de precipitação de chuva por aplicação de água deionizada nas colunas ao longo do tempo (147 dias). As soluções de lixiviados foram coletadas e com o objetivo de avaliar a capacidade de retenção pelos solos de cada íon da solução infiltrada. Os parâmetros utilizados nas avaliações de capacidade de retenção incluíram: textura, estrutura, mineralogia, composição química, conteúdo de matéria orgânica, pH e _pH. Cotejando as informações das características físicas, químicas e mineralógicas dos solos e os resultados dos ensaios de colunas, foi possível verificar que a estruturação não erao principal parâmetro de controle da retenção dos íons das soluções infiltradas nos solos, como também não é possível determinar uma variável principal de fato, considerando a complexidade do meio (solo), a diversidade de solo existente no DF (com estado de intemperismo mais ou menos avançado, mineralogia e composição química variáveis)e o comportamento de cada tipo individualizado de íon com as variáveis existentes. Portanto, os resultados de ensaios mostram que Organossolo, Plintossolo eCambissolo apresentam maior capacidade de retenção dos íons da solução infiltrada que os demais solos. Os resultados permitiram hierarquizar os solos do DF quanto a sua capacidade de retenção das cargas de solução infiltrada. A partir desta ordenação, foi possível ponderar quais as características mais influentes das principais classes de solos tropicais de forma a orientar os estudos de aplicação dos métodos de determinação da vulnerabilidade a contaminação de aquíferos, como por exemplo, DRASTIC, GOD, dentre outros. Os resultados para os solos estudados na região do Distrito Federal indicam a seguinte hierarquização crescente para os solos quanto a seu potencial de retenção das cargas inorgânicas infiltrantes: Neossolo Quartzarênico órtico <<<<Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico <Latossolo Vermelho distrófico < Nitossolo Vermelho eutrófico <Gleissolo Háplico distrófico << Saprolito pelítico <Argissolo Vermelho eutrófico < Cambissolo Háplico Tb distrófico< Plintossolo Háplico concrecionário<<< Organossolo Háplico fíbrico. Além disso, as características que mais influenciaram nestes resultados foram: mineralogia, textura e teor de matéria orgânica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Ten classes of soils found in the Federal District were used in order to evaluate the influence of its physical, chemical and mineralogical characteristics, including the structure, as agents to contaminant retention or contaminant retention capacity, and reducing the aquifersvulnerability to contamination. Columns of about 70 cmwere built to the selected soils types, and for the thicker Oxisols two columns were built, one with a shallow portion and another with the subsequent deeper portion. The soil columns were initially contaminated with solutions of sodium chloride and copper sulphate and after rainfall precipitationwere simulated. Leachate solutions were collected and analyzed to verification of each contaminant ion retention capacity. The parameters used in the retention capacity assessments included: texture, structure, mineralogy, chemical composition, organic matter content, ph, _pH. By matching the information of physical, chemical and mineralogical characteristics of the soils and the results of each contaminant retention, it was possible to verify that the structure is not the most important featuretosoils retention capacity evaluation, but also it is not possible to determiningthe main variable, considering the complexity of the environment and the behavior of each individual type of ion and the existing variables. In this way, it was decided to use the conjunction of ions results (by the Electrical Conductivity) to the soil capacity retention of contaminants. From this, it was possible to consider the most influential characteristics for the main classes of tropical soils in order to direct the studies of application of methods of determination of vulnerability to contamination of aquifers, as for example, DRASTIC, GOD, among others. The results for the studied soils in the Federal District region indicate the following hierarchy to soils as potential retention of chemical contaminant: Psamitic Entisol<<<<Reddish-Yellow Oxisol< ReddishOxisol < Reddish Alfisol<Gleysol << Pellitic Saprolite <Incepsol <Plinthosol<<<Histosol. In addition, the characteristics that most influenced these results were: mineralogy, texture and organic matter content.Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmic
Water resources of the Andean Altiplano : remote sensing contribution
No full textTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2017.Localizado a uma elevação média de 4.000 m, o sistema endorreico do Altiplano (190.000 km2), é delimitada pelas serras andinas com picos de mais de 6.000 m de altitude. A bacia inclui ecossistemas icônicos, como o lago Titicaca, o lago Poopó e os desertos de sal de Coipasa e de Uyuni na parte sul da bacia. Os recursos hídricos do Altiplano, estão sob pressão climática com um aumento de temperatura de 0,15 a 0,25 °C por década que contribuiu a diminuição de 43% da superfície dos glaciares entre 1981 e 2014. Além dos fatores climáticos, fatores antrópicos, tais como, as atividades agrícolas e industriais são conhecidas por contribuir na diminuição do recurso hídrico, mas não foram quantificadas na região. Nesse contexto, o monitoramento hidrometeorológico deve ajudar a prevenir e antecipar os diferentes impactos ocasionados pelas mudanças climáticas e pelas práticas agrícolas. No entanto, devido ao contexto geopolítico, dificuldades econômicas e de acesso, a bacia sofre de escassez de infraestrutura meteorológica, e assim, poucos dados estão disponíveis. Assim, os dados de sensoriamento remoto fornecem uma excelente alternativa para observar o comportamento hidrometeorológica regional. A primeira etapa do doutorado foi dedicada à avaliação de grupos de dados de sensoriamento remoto primordiais na hidrologia como (i) modelo digital de elevação (MDE) (descrições topográficas e caracterização do escoamento), (ii) estimativas de precipitações (entrada de