[pt] O impactador inercial em cascata é um instrumento no qual uma amostra de ar e poluentes (aerossóis) é obrigada a percorrer um trecho contendo obstáculos, chamados placas de impactação. Os obstáculos forçam o jato a mudar de direção, mas como as partículas têm maior inércia do que o fluido, não acompanham as linhas de corrente do escoamento e acabam por depositar-se sobre estes obstáculos. Diferenças na geometria envolvendo diminuição de área de passagem de escoamento e conseqüente aumento de velocidades, fazem com que, a cada estágio, partículas de diâmetros menores sejam coletadas. O desafio é projetar um instrumento que maximize a eficiência de coleta, diminuindo as perdas por deposição indesejável de partículas nas paredes, recirculações e outros efeitos. Nesta Dissertação de Mestrado foi realizado o projeto de um impactador de três estágios coletando, respectivamente, partículas com diâmetro aerodinâmico de 10, 2,5 e 1 (mi)m, operando com vazão de 30 lpm (litros por minuto) e pressão atmosférica. Na análise de desempenho do instrumento, foram realizadas simulações numéricas com o objetivo de analisar características do escoamento e da trajetória de partículas e levantar as curvas de eficiência de coleta. Foram realizados, também, testes experimentais reproduzindo condições de uso com o intuito de levantar as curvas de eficiência reais. Os resultados numéricos e experimentais foram comparados e apresentam-se ao final, conclusões sobre o desempenho do instrumento e recomendações para trabalhos futuros. / [en] Impactors are simple devices in which a sample flows of air and pollutants flow around an obstacle, called impaction plate. Particles with sufficient inertia will slip across the flow streamlines and impact on the obstacle. Particles with less inertia will follow the airflow away from the impaction surface. Inertial cascade impactors have more than one impaction area. Each one has an impaction plate and a nozzle plate. From one stage to the other, the nozzle diameters become smaller and, consequently, the velocities are higher. This allows for the collection of smaller particles. The challenge is to design an instrument with the higher collection efficiency as possible, reducing wall losses, recirculation regions and other effects. In this study a 3-stages inertial cascade impactor was designed and tested. The cut-point aerodynamic diameters for each stage were 10, 2.5 and 1 (mi)m, respectively, when operating with a flow rate of 30 l/min at atmospheric pressure. To evaluate the instrument, some numerical simulations were performed. They provided results for the flow field, particle trajectories and the collection efficiency curves. Experimental tests were also done to allow for the determination of the real efficiency curves. The numerical and experimental data were compared. Finally, the conclusions of the work and recommendations for future studies are presented.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGLD.pdf: 1135923 bytes, checksum: a01e5691bc8173353509b5a00f4b3c7d (MD5) Previous issue date: 2006-02-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, a nickel tube used as atomization cell and a ceramic capillary for thermospray generation (TS-FF-AAS) were employed to increase the analytical performance of the flame atomic absorption spectrometry (FAAS). The applicability of the method was evaluated for Co(II) and Cr(III) determination in food samples. Due to factors such as the low temperature into the atomization tube, the high atomization temperatures of the analytes, and the low levels of these elements in biological samples, a cloud point extraction (CPE) method was applied to both improve the processes of volatilization and atomization by formation of volatile metal complexes, and increase the sensitivity. Triton X-114 was used as surfactant to the implementation of the cloud point preconcentration procedure and, after the evaluation of several complexing agents, the best results were obtained with ammonium pyrrolidinedithiocarbamate (APDC). Parameters such as pH of complexation and concentrations of both surfactant and complexing agent were optimized. To improve the sensitivity, two configurations were evaluated to change the internal temperature of the atomization tube. The slotted tube, in which the internal temperature is higher due to more intense flame penetration, provided a significant increase in Cr(III) sensitivity. Parameters such as flame stoichiometry, atomization tube height, rich phase solvent, sample volume, carrier and flow rate were also evaluated. Limits of detection (LOD) of 2.1 and 2.5 µg L-1 and quantification (LOQ) of 7.0 and 8.4 µg L-1 (n = 10) for Co(II) and Cr(III), respectively, were obtained using optimized conditions. Intermediate precision (5.8 and 5.4 % for Co(II) and Cr(III), respectively), presented as relative standard deviation (RSD, %, 1s), were calculated from 10 consecutive readings of both analytes preconcentrated solutions. Interferences were observed in both volatilization and atomization processes into the atomization tube, as well as in the reactions of metal complexes formation due to both the complexity of the sample and the high concentrations of concomitants. A procedure based on extraction with 1 mol L-1 HCl was adopted for Co(II) determination. Only divalent species are quantitatively extracted. On the other hand, critical interferents, such as Fe(III) and Al(III), are not extracted. Procedures for interferents complexation with either fluorides or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were evaluated for Cr(III) determination. Method accuracy was checked by Co(II) determination in two certified reference materials (tomato leaves and bovine liver). There were no statistical differences between determined and certified values in a 95 % confidence level. The proposed method is efficient and allowed the determination of trace concentrations of Co(II) in foods without the need of sample digestion. However, the Cr(III) determination in foods was not possible due to the sample complexity and the interferences caused by concomitants in both preconcentration and determination steps. / Neste trabalho, um tubo de níquel usado como célula de atomização e um capilar cerâmico para a geração de um aerossol térmico (TS-FF-AAS) foram empregados para a melhoria do desempenho analítico da espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Avaliou-se a aplicabilidade do método para a determinação de Co(II) e Cr(III) em amostras alimentícias. Devido a fatores como a baixa temperatura no interior do tubo atomizador, as altas temperaturas requeridas para atomização e os baixos teores desses elementos em amostras biológicas, foi aplicado um método de extração por ponto nuvem (CPE) visando favorecer os processos de volatilização e atomização pela formação de complexos metálicos voláteis e aumentar a sensibilidade pela pré-concentração dos analitos. Para a implementação do procedimento de pré-concentração por ponto nuvem foi empregado o surfactante Triton X-114 e, na avaliação de diversos complexantes, os melhores resultados foram obtidos para pirrolidinaditiocarbamato de amônio (APDC). Fatores como pH de complexação e concentrações do complexante e do surfactante foram otimizados. Visando ao aumento da sensibilidade, dois tipos de configuração foram avaliados para aumentar a temperatura interna do tubo atomizador. O tubo com maior orifício, cuja temperatura interