O modelo aplicado neste trabalho está baseado em resultados experimentais usando dados de composição química dos fragmentos cerâmicos, aplicados à teste não paramétrico de Spearmann, análise de componente principal e análise discrimante. As amostras são fragmentos cerâmicos da Tradição Tupiguarani de sítios e amostras de solos da região central do Estado do Rio Grande do Sul. Os elementos químicos, Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K Mn, Pb, Rb, S, Si, Sr, Ti, V e Zn foram determinados usando-se as técnicas de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXFR). Os elementos, Ce, Cu, Gd, La, Nd, Pr, Sm, Th e Y por espectrometria de massas de alta resolução com fonte de plasma acoplado indutivamente (HR-ICP-MS). A partir destes resultados, foram propostas relações entre as características da cerâmica, os sítios estudados e a dispersão dos fragmentos nos diversos sítios. Observaram-se indícios de assinatura química da função da vasilha de ir ou não ao fogo. A maior dispersão é de vasilhas pequenas com tratamento de superfície não corrugada. Verificaram-se assinaturas químicas para o entorno dos rios Ijuí, Ibicuí-Vacacaí Mirim e Jacuí. / In this work a model based on experimental results using chemical composition data of the pottery sherds applied to Spearmann’s no parametric test, principal component analysis and discriminant analysis, was applied. The samples are soils and Tupiguarani Tradition pottery sherd from the central area of the Rio Grande do Sul State. The chemical elements , Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K Mn, Pb, Rb, S, Si, Sr, Ti, V and Zn were determined by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXFR) while Ce, Cu, Gd, La, Nd, Pr, Sm, Th and Y by high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (HR-ICP-MS) techniques. Relationships among the pottery characteristics, studied sites and sherd dispersion in the several sites were proposed. Indications of chemical signature of the small pottery with function to go or not to the fire were observed. The largest dispersion is of small pottery with surface treatment no corrugated. The potteries chemical fingerprints from Ijuí River, Ibicuí-Vacacaí Mirim River and Jacuí River were verified.

O modelo aplicado neste trabalho está baseado em resultados experimentais usando dados de composição química dos fragmentos cerâmicos, aplicados à teste não paramétrico de Spearmann, análise de componente principal e análise discrimante. As amostras são fragmentos cerâmicos da Tradição Tupiguarani de sítios e amostras de solos da região central do Estado do Rio Grande do Sul. Os elementos químicos, Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K Mn, Pb, Rb, S, Si, Sr, Ti, V e Zn foram determinados usando-se as técnicas de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXFR). Os elementos, Ce, Cu, Gd, La, Nd, Pr, Sm, Th e Y por espectrometria de massas de alta resolução com fonte de plasma acoplado indutivamente (HR-ICP-MS). A partir destes resultados, foram propostas relações entre as características da cerâmica, os sítios estudados e a dispersão dos fragmentos nos diversos sítios. Observaram-se indícios de assinatura química da função da vasilha de ir ou não ao fogo. A maior dispersão é de vasilhas pequenas com tratamento de superfície não corrugada. Verificaram-se assinaturas químicas para o entorno dos rios Ijuí, Ibicuí-Vacacaí Mirim e Jacuí. / In this work a model based on experimental results using chemical composition data of the pottery sherds applied to Spearmann’s no parametric test, principal component analysis and discriminant analysis, was applied. The samples are soils and Tupiguarani Tradition pottery sherd from the central area of the Rio Grande do Sul State. The chemical elements , Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K Mn, Pb, Rb, S, Si, Sr, Ti, V and Zn were determined by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXFR) while Ce, Cu, Gd, La, Nd, Pr, Sm, Th and Y by high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (HR-ICP-MS) techniques. Relationships among the pottery characteristics, studied sites and sherd dispersion in the several sites were proposed. Indications of chemical signature of the small pottery with function to go or not to the fire were observed. The largest dispersion is of small pottery with surface treatment no corrugated. The potteries chemical fingerprints from Ijuí River, Ibicuí-Vacacaí Mirim River and Jacuí River were verified.