água), (iii) estimativas da evapotranspiração (saída de água) e (iiii) imagens do visível (variação espaço-temporal da superfície dos lagos. Finalmente, foi realizado no lago Poopó o uso integrado dos dados previamente avaliados e validados para entender a seca completa do lago de dezembro 2015 em base (i) a variabilidade climática e (ii) o desenvolvimento agrícola na região. O estudo permitiu observar que o lago já secou duas vezes em 1994 e 1995. Por entanto esses eventos foram associados a fortes anomalias negativas de precipitações em quanto a seca de 2015 foi associada a fortes anomalias positivas de precipitações. O estudo revelou também um aumento significativo da evapotranspiração real (ETr) de aproximadamente 13%, independentemente da variabilidade climática. Esse aumento da ETr foi registrado nas zonas agrícolas sugerindo assim o papel significativo da agricultara no processo de desertificação da região. De fato devido ao aumento do preço da Chenopodium Quinoa (quinoa) no mercado externo, a superfície ocupada pelas plantações passou de 10.000 para 50.000 ha entre 1980 e 2011. O uso de métodos de irrigação aumentou a disponibilidade de água para a evaporação e diminui a quantidade das águas superficial e subterrânea. Este trabalho pioneiro no Altiplano, permite demonstrar a grande potencialidade da integração de dados de sensoriamento remoto em regiões áridas remotas para seguir e entender as problemáticas socioambiental relacionadas a pressões antrópicas e climáticas.Located at an average elevation of 4000 m, the Altiplano (190.000 km2) is an endoreic system delimited by the Andean mountains with peaks higher than 6000 m. The basin includes iconic ecosystems such as Lake Titicaca, Lake Poopó and the salt deserts of Coipasa and Uyuni in the southern part of the basin. The water resource of the Altiplano is under climatic pressure with a temperature increase of 0.15°C and 0.25°C per decade, which decreased the glacier surface by 43% between 1981-2014. In addition to climatic variability, anthropic factors, such as agriculture and industrial activities, is known to contribute to the water resource decrease but remains unquantified in the region. In this context, hydro-meteorological monitoring should help to prevent and anticipate the different impacts of climate change and agricultural practices. However, given the geopolitical context, economic and access problems few stations are available. Therefore, remote sensing data provide an alternative to observe regional hydro-meteorological behavior. The first stage of the PhD was dedicated to the assessment of remote sensing data useful in hydrology such as (i) digital elevation model (topographic description, flows characterization), (ii) precipitation (water input), (iii) evapotranspiration (water output) and (iiii) visible images (water superficial dynamic) which is the first study of such remote sensing data potential over the region. Finally, an integrated use of the evaluated/validated remote sensing data was carried out to understand the lake Poopó drought of December 2015 considering (i) climate variability and (ii) agriculture increase. The study highlighted that the lake already drought in 1994 and 1995. However, these droughts events were associated to strong rainfall anomalies while the 2015 one was associated to positive rainfall anomalies. The study also highlighted an increase of real evapotranspiration (ETr) of approximately 13% independently to climate variability in the region. The ETr increase was observed over cropped areas suggesting a significate influence of agriculture to the regional desertification process. Indeed, between 1980 and 2011, quinoa's cultivated area increased from 10.000 to 50.000 ha, related to the increase of quinoa's price. The use of irrigation method increased the availability of water for evapotranspiration and, therefore, decreased the amount of water in the surface and underground reservoir. This work, a pioneer in the Altiplano, demonstrates the great potential of the integration of remote sensing data in remote arid regions subject to anthropic and climate pressures.Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmic
Trabalho de mapeamento geológico final : Projeto Monte Do Carmo 2018 Subárea XI
Get PDFTrabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2018Com uma proposta de mapeamento geológico de detalhe em escala de 1:50.000, o
Projeto Monte do Carmo foi elaborado ao longo do ano de 2018, na região central do estado do
Tocantins. Foi assim denominado devido à cidade de Monte do Carmo - TO estar inserida na
região estudada.O projeto foi dividido em vinte e uma subáreas que foram mapeadas por treze duplas e seis trios, a partir de uma sistemática de trabalho realizada em três etapas: pré-campo, campo e pós campo. As áreas foram nomeadas por números romanos e possuem tamanhos médios de 115 km². Neste relatório, a subárea a ser descrita corresponde a subárea XI, que possui 136km² de área. O trabalho irá abordar temas inerentes ao contexto geológico regional em que se insere a área de estudo, por meio de revisão bibliográfica de diversos artigos, bem como a metodologia das demais etapas de trabalho e os resultados obtidos na subárea XI
Trabalho de mapeamento geológico final - 2018 : projeto Monte do Carmo área VI
Get PDFTrabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2018.O Projeto Monte do Carmo 2018 corresponde ao trabalho de conclusão de curso de Geologia
da Universidade de Brasília (UnB), e consiste em um mapeamento geológicos na escala
1:50.000 da região entre as cidades de Porto Nacional e Monte do Carmo, no Estado do
Tocantins. A região mapeada abrange a borda sul da Bacia do Parnaíba e encontra-se inserida
na Província Tocantins, entre a porção setentrional da faixa Brasília e a porção meridional da
faixa Araguaia. Na área VI foram mapeadas rochas pertencentes ao Complexo Porto Nacional,
como gnaisses dioríticos, gonditos, grafita xistos e máficas; à Formação Morro do Aquiles,
como quartzo xistos; à unidades intrusivas, como o Granito Santana; além de rochas
sedimentares dos Grupos Serra Grande e Canindé e de coberturas detrito aluvionares.
