Os experimentos realizados e apresentados nesta dissertação resultaram na caracterização neutrônica de núcleos na configuração cilíndrica com 30 varetas combustíveis de diâmetro com um espaço, criado pela retirada de 16 varetas centrais, preenchido com água leve (H2O) ou água pesada (D2O) no reator nuclear de pesquisa IPEN/MB-01. Nestes núcleos, efetuou-se experimentos de correlação de canais nucleares, calibração de barras de controle e irradiação de detectores de ativação de diversos materiais em forma de folhas, cujas faixas energéticas de atuação abrangem grande parte do espectro de nêutrons do núcleo do reator, para a obtenção de parâmetros nucleares, como excessos de reatividade, reatividades totais, atividades saturadas por núcleo alvo, razões espectrais, razões de cádmio e fluxo de nêutrons multigrupo. Com a irradiação de fios de ativação de ouro na parte radial foram obtidas as formas espaciais dos fluxos de nêutrons térmicos e epitérmicos. Os resultados mostraram as características espectrais dessa nova configuração com o espaço das 16 varetas combustíveis preenchido com os dois materiais moderadores. No espaço com a água leve houve um aumento significativo de 294% do fluxo de nêutrons térmicos em comparação com a configuração padrão retangular de 28×26 varetas combustíveis. Com a água pesada aumentou-se a reatividade do sistema com ρ = (783 ± 54) pcm a mais de excesso de reatividade que na configuração com água leve. Os resultados calculados foram simulados nos códigos computacionais MCNP5, SANDBP e CITATION, onde se obtiveram resultados acurados e precisos para as atividades saturadas por núcleo alvo, as distribuições energéticas e espaciais dos fluxos de nêutrons da parte ativa e de parte do refletor e as comparações diretas das seções de choque entre as razões espectrais experimentais e calculadas. / The experiments performed and presented in this thesis results in the neutronic characterization of the core with cylindrical configuration with 30 fuel rods diameter and a space, created by the removal of 16 central rods, filled with light water (H2O) or heavy water (D2O) in the IPEN/MB-01 nuclear research reactor. In these cores were performed experiments of nuclear channels correlation, control rod worth and irradiation of activation detectors of various materials in foils shapes, whose energy performances cover much of the reactor core neutron spectrum, to obtain nuclear parameters, such as, reactivity excesses, total reactivities, saturated activities per target nucleus, spectral ratios, cadmium ratios and multigroup neutron flux. Activation gold wires detectors were irradiated in radial part to obtain the spatial forms of thermal and epithermal neutron fluxes. The results show the spectral characteristics of this new configuration with the space of 16 fuel rods filled with the two moderator materials. In the space with light water there was a significant increase of 294% of the thermal neutron flux compared to standard rectangular configuration of 28×26 fuel rods. With heavy water the system reactivity was increased, more ρ = (783 ± 54) pcm in excess reactivity than in the light water configuration. The calculated results were simulated in computational codes MCNP5, SANDBP and CITATION, where accurate and precise results were obtained for saturated activities per target nucleus, the energy and spatial distributions of the neutron fluxes for the active part and part of the reflector and the direct comparisons of cross sections between the experimental and calculated spectral ratios.

