Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os sedimentos são um importante compartimento utilizado como ferramenta para a avaliação da qualidade dos ecossistemas aquáticos, por indicar a presença de contaminantes liberados continuamente para o meio ambiente em decorrência das atividades humanas. Dentre as substâncias químicas lançadas nas águas superficiais, estão os metais que, em quantidades indesejáveis, podem ser tóxicos para a biota. Em virtude da importância dos sedimentos e da carência de dados de qualidade das águas do sistema hidrográfico Tocantins-Araguaia, o presente estudo realizou uma avaliação dos metais ambientalmente disponíveis em amostras de sedimento provenientes de pontos de captação de água para abastecimento público de Palmas, em Tocantins, Brasil. Foram analisadas as concentrações de As, Cd, Pb e Se por Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização Eletrotérmica em Forno de Grafite (GFAAS), de Ag, Al, B, Ba, Be, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Sb, Sc, Si, Ti, V e Zn por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES) e de Hg por Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Vapor Frio (CVAAS). Foram realizados dois processos de solubilização parcial de sedimentos para um estudo comparativo, um com HCl 0,1 M e agitação em temperatura ambiente, considerado um método mais brando para extração dos metais de origem antropogênica, e outro com HNO3 8 M e aquecimento em forno de microondas, considerado uma alternativa para os métodos mais complexos de digestão total, visto que fornece uma boa estimativa da concentração total dos elementos. A avaliação da qualidade dos sedimentos foi realizada pela comparação dos valores de concentração dos elementos As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn com os valores orientadores (TEL e PEL) adotados pelo Canadian Council of Minister of the Environment (CCME), para assim contribuir com a qualidade ambiental das águas do sistema hidrográfico Tocantins-Araguaia. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07290.pdf: 4641586 bytes, checksum: f9e82ba22fb397706f6ac72a5f266c6c (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08714.pdf: 5593309 bytes, checksum: 07a3421e8c97a3073c8119f90a38d4ac (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-01-21T10:02:22Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-01-21T10:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Diferentes tipos de terapias vêm sendo introduzidas como tratamento alternativo ao combate a diversos tipos de distúrbios humanos e entre eles, a utilização de chás com plantas medicinais vem se destacando pelo custo/benefício, facilidade de aquisição e administração. O objetivo deste estudo foi determinar os constituintes inorgânicos, avaliar a concentração dos elementos As, Ba, Br, Ca, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, K, Mg, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, Se, Ta, Th, Ti, U, V, Zn e Zr por análise por ativação neutrônica; o Cd, Cu, Ni e Pb pela espectrometria de emissão com plasma indutivamente acoplado e o Hg por espectrometria de absorção atômica com geração de vapor frio nas plantas medicinais e seus extratos cuja comercialização é regulamentada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). A relevância dessas análises é justificada pela necessidade de contribuir para a recomendação destas plantas como fontes desses minerais na dieta. As técnicas utilizadas apresentaram sensibilidade adequada na obtenção da concentração de todos os elementos analisados, foram encontrados elementos considerados tóxicos em concentrações não prejudiciais ao organismo humano. Este estudo também possibilitou relacionar a concentração elementar nas espécies analisadas por meio das análises de coeficiente de correlação e da análise de agrupamento. Pode-se com isso, verificar a confirmação da similaridade no comportamento de grupos de elementos em relação à variação de suas concentrações observadas nas plantas e em seus extratos. Os elementos que exercem papel importante no metabolismo foram determinados em concentrações que podem auxiliar tanto no tratamento como na carência destes elementos no organismo, quando introduzido na dieta alimentar. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Although multi-element antenna (MEA) systems are already used in some modern wireless communication systems, the issue of mutual coupling between elements remains a challenge during MEA system design. Indeed, communications engineers continue to bemoan the fact that that the antenna elements are often still designed with such coupling as an afterthought. Thus, some authors have used the decoupling surface (DS) idea, whereby a separate DS is added to the MEA systems to reduce the above coupling. Whereas a DS may indeed lower the coupling levels between the elements of a given MEA system, it usually changes the other performance parameters as well, and in an undesirable way. Thus, this design route is a complicated one that is not easily affected. In this thesis we propose, for the first time, a new design process for MEA systems based on shape synthesis. The MEA system performance indicators are combined into an objective that sets the goal of the shape synthesis procedure. The application of the proposed design process is illustrated for three different geometrical arrangements of patch antennas and decoupling surfaces. This confirms the efficacy of the new design method.