No contexto tectônico a área do Projeto está associada a eventos como magmatismo,
metamorfismo e colisão, com destaque para as Orogêneses Transbrasiliana e Brasiliana. As
duas principais unidades que compõem a área VI, Complexo Porto Nacional e Formação Morro
do Aquiles, são sequências metavulcanosedimentares depositadas no paleoproterozoico em
ambiente de arco de ilha (ortoderivadas) e em bacias orogênicas associadas ao arco
(paraderivadas) que, posteriormente, foram metamorfizadas durante a Orogênese
Transbrasiliana, passando por um processo de retrometamorfismo durante a Orogênese
Brasiliana. O desenvolvimento da Bacia do Parnaíba ocorreu sobre o embasamento
Proterozóico continental durante a estabilização da plataforma sul-americana, tendo o Ciclo
Brasiliano sido responsável pela formação dos grábens que ocorrem, na parte basal, por toda a
Bacia e pela formação de grandes falhas que, na região do projeto, apresentam cinemática
sinistral.The Monte do Carmo Project corresponds to the undergraduate thesis of geology course
at the University of Brasília (UnB), and it comprises a geological mapping in the 1:50.000
scale of the region between the cities of Monte do Carmo and Porto Nacional, in Tocantins
state. The mapped region covers the southern border of the Paraiba Basin and is inserted of
the Provincia Tocantins, between the northern portion of the Brasilia Belt and the southern
portion of the Araguaia Belt. In the area VI were mapped rocks from Porto Nacional Complex,
like dioritic gneisses, gonditos, graphite schist and mafics; from Morro do Aquiles Formation,
like quartz schists; and from intrusive units, like the Santana Granite, and sediments from Serra
Grande and Canindé Groups and debrit rocks.
In the tectonic context, the project is associated to episodes of magmatism,
metamorphism and collision events, with emphasis to the Transbrasiliano Cicle and to the
Brasiliano Cicle. The main units that constitute the area VI, Porto Nacional Complex and
Morro do Aquiles Formation, are metavolcanosedimentary and were deposited in
paleoproterozioc age in island arc environment (ortoderivates) and in orogenic basins
associated to the arc (ortoderivates) the, lately, were submitted to metamorphic conditions
during the Transbrasiliano Cycle, passing through retrometamorphism during the Brasiliano
Cycle. The development of the Parnaiba Basin occurred over the continental Proterozoic
embasement during the stabilization on the south american plataform, with the Brasiliano
Cycle as responsible for the grabens formation that are present all over the Basin and for the
formation of the major faults that, in the project region, have sinistral cinemacti
Fracionamento isotópica do níquel, estudo do ciclo natural e antropogênico nos maciços ultramaficas: o caso de Barro Alto e Niquelandia
Get PDFTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2015.Os ciclos biogeoquímicos de metais foram profundamente modificados após a revolução industrial devido a interferência da atividade antrópica no meio ambiente. Foram introduzidos, especialmente no solo, sedimentos e nas águas continentais, fontes adicionais de metais que contaminam e transferem para organismos vivos. Particularmente, os resíduos podem ter níveis - altos, que contaminam os ambientes por lixiviação e/ou deposição atmosférica (úmido e seco), já que, embora o depósito seja realizada essencialmente na vizinhança da área de emissão, uma fração de contaminantes é propensa de ser transportada à distâncias - longas, como demonstrado por estudos realizados nas regiões polares. Mais do que o conteúdo total, a forma química ou especiação dos elementos metálicos e de partição entre os compartimentos líquidos e sólidos determinam a mobilidade, biodisponibilidade e toxicidade potencial. A presença de metais em solos é, portanto, risco longo prazo para a poluição das águas naturais através da solução no solo, e risco em curto prazo de contaminação para a vida selvagem e flora. Assim, é essencial estudar o ciclo biogeoquímico natural e antropogênico de metais, a fim de melhor compreender as fontes e sumidouros destes elementos e os vários mecanismos que controlam sua especiação e interações entre as diferentes fases. A região Centro-Oeste do Brasil possui vários maciços ultramáficos (UM) com espesso manto intempérico representando reservas lateríticas de Ni e assim os recursos econômicos. Estes maciços nickelifero com exploração minera permitem estudar o ciclo natural do Ni com efeito das pressões antropológicos. Os maciços ultramáficos de Barro Alto e Niquelândia são minerados em depósitos de níquel laterítico desenvolvidos sob clima (inter)tropical pela empresa Anglo American em open pit . As plantas pirometalúrgicas tornaram-se operacionais em 1982 (Barro Alto) e 2011 (Niquelândia) e produziram em 2014, respectivamente, 9.000 t e 28.000 t de ferro-níquel (33% Ni e 66% Fe) (www.angloamerican.com). Essa tese tem como objetivo de estudar o cilo do Ni dos maciços UM no estado do Goiás, com utilização dos isótopos estáveis do Ni. Os resultados mostraram que, durante intemperismo, a fase sólida está esgotada de isótopos