O estudo minucioso das características físicas e químicas dos artefatos cerâmicos, associado com as pesquisas históricas e arqueológicas tem pennitido a reconstituição dos costumes culturais e modos de vida das comunidades antigas. O presente estudo objetivou estudar composição química elementar e mineralógica de cerâmicas arqueológicas coletadas nos sítios .lustino, São José, Curítuba, Saco da Onça, Porto Belo e Vitória Régia, localizados na região do Baixo São Francisco, Sergipe, Brasil. Por meio da análise por ativação com nêutrons instrumental (AANl) e difratometria de raios - X (DRX), pennitiuse definir grupos composicionais de cerâmicas conforme a similaridade química da pastas cerâmica, a qual reflete a composição da matéria-prima utilizada em sua manufatura pelo homem pré-histórico, e inferir a atmosfera e temperatura de queima da cerâmica. As amostras abeiTantes foram identificadas por meio das distâncias Mahalanobis clássica e robusta. O efeito do tempero na pasta cerâmica foi estudado por meio do filtro de Mahalanobis modificado. Os resultados foram interpretados por meio da análise de agioipamento, análise das componentes principais e análise discriminante. O horizonte temporal das cerâmicas foi verificado por meio de técnicas de datação tennoluminescência (TL). Os resultados obtidos neste trabalho, em associação com infonnações oriundas da Arqueologia, pennitiram a identificação dos gi-upos cerâmicos correspondentes às ocupações ceramistas no sítio Justino e a definição de gi\'upos cerâmicos de referência confonne o comportamento químico. A tecnologia de queima foi estabelecida para alguns vasos cerâmicos, bem como a contemporaneidade dos grupos composicionais segundo as datações determinadas por TL. Dessa forma, o trabalho contribui para a reconstituição da pré-história das comunidades que habitaram a região do Baixo Rio São Francisco e para remontagem do quadro geral das populações ceramistas do Nordeste brasileiro. / The study of the physical and chemical characteristics of the ceramics crafts, in association with historical and archaeological research, has allowed for the reconstruction of the cultural habits from ancient communities. The goal of this work was to study the chemical and mineralogical compositions of archaeological potteries collected from Justino, São José, Curituba, Saco da Onça, Porto Belo and Vitória Régia sites, located in Baixo São Francisco region, Sergipe state, Brazil. The use of the instrumental neutron activation analysis (INAA) and X-ray diffractometry (XRD), allowed the definition of compositional groups of potteries according to the chemical similarities of the ceramic paste, which reveals the composition of the raw materials utilized in the manufacturing process by prehistoric man, and the inference of the atmosphere and temperatures in which the potteries were burned. The outliers were identified by means of classic and robust Mahalanobis distance. The temper effect in the ceramic paste was studied by means of modified Mahalanobis filter. The results were interpreted by means of cluster analysis, principal components analysis and discriminant analysis. The ages of some potteries were determined by means of the thermoluminescence techniques. The results obtained in this work, in association with archaeological information, allowed for the identification of the ceramic groups relative to ceramist occupations at Justino Site and for the definition of the reference groups according to the chemical composition. The burning technology was established for some potteries and the relative ages among the compositional groups were determined by means of TL. Thus, this work provides contributions to the reconstmction of the prehistory of the communities which lived in the Baixo São Francisco region, and to the reconstitution of the general frame of the ceramist population from Brazilian Northeast.

O Brasil é o maior produtor mundial de citros e também o maior produtor e exportador de suco de laranja concentrado congelado, principal produto da cadeia citrícola. A citricultura brasileira convencional é uma das culturas que mais emprega agroquímicos. Como alternativa ao sistema de produção convencional, propiciando menor agressão ao meio ambiente, a citricultura orgânica oferece ao consumidor um alimento mais seguro à saúde. Objetivando discriminar os citros orgânicos dos citros convencionais, avaliou-se a composição química elementar de laranjas provenientes dos dois sistemas de produção pela análise por ativação neutrônica instrumental (INAA). O experimento foi realizado em pomares cítricos de duas fazendas sob sistema de cultivo orgânico e sistema de cultivo convencional na região de Bebedouro-SP. Selecionou-se a variedade Valência (Citrus sinensis L. Osbeck) enxertada sobre limão cravo (Citrus limonia Osbeck), encontrada nos principais países produtores de citros. Amostraram-se 30 plantas em cada sistema de cultivo, sendo coletados folhas, frutos e solos. Amostras de calda sulfocálcica foram analisadas para verificar sua influência na composição química de frutos e folhas do sistema de produção orgânico. Foram também adquiridas no varejo 14 amostras de sucos de laranjas comerciais orgânicos e convencionais. As amostras de sucos foram liofilizadas e as folhas lavadas, secas em estufa e pulverizadas em moinho orbital de alumina. Os solos foram secos em estufa e moídos em gral de porcelana. As amostras foram irradiadas no reator nuclear de