This study describes the technique and procedures used for the simultaneous determination of elements involved in Instrumental Neutron Activation Analysis, applied to some geological samples as a sensitive and non-destructive tool. Using Isotopic Neutron Source, the delayed gamma-rays emitted due to neutron capture have been applied for the investigation of the elemental constituents and concentrations of major, minor and trace elements in such samples. The experimental investigations were carried out at the scale of researcher's practices at the chosen site by measuring soil/rock nutrient contents from hydrologically isolated farmland/site plots. Using detailed sampling procedures with special precautions, against contaminations, to yield meaningful results, soil/rock samples have been collected from selected areas of East Gojjam, pulverized, homogenized and prepared for irradiation. The samples were properly prepared together with known standards of potassium iodide or cupric sulphate or arsenic trioxide (one /or both at a time), and simultaneously irradiated in to isotopic neutron ux in the same irradiation position. After activation, the samples were subjected to gamma-ray spectrometry, using a high-purity germanium detection system and computerized multichannel analyzer. The gamma-ray spectra from the irradiated samples were measured by high resolution gamma-ray spectrometry with a calibrated germanium detector. Both qualitative and quantitative approach to data collection and analysis were used in order to gain insight into what should be acceptable to the community. The results obtained have a practical interest in view of possible applications to the technology of extraction and exploration of a variety of industrial, metallic, cement minerals, and geothermal energy and coal deposits. These results tend to agree with the lowest values reported in the literature, and the analytical precision is su cient for the determination of the standard deviation of the distribution of all elements in East Gojjam and these results were brie y discussed within the text of this research work. In carrying out the analysis, the best and most convenient method being the Instrumental and /non-destructive Neutron Activation Analysis was adopted, and NAA has matured and attained analytical competence providing not only rapid, quantitative, qualitative, simultaneous, multi􀀀element analysis but also crucial validation support to programmes using di erent analytical techniques. This method of analysis is generally multi-element and experimental conditions can be designed to be non􀀀destructive to the sample, and it plays a leading role among analytical techniques in the eld of environmental research related to human, animal and plant health. Studies of di erent radionuclide and trace elements in the environmental samples are very important for health physics, research and education. Many forms of elements are possible in environmental samples which may be hazardous for human being, animals and also plants. Most of them have the potential for both benefcial and harmful effects / Environmental Sciences / D. Phil. (Environmental Science)

Résumé : Les systèmes de surveillance de santé structurale sont proposés pour la détection d’endommagement dans les infrastructures qui dépassent leur durée de vie en utilisant les ondes guidées (GW). Les ondes guidées peuvent parcourir de longues distances et sont sensibles à une variété d’imperfections. Les transducteurs piézoélectriques sont communément utilisés pour générer et mesurer les ondes guidées dans des structures minces. Comme la détection du défaut et sa localisation sont souhaitées, la nature de la génération des ondes guidées sous forme de plusieurs modes implique une complexité supérieure dans le traitement du signal. Pour remédier à cette limitation, une nouvelle méthode est présentée ici pour la génération des ondes guidées par sélection de mode, et un nouveau transducteur piézoélectrique est ensuite conçu, fabriqué et testé. Tout d'abord, la génération des ondes guidées par optimisation systématique du profil interfacial de la contrainte de cisaillement en mode sélectif est étudiée. En utilisant le principe de superposition, une méthode d'analyse est d'abord développée pour la modélisation de la génération des ondes guidées par un nombre fini de segments de contrainte de cisaillement uniforme, chacun contribuant à un profil élémentaire d’une contrainte constante de cisaillement. Sur cette base, deux fonctions coût sont définies afin de minimiser les modes indésirables et amplifier le mode