pesados Ni, provavelmente devido ao fracionamento durante fenômeno de sorção sobre os óxidos de ferro. No entanto, o fraccionamento durante sorção de Ni sobre os minerais de argila e a matéria orgânica precisa ser investigado. Em geral, o fracionamento isotópico do Ni entre a rocha e os horizontes superiores do solo é de até -0,47 ‰. Um enriquecimento adicional em isótopos leves de Ni na superfície do solo não pode ser excluído, devido ao ciclo biogeoquímico da área Ni. A composição isotópica pesado da fração trocável e nas soluções coletadas no maciço revelou que os isótopos os mais pesados são maioritariamente lixiviados durante intemperismo. Estes resultados são consistentes com as assinaturas pesadas encontradas nas águas fluviais e oceânicas (Cameron et al., 2014). Além disso, este estudo, duas plantas pirometalúrgicas mostram que parte das atividades metalúrgica e de refino induz um fracionamento nos isótopos de Ni com um intervalo de valores δ60Ni de 0,01 ‰ (cinzas) para 0,27 ‰ (escórias de redução), consistente com fracionamento dependente da massa. Os valores δ60Ni das cinzas são semelhantes ao do material de alimentação (minérios), mostrando que a calcinação não induz a um fracionamento de Ni. O ferro-níquel, o produto final de Ni, tem uma assinatura isotópica Ni intermediária que cai dentro da gama de minérios. Este resultado, ausência de fracionamento, é consistente com uma alta recuperação de Ni durante o processo de pirometalurgia. O enriquecimento com isótopos mais pesados nas escórias de redução induzidas pelo processo redox no forno elétrico destaca o potencial impacto da atividade de fundição na área circundante, bem como o potencial dos isótopos do Ni para rastrear as amostras antropogênicas (valores δ60Ni mais pesados) dos naturais (valores δ60Ni mais leve) na fase particular. No entanto, a gama de valores δ60Ni na literatura para as amostras terrestres é mais importante do que a gama de valores de sub δ60Ni metalúrgico por produto. Assim, a utilização dos isótopos Ni para traçar uma eventual contaminação no ambiente parece complicado na parte sólida. Do outro lado, os primeiros resultados obtidos sobre a parte dissolvida mostram um grande potencial. A partir dos resultados obtidos nesta tese, é possível fazer uma figura com o esboço do ciclo de níquel em um contexto ultramáfico. Uma estimativa do fluxo para a escala da bacia hidrográfica é necessária para fazer uma avaliação real do ciclo global Ni.The Centre region the West of Brazil possesses ultramafic massifs (UM) with coats lateritic representatives of the reserves and so the important economic resources of Ni. These nickelifere massifs allow to study the cycle of Ni under anthropological constraints by a multidisciplinary approach, associating chemical characterizations, physical measures, solid speciation, and the isotopic drawing of sources and the processes affecting the nickel. This work focused on the use of the isotopes of Ni as tracer aimed at identifying the isotopic signature within several compartments in interactions some with the others (source rock, saprolite, laterite, soil and plants) and to associate the fractionation observed in the biogeochemical processes. Furthermore, because of their economic resources, the studied massifs, Barro Alto and Niquelândia, undergo an important, mining and metallurgical anthropological pressure. So, they offer an opportunity to study the isotopic fractionation of the nickel associated with its anthropological cycle, and to see if it is possible to identify the anthropological contribution in the natural cycle of Ni by its isotopic signature. The results showed that the weathering of rocks UB leads to an isotopic fractionation of Ni, being translated by a loss in heavy isotopes of the solid phase with a Δ60Ni of - 0,47 ‰ between the bedrock and the top-soil. This division seems associated at least partially with the incorporation and with the sorption of the light isotopes in iron oxides during the remobilization of Ni. This enrichment in light isotopes in the solid part leads to a heavier isotopic composition in the dissolved phase (waters of massifs: 0.50 ‰ <δ60Ni < 0,70 ‰). The saprolitic zone presents an important variation of isotopic signature (δ60Ni) from -0,04 ‰ to 1,41 ‰. For samples presenting a heavy isotopic signature, Ni is mainly within the serpentine strongly substituted, when the lighter signatures are in connection with a proportion of Ni more important within the goethite. In a system as this one with a significant number of Ni-bearing phases, it is however very difficult to establish a link between the solid speciation and the isotopic composition. The role of plants in the cycle of Ni was approached by studying the isotopic fractionation of Ni in three species of hyperaccumulating plants of Ni and two species of tolerant plants. There is an isotopic fractionation during the transfer of Ni between the stem and the leaf, which is systematically enriched in heavy isotopes of Ni. The leaves are the compartments of the plants where the Ni contents are the most important. The enrichment in heavy isotopes of Ni in leaves