pesquisa do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN), São Paulo. A radioatividade induzida foi medida em detectores semicondutores de germânio hiperpuro no Laboratório de Radioisótopos (LRi) do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP) por espectrometria gama de alta resolução. As concentrações dos elementos químicos foram calculadas pelo método k0. A avaliação dos espectros e os cálculos das concentrações foram realizados pelo programa de computador Quantu. Empregaram-se as técnicas de análise estatística de caráter univariado e multivariado buscando discriminar citros orgânicos de citros convencionais. Determinaram-se os elementos As, Br, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Na, Nd, Sc, Sm, Ta, Tb, Th, U, Yb e Zn nas amostras de solo; os elementos Ba, Br, Ca, Ce, Co, Cs, Eu, Fe, K, La, Na, Nd, Rb, Sc, Sm, Sr, Tb, Th, Yb e Zn nas amostras de folhas e os elementos Br, Ca, Co, Cs, Fe, K, La, Na, Rb e Zn nas amostras de sucos. Os elementos Br, Ca, Co, Cs, La e Rb foram os discriminantes potenciais para as amostras de folhas e sucos dos sistemas de produção orgânico e convencional. Contudo, Br foi o melhor discriminante tanto para amostras de sucos provenientes das fazendas do presente estudo como para sucos comerciais. / Brazil is the world largest producer of citrus and the largest producer and exporter of frozen concentrated orange juice, the principal product of the citrus chain. The Brazilian conventional citriculture is one of the most sprayed culture with agrochemicals. The organic citriculture is an alternative production system, with respect to the environment and offering consumers a safe food. Aiming at discriminating organic citrus from conventional citrus, the elemental composition of oranges from two production systems was evaluated by instrumental neutron activation analysis (INAA). A comprehensive sampling of two citrus farms having different production system, organic and conventional, was carried out in the Bebedouro region, state of São Paulo. The variety Valencia (Citrus sinensis L. Osbeck) budded on Rangpur lime (C. limonia Osbeck) was selected due to its wide distribution in the producing countries. Thirty orange trees of each production system (conventional and organic) were sampled for leaves, fruits and soils. Fourteen samples of retail commercial orange juices (organic and conventional) were purchased. Samples of lime sulfur were analyzed to investigate the influence on the elemental composition of organic fruits and leaves. Sample preparation included freeze-drying for juices, washing, oven-drying and grinding in alumina mill for leaves and oven-drying and grinding in mortar pistle for soils. The samples were irradiated in the nuclear research reactor IEA-R1m of the Nuclear and Energetic Research Institute (IPEN/CNEN), São Paulo. The induced radioactivity was measured with germanium detectors at the Radioisotopes Laboratory (LRi) of the Nuclear Energy Center for Agriculture (CENA/USP) by high-resolution gamma ray spectrometry. Elemental concentrations were calculated by the k0-method with an in-house software package. The difference between the two production systems was evidenced by multivariate and univariate analysis. The elements As, Br, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Na, Nd, Sc, Sm, Ta, Tb, Th, U, Yb and Zn were determined for soil samples; Ba, Br, Ca, Ce, Co, Cs, Eu, Fe, K, La, Na, Nd, Rb, Sc, Sm, Sr, Tb, Th, Yb and Zn for leaves samples and Br, Ca, Co, Cs, Fe, K, La, Na, Rb and Zn for juice samples. Br, Ca, Co, Cs, La and Rb were the key elements for separating samples (leaves and juices) of organic and conventional oranges. Br has proven to be the best discriminator either for the orange juices from the farms of the present study and the commercial orange juices.

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.

Os teores totais e trocáveis de alumínio, arsênio, cádmio, cobre, ferro, manganês, mercúrio, níquel, chumbo e estrôncio, foram determinados em amostras de sedimento do rio Corumbataí. As leituras para quantificação dos elementos foram feitas por espectrometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (ICP-AES), análise por ativação neutrônica (AAN) e espectrometria de fluorescência atômica (AFS). As amostras para determinação dos teores totais de metais, quantificados por ICP-AES e AFS foram digeridas em bombas de Teflon em meio de água régia. Para quantificação de metais trocáveis utilizou-se extração a frio com HCl 1,0 M. O As foi quantificado por AFS através de geração de hidretos. Para comparação de resultados, Fe, Cr e As foram também analisados por AAN, método em que a amostra foi irradiada com fluxo de nêutrons térmicos de 1012n cm-2 s-1 e a determinação do elemento feita em espectrômetro de raios gama por meio das radiações emitidas pelos radionuclídeos formados. As amostras de sedimento foram coletadas em sete pontos ao longo do Rio Corumbataí, em março, agosto e novembro de 2004 e fevereiro de 2005. Coletas de águas superficiais para a determinação de variáveis físicas, químicas e biológicas, as quais compõem o Índice de Qualidade de Água (IQA), preconizado pela CETESB, foram realizadas concomitantemente. No período de cheia, ou seja, novembro de 2004 e fevereiro de 2005 foram obtidas amostras de sólidos em suspensão, que passaram pelos mesmos procedimentos descritos para sedimento. As amostras foram caracterizadas quanto à granulometria e conteúdo de C