A busca por tecnologias cada vez mais eficazes no tratamento de águas e efluentes fez com que o desenvolvimento de membranas desempenhasse um papel importante nos processos de separação. A nanofiltração apresenta-se como uma tecnologia promissora para remoção de sais multivalentes em soluções aquosas. O preparo de membranas poliméricas pela técnica de inversão de fases permite a obtenção de estruturas distintas. Neste estudo avaliou-se o uso de diferentes não-solventes no preparo de membranas de poli(fluoreto de vinilideno) pelo método de inversão de fases, quanto às características estruturais e propriedades funcionais. Foram utilizados como não-solventes: água destilada, solução de dodecil sulfato de sódio e etanol/água, resultando nas membranas denominadas MT1, MT2 e MT3, respectivamente. O uso de um surfactante aniônico, como o dodecil sulfato de sódio, no preparo de membranas de poli(fluoreto de vinilideno) apresenta-se como uma inovação tecnológica. O uso de diferentes não-solventes alterou a taxa de precipitação do polímero, o que ocasionou alterações na estrutura química, morfológica, cristalina e nas propriedades de transporte das membranas. Análises de microscopia eletrônica de varredura e porosimetria de deslocamento líquido-líquido mostraram a obtenção de estruturas assimétricas, com poros na ordem de 1-2 nm para as membranas MT1 e MT2, e estrutura simétrica, com alta porosidade, para a membrana MT3. A análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier mostrou a presença das fases cristalina α e β nas três membranas e no polímero. Análise termogravimétrica realizada em atmosfera inerte apresentou massa residual em torno de 20-30 % referente ao material carbonáceo, o qual foi eliminado com a utilização de atmosfera oxidante na análise. Os valores de cristalinidade aparente, do polímero e das membranas, apresentaram grandes variações quando determinados pela técnica de calorimetria exploratória diferencial, porém quando determinados a partir dos difratogramas obtidos pela técnica de difração de raios X, a variação foi pequena, apresentando valores em torno de 47%. A avaliação da composição química da superfície das membranas, por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raio X, mostrou que houve variação na quantidade de ligações C-F quando diferentes não-solventes foram utilizados. Essas variações contribuíram para alterações na hidrofobicidade das membranas. As membranas MT1 e MT2 apresentaram características hidrofílicas, com ângulo de contato em torno de 70°, e a membrana MT3 apresentou característica hidrofóbica, com ângulo de contato em torno de 142°. A maior hidrofobicidade da membrana MT3 é resultante da rugosidade superficial e da maior composição relativa de ligações C-F na superfície desta membrana. Ensaios de permeação realizados até a pressão de 20 bar mostraram que a membrana MT2 sofreu maior efeito de compactação e apresentou menor fluxo de permeado. Os ensaios realizados com soluções de cloreto de sódio, de cálcio e férrico mostraram diferentes eficiências de retenção. Para as membranas MT1 e MT2 a retenção de sais mono e divalentes foi praticamente igual, em torno de 5%. Para a solução de cloreto férrico, a retenção apresentou valores médios em torno de 16% e 27% para as membranas MT1 e MT2, respectivamente. Em função do tamanho de poros apresentados e da pressão transmembrana aplicada nos ensaios de permeação, as membranas MT1 e MT2 podem ser utilizadas em processos de nanofiltração. / The search for increasingly efficient technologies in water and effluent treatment made the development of membranes take on an important role in separation processes. The nanofiltration is presented as a promising technology for removal of multivalent salt in aqueous solution. The polymeric membranes preparation by phase inversion technique allows the obtaining of different structures. This study evaluated the use of different nonsolvents in the poly(vinylidene fluoride) membrane preparation, by phase inversion method, on the structural characteristics and functional properties. Were used as nonsolvents: distilled water, solution of sodium dodecyl sulfate and ethanol/water, resulting in the membranes called MT1, MT2 and MT3, respectively. Use of an anionic surfactant, like as sodium dodecyl sulfate, in the preparation of poly(vinylidene fluoride) membranes is presented as a technological innovation. The use of different non-solvents changed the rate of polymer precipitation which caused changes in chemical, morphology and crystalline structures, and transport properties of the membranes. Scanning electron microscopy and liquid-liquid displacement porosimetry analysis showed asymmetric structures, with pores on the order of 1-2 nm for the MT1 and MT2 membrane, and symmetrical structure, with a high porosity for MT3 membrane. The analysis by Fourier transform infrared spectroscopy showed the presence of α and β crystalline phases in the three membranes and in the polymer. Thermogravimetric analysis carried out in an inert atmosphere showed residual mass around 20-30% from the carbonaceous material, which was eliminated with the use of an oxidizing atmosphere in the analysis. The values of apparent crystallinity of the polymer and the membranes showed large variations, by differential scanning calorimetry technique, but when determined from the diffractograms obtained by X-ray diffraction technique, the variation was small, showed values around 47%. The evaluates of the membranes chemical surface composition by X-ray photoelectron spectroscopy showed that there was variation in the amount of C-F bonds, where different non-solvents were used. These variations contributed to changes in membranes hydrophobicity. The MT1 and MT2 membranes showed hydrophilic characteristics with contact angle around 70°, and the MT3 membrane showed hydrophobicity characteristics with contact angle around 142°. The highest hydrofobicity of the MT3 membrane is result of the surface roughness and the relative composition of CF bonds on this membrane surface. Permeation tests performed until a pressure of 20 bar, it was found that the MT2 membrane has a greater effect compression and showed a lower permeate flux. Tests conducted with solutions of sodium, calcium and ferric chloride showed different retention efficiencies. For MT1 and MT2 membranes the retention of mono and divalent salts was practically equal, around 5%. For the solution of ferric chloride, the retention showed medium values around 16% and 27% for the MT1 and MT2 membranes, respectively. Due to the pore size presented and transmembrane pressure applied on permeation tests, the MT1 and MT2 membranes may be used in nanofiltration processes.