sélectionné et le problème d'optimisation est résolu avec un cadre d'optimisation d’algorithme génétique parallèle. Les avantages de cette méthode par rapport à d'autres approches de conception de transducteurs classiques sont (1) la contrainte de cisaillement peut être explicitement optimisée à la fois pour exciter un mode et supprimer d'autres modes indésirables, (2) la taille de la zone d'excitation n’est pas limitée et l’excitation en mode sélectif est toujours possible, même si la largeur d'excitation est inférieure à toutes les longueurs d'onde excitées, et (3) la sélectivité est accrue et la largeur de bande est étendue. La méthode analytique et les fonctions coût sont ensuite développées pour concevoir un transducteur piézoélectrique à éléments multiples (MEPT) simple et performant. Une méthode numérique est tout d'abord mise au point pour extraire la contrainte interfaciale entre un seul élément piézocéramique et une structure d'accueil et ensuite utilisée comme entrée d'un modèle analytique pour prédire la propagation des ondes guidées à travers l'épaisseur d'une plaque isotrope. Deux nouvelles fonctions coût sont proposées pour optimiser la contrainte de cisaillement interfaciale pour supprimer le(s) mode(s) indésirable(s) et maximiser un mode désiré. Simplicité et faible coût de fabrication sont deux principales cibles visées dan la conception du MEPT. Un prototype TPEM est ensuite fabriqué à l'aide de micro-usinage laser. Une procédure expérimentale est présentée afin de valider les performances de la TPEM comme une nouvelle solution pour la génération des ondes guidées en mode sélectif. Des essais expérimentaux illustrent la forte capacité du TPEM pour la génération des ondes guidées en mode sélectif, puisque le mode indésirable est supprimé par un facteur allant jusqu'à 170 fois par rapport aux résultats obtenus avec un seul piézocéramique. / Abstract : Structural Health Monitoring (SHM) systems are being proposed for damage detection of infrastructures that exceed their life using ultrasonic Guided waves (GWs). GWs can travel over long distances and are sensitive to variety of defects. Piezoelectric transducers (PZTs) are commonly used to generate and measure GWs in plate-like structures. As damage detection and localization is sought, the multi-mode nature of GW generation involves higher complexity in signal processing. To overcome this limitation, a new method is presented here for modeselective GW generation, and a novel mode-selective PZT is then designed, manufactured and tested. First, mode-selective generation of GWs by systematic optimization of the interfacial shear stress profile is investigated. Using the superposition principle, an analytical method is first developed for modeling GWs generation by a finite number of uniform shear stress segments, each contributing with a constant elementary shear stress profile. Based on this, two cost functions are defined in order to minimize the undesired modes and amplify the selected mode and the optimization problem is solved with a parallel Genetic Algorithm (GA) optimization framework. Advantages of this method over more conventional transducers tuning approaches are that (1) the shear stress can be explicitly optimized to both excite one mode and suppress other undesired modes, (2) the size of the excitation area is not constrained and mode-selective excitation is still possible even if excitation width is smaller than all excited wavelengths, and (3) the selectivity is increased and the bandwidth extended. The analytical method and objective functions are then developed to design a novel and costeffective multi-element piezoelectric transducer (MEPT). A numerical method is first developed to extract the interfacial stress between a single piezoceramic element and a host structure and then used as the input of an analytical model to predict the GW propagation through the thickness of an isotropic plate. Two novel objective functions are proposed to optimize the interfacial shear stress for both suppressing unwanted mode(s) and maximizing a desired mode. Simplicity and low manufacturing cost are two main targets driving the design of the MEPT. A prototype MEPT is then manufactured using laser micro-machining. An experimental procedure is presented to validate the performances of the MEPT as a new solution for mode-selective GW generation. Experimental tests illustrate the high capability of the MEPT for mode-selective GW generation, as unwanted mode is suppressed by a factor up to 170 times compared with the results obtained with a single piezoceramic.