e N, evidenciando os baixos níveis de carbono nas partículas e a classificação arenosa dos sedimentos, cuja granulometria mostrou-se relevante na dinâmica dos metais no ecossistema aquático. Não houveram indícios de que o sedimento do rio estivesse contaminado por elementos metálicos. As partículas finas (<63 µm) dos sólidos em suspensão, com maiores teores de carbono, foram responsáveis pelo transporte desses elementos até o rio Piracicaba. A qualidade da água, medida através do IQA, foi considerada Boa, à exceção dos pontos de coleta 6 e 7 que sofrem maior impacto devido ao despejo de efluentes do município de Rio Claro e do bairro Santa Teresinha, e foram classificados com qualidade Aceitável em três épocas de coleta. / Total and exchangeable levels of aluminum, arsenic, cadmium, cupper, iron, manganese, mercury, nickel, plumb and strontium, were determined in sediment samples from Corumbataí river. The measurements for the elements quantification were made by atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-AES), neutron activation analyses (NAA) and atomic fluorescence spectrometry (AFS). The samples for total metals load determination, quantified by ICP-AES and AFS were extracted in Teflon bombs with aqua regia. Cold extraction with HCl 1,0 M was used for the quantification of exchangeable metals. As were quantified by AFS through hydride generation technique. For results comparison, Fe, Cr and As were also analyzed by NAA, method that the sample was irradiated with 1012n cm-2 s-1 thermal neutrons flux and the element determination is made by gamma ray spectrometry through the radionucleotideos radiation emission. The sediment samples were collected in seven sites in the Corumbataí River, in March, August and November 2004 and February 2005. Superficial water sampling for the determination of physics, chemical and biological variables which set up the Water Quality Index IQA, commended by CETESB, were made concomitantly. In the rainy period, corresponded to November 2004 and February 2005, were collected suspended solids that went through the same procedures described for sediment. The sample were grain size, C and N percentage characterized becoming evident the low levels of carbon and the sediment classification as sandy, in which the grain size show up relevant in the metals dynamics in that aquatic environment. There were no indications of metallic elements contamination in the Corumbataí River. The suspended matter clay particles (<63 µm), with higher carbon levels in which are adsorbed greater quantities of metals are responsible for these elements transport for the Piracicaba river. The water quality, measured through IQA is Good, exception made to the 6 and 7 sites that received greater impact due to the effluents discharge from counties of Rio Claro, Santa Gertrudes and the district of Santa Teresinha, and were classified as Acceptable in three sampling times.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso de plantas para a cura de males é um conhecimento milenar, sendo constituinte importante para a formação das bases da medicina atual. Atualmente 25% de todas as drogas mais prescritas no mudo advêm de plantas e o mercado chega a dois bilhões de dólares. As pesquisas na área de produtos naturais dependem da integração de diversas áreas, sendo, portanto multidisciplinar. As principais áreas envolvidas são a botânica, a química, farmacologia incluindo a toxicologia, bem como o emprego de avançadas técnicas analíticas. Em decorrência dessa integração surgiu a análise elementar em plantas como alvo de pesquisas pelo mundo, já que muitos desses elementos químicos participam dos constituintes ativos responsáveis pelas propriedades curativas. Estes constituintes ativos, em sua maior parte advêm do metabolismo secundário das plantas e são chamados de metabólitos secundários. Assim buscar relações entre a composição química elementar e os produtos de metabolismo secundário é etapa fundamental na compreensão das ações terapêuticas e curativas das plantas. Neste contexto a planta Talinum patens da família portulacaceae é utilizada pela cultura popular no tratamento de feridas e cortes, problemas gastrintestinais, edemas, coceiras, fadigas e cansaço mental. As folhas são utilizadas como hortaliças em alimentação humana. Com o objetivo de contribuir na elucidação das relações entre composição química elementar e metabólitos secundários da planta Talinum patens, realizou-se prospecção fitoquímica e análise por ativação neutrônica instrumental de amostras in-natura e amostras de extratos preparados com solventes de polaridade crescente. Os resultados mostraram tendência de concentração de certos elementos químicos em determinados extratos em detrimento de outros, evidenciando que a composição química elementar encontra-se interagida ou ligada a diferentes moléculas extraídas. Foi possível ainda avaliar as contribuições nutricionais das formas populares de uso e os resultados sugerem estudos epidemiológicos. / The use of plants for many diseases treatment is a millenary knowledge. These are the great importance for the formation of actual medicine bases. Actually, more than 25 % of the all drugs prescribed in the world are obtained from plants. The medicinal plants and other vegetable materials market reach to around two billions dollars. The researches of natural products depend on different scientific areas integration, therefore with multidisciplinary aspects. The