No início dos anos 90, os primeiros indícios do tráfico ilícito de materiais nucleares e radioativos foram observados principalmente na região européia. Uma década marcada por inúmeros casos de apreensão desse tipo de material. Como resultado, esses atos passaram a ser alvo de investigações criminais forenses, desenvolvendo-se a partir daí, a ciência forense nuclear. No Brasil não há registros oficiais do tráfico ilícito de material nuclear, entretanto, é amplamente conhecida a extração e o transporte ilegal de materiais geológicos radioativos, assim como a apreensão de fragmentos de materiais utilizados como blindagem de fontes radioativas. Uma das principais ferramentas utilizadas na ciência forense nuclear consiste no estabelecimento de bancos de dados de materiais nucleares. Esses documentos devem conter o maior número possível de informações sobre as características físicas, químicas e nucleares do material apreendido, permitindo a identificação de sua origem, processo de fabricação ou mesmo a idade (age). Assim, se estabelecem padrões de composição característicos de cada material, denominados assinaturas químicas (chemical finger print). Nesse trabalho foi adotado o protocolo forense nuclear seguindo as três etapas de avaliação sugeridas pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) na identificação da origem de Siliceto de urânio (U3Si2). Realizaram-se ensaios de caracterização física, química e isotópica dos materiais em estudo e compararam-se os dados com aqueles obtidos para outros compostos de urânio (Tetrafluoreto de urânio, UF4; óxidos de urânio, UO2 e U3O8; tricarbonato de amônio e uranila, TCAU) estabelecendo-se uma assinatura característica para cada um. A partir dos resultados foi possível classificar os compostos por grupos de origem, uma vez que são provenientes de diferentes processos de fabricação e/ ou origem. Demonstrou-se também a importância da criação e manutenção de um banco de dados nuclear na investigação de um evento forense nuclear. / In the early 1990´s, the first illicit trafficking of nuclear and radioactive materials was observed mainly in Europe. A decade marked by numerous cases of seizures of these materials. As a result, these events have become the subject of criminal forensic investigations and develop from there, nuclear forensics. In Brazil there are no illicit trafficking official records of nuclear material, however, is widely known the extraction and illegal transportation of radioactive geological materials, and the materials pieces attachment used as shielding for radioactive sources. One of the main tools used in nuclear forensics is the nuclear materials databases establishment. These documents must contain the most information as possible about the physical, chemical and nuclear material seized, allowing the identification of their origin, manufacturing process or age. Thus, it sets characteristic composition standards of each material, called \"chemical signatures (chemical finger print). In this work nuclear forensic protocol was adopted as well as the three stages of assessment suggested by International Atomic Energy Agency (IAEA) in identifying the origin of uranium silicide (U3Si2). Assays were performed in order to make physical, chemical and isotopic characterization of the studied materials and compared the data with those obtained for other uranium compounds (Uranium tetrafluoride, UF4; uranium oxide, UO2 and U3O8; Yellow cake) by establishing a characteristic signature for each one. Through the assays the uranium compounds were classify by origin groups, as far as they are from different manufactured process and/ or origin. It was also possible to show the importance of a nuclear forensic database during an investigation of a nuclear forensic event.

No início dos anos 90, os primeiros indícios do tráfico ilícito de materiais nucleares e radioativos foram observados principalmente na região européia. Uma década marcada por inúmeros casos de apreensão desse tipo de material. Como resultado, esses atos passaram a ser alvo de investigações criminais forenses, desenvolvendo-se a partir daí, a ciência forense nuclear. No Brasil não há registros oficiais do tráfico ilícito de material nuclear, entretanto, é amplamente conhecida a extração e o transporte ilegal de materiais geológicos radioativos, assim como a apreensão de fragmentos de materiais utilizados como blindagem de fontes radioativas. Uma das principais ferramentas utilizadas na ciência forense nuclear consiste no estabelecimento de bancos de dados de materiais nucleares. Esses documentos devem conter o maior número possível de informações sobre as características físicas, químicas e nucleares do material apreendido, permitindo a identificação de sua origem, processo de fabricação ou mesmo a idade (age). Assim, se estabelecem padrões de composição característicos de cada material, denominados assinaturas químicas (chemical finger print). Nesse trabalho foi adotado o protocolo forense nuclear seguindo as três etapas de avaliação sugeridas pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) na identificação da origem de Siliceto de urânio (U3Si2). Realizaram-se ensaios de caracterização física, química e isotópica dos materiais em estudo e compararam-se os dados com aqueles obtidos para outros compostos de urânio (Tetrafluoreto de urânio, UF4; óxidos de urânio, UO2 e U3O8; tricarbonato de amônio e uranila, TCAU) estabelecendo-se uma assinatura característica para cada um. A partir dos resultados foi possível classificar os compostos por grupos de origem, uma vez que são provenientes de diferentes processos de fabricação e/ ou origem. Demonstrou-se também a importância da criação e manutenção de um banco de dados nuclear na investigação de um evento forense nuclear. / In the early 1990´s, the first illicit trafficking of nuclear and radioactive materials was observed mainly in Europe. A decade marked by numerous cases of seizures of these materials. As a result, these events have become the subject of criminal forensic investigations and develop from there, nuclear forensics. In Brazil there are no illicit trafficking official records of nuclear material, however, is