Devido aos crescentes problemas relacionados com a poluição atmosférica na região metropolitana de São Paulo que atingem o ambiente e a saúde das populações, toma-se de grande interesse o estabelecimento de metodologias tal como a de monitoramento da qualidade do ar usando organismos cosmopolitas. O biomonitoramento é um método experimental que permite avaliar a resposta de organismos vivos à poluição, oferecendo vantagens como custos reduzidos, eficiência no monitoramento de amplas áreas geográficas e de elementos químicos poluentes presentes em baixas concentrações no ambiente e acumulados no biomonitor ao longo de um período. No presente trabalho, o método de análise por ativação neutrônica foi aplicado à determinação de elementos acumulados em amostras do fungo liquenizado Canoparmelia texana coletadas em duas áreas distintas: (1) Parques Estaduais Carlos Botelho (PECB) e Intervales (PEI), área considerada não-poluída pertencente ao ecossistema de Mata Atlântica - SP e (2) área metropolitana de São Paulo em pontos localizados nas proximidades das estações automáticas de monitoramento da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Os liquens coletados dos troncos de árvores foram previamente limpos, moídos e posteriormente irradiados com nêutrons do reator IEA- R1 juntamente com os padrões sintéticos dos elementos. A precisão e exatidão dos resultados analíticos foram avaliadas por meio das análises dos materiais certificados de referência IAEA-336 LICHEN e Mixed Polish Herbs (INCT-MPH-2). Os resultados obtidos nestes materiais de referência foram concordantes com os valores certificados e apresentaram, em geral, uma boa precisão com coeficientes de variação variando de 0,9 a 14,6%. Os resultados das análises de liquens indicaram que os elementos As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se e U estão presentes aos níveis de ng g-1, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb e Zn aos niveis de mg g-1 e Ca aos níveis de μg g-1. Por meio da aplicação das análises de cluster e de discriminate, aos resultados obtidos nas amostras coletadas em áreas com diferentes níveis de poluição, os pontos de amostragens foram agrupados segundo similaridades químicas no que diz respeito às suas composições elementares. Também foi observado que as amostras do PECB e do PEI separaram-se dos grupos e subgrupos formados pelas amostras da região metropolitana e este resultado indica a preservação das áreas consideradas não-poluídas. Os liquens coletados no PEI apresentaram, em geral, concentrações inferiores àquelas obtidas para a região metropolitana de São Paulo principalmente para os elementos relacionados com ações antrópicas. Os mapas de distribuição das concentrações de elementos permitiram a visualização e identificação de pontos que apresentam concentrações de elementos mais altas na região metropolitana. Estes mapas de distribuição também mostraram que a poluição na região metropolitana de São Paulo apresenta perfis diferentes devido às inúmeras fontes de emissão de poluentes. Os elementos determinados nos liquens da área metropolitana indicaram ser de origens industrial, veicular e do solo. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram a viabilidade do uso da C. texana na avaliação da poluição no biomonitoramento passivo de diversos elementos contaminantes presentes na atmosfera da região metropolitana de São Paulo. / Due to the increasing problems of atmospheric pollution in the Sao Paulo metropolitan region that affect the environment and human health the application of biomonitoring methodologies using cosmopolite organisms has now become relevant. Biomonitoring is a method to evaluate the response of live organisms to pollution. This method offers advantages such as reduced costs, efficient monitoring of large geographic areas and accumulated pollutants over a large period in which low concentrations of chemicals elements in the environment can be evaluated. In the present study, neutron activation analysis method was applied to determine elements accumulated in Canoparmelia texana lichenized fungi. Samples were collected in two distinct areas: Carlos Botelho (PECB) and Intervales (PEI) State Parks that are considered as non-polluted areas and that belong to the Atlantic Forest - SP ecosystem; and Sao Paulo city metropolitan region in sites near automatic monitoring stations of the Environmental Protection Agency of the State of Sao Paulo (CETESB). The lichens collected from the bark of the trees were properly treated, and irradiated with neutrons from IEA-R1 nuclear reactor along with synthetic standards of elements. The precision and the accuracy of the results were evaluated by the analyses of IAEA-336 LICHEN and Mixed Polish Herbs (INCT -MPH-2) certified reference materials. The results obtained for these materials were in accordance with the certified values and presented good precision with variation coefficients ranging from 0.9 to 14.6%. Results obtained for lichens showed that elements As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se and U are present at ng g-1 levels, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb and Zn at μg g-1 and Ca at mg g-1. By applying cluster and discriminant analyses to the results for the lichen samples from areas with different levels of pollution, the sampling sites were grouped according to their chemical similarities and their elemental composition. It was also observed that samples from PECB and PEI were separated from groups and subgroups formed by the samples from the metropolitan region. This result indicates the preservation of PECB and PEI areas considered non-polluted. The lichens collected in the PEI presented, in general, lower concentrations of the elements than those from the metropolitan region of São Paulo in regards to those elements related to anthropogenic actions. The distribution maps of element concentrations allowed identification of sites in the metropolitan region that present higher elemental concentrations. Furthermore the distribution maps also showed that the pollution in the metropolitan region presents different profiles due to many sources and different pollutant emissions. The probable sources of elements determined in lichens from the metropolitan region are industrial, vehicular and soil. Results obtained indicate that the C. texana species can be used as a passive biomonitor of element pollution in the Sao Paulo metropolitan area. This species is abundant in both polluted and non-polluted areas and thus allows to distinguish regions with distinct levels of pollution.