mainly areas involved in these researches are botany, chemistry, pharmacology, and toxicology. In all cases are necessary the use of advanced analytical techniques. From the integration of these different areas appears the use of elemental analysis to determine the presence of some inorganic elements other than hydrogen, carbon and oxygen in plants. This analyze became a target of many researches because chemical elements are components of biologically active compounds, including those with curative properties. The bigger part of these active compounds, called secondary metabolites, is derived from the secondary plant metabolism. Than, search relations between chemical element composition and secondary metabolites represents fundamental step to understand the therapeutic actions of curative plants. Inserted in these context, Talinum patens of the Portulacaceae family is popularly used by the Patos de Minas peoples, for the cuts and wounds treatment, gastrointestinal problems, edemas, body and mental fatigue. The leaves of this plant are used in salads in human nutrition. To contribute for the relationships between elemental composition and secondary metabolites, the T. patens was submitted to phytochemical and elemental analyses. The phytochemical studies employed extraction methods using solvent of different polarity as well as chromatographic techniques. For the elemental analyses was used instrumental neutron activation analysis (INAA). The results showed a chemical elemental concentration tendency in some extract relatively to others. The data obtained demonstrated that elemental chemicals are included in the structure of molecules encountered in the extracts. It was possible evaluate the nutrition contributions for the popular use forms. The results suggests a realization of epidemiological study to verify the real nutrition contribution and/or undesirable effects of Talinum patens.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho tem como objetivo elaborar um modelo que explique as cores obtidas em amostras de quartzo de São José da Safira (MG) após submetê-las a tratamento (irradiação e tratamento térmico). O quartzo natural sem cor é rotineiramente irradiado com raios gama e depois aquecido para adquirir cores que vão desde o verde-oliva até o marromavermelhado, passando entre essas cores por tons de amarelo-esverdeado e amarelo-marrom. Com essa mudança na coloração da gema, há um aumento considerável no seu valor econômico. As técnicas de espectroscopia no infravermelho, ultravioleta-visível, de absorção e de emissão atômica juntamente com análise por ativação neutrônica e ressonância paramagnética eletrônica foram empregadas para caracterizar e estudar impurezas e defeitos nas amostras de quartzo de São José da Safira. Pela interpretação dos resultados obtidos, pôde ser verificado que o defeito ] / [ 4 + h O AlSi , formado durante a exposição do quartzo a raios gama, é o responsável pelo enegrecimento do mesmo. Quanto maior a exposição aos raios gama, maior será a concentração desse defeito e mais acentuado será o enegrecimento da amostra. Durante o aquecimento da amostra, o defeito ] / [ 4 + h O AlSi é eliminado, motivo pelo qual se observa o clareamento do quartzo. O defeito relacionado com &#8722; ] [ 4 O AlSi , produzido na eliminação do defeito ] / [ 4 + h O AlSi , causa absorções de luz nas regiões do ultravioleta próximo e visível, causando sucessivamente as cores verde, amarelo e marrom à medida que a dose aumenta. A população de defeitos &#8722; ] [ 4 O AlSi e a cor após o aquecimento dependem da natureza do íon alcalino compensador de carga. O lítio proporciona a melhor condição para a existência de uma significativa população de defeitos &#8722; ] [ 4 O AlSi após o aquecimento. Sódio e hidrogênio tornam o quartzo fumê sem cor após o aquecimento. / This research intends to propose a model that explains the colors obtained in samples of natural quartz from São José da Safira (MG) after submitting them to gamma irradiation and heat treatment. In the gemstone industry colorless quartz is routinely exposed to gamma rays and heat to become greenish, yellowish or brownish. This change in coloration of gemstone involves a valorization of its economic value. The techniques of infrared, ultraviolet-visible, atomic absorption and emission spectroscopy combined with neutron activation analysis and electronic paramagnetic resonance were utilized to characterize and to study the impurities and defects in samples of natural quartz from São José da Safira. It is well established that the ] / [ 4 + h O AlSi defect, formed during the exposition of quartz to gamma rays, is the responsible for its smokening. The concentration of this defect is proportional to the dose. During heating of the sample, the ] / [ 4 + h O AlSi defect is eliminated. Because of this reaction, the clearing up of quartz can be observed during the heating. We suggest that a &#8722; ] [ 4 O AlSi related defect, produced from ] / [ 4 + h O AlSi defect by heating, has absorption bands of light in the near UV region with extension into the visible region, causing successively the greenish, yellowish, and brownish colors as the irradiation dose increases. The population of &#8722; ] [ 4 O AlSi and the color after heating depends on the nature of the alkaline charge compensator. Lithium gives the best condition for color formation. Sodium and hydrogen make the smoky quartz colorless after heating.

A ativação neutrônica é uma técnica analítica para determinação da composição química elementar. Através da irradiação com nêutrons, é induzida a radioatividade artificial na amostra. Esta radiação é medida usualmente por espectrometria gama. Suas características de sensibilidade elevada (&#956;g.g-1 ng.g-1), exatidão e precisão, capacidade multielementar, limites de detecção da ordem de &#956;g.g-1 a ng.g-1 e natureza não destrutiva, isto é, permite que a amostra seja analisada sem preparo químico prévio, classificam a técnica como muito poderosa na análise de traços. Apesar de ser uma técnica versátil, apresenta limitações. Uma delas é relacionada com as interferências primárias que ocorrem durante a irradiação. Usualmente, o cálculo de concentração se baseia na reação principal sob nêutrons térmicos nX(nt, )n+1X, mas, sob nêutrons rápidos, podem ocorrer as reações interferentes n+1Y(nr, p)n+1X e n+4Y(nr, a)n+1X. A conseqüência disso, é que a concentração final deverá ser a soma dos resultados das reações e não será possível distinguir a concentração real da concentração gerada pelo interferente. Assim, o impacto da interferência dependerá da contribuição do fluxo de nêutrons rápidos no fluxo total de nêutrons no local da irradiação. Isto significa que a interferência dependerá do quanto o canal de irradiação é termalizado e isso é uma característica do reator. Nesta pesquisa, diversas reações de interferência foram estudadas: 28Si(nr,p)28Al na determinação de alumínio; 27Al(nr, p)27Mg na determinação de magnésio; 27Al(nr,a)24Na na determinação de sódio e 56Fe (nr, p)56Mn na determinação de manganês. Duas metodologias foram seguidas: Procedimento I, no qual foram utilizados padrões puros dos elementos. Nesta etapa foram calculadas as massas aparentes de Al, Mg, Mn e Na provenientes das reações interferentes. A razão entre o elemento interferente e o de interesse foi determinada para cada elemento em estudo. No Procedimento II, a contribuição de Fe na determinação de Mn foi estudada em detalhes, analisando diversos materiais de referência de solo e sedimento. Nesta etapa foi desenvolvido um método de correção irradiando as amostras com e sem filtro de cádmio. O mesmo procedimento foi aplicado em amostras de solo coletadas no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, com concentração de ferro de 19 a 40%. O Procedimento II confirmou os resultados do Procedimento I, provando que nas condições de trabalho da aplicação da AAN no Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear/Comissão Nacional de Energia Nuclear, (CDTN/CNEN), apenas para razão de concentração Fe/Mn igual ou maior do que 50.000 0.002% de Mn em ferro - é que será necessário corrigir os valores de manganês. Desta pesquisa sugere-se que as correções devem ser aplicadas somente em ligas de ferro, quando a presença de manganês for considerada impureza. Esta pesquisa também sugere que, nas mesmas condições de análise, correções devem ser aplicadas quando as razões de Si/Al, Al/Mg and Al/Na forem iguais ou maiores do que 420, 82 and 2.500, respectivamente. / The neutron activation (NAA) is an analytical technique for the determination of the elementary chemical composition. It is based on the induction of artificial radioactivity in a sample by neutrons and the resulting activity is usually measured, by gamma spectrometry. Its more relevant characteristics are the high sensibility (&#956;g.g-1 ng.g-1), accuracy and precision, capability of multielementary analysis, low detection limits and its non destructive nature. These properties classify NAA as a very powerful analytical technique. In spite of being a versatile technique, the NAA presents limitations, one of them is related to the primary interference reactions that occur during the irradiation. The calculation of the concentration is usually based on the main reaction under thermal neutrons nX(nth, )n+1X but under fast flux, the reactions n+1Y(nr, p)n+1X e n+4Y(nr, a)n+1X can take place. The consequence of this interference is that the final elemental concentration will be the sum of results of the reactions and it is not possible to distinguish the real concentration. Therefore, the impact of this interference depends on the contribution of the fast neutron flux on the total neutron flux in the local irradiation channel. It means that the interference depends on how much the irradiation channel is thermalized and it is a characteristic of the reactor. In this research, several interference reactions were studied: 28Si(nf, p)28Al on the aluminium determination; 27Al(nf, p)27Mg, on the determination of magnesium; 27Al(nf, a)24Na, on the determination of sodium and 56Fe(nf, p)56Mn on the determination of manganese. Two procedures were adopted: Method I, in which using pure standards of the elements, the apparent masses of Al, Mg, Mn and Na from interfering reactions were evaluated and a ratio between the interference of the element to the interested element was determined for each studied element. In Method II, the contribution of Fe on Mn determination was studied in detail using several soil and sediment reference materials. In Method II, a correction method was developed irradiating bare and Cd covered samples. The same procedure was applied to soil samples from the Iron Quadrangle, Minas Gerais, with 19 to 40% of iron content. Method II confirmed the results of Method I, proving that in the technical conditions of the application of the NAA at Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear/Comissão Nacional de Energia Nuclear, CDTN/CNEN, only for ratio Fe/Mn equal or higher than 50,000 0.002% of Mn in Iron - it will be necessary to correct the values of Mn. It is suggested that the correction should be applied only in Fe alloys when the presence of Mn is considered impurity. This research also suggests that in the same conditions, the corrections should be applied when the ratios Si/Al, Al/Mg and Al/Na, are equal or higher than 420, 82 and 2,500, respectively.