Orientador: Emilson Pereira Leite / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:29:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cataldo_RafaelAmaral_M.pdf: 3826932 bytes, checksum: 2389a2a5e78d7644118f034812b852e6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Esta pesquisa mostra a aplicação do método de inversão simultânea em dados sísmicos pré-empilhamento em um campo de petróleo localizado na Bacia de Campos, Brasil. Este método tem sido utilizado com sucesso em diversos reservatórios areníticos em várias regiões do mundo. O objetivo desta pesquisa foi o de avaliar e estudar a aplicação deste método em rochas carbonáticas albianas da Formação Quissamã. Com base em descobertas em campos próximos, esta Formação tem o potencial de possuir acumulações de hidrocarbonetos que podem ser revelados com o auxílio de modelos de inversão. Curvas de velocidades de ondas P (Vp), S (Vs) e densidade (?) ao longo de sete poços serviram como parâmetros de entrada para a construção de modelos iniciais tridimensionais. Os poços que não continham curvas de Vs e densidade foram calculados através de equações estabelecidas junto a literatura disponível. Assim, foram realizadas análises dos resultados da inversão ao longo dos poços. Com o intuito de criar os modelos iniciais de inversão, foram usados dados de impedâncias das ondas P (Zp), S (Zs) e ? ao longo dos poços. Os modelos tridimensionais finais foram calculados a partir dos desvios das relações lineares entre os logaritmos de Zs e Zp, assim como entre ? e Zp, os quais foram combinados com os modelos iniciais. Foram testados e analisados diversos parâmetros e filtros para a criação dos modelos iniciais e finais. As interpretações dos resultados da inversão foram conduzidas com base nos padrões encontrados em perfis de resistividade, raios gama, densidade, porosidade neutrão e sônico. Estas análises forneceram os critérios para selecionar os melhores modelos finais que são discutidos em detalhe. Os modelos finais mostram anomalias de baixa impedância consistentes com os estudos realizados junto aos perfis dos poços. Além disso, de acordo com as interpretações, um poço em particular possui alto potencial para conter hidrocarbonetos. O padrão de distribuição de impedâncias neste poço foi utilizado como referência para a identificação de outras regiões com alto potencial, dentro de todo o volume sísmico pré-empilhado disponível / Abstract: We have applied a method of simultaneous inversion of prestack seismic data of a hydrocarbon field located in the Campos Basin, Brazil. This method has been successfully applied to several sandstone reservoirs around the world. The purpose of this research was to test and study the application of this method to Albian carbonate rocks of the Quissamã Formation. Based on what is found in near fields, this Formation potentially contains hydrocarbon accumulations that could be revealed with the help of the inverted models. P-wave velocity (Vp), S-wave velocity (Vs) and density curves along seven wells were used as inputs to construct 3D initial models of acoustic impedance (Zp), shear impedance (Zs) and density (?). Wells without Vs and ? curves had those values calculated from well-established equations available in the literature. Analysis of the inversion results along wells were carried out. Final 3D models were calculated from deviations in linear relationships between the logarithms of Zs and Zp, as well as between density and Zp, which were merged with the initial models. We have tested and analyzed several parameters and filters to create initial and final models. Interpretations of the inversion results were conducted based on patterns found in logs such as resistivity, gamma ray, density, neutron porosity and sonic along the wells. These analyses provided criteria to select the best final models that are discussed in detail. The inverted models show low impedance anomalies that are consistent with previous studies performed with the well logs available. Furthermore, one well in particular was interpreted as having high potential to contain hydrocarbons. This well shows an impedance pattern that allowed us to highlight other areas with the same pattern throughout the entire prestack seismic volume / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências

O óleo de buriti (Mauritia flexuosa L.) é o óleo vegetal mais rico em β-caroteno encontrado na biodiversidade brasileira, além de possuir tocoferol e ácido graxo. Apesar do alto valor nutritivo, não é amplamente cultivado e seu processamento comercial é realizado em pequena escala. Sua encapsulação e posterior aplicação em produto alimentício representa uma alternativa para o aumento de seu consumo uma vez que nesta forma pode ser incorporado em produtos alimentares de base aquosa. Este estudo objetivou a produção, caracterização e avaliação da estabilidade de nanoemulsões encapsulando óleo de buriti para posterior aplicação em bebida isotônica visando a substituição de corante artificial, especialmente o amarelo crepúsculo, por corante natural. As nanoemulsões foram produzidas por método de baixa energia (temperatura de inversão de fases - PIT) e o melhor resultado foi obtido usando uma proporção de óleo-tensoativo (SOR) de 2 (10% óleo de buriti e Tween 80), água deionizada, α-tocoferol e NaCl. As nanoemulsões foram avaliadas em termos de tamanho médio de gotícula, oxidação lipidica e quantificação de carotenoides totais. Estas apresentaram boa estabilidade físico-química, porém a quantificação de carotenoides totais mostrou diminuição de 73% após 60 dias de armazenamento. Duas formulações de nanoemulsão foram escolhidas (2,5M e 3 M de NaCl, ambas na proporção de 1:1 de carotenoides totais: α-tocoferol) e aplicadas em um sitema modelo de bebida isotônica e pasteurizadas a 80 °C/15s. A caracterização da bebida isotônica se deu em termos de pH (3), osmolalidade (302 mOsmol / kg), acidez titulável total (0,171 g/ 100mL) e sólidos solúveis (5 °Brix), além de análises microbiológicas e avaliação sensorial. Os resultados mostraram que é possível incorporar óleo de buriti nanoemulsionado em bebida isotônica e por meio da realização de análise sensorial, observou-se que a incorporação de nanoemulsão em bebida isotônica foi relativamente satisfatório. / Buriti (Mauritia flexuosa L.) oil is the richest vegetable oil in β-carotene found in Brazilian biodiversity, it is also rich in tocopherol and fatty acid. Despite its high nutritional value, buriti is not widely cultivated and its commercial fruit processing is carried out on a small scale. The encapsulation of buriti oil and subsequent application in food products represents an alternative to increase its consumption, since in this form it can be incorporated in aqueous-based food products. This project aimed the production, characterization and stability evaluation of nanoemulsions encapsulating buriti oil for subsequent incorporation in isotonic beverage, aiming to replace artificial colorant, especially sunset yellow, by natural colorant. The nanoemulsions were produced by low energy method -phase inversion temperature (PIT) method- and the best result was obtained using a surfactant-oil ratio (SOR) of 2.0 (10% buriti oil and 20% polysorbate 80), deionized water, α-tocopherol and NaCl. The nanoemulsions were evaluated in terms of storage stability (60 days), average droplet size, quantification of lipid oxidation and total carotenoids. The system showed good physical-chemical stability, however the quantification of total encapsulated carotenoids showed a decrease of 73% after 60 days of storage. Two formulations of nanoemulsions were chosen (2,5 M and 3 M of NaCl, both in the proportion of total carotenoids: α-tocopherol of 1:1) and incorporated in an isotonic beverage model system, and pasteurized at 80 °C/15s. The beverage was characterized in terms of pH (3), osmolality (302 mosmol/kg), total titratable acidity (0.171 g/100mL) and soluble solids (5 °Brix); microbiology and sensory evaluation of the isotonic drinks were also carried out. The results showed that it is possible to incorporate nanoemultionated buriti oil in isotonic beverage. In the sensory analysis, it was verified that the incorporation of nanoemulsion in isotonic beverage was relatively satisfactory.