O presente trabalho determinou a concentração dos metais zinco, manganês, cádmio, chumbo, níquel, cobre e cromo no efluente e solo de quatro colunas de latossolo indeformadas. Duas colunas foram contaminadas por pilhas do tipo zinco-carbono e duas colunas foram utilizadas como referência, além de pilhas isoladas, foram todas lixiviadas por uma solução \"água de chuva\" (HNO3 + H2SO4, pH 4,0). Os metais no efluente e no solo foram determinados pela técnica de ICP-OES. A avaliação do efluente e do solo das colunas contaminadas pelas pilhas mostrou um incremento das concentrações dos metais, principalmente de zinco, manganês e chumbo. A sequência das massas acumuladas dos metais no efluente e no solo da coluna contaminada apresentaram uma sequência semelhante a da lixiviação isolada da pilha (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd), confirmando a influência da pilha nas concentrações dos metais no efluente e solo das colunas. Observou-se também que a contaminação de Zn e Mn tende a migrar da camada superior da coluna de solo para as camadas inferiores. O estudo mostrou que as pilhas podem causar uma contaminação significativa do solo para os metais Zn, Mn e Pb e possivelmente também para Cd. Esta contaminação do solo poderia vir a causar uma contaminação da água subterrânea para os metais Zn, Mn e Pb, dependo das características do perfil do solo. / The aim of the present study was to determine the concentration of Zn, Mn, Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni in an oxisol column contaminated with zinc-carbon batteries. Two control and two contaminated columns, and batteries alone were leached for a periods of six months and one year with aqueous solution of HNO3 and H2SO4 (1:1, pH 4,0) to simulate rainwater. The metal concentrations in effluent and soil were measured by means of ICP-OES technique. Results from the contaminated column showed enhanced concentrations in both effluent and soil (mainly zinc, manganese and lead). In addition, the total amount of metals in effluent and soil showed similar sequence order as observed for batteries alone (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd) indicating that batteries can be considered the main source of contamination. We also observed migration of Zn and Mn from the top to the lower layers of the soil columns. The study gives further evidence that batteries can significantly contaminate the soil with metals like Zn, Mn and Pb, and maybe Cd too. This soil contamination combined with the enhanced concentrations found in the effluent can point out a probable groundwater contamination.

O presente trabalho determinou a concentração dos metais zinco, manganês, cádmio, chumbo, níquel, cobre e cromo no efluente e solo de quatro colunas de latossolo indeformadas. Duas colunas foram contaminadas por pilhas do tipo zinco-carbono e duas colunas foram utilizadas como referência, além de pilhas isoladas, foram todas lixiviadas por uma solução \"água de chuva\" (HNO3 + H2SO4, pH 4,0). Os metais no efluente e no solo foram determinados pela técnica de ICP-OES. A avaliação do efluente e do solo das colunas contaminadas pelas pilhas mostrou um incremento das concentrações dos metais, principalmente de zinco, manganês e chumbo. A sequência das massas acumuladas dos metais no efluente e no solo da coluna contaminada apresentaram uma sequência semelhante a da lixiviação isolada da pilha (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd), confirmando a influência da pilha nas concentrações dos metais no efluente e solo das colunas. Observou-se também que a contaminação de Zn e Mn tende a migrar da camada superior da coluna de solo para as camadas inferiores. O estudo mostrou que as pilhas podem causar uma contaminação significativa do solo para os metais Zn, Mn e Pb e possivelmente também para Cd. Esta contaminação do solo poderia vir a causar uma contaminação da água subterrânea para os metais Zn, Mn e Pb, dependo das características do perfil do solo. / The aim of the present study was to determine the concentration of Zn, Mn, Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni in an oxisol column contaminated with zinc-carbon batteries. Two control and two contaminated columns, and batteries alone were leached for a periods of six months and one year with aqueous solution of HNO3 and H2SO4 (1:1, pH 4,0) to simulate rainwater. The metal concentrations in effluent and soil were measured by means of ICP-OES technique. Results from the contaminated column showed enhanced concentrations in both effluent and soil (mainly zinc, manganese and lead). In addition, the total amount of metals in effluent and soil showed similar sequence order as observed for batteries alone (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd) indicating that batteries can be considered the main source of contamination. We also observed migration of Zn and Mn from the top to the lower layers of the soil columns. The study gives further evidence that batteries can significantly contaminate the soil with metals like Zn, Mn and Pb, and maybe Cd too. This soil contamination combined with the enhanced concentrations found in the effluent can point out a probable groundwater contamination.