Metais tóxicos, tais como Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn, e metalóides, como As e Se e seus compostos estão associados normalmente com as partículas de pequeno diâmetro presentes nos aerossóis atmosféricos. Esse fato é importante, principalmente, quando se refere à saúde pública, pois esta é considerada a fração respirável das partículas que podem penetrar profundamente dentro dos pulmões e causar danos aos alvéolos. A concentração de metais traço na atmosfera, em geral, mostram níveis muito baixos, a determinação da composição elementar destas partículas requer o uso de técnicas analíticas apropriadas tais como: Indução de Partículas por Emissão de Raios X (PIXE), Análise por Ativação Neutrônica (AAN) e Espectrometria por Fluorescência de Raios X, dentre outras. O principal objetivo deste estudo foi a identificação das fontes de emissão de partículas grossas (MP10) e finas (MP2.5) presentes nos aerossóis atmosféricos da Região Metropolitana de Belo Horizonte. A Análise por Ativação Neutrônica pelo método-k0 (k0-AAN) combinada com a Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (ED-XFR) foram usadas para medir a concentração dos elementos traço presentes em cada amostra. Altos níveis de concentração de particulados especialmente MP2.5, foram medidos durante o período de amostragem. Em geral, a qualidade do ar variou de Razoável a Inadequada. O modelo receptor usado para a identificação das principais fontes emissoras foi a Análise dos Componentes Principais (APC). Os resultados mostraram que os principais elementos presentes no material particulado inalável (MP2.5 e MP10) foram Ag, Al, As, Au, Ba, Br, Ca, Cl, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Na, , S, Sb, Sc, Si, Ti, W e Zn. Os resultados para análise multivariada mostram claramente quatro fontes poluidoras, sendo estas: emissões veiculares; re-suspensão de poeira de solo/asfalto; aerossóis secundários associados com a emissão de SO2; e emissões industriais associadas com a queima de combustíveis fósseis. / Toxic metals, such as Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn and metalloids as As and Se and their compounds are mainly associated with the smaller diameter particulates present in the atmospheric aerosols. This fact is important, principally, when it concerns public health, because this is considered the breathable fraction of particles that can penetrate deeply into the lungs and cause damage to the alveoli. Once in the atmosphere the concentrations of trace metals, in general, show very low levels, thus the determination of the elementary composition of those particles requires the use of appropriate analytical techniques such as Particle Induced X-Ray Emission (PIXE), Neutron Activation Analysis (NAA) and X-Rays Fluorescence spectrometry (XRF), among others. The main objective of this study was the identification of the generating sources of gross (PM10) and fine (PM2.5) particles present in the atmospheric aerosols of the metropolitan region of Belo Horizonte. Neutron Activation Analyses by k0-method (k0-NAA) combined with Energy Dispersed by X-Ray Fluorescence was used to measurement of the concentration of trace elements present in each sample. High levels of particulate concentrations, especially PM2.5, were measured during the sampling period. In general, the air quality varied from Reasonable to Inadequate. The receptor model used to assist in the identification of the main emission sources was the Principal Components Analysis. The results showed that the main elements presents in particulate inhalable matter (PM2.5 and PM10) were Ag, Al, As, Au, Ba, Br, Ca, Cl, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Na, , S, Sb, Sc, Si, Ti, W and Zn. The results for multi-variable analyses shown clearly four pollutant sources, these being: vehicular emissions; resuspended soil/asphalt powder; secondary aerosols associated with emission of SO2; and industrial emissions associated with fossil oil burning.