As doenças transmitidas por mosquitos representam uma das maiores causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo, principalmente em países tropicais. O uso tópico de repelentes em determinadas situações torna-se a única alternativa para evitar o ataque por estes artrópodes. Os óleos de andiroba (Carapa guianensis) e copaíba (Copaifera sp.) possuem relatos de atividade repelente de insetos, podendo representar uma alternativa segura ao uso de repelentes sintéticos que apresentam riscos de toxidade em determinados casos. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver nanoemulsões O/A, utilizando como fase oleosa os óleos de copaíba e andiroba, e testar in vivo a atividade repelente das mesmas frente ao mosquito Aedes aegypti, realizando um estudo comparativo com repelente comercial a base de DEET. Ensaios para avaliar os parâmetros físico-quimicos envolvidos no processo de obtenção das nanoemulsões, e estudos de sua estabilidade preliminar, também foram realizados. Os resultados apontam a viabilidade do método de emulsificação utilizando baixa energia na formação de nanoemulsões. A temperatura, velocidade de agitação, ordem de adição dos componentes e quantidade de tensoativo na formulação, demonstraram ser fatores críticos no processo. Foi possível obter três nanoemulsões estáveis com tamanho de glóbulos inferior a 300nm, sendo uma com 15% de óleo de andiroba; outra contendo 10% de óleo de copaíba e a terceira associando 10% de andiroba e 5% de copaíba. No ensaio repelente utilizando voluntários humanos, foi constatado que as nanoemulsões compostas de óleo de andiroba e óleo de andiroba adicionado de óleo de copaíba são capazes de repelir mosquitos Aedes aegypti por um período de 30 minutos, sendo estes resultados estatisticamente significativos em relação ao grupo controle. / Mosquito-borne diseases remain a major source of illness and death worldwide, particularly in tropical countries. Mosquito repellents may be one of the most effective tools for protecting humans from vector-borne diseases. In many circumstances, applying repellent to the skin may be the only feasible way to protect against insect bites. The oils from andiroba (Carapa guianensis seed oil) and copaíba (Copaifera oil) have been studied as possible mosquito repellents. These products can be represents a safe alternative in the use of synthetic repellent, that have toxic risks in some cases. The goals of this research were to development O/A nanoemulsion using andiroba seed oil and copaíba oil and test their repellent action in vivo against bites Aedes aegypti. This study compares the repel effectiveness of nanoemulsions developed in relation to the market product of DEET. Assays to evaluate the parameters involved physicist-chemistries in the process of attainment of the nanoemulsions, and studies of its preliminary stability, had been also carried through. The results showed viability of the emulsification method using low energy in the formation of nanoemulsions. The temperature, speed of agitation, order of addition of the components and amount of surfactant in the formulation, had demonstrated to be critical factors in the process. In this study, it was possible get three stable nanoemulsion with droplets size less than 300nm, using: 15% andiroba seed oil; 10% copaiba oil and mix of andiroba seed oil (10%) and copaíba oil (5%). The repellent test with human voluntaries proves that nanoemulsions with andiroba seed oil, and the mix of andiroba seed oil and copaiba oil, are able to repel Aedes aegypti for 30 minutes period, witch are statistic signification compared to the control group.

As emulsões múltiplas mostram-se como veículos promissores em várias áreas das ciências cosmética e farmacêutica. O estudo do método de obtenção de emulsões múltiplas em etapa única é ferramenta útil para elucidação de seus aspectos físico-químicos e para viabilizar sua aplicação tecnológica. O objetivo da pesquisa foi desenvolver e caracterizar os aspectos físico-químicos do processo de emulsificação em etapa única, das emulsões múltiplas A/O/A obtidas e dos tensoativos empregados. Testes preliminares de estabilidade e avaliação do seu perfil de liberação (cafeína) foram realizados. Nanoemulsões foram inicialmente obtidas pela metodologia proposta, resultado de processo de emulsificação por inversão de fases. Suas características físico-químicas foram determinadas (valores de pH, potencial zeta e granulometria) e a influência de aditivos avaliada. Para o desenvolvimento da emulsão múltipla foram realizadas análises qualitativas e quantitativas das variáveis relevantes à composição (tipo de fase oleosa, de tensoativo hidrofílico, valor de EHL, emprego de diagrama ternário) e ao método de emulsificação (temperatura de aquecimento das fases e de emulsificação, ordem de adição e velocidade de agitação). Os estudos das propriedades físico-químicas dos tensoativos e do filme interfacial formado (cloud point, tensão superficial, CMC, reologia interfacial, reologia de fluxo e isotermas de Langmuir) foram primordiais para compreensão dos fenômenos envolvidos e relevantes ao processo de emulsificação proposto. As emulsões múltiplas foram caracterizadas quanto aos aspectos macro e microscópico, granulometria, valores de pH, potencial zeta, viscosidade relativa, perfil reológico e influência da adição de macromoléculas. A temperatura de manipulação e de emulsificação (78±2grausC) foram parâmetros fundamentais para obtenção destes sistemas em etapa única. Seus aspectos macro e microscópico foram extremamente dependentes da temperatura de emulsificação. Os resultados indicam glóbulos múltiplos consideravelmente menores do que os relatados pela literatura. Foi possível observar, no intervalo de temperatura considerado crítico para o processo, valores de tensão superficial/interfacial mínimos. Os resultados de elasticidade superficial sugerem que o comportamento das moléculas de tensoativos, em associação ou não, foi marcadamente influenciado pela temperatura e que o aumento do número de moléculas do tensoativo hidrofólico na superfície foi desfavorável as interações intramoleculares. A isoterma para os tensoativos em associação e em função da temperatura exibiu marcante inflexão para a faixa de temperatura crítica. Este comportamento indica uma dramática alteração na microestrutura do filme interfacial. O processo de encapsulação foi considerado eficiente. Os resultados obtidos indicam que, no atual estágio de desenvolvimento, não foi possível definir um perfil de liberação para a emulsão múltipla em análise. O método de emulsificação escolhido permitiu a obtenção de sistema múltiplo em etapa única, determinado pelas características físico-químicas dos tensoativos empregados, em especial do tensoativo hidrofílico derivado do óleo de rícino e do processo proposto. A formação de emulsões múltiplas anormais não ocasionais ou momentâneas sugere uma combinação dos processos de inversão de fases transicional, influência do emprego de tensoativos não-iônicos etoxilados, e catastrófica, influência da razão entre o volume da fase dispersa e dispersante. As emulsões múltiplas obtidas apresentaram difícil reprodutibilidade microestrutural; entretanto podem ser consideradas estáveis frente às metodologias de avaliação e análise empregadas. / Multiple emulsions are potential vehicles not only for the cosmetic science, but also for the pharmaceutical science. Study the manufacture process of multiple emulsions by one step is a useful tool for understanding their physical-chemistry aspects and making their technological application practicable as well. The goals of this research were to development and characterize the physical chemistry features of the emulsification process by one step, the W/O/W multiple emulsions produced and the surfactants employed. Preliminary stability tests and evaluation of the release profile (caffeine) were carried out. Initially, nano-emulsions were produced by the proposed methodology, resulting from phase inversion emulsification process. Their physical chemistry aspects (pH and zeta potential values and size distribution) and electrolytes addition influence were evaluated. In order to develop the multiple emulsions, noteworthy qualitative and quantitative variables related to the composition (oil phase and hydrophilic surfactant types, HLB values, phase diagram) and to emulsification process (heating and emulsification temperatures, addition order and agitation speed) were analyzed. Analyses of the physical chemistry aspects of the surfactants in solution and their interfacial film (cloud point, surface tension, CMC, interfacial and flux rheology, and Langmuir isotherms) were essential in order to understand the phenomena related to proposed emulsification process. Multiple emulsion analyses (macroscopic, microscopic, size distribution, pH and zeta potential values, relative viscosity, rheological profile and macromolecule addition influence) were carried out. Production and emulsification temperatures (78±2grausC) were fundamental parameters in order to obtain multiple droplets by one step. Their macro and microscopic aspects were completely conditioned by the emulsification temperature. The sizes of the multiple droplets obtained were significantly smaller than those reported in the literature. For the critical temperature range, the minimum surface tension values were reached. Surface elasticity results suggest that the behavior of the surfactant molecules, in association or not, was fundamentally influenced by the temperature. Increasing surfactant molecule moieties on the surface, the intra molecular interactions were misplaced. The Langmuir isotherm as a function of the temperature demonstrated distinctive behavior for the critical temperature range, where the transition phase into solid state and soon afterwards some collapse could be observed. This phenomenon indicated some dramatic alteration of the surface film microstructure. The encapsulation process was regarded as efficient. The release profile studies demonstrated that the dispersed system in analysis was not ready yet for this research stage. The proposed emulsification process was able to produce multiple droplets by one step; moreover this result presented direct influence of the surfactant physical chemistry features, particularly the hydrophilic one, castor oil derivate, and of the methodology employed. The abnormal, non-occasional and non-transitory, multiple emulsion formation suggest a combination of transitional (ethoxylated non ionic surfactant influence), and catastrophic (dispersed/dispersant ratio influence) phase inversion processes. The obtained multiple emulsions presents microstructure aspects were not easily reproducible; however those were regarded stable for the analysis methodology employed.