widely known the extraction and illegal transportation of radioactive geological materials, and the materials pieces attachment used as shielding for radioactive sources. One of the main tools used in nuclear forensics is the nuclear materials databases establishment. These documents must contain the most information as possible about the physical, chemical and nuclear material seized, allowing the identification of their origin, manufacturing process or age. Thus, it sets characteristic composition standards of each material, called \"chemical signatures (chemical finger print). In this work nuclear forensic protocol was adopted as well as the three stages of assessment suggested by International Atomic Energy Agency (IAEA) in identifying the origin of uranium silicide (U3Si2). Assays were performed in order to make physical, chemical and isotopic characterization of the studied materials and compared the data with those obtained for other uranium compounds (Uranium tetrafluoride, UF4; uranium oxide, UO2 and U3O8; Yellow cake) by establishing a characteristic signature for each one. Through the assays the uranium compounds were classify by origin groups, as far as they are from different manufactured process and/ or origin. It was also possible to show the importance of a nuclear forensic database during an investigation of a nuclear forensic event.

In the leading part of this work I presented general information on the kingdom of fungi and fungal ecology focused on marofungi (macromycetes). Furthermore, I reviewed the phenomenon of trace elements accumulation in macrofungal fruit-bodies, particularly focused on uranium and its biogeochemistry. In the experimental part, results of my own research are presented. I determined concentrations of uranium, thorium, silver and lead by use of HR- ICP-MS and ENAA. The macrofungal samples were collected 1/ in clean areas with diverse geological bedrock, 2/ in uranium-polluted area in vicinity of Příbram (Central Bohemia, Czech Republic). Furthermore, selected trace elements were determined also in underlying soils by use of the both analytical methods. For investigation of trace elements mobility, the BCR sequential extraction was applied.

Resource recovery has become essential to compensate for costly and complex technical requirements to implement zero-liquid discharge (ZLD) policies. Antiscalant removal, especially phosphonate-based antiscalants, is a clear example of resource and potential subsequent valorization. The global market for phosphonate-based antiscalants is expected to grow in the coming years along with increasing membrane desalination projects. It implies the disposal in surface waters of tons of phosphonates and trace elements, present in wastewater and concentrates, every day. Removing the phosphonates and trace elements allows their subsequent recovery and valorization, minimizing squeezing produc-tion/extraction procedures and saving the environment from suffering any im-pact because of them. The first part of this thesis focuses on phosphonate removal with iron and aluminum-based adsorbents. Porous iron and aluminum (oxi)hydroxides can remove phosphonates from concentrates completely. The main limitation of this process is the diffusion of the phosphonates through adsorbent particles. As proved in this thesis, temperature significantly improves the adsorption kinetics of the phosphonates on both adsorbents as a result of the variation of the diffusion coefficient. The presence of calcium also plays an important role, since accelerates the adsorption at the first stages of the process, but limits and saturates the capacity of the adsorbent surface for further adsorption. More research on the role of calcium is needed in this regard to better understand how the adsorption/diffusion of the phosphonates is affected by this common element present in concentrates. Electrocoagulation was studied in the second part of this thesis as a potential approach for phosphonate removal. Using pure iron electrodes, the applied current density can be easily optimized. As a result, dissolved phosphonates are quickly removed from a large concentrate volume at a relatively low cost and minimal sludge production. The benefits of this technique lie in the possibility of producing the substrate (adsorbent) in situ for the phosphonate to be adsorbed. Furthermore, the time required to completely remove the phosphonates is remarkably shorter compared to adsorption, which, as pointed out above, is limited by diffusion phenomena. Alkaline washing was relatively successful at recovering the phosphorus from the sludge, depending on the dissolved phosphonate in the concentrate. Although experimental results may look promising, further research on finding the optimum working conditions has to be addressed. The process is open to improvement in terms of new electrode materials, reactor design, phosphorus recovery, or optimal working temperature. In the third part of the thesis, the adsorption potential of previously tested adsorbents for the removal of elements at trace levels. The iron-based adsorbent, commercialized for phosphate and arsenic removal, turned out to be excellent at removing transition metals (TM) and rare earth elements (REE). The study was carried out in parallel with the exploration of the capabilities of a high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (HR ICP-MS) instrument. The potential of this analytical procedure allows the detection and quantification of all the isotopes at the ultra-trace level (in the range of a few ng·L-1) and in only one measurement round. Furthermore, interferences from polyatomic species, formed during the ionization in the plasma, are easily resolved due to the high-resolution mode. As a result, the detection of the targeted element is easily discriminated from the potential interferences. This feature makes a remarkable difference regarding ordinary ICP-MS, which requires different analytical procedures to properly resolve overlapping signals. This analytical procedure opens new possibilities to test the adsorbents in new conditions and develop analytical methods for water speciation.