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os níveis de poluição atmosférica, em geral, são avaliados pela medida direta dos principais poluentes através, por exemplo, da coleta de aerossóis e particulados em filtros de ar. Entretanto, essa metodologia apresenta dificuldades devido ao custo elevado de aquisição dos equipamentos coletores de ar, custos de manutenção e de coleta e também devido ao grande número de pontos de amostragens necessários para o monitoramento. Uma alternativa é aplicar o biomonitoramento, que é o acompanhamento de reações demonstradas por determinados seres vivos na presença de poluentes atmosféricos. Essa metodologia tem sido útil, pois fornece informações rápidas e seguras quanto aos efeitos antropogênicos no meio ambiente. A biomonitoração por liquens tem sido considerada uma ferramenta adequada de medidas diretas de contaminantes do ar, em comparação aos métodos convencionais. Este trabalho foi o primeiro em Belo Horizonte que, utilizando liquens epifíticos como biomonitores, indicou o nível de poluição atmosférica em termos de elementos químicos no centro da cidade, informação importante, já que Belo Horizonte é a 5 maior cidade brasileira em população, apresentando um fluxo intenso de veículos leves e pesados. O foco do trabalho foi o Parque Municipal Américo René Giannetti, localizado no hipercentro da capital, onde duas coletas foram realizadas amostrando liquens e solo. O Parque das Mangabeiras, unidade de conservação e localizado no limite leste da cidade, também teve essas matrizes analisadas. A concentração elementar foi determinada pela técnica de análise por ativação neutrônica, utilizando o reator nuclear de pesquisa TRIGA MARK I IPR-R1 do CDTN/CNEN. Os resultados foram avaliados pelo cálculo de fatores de enriquecimento, análises estatísticas e confecção de mapas de distribuição de elementos e indicaram que Al, Br, Cs, Cl, Fe, K, Mg, Mn, Na, Rb e Zn contribuem significantemente na composição da atmosfera local e que, como principais fontes poluidoras, destacam-se as emissões veiculares e re-suspensão do solo. A contribuição do solo está possivelmente relacionada aos empreendimentos minerários próximos à cidade. Ainda, há evidências de variação na disposição dos elementos químicos ao longo do talo liquênico, não relacionada ao tempo de exposição, mas possivelmente, ao tipo de elemento ou necessidade metabólica do líquen. / Atmospheric pollutant levels are generally analyzed by direct measure, using air collectors. There is, thus, an ever increasing interest in using indirect monitoring methods, such as analysis of bioacumulators organisms that can lead to different and additional diagnosis of the subject. Biomonitoring allows assessing environmental conditions using organisms that respond to levels of environmental pollutants to physiological or behavioral changes. Since the late 1860s, lichens have been increasingly used in air pollutant studies because of some of their biological characteristics, which make them very sensitive to alterations on the air composition. The use of lichens in biomonitoring of the atmospheric pollution levels is nowadays considered a rather adequate tool when compared to the conventional methods of direct measure of air contaminators. Belo Horizonte, the capital of the state of Minas Gerais, is located in the southeastern region of Brazil, having 2 million inhabitants and an intense flux of vehicles. Its surrounding areas are an important industrial center, concentrating many industries in several areas, such as mineral extractive industry, metallurgy, car plant and petrochemical industries. The air quality is usually evaluated analyzing the concentration of inhalable particulate matter (PM10), however, there are very few data about the citys level of atmospheric pollution concerning chemical elements. This work was the first in Belo Horizonte using lichens as biomonitors to indicate the level of atmospheric pollution in terms of chemical elements. The focus of the work was the Parque Municipal, a municipal park located downtown. Two samplings were done and samples of lichens and soil were taken from the Parque Municipal, and some from an ecological park located in the limits of the city (named Parque das Mangabeiras). The determination of the elementary concentration was set applying the analytical nuclear technique neutron activation analysis, k0-standardization method, using the research nuclear reactor TRIGA MARK I IPR-R1, located in Belo Horizonte. The results were evaluated applying the enrichment factors calculation, statistic analysis and production of distribution maps. Observing the results it was possible to conclude that the elements Al, Br, Cl, Fe, K, Mg, Mn, Na e Zn are expressive in the local atmospheric composition pointing out vehicular emissions and soil re-suspension as the main pollutant sources, the latter possibly related to the surrounding mining areas. The results also showed evidences of variation in the arrangement of chemical elements along the lichen thallus. This fact seems to be related to the type of elements or their metabolic needs.