Este trabalho consiste em realizar um estudo detalhado das vantagens e desvantagens da utilização do FDM (Filter Diagonalization Method) para a análise de dados obtidos pela sequência de Precessão Livre no Estado Estacionário (Steady State Free Precession - SSFP) para aquisição rápida de espectros de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). No caso de RMN de baixa resolução, o procedimento de aquisição rápida, SSFP, é uma poderosa ferramenta para melhorar a relação sinal/ruído, apresentando muitas aplicações práticas. Apesar desse sucesso em baixa resolução, a SSFP não é rotineiramente utilizada para aplicações em RMN de alta resolução, provavelmente devido ao (1) artefatos provenientes do truncamento do sinal e (2) as anomalias causadas pela mistura do FID com o eco dos sinais. Existem na literatura inúmeras possíveis técnicas para suprimir este tipo de problemas, porém, nenhuma delas é capaz de realmente eliminar as anomalias geradas devido ao procedimento de aquisição rápida da SSFP. O FDM é um método paramétrico não-linear para fitar sinais no domínio do tempo. Seu objetivo fundamental é resolver o Problema da Inversão Harmônica, HIP, tornando-se robusto e adequado para a análise espectral de sinais no domínio do tempo nos casos onde a Transformada de Fourier falha. Neste trabalho, demonstramos que o FDM pode ser implementado para análises de sinais SSFP, com mais eficiência que os obtidos pelos procedimentos padrões de TF. A temperatura ambiente, espectros de RMN 13C de amostras de brucina, obtidos com tempo entre pulsos de 100ms, podem ser reproduzidos com boa relação sinal/ruído e alta resolução por meio do FDM. A limitação da análise por FDM é mais relevante nos casos de espectros com alta densidade de picos em uma determinada região espectral. Nestes casos, o curto período de observação do sinal na janela do tempo impõe uma série de limitações na resolução obtida pelo FDM. / This work consists in a detailed study of the advantages and disadvantages of the use of the Filter Diagonalization Method, FDM, for data analysis in Steady State Free Precession, SSFP, technique, usually employed to implement fast acquisition of Nuclear Magnetic Resonance, NMR, spectra. In the case of low resolution NMR using fast acquisition procedures, SSFP is a powerful tool to improve signal-to-noise ratio, presenting several important practical applications. Despite its success in the low resolution regime, SSFP is not a routine technique for high resolution applications, so far, mainly because of (1) truncation artifacts and (2) the intrinsic anomalies caused by admixture of free-induction-decay and echo signals. The literature reports many possible techniques to solve such kind of problems, but, none of them is capable to really eliminate the generated spectra anomalies caused by the fast acquisition procedure used in SSFP. FDM is a parametric method for non-liner fitting performed in the time domain. Its main goal is to solve the Harmonic Inversion Problem, HIP, making it robust and suitable for spectral analysis of time signals in the cases where the Fourier Transform, FT, technique fail. In this work we demonstrate that FDM can be used to implement the analysis of the SSFP data, with more efficiency than that achieve by appropriated FT procedures. Room temperature 13C NMR spectra of brucine samples, obtained from pulse sequences with 100 ms repetition time, can be reproduced with good signal-to-noise ratio and high resolution by means of the FDM. The limitation of the FDM analysis is more relevant in the case of spectra with a high density of peaks in a limited spectral frequency region. In these cases, the reduced short observation time window imposes serious limitation to the resolution achieved by the FDM.

Neste trabalho avaliou-se a potencialidade do uso da sísmica rasa de reflexão multicomponente para investigação geológica-geotécnica. Foram abordados vários aspectos relacionados à aquisição dos dados sísmicos de reflexão multicomponente, com o objetivo de entender as vantagens e limitações do método para aplicação em investigações de subsuperfície rasa. Os ensaios de campo foram realizados em duas áreas, ambas em terrenos da Bacia Sedimentar de São Paulo, em área urbana da cidade de São Paulo. Para a interpretação dos dados sísmicos multicomponente foram investigados procedimentos para a inversão não-linear dos tempos de trânsito e das amplitudes. O testes realizados orientaram a escolha da aproximação não-hiperbólica mais apropriada para calculo dos tempos de trânsito visando à análise de velocidades do pacote acima do refletor. O estudo numérico desenvolvido para a inversão das amplitudes mostrou a viabilidade da estimativa das velocidades e densidades, acima e abaixo do refletor, empregando-se as equações de Zoeppritz para as ondas refletidas PP, PSv, SvP e SvSv, antes e depois do ângulo crítico. Dada a complexidade da inversão nao-linear das amplitudes, se fez necessário elaborar uma estratégia estocástica de otimização e desenvolver uma nova abordagem para análise da função objetivo multi-dimensional, garantindo confiabilidade ao resultado da inversão não-linear. Os resultados deste trabalho mostraram o potencial da sísmica de reflexão rasa multicomponente para caracterização geológica-geotécnica, possibilitando um melhor entendimento das camadas superficiais. / This thesis aims to evaluate the useful of the multicomponent seismic methods for shallow investigations, mainly its potential for the geotechnical and geological characterization of the nearsurface. Several aspects regarding the acquisition and processing data of multicomponent seismic data are discussed. They were based on data set acquired in the urban area of Sao Paulo city, Brazil. Two different areas were investigated. Both located in sedimentary terrains belonging to the Sao Paulo Sedimentary Basin. We present a non-linear travel time and seismic amplitude inversion scheme to quantitative interpretation of multicomponent seismic data. Several tests were performed to guide the choice of non-hyperbolic equation more suitable for travel time inversion aiming the velocity analysis above the reflector. A numerical experiment developed to solve the nonlinear inversion of seismic amplitudes showed the feasibility to estimate seismic interval velocities and layer densities above and below the reflector using the exact Zoeppritz equations for PP, PSv, SvP e SvSv reflected waves, before and after critical angle. Due to the apparent complexity of the nonlinear seismic amplitude inversion, it was necessary elaborate the strategy for stochastic optimization and develop a new approach to analyze the multi-dimensional objective function, with different implications for the accuracy and efficiency of the non-linear inversion. The study show the benefits of using the multicomponent seismic method for shallow geological-geotechnical characterization, improving the nearsurface understanding, once allows an integrated analyzes of a more complete record of the wave field.