with regard to soils (- 1,05 ± 0,03 ‰ <Δ60Nisol-feuilles < - 0,06 ± 0,12 ‰) seems to indicate that the return and the decomposition of this organic matter at soil level will come along with a contribution in heavy isotopes of Ni in the soil. The pyrometallurgical activity lead to an isotopic fractionation during the smelting process in reducing conditions which leads to the formaton of the reduction slag. These slags present an enrichment in heavy isotopes (δ60Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) compared with the feeding material (δ60Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) and the end product, the FeNi (δ60Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Finally, this study shows that the use of the isotopes of Ni to decipher the Ni anthropogenic and natural is limited because of the low fractionation induced by the pyrometallurgical processes in the looks of the big variability of the natural samples within the literature (-1.03 ‰ <δ60Ni < 2.50 ‰).La région Centre Ouest du Brésil possède des massifs ultrabasiques (UB) avec des manteaux latéritiques représentants des réserves et ainsi des ressources économiques importantes de Ni. Ces massifs nickélifères permettent d’étudier le cycle du Ni sous contraintes anthropiques par une approche pluridisciplinaire, associant caractérisations chimiques, mesures physiques de sa spéciation solide, et traçage isotopique des sources et des processus affectant le nickel. Cette thèse focalisée sur l’utilisation des isotopes du Ni comme traceur a eu pour but d’identifier la signature isotopique au sein de plusieurs compartiments en interactions les uns avec les autres (roche mère, saprolite, latérite, sol et plantes) et d’associer les fractionnements observés aux processus biogéochimiques. De plus, du fait de leurs ressources économiques, les massifs étudiés, Barro Alto et Niquelândia, subissent une pression anthropique importante, minière et métallurgique. Ainsi, ils offrent une opportunité unique d’étudier le fractionnement isotopique du nickel associé à son cycle anthropique, et voir s’il est possible d’identifier la contribution anthropique dans le cycle naturel du Ni par sa signature isotopique. Les résultats ont montré que l’altération de roches UBconduit à un fractionnement isotopique du Ni, se traduisant par une perte en isotopes lourds de la phase solide, soit un Δ60Ni de - 0,47 ‰ entre la roche mère et le top-sol. Ce fractionnement semble associé au moins en partie à l’incorporation et à la sorption des isotopes légers du Ni sur les oxydes de Fe lors de la remobilisation du Ni au cours de l’altération. Cet enrichissement en isotopes légers du Ni dans la partie solideconduit à une composition isotopique en Ni plus lourde dans la phase dissoute (eaux du massifs : 0.50 ‰ < δ60Ni < 0,70 ‰). La zone saprolitique présente une variation importante de signature isotopique allant pour δ60Ni de -0,04 ‰ à 1,41 ‰. Pour les échantillons présentant une signature isotopique lourde, le Ni se trouve principalement au sein de la serpentine fortement substitué, quand les signatures plus légères sont en lien avec une proportion de Ni plus importante au sein de la goethite. Dans un système comme celui-ci avec un nombre important de phases porteuses de Ni, il est cependant très difficile d’établir un lien entre la spéciation solide et l’isotopie du Ni. Le rôle des plantes dans le cycle du Ni a été abordé en étudiant le fractionnement isotopique du Ni dans trois espèces de plantes hyperaccumulatrices de Ni et deux espèces de plantes tolérantes. Il existe un fractionnement isotopique lors du transfert de Ni de la tige vers la feuille, qui est systématiquement enrichie en isotopes lourds du Ni. Les feuilles sont les compartiments des plantes où les teneurs en Ni sont les plus importantes. L’enrichissement en isotopes lourds du Ni des feuilles par rapport aux sols (- 1,05 ± 0,03 ‰ < Δ60Nisol-feuilles< - 0,06 ± 0,12 ‰) semble indiquer que la restitution et la décomposition de cette matière organique au niveau du sol s’accompagnera d’un apport en isotopes lourds du Ni dans le sol. L’activitépyrométallurgique entraîne un fractionnement isotopique lors du processus de fusion en conditions réductrices qui conduit à la formation des scories de réduction. Ces résidus présentent unenrichissement en isotopes lourds (δ60Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) par rapport au matériel entrant (δ60Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) et au produit final, le FeNi (δ60Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Enfin, cette étude montre que l’utilisation des isotopes du Ni pour tracer le Ni « anthropique » et le distinguer du Ni naturel possèdecertaines limites en raison du faible fractionnement induit par les processus pyrométallurgiques aux regards de la grande variabilité des échantillons naturels au sein de la littérature (-1.03 ‰ < δ60Ni < 2.50 ‰).Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmic
Distribuição e propriedade hidráulica dos solos da várzea de curuai, Pará