A amostragem ambiental por esfregaço ou swipe samples é uma metodologia que vem sendo empregada rotineiramente pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) para verificar se os Estados signatários do Acordo de Salvaguardas estão realizando atividades nucleares não declaradas. A análise dessas amostras ambientais é complementar aos procedimentos de salvaguardas convencionais para a verificação das informações cedidas pelos Estados. Neste trabalho, foi descrita uma metodologia que visa a fortalecer os processos de salvaguarda nuclear e da ciência forense nuclear no país. A proposta é estudar e avaliar a técnica de ablação à laser acoplada a um espectrômetro de massa de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado (LA-HR-ICP-MS Laser Ablation High Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), como técnica alternativa para a análise das amostras de esfregaço. Adicionalmente, foram empregadas outras técnicas complementares (atividade radioativa, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva) com o intuito de garantir maior segurança ao processo de inspeção de salvaguardas e investigações forenses nucleares. A precisão, medida através do desvio padrão relativo (DPR),dos resultados obtidos para as razões isotópicas 234U/238U, 235U/238U e 236U/238U do padrão analisado (CRM -125A) para a medida do fator de discriminação de massa foram, respectivamente, 1,3 %, 0,2 % e 7,6 %. Já as incertezas percentuais (u %), que também contemplam o DPR das medições, variaram de 3,5 % a 29,8 % para as medições da razão isotópica 235U/238U e de 16,6 % a 42,9 % para a razão isotópica 234U/238U. Esses valores mostraram-se compatíveis com outros estudos que utilizaram a mesma técnica para análise de amostras reais coletadas em uma instalação nuclear. As amostras coletadas apresentaram nível de enriquecimento que variou de (2,3 ± 0,7) % (amostra 3 corredor de acesso à instalação) a (17,3 ± 2,8) % (amostra 18 bancada de recuperação de UF4). A partir da coleta de amostras nesses diversos pontos, desde a entrada da instalação até a bancada em que se manuseia o urânio enriquecido, foi possível detectar diversos níveis de enriquecimento no isótopo 235U. / Environmental sampling performed by means of swipe samples is a methodology frequently employed by International Atomic Energy Agency (IAEA) to verify if the signatory States of the Safeguards Agreements are conducing unauthorized activities. Swipe samples analysis is complementary to the Safeguards ordinary procedures used to verify the information given by the States. In this work it was described a methodology intending to strengthen the nuclear safeguards and nuclear forensics procedures. The proposal is to study and evaluate the laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-HR-ICP-MS) technique as an alternative to analyze the real-life swipe samples. The precision achieved through the standard(CRM -125A)measurements, represented by the relative standard deviation (RSD), was respectively 1.3 %, 0.2 % e 7.6 %for the 234U/238U, 235U/238U e 236U/238Uisotopes ratios. The percent uncertainties (u %), which covers the RSD, ranged from 3.5 % to 29.8 % to the 235U/238U measurements and from 16.6 % to 42.9 % to the 234U/238U isotope ratio. These results were compatible with former studies performed by the LA-HR-ICP-MS that analyzed real-life swipe samples collected at a nuclear facility. Swipe samples collected from several points of the nuclear facility presented enrichment level ranging from (2.3 ± 0.7) % (sample 3) to (17.3 ± 2.8) % (sample18). They also allowed detecting different enrichment levels within the facility.

Les apports atmosphériques sont suspectés de jouer un rôle important dans les processus biogéochimiques des régions océaniques HNLC. Des échantillons de dépôt atmosphérique total et d'aérosols ont été collectés en continu entre 2009 et 2010 dans l'océan austral indien, aux îles Kerguelen et de Crozet. Ils ont été mesurés par HR-ICP-MS. Les concentrations en surface des aérosols terrigènes sont basses et ne peuvent rendre compte des flux de dépôt de poussières qui sont plus élevés que ceux précédemment observés pour la région mais qui restent en adéquation avec les modèles atmosphériques. Le calcul des coefficients d'abattement suggère que l'aérosol mesuré en surface n'est pas représentatif de celui qui va générer le dépôt et qui est présent plus haut dans la colonne troposphérique, ce qui interdit ici l'estimation du flux à partir de ces mesures. Les flux de dépôt ont été établis pour une large gamme d'éléments identifiés comme venant de source terrigène ou marine. Pour certains d'entre eux (Pb, As, ...), une contribution anthropique a été observée pendant l'hiver austral. Les flux des éléments crustaux Al, Fe, Mn et Si sont similaires pour Kerguelen et Crozet ; ceux des autres éléments non marins sont différents d'un facteur deux à cinq avec un gradient décroissant de Crozet aux Kerguelen. Les rapports isotopiques de plomb montrent que le dépôt reçu aux Kerguelen provient principalement d'Amérique du sud ; le dépôt à Crozet semble fortement influencé par les apports africains. Les profils de REE pourraient confirmer ces observations. Les concentrations de métaux sont très basses dans les pluies avec une solubilité très élevée.

A amostragem ambiental por esfregaço ou swipe samples é uma metodologia que vem sendo empregada rotineiramente pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) para verificar se os Estados signatários do Acordo de Salvaguardas estão realizando atividades nucleares não declaradas. A análise dessas amostras ambientais é complementar aos procedimentos de salvaguardas convencionais para a verificação das informações cedidas pelos Estados. Neste trabalho, foi descrita uma metodologia que visa a fortalecer os processos de salvaguarda nuclear e da ciência forense nuclear no país. A proposta é estudar e avaliar a técnica de ablação à laser acoplada a um espectrômetro de massa de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado (LA-HR-ICP-MS Laser Ablation High Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), como técnica alternativa para a análise das amostras de esfregaço. Adicionalmente, foram empregadas outras técnicas complementares (atividade radioativa, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva) com o intuito de garantir maior segurança ao processo de inspeção de salvaguardas e investigações forenses nucleares. A precisão, medida através do desvio padrão relativo (DPR),dos resultados obtidos para as razões isotópicas 234U/238U, 235U/238U e 236U/238U do padrão analisado (CRM -125A) para a medida do fator de discriminação de massa foram, respectivamente, 1,3 %, 0,2 % e 7,6 %. Já as incertezas percentuais (u %), que também contemplam o DPR das medições, variaram de 3,5 % a 29,8 % para as medições da razão isotópica 235U/238U e de 16,6 % a 42,9 % para a razão isotópica 234U/238U. Esses valores mostraram-se compatíveis com outros estudos que utilizaram a mesma técnica para análise de amostras reais coletadas em uma instalação nuclear. As amostras coletadas apresentaram nível de enriquecimento que variou de (2,3 ± 0,7) % (amostra 3 corredor de acesso à instalação) a (17,3 ± 2,8) % (amostra 18 bancada de recuperação de UF4). A partir da coleta de amostras nesses diversos pontos, desde a entrada da instalação até a bancada em que se manuseia o urânio enriquecido, foi possível detectar diversos níveis de enriquecimento no isótopo 235U. / Environmental sampling performed by means of swipe samples is a methodology frequently employed by International Atomic Energy Agency (IAEA) to verify if the signatory States of the Safeguards Agreements are conducing unauthorized activities. Swipe samples analysis is complementary to the Safeguards ordinary procedures used to verify the information given by the States. In this work it was described a methodology intending to strengthen the nuclear safeguards and nuclear forensics procedures. The proposal is to study and evaluate the laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-HR-ICP-MS) technique as an alternative to analyze the real-life swipe samples. The precision achieved through the standard(CRM -125A)measurements, represented by the relative standard deviation (RSD), was respectively 1.3 %, 0.2 % e 7.6 %for the 234U/238U, 235U/238U e 236U/238Uisotopes ratios. The percent uncertainties (u %), which covers the RSD, ranged from 3.5 % to 29.8 % to the 235U/238U measurements and from 16.6 % to 42.9 % to the 234U/238U isotope ratio. These results were compatible with former studies performed by the LA-HR-ICP-MS that analyzed real-life swipe samples collected at a nuclear facility. Swipe samples collected from several points of the nuclear facility presented enrichment level ranging from (2.3 ± 0.7) % (sample 3) to (17.3 ± 2.8) % (sample18). They also allowed detecting different enrichment levels within the facility.