Nesta Pesquisa foi empregada a metodologia de Inversão Conjunta 2D de dados de caminhamento elétrico (CE) e caminhamento eletromagnético no domínio do tempo (CTDEM) num estudo hidrogeológico da Bacia de Taubaté. A área de estudo localiza-se na cidade de Taubaté/SP, onde o Aquífero Taubaté é uma importante fonte alternativa de água frente à recente crise hídrica. O Grupo Taubaté é o principal pacote sedimentar da bacia, sendo formado principalmente por folhelhos, que formam aquicludes, e arenitos, que formam o aquífero. Foram identificados 40 poços de exploração de água subterrânea na cidade, cadastrados no banco de dados do SIAGAS-CPRM, os quais forneceram informações importantes para a interpretação dos resultados. O objetivo principal da pesquisa é caracterizar a estratigrafia geoelétrica da subsuperfície para localizar o contato entre os sedimentos Quaternários e Terciários e mapear o aquífero. Os dados de CE permitem o reconhecimento das camadas mais rasas, da ordem de dezenas de metros, e os dados de CTDEM investigam as camadas mais profundas, numa ordem de centenas de metros, portanto, fornecem informações complementares. Os resultados das inversões conjuntas de CE/CTDEM permitiram mapear as camadas sedimentares mais rasas resistivas até aproximadamente 30 m de profundidade, uma camada sedimentar condutiva intermediária entre 30 m e 50 m de profundidade, e uma camada condutiva referente ao Grupo Taubaté entre 50 m e 300 m de profundidade. O topo do embasamento da bacia foi inferido em ~300 m de profundidade com base nas informações de poços e de geologia da bacia, por outro lado, também é possível que essa interface represente uma variação faciológica do Grupo Taubaté, portanto, mais estudos são necessários. / In this research, a 2D Joint Inversion of electrical resistivity tomography (ERT) and time domain electromagnetic (TDEM) data was applied to a hydrogeological study of the Taubaté basin. The study area is in Taubaté city, São Paulo State, Brazil, where the Taubaté aquifer is an important alternative water source due to the recent water crisis. The Taubaté Group is the main sedimentary package of the basin, which is formed mainly by shales, that form aquicludes, and sandstones that form the aquifer. 40 groundwater exploration wells were identified in the city, registered in SIAGAS-CPRM database, which provided important information for the results interpretation. The main objective of this research is to characterize the geoelectrical stratigraphy of the subsurface to locate the contact between the Quaternary and Tertiary sediments and to map the aquifer. The ERT is used for shallow investigations (tens of meters) and the TDEM can reach a great investigation depth (hundreds of meters), therefore, they provide complementary information. The 2D ERT/TDEM joint inversion results permitted to map the shallower resistive layers down to 30 m depth, an intermediate conductive layer between 30 m and 50 m depth, and the Taubate Group between 50 m and 300 m depth, which is very conductive. The top of the basement was inferred at ~300 m depth based on the well information and the basin geology, on the other hand, it is also possible that this interface represents a faciological variation of the Taubaté Group, therefore, more studies are needed.

Em razão da crescente preocupação com a proteção ao meio ambiente e preservação da qualidade das águas superficiais e subterrâneas, as áreas de disposição de resíduos, tanto domésticos como industriais, têm merecido especial atenção das instituições de pesquisa ligadas à proteção ambiental. Atualmente o uso dos métodos geoelétricos vem se destacando como metodologia indireta de investigação de áreas afetadas pela disposição inadequada de resíduos sólidos urbanos e industriais pois fornecem, desde que adequadamente escolhidas as técnicas e os parâmetros de aquisição, informações importantes com respeito à localização e geometria dos depósitos de resíduos, extensão da pluma de contaminação, posição da zona saturada e sentido do fluxo subterrâneo, características litológicas e presença de estruturas geológicas. A integração de ferramentas como simulações e métodos de interpretação qualitativa e quantitativa também auxiliam na caracterização e monitoramento ambiental de áreas de disposição de resíduos sólidos. O objetivo principal deste trabalho foi a avaliação de alguns parâmetros de aquisição 2D (arranjos eletródicos, espaçamento entre eletrodos e níveis de investigação) com os métodos da Eletrorresistividade e da Polarização Induzida, para caracterização e monitoramento ambiental. Esta avaliação foi realizada através do uso de modelagens diretas bidimensionais e ensaios de campo, tendo como área de estudos o antigo lixão do município de Ribeirão Preto-SP. O uso das modelagens diretas permitiu escolher os melhores parâmetros de aquisição de acordo com as respostas obtidas pelo modelo geológico-geofísico simulado. Os parâmetros de aquisição testados em campo refletiram os resultados obtidos através das modelagens diretas. O arranjo Polo-dipolo (a= 5 metros e n= 10) apresentou os melhores resultados (melhor resolução lateral e maior profundidade de investigação). Os resultados obtidos com as investigações de campo comparados com resultados anteriores (1997), mostraram que ainda