Get PDFDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2016.As planícies de inundação ou várzeas, como a Várzea Lago Grande de Curuai, são sistemas de reciclagem de água e matéria que ocorrem ao longo da Bacia Amazônica e em diversas partes do mundo. Embora haja um grande interesse por parte de diversos pesquisadores ao redor mundo em estudar a Bacia Amazônica, pouco se sabe sobre os ambientes de várzea da Bacia. Hoje em dia, acredita-se que estes ambientes estejam ameaçados pelas mudanças climáticas e ambientais e mais particularmente pelas crescentes pressões antrópicas, atuando em escala regional e local. Esta dissertação enquadra-se dentro do projeto científico Clim-FABIAM. Um dos objetivos do projeto Clim-FABIAM é o aprimoramento do software de modelagem da várzea, o qual foi criado com base em levantamentos que vem sendo realizados há mais de dez anos, cujo objetivo é entender melhor como as atividades antrópicas influenciam o regime hidrológico e a qualidade das águas das várzeas e prever a sua evolução em resposta a vários cenários climáticos e diferentes usos dos recursos naturais. Porém, o modelo apresenta algumas limitações, principalmente em relação aos dados pedológicos. A fim de colaborar com interdisciplinaridade do projeto Clim-FABIAM e ampliar os conhecimentos sobre os solos da região, este estudo tem como principais objetivos gerar um mapa pedológico específico para a várzea de Curuai, avaliar as propriedades físico-químicas dos solos em vários contextos de cobertura vegetal e uso da terra, e identificar os possíveis impactos antrópicos aos solos da bacia de estudo. Um novo mapa pedológico da região foi proposto, baseado em mais de 100 pontos de coleta de dados. Os resultados permitiram dividir a área de estudo em duas zonas: a zona de terra firme, composta basicamente por latossolos distróficos com textura arenosa, onde há um predomínio de quartzo e caulinita; e a zona de várzea, onde observa-se a predominância de gleissolos háplicos de textura argilo-siltosa e composição mineralógica diversificada, marcada principalmente por quartzo, caulinita, ilita, anatásio e esmectita. A assembléia mineralógica dos solos não apresentou modificações perceptíveis de acordo com o uso dos solos, ao contrário da condutividade hidráulica dos solos que varia de acordo com o seu uso e com a estação hidrológica do sistema. Esse estudo também utilizou isótopos de ∂2H(∂D) e ∂18O a fim de melhor identificar as fontes de água que abastecem a bacia de estudo. Esses traçadores revelaram que o rio Amazonas, os igarapés e os lençóis freáticos são os principais fornecedores de água para o Lago, sendo que o rio Amazonas apresenta maior influência que os outros compartimentos na assinatura isotópica da água do Lago.The flood plains or wetlands like Várzea Lago Grande de Curuai are water and matter recycling systems that occur throughout the Amazon Basin and in various parts of the world. Although there is a great interest around the world to study the Amazon Basin, particularly Floodplain environments. Nowadays, it is believed that these environments are threatened by climate and environmental changes and more particularly by the increasing human pressures act at a regional and local scale. This work falls within the Clim-FABIAM scientific project. One of the goals of the Clim-FABIAM project is the improvement of the modeling of floodplain software, which was created based on surveys conducted for over ten years. It aims to better understand how human activities affect the hydrological regime and water quality of wetlands and predict its evolution in response to various climate scenarios and different uses of natural resources. However, the model suffers some limitations, especially in relation to soil-related data. In order to collaborate with interdisciplinary Clim-FABIAM project and expand the knowledge of regional pedology, the main objective is to generate a specific soil map for Curuai’s floodplain, evaluate the physical and chemical properties of soils in various contexts vegetation and land use, and identify potential human impacts to soils of the study basin. The new soil map of the region was based on over 100 points of data collection. The results allowed dividing the study area into two zones. The upland area where there is a predominance of dystrophic Oxisols with sandy texture and mineralogy consists mainly of quartz and kaolinite. Lowland areas, where we observe a predominance of Gleysols Haplic of clay and silty texture and diverse mineralogy, marked by minerals such as quartz, kaolinite, illite, smectite and anatase. The soil mineralogy has no noticeable changes according to the land use, unlike the hydraulic conductivity of soils that varies according to its use and the hydrological station system. This study also used water isotopes (∂2H (∂D) e ∂18O) as tracer in order to understand more about the water sources that supply the basin study. These tracers revealed that the Amazon River, local streams and groundwater are the main water supplier for the Lake. Amazon River has more influence than the other compartments in the isotopic signature of the water of Lake.Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmic
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Study of sediments of the Lago Grande floodplain of CuruaíPA, early diathesis processes
No full textDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2019.Este projeto aborda o problema na compreensão dos principais processos biogeoquímicos que regem o funcionamento do sistema complexo que se dá na interface “sedimento-água-
organismos” nas várzeas amazônicas. Tem como foco os estudos dos processos de degradação
da matéria orgânica e diagênese precoce que ocorrem na planície de inundação ou várzea
denominada Lago Grande de Curuai localizada no Pará, devido ao grande conhecimento teórico
a partir de outros processos biogeoquímicos que ocorrem na área e da grande disponibilidade
de dados. Para isso foram coletadas amostras de sedimentos da várzea, água do rio Amazonas,
principal fonte de água durante o ciclo inundação da várzea, e dois diferentes tipos de matéria
orgânica comumente encontrados na “terra firme”, a matéria orgânica animal (formada por fezes
de bovinos e caprinos – IAA) e matéria orgânica vegetal (formada por serapilheira das margens
dos igarapés – IAV). O sedimento foi misturado com diferentes tipos de matéria orgânica e
incubados com a água do rio Amazonas, assim como os sedimentos sem nenhum adicional de
matéria orgânica (IAS) por 90 dias, com amostragem das soluções nos dias 1, 3, 7, 15, 21, 36,
51, 90 e dos sólidos iniciais e finais. As soluções e sólidos foram comparadas e a partir disso foi
possível observar as modificações que ocorreram em cada ambiente. As concentrações de ferro,
manganês, nitrato e sulfato indicam o efeito das reações de oxi-redução na degradação da
matéria orgânica. Os valores de pH e alcalinidade, assim como as concentrações dos cátions K,
Na e Ca indicam o efeito das reações de hidrolise dos minerais que compõem o sedimento
incubado. Esse conjunto de informações sugerem a ocorrência da diagênese precoce nos
sistemas estudados na qual a adição de matéria orgânica amplifica todas as reações que
ocorrem de forma natural do sistema, alterando o equilíbrio.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).This project addresses the problem in understanding the main biogeochemical processes that maintain the functioning
of the complex system that occurs at the interface "sediment-water-organisms" in the Amazonian
floodplains. Its focus is the study of the processes that occur in the floodplain named Lago Grande
de Curuai located in Pará – Brazil, due to the great theoretical knowledge from other
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biogeochemical processes that occur in the area and the great data availability. For this purpose,
sediment samples were collected from the floodplain, from the Amazon River water, the main
source of water during the floodplain cycle, and from two different types of organic matter
commonly found on “terra firme”: animal organic matter (formed by faeces of cattle and goats -
IAA) and plant organic matter (formed by the litter from the banks of streams - IAV). The sediment
was mixed with different types of organic matter and incubated with the water of the Amazon
River, as well as the sediments without any additional organic matter (IAS) for 90 days, with
solutions sampling on days 1, 3, 7, 15, 21, 36, 51, 90 and the starting and ending solids. The
solutions and solids were compared and the changes that occurred in each environment was
observed. Fe, Mn, nitrate and sulfate concentrations indicate the effect of oxy-reduction reactions
from the organic matter degradation. The pH and alkalinity values, as well as the concentrations
of cations K, Na and Ca indicate the effect of mineral hydrolysis of the incubated sediment. This
set of information suggests the occurrence of early diagenesis in the studied systems in which
the addition of organic matter amplifies the naturally occurring reactions of the system, modifying
system equilibrium.Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmic
Dinâmica dos metais em ambiente costeiro contaminado por atividade metalúrgica (Baía de Sepetiba - RJ)
Get PDFTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2021.As atividades metalúrgicas são as maiores fontes potenciais de contaminação metálica e são
capazes de alterar consideravelmente o fluxo dos elementos nos ecossistemas. Uma vez
disponíveis no ambiente aquático, os metais são distribuídos em diferentes compartimentos, e a
depender dos processos e comportamentos biogeoquímicos nas interfaces (sedimento-água biota), eles podem resultar em efeitos tóxicos aos organismos e ao homem. Devido à dificuldade
analítica e conceitual inerentes ao estudo desses processos, torna-se pertinente desenvolver
traçadores geoquímicos e, um notável exemplo de inovação analítica, é a medição com alta
precisão das composições isotópicas de metais de transição, como Zn. Uma interessante área
de estudo para aplicar esse modelo de ferramentas integradas é a Baía de Sepetiba, Rio de
Janeiro. Essa região foi severamente contaminada por Zn e outros metais traço entre as décadas
de 1960 e 1990 por toneladas de rejeitos metalúrgicos lixiviados ou erodidos para os manguezais
circunvizinhos. Recentemente, a pilha de rejeitos metalúrgicos foi encapsulada em 2012. Nesse
contexto, o objetivo principal da presente tese foi investigar sobre a dinâmica do Zn (entre outros
metais co-contaminantes) na Baía de Sepetiba. Para esse fim, foram combinadas diversas
ferramentas geoquímicas, desde abordagens clássicas como estatística multivariada, extrações
químicas (simples, sequencial e cinética) e caracterização mineralógica, até ferramentas de
vanguarda, incluindo análise isotópica de Zn, espectroscopia de absorção de Raios-X e
Gadolínio antropogênico. Nesse sentido, foram coletadas amostras de rejeito hidrometalúrgico,
uma malha de sedimentos ao longo da baía e uma caracterização dos aportes fluviais. Os
resultados das assinaturas isotópicas, expressos como δ66/64Zn, mostraram que a assinatura
isotópica do rejeito total (bulk) não corresponde ao endmember antropogênico, mas deve-se
observar acerca da assinatura do Zn facilmente extraível. As informações isotópicas e de partição
geoquímica combinadas mostraram que grande parte do Zn antropogênico é alocado nas fases
facilmente extraíveis dos sedimentos e, portanto, altamente propenso para a troca com a coluna
d’agua ou absorção biológica. Dessa forma, reações pós-deposicionais podem ter provocado um
forte fracionamento isotópico que levaram a uma assinatura distinta do rejeito e capaz de ser
identificada ao longo do transporte e acumulação nos sedimentos pela baía. Além disso, a
assinatura do pool lábil foi concordante com as assinaturas isotópicas encontradas em ostras de
estudos anteriores, o que ressalta a aplicabilidade da ferramenta isotópica em organismos
biomonitores. Em conclusão, esses resultados mostraram que Sepetiba encontra-se ainda com
uma contaminação resiliente e biodisponível para a biota. Fontes urbanas devem contribuir para
o balanço de massas dos aportes de Zn antropogênico. Esse estudo aponta novas direções nas
aplicações isotópicas para elucidar rotas de bioacumulação e entradas de Zn antropogênico na
cadeia trófica, bem como melhor compreender os mecanismos biogeoquímicos controladores do
seu comportamento no continuum sedimento-solução-organismo.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Metallurgical activities are the major sources of metallic contamination for ecosystems capable of
effectively change the flow of these elements in the anthroposphere. Once available in the aquatic
environment, metals are distributed in several compartments depending on the biogeochemical
processes and behaviors at the sediment-water-biota interfaces. Due to the analytical and
conceptual difficulties inherent to these processes, it becomes pertinent to develop and
implement geochemical tools in an integrated way to trace sources and elucidate processes
related to the biogeochemical cycles of metals. An example of analytical innovation is the accurate
measurement of isotopic compositions of transition metals, such as the Zn isotopic ratio, which is
widely used to trace origin (natural and/or anthropic sources) and the physical-chemical
processes in which metals are submitted (precipitation-dissolution, redox reactions,
complexation, biological cycle, etc.). An interesting area of study to apply this model of integrated
tools in Sepetiba Bay, Rio de Janeiro. This region was heavily impacted between the 1960s and
the 1990s by tons of metallurgical material spilled into sediments from successive leaching events
and large-scale overflows. The tailings pile was later encapsulated in 2012, but its effects persist
nowadays, affecting fragile coastal ecosystems such as mangroves and estuaries. Thereafter,
the main objective of this study was to investigate the Zn dynamics (among other metals) in
Sepetiba Bay. For this purpose, several geochemical tools have been combined, such as classical
tools as multivariate statistics, chemical extractions (simple, sequential, and kinetic), and
mineralogical characterization, to more refined tools, including Zn isotopic analysis, X-ray
absorption spectroscopy, and Gadolinium anthropogenic. In this sense, samples of
hydrometallurgical waste were collected, a transect of sediments along the bay, and a
characterization of river inputs. The results showed that the tailings and contaminated sediments
had an excess of Zn associated with the most easily extractable fractions, named
exchangeable/carbonate fraction. Our study demonstrated that the Zn isotopic signature of the
bulk metallurgical wastes did not correspond to the anthropogenic endmember, but it should be
assigned to the exchangeable/carbonate fraction. Furthermore, this signature matched with the
Zn isotopic signatures found in oysters previous studied, which highlights the applicability of the
isotopic tool in biomonitoring investigations. Our study reinforces the interest of using several
analytical techniques to trace the contamination routes for the food chain and to elucidate complex
environmental issues in the sediment-solution-organism continuumInstituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em Geologi
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