há contaminação, marcada por baixos valores de resistividade elétrica (1 à 30 Ohm.m) e altos valores de cargabilidade (15 à 50 mV/V). / Due to the increasing concern with the environmental protection and preservation of the shallow water and groundwater aquifers quality, the areas of disposal of residues, have been special attention of the environmental protection agency. Currently the geoelectrical methods have been largely used as an investigation non-evasive methodology in affected areas by inadequate disposal of urban solid and industrial residues, because it provides information of the localization and geometrical characteristics of the waste disposal, contamination plume extent, saturated zone position, underground flow direction and geologic characteristic, if the techniques and the acquisition parameters are adequately chosen. The simulations and interpretation methods also assists during the characterization and environmental monitoring of landfill areas. The objective of this research was the evaluation of the acquisition field parameters (electrodes arrays, electrodes spacing and number of the investigations levels) and 2D investigations with the resistivity and induced polarization methods for characterization and environmental monitoring. This evaluation was carried through the use of 2D forward modeling and field investigations in old landfill site at Ribeirão Preto city, São Paulo, Brazil. The use of the forward modeling allowed to choose the best field acquisition parameters in accordance with the answers for the geologic-geophysical simulated model. The comparison between our results and previous results showed contamination marked for low electric resistivity values (1 ? 30 Ohm.m) and high chargeability values (15 ? 50 mV/V) and also that the tested parameters of acquisition in agreement with the results of the forward modeling. The Pole-dipole array (a= 5 meters and n= 10) show the best result (resolution image and investigation depth), forward modelling and field acquisition.

Neste trabalho avaliou-se a potencialidade do uso da sísmica rasa de reflexão multicomponente para investigação geológica-geotécnica. Foram abordados vários aspectos relacionados à aquisição dos dados sísmicos de reflexão multicomponente, com o objetivo de entender as vantagens e limitações do método para aplicação em investigações de subsuperfície rasa. Os ensaios de campo foram realizados em duas áreas, ambas em terrenos da Bacia Sedimentar de São Paulo, em área urbana da cidade de São Paulo. Para a interpretação dos dados sísmicos multicomponente foram investigados procedimentos para a inversão não-linear dos tempos de trânsito e das amplitudes. O testes realizados orientaram a escolha da aproximação não-hiperbólica mais apropriada para calculo dos tempos de trânsito visando à análise de velocidades do pacote acima do refletor. O estudo numérico desenvolvido para a inversão das amplitudes mostrou a viabilidade da estimativa das velocidades e densidades, acima e abaixo do refletor, empregando-se as equações de Zoeppritz para as ondas refletidas PP, PSv, SvP e SvSv, antes e depois do ângulo crítico. Dada a complexidade da inversão nao-linear das amplitudes, se fez necessário elaborar uma estratégia estocástica de otimização e desenvolver uma nova abordagem para análise da função objetivo multi-dimensional, garantindo confiabilidade ao resultado da inversão não-linear. Os resultados deste trabalho mostraram o potencial da sísmica de reflexão rasa multicomponente para caracterização geológica-geotécnica, possibilitando um melhor entendimento das camadas superficiais. / This thesis aims to evaluate the useful of the multicomponent seismic methods for shallow investigations, mainly its potential for the geotechnical and geological characterization of the nearsurface. Several aspects regarding the acquisition and processing data of multicomponent seismic data are discussed. They were based on data set acquired in the urban area of Sao Paulo city, Brazil. Two different areas were investigated. Both located in sedimentary terrains belonging to the Sao Paulo Sedimentary Basin. We present a non-linear travel time and seismic amplitude inversion scheme to quantitative interpretation of multicomponent seismic data. Several tests were performed to guide the choice of non-hyperbolic equation more suitable for travel time inversion aiming the velocity analysis above the reflector. A numerical experiment developed to solve the nonlinear inversion of seismic amplitudes showed the feasibility to estimate seismic interval velocities and layer densities above and below the reflector using the exact Zoeppritz equations for PP, PSv, SvP e SvSv reflected waves, before and after critical angle. Due to the apparent complexity of the nonlinear seismic amplitude inversion, it was necessary elaborate the strategy for stochastic optimization and develop a new approach to analyze the multi-dimensional objective function, with different implications for the accuracy and efficiency of the non-linear inversion. The study show the benefits of using the multicomponent seismic method for shallow geological-geotechnical characterization, improving the nearsurface understanding, once allows an integrated analyzes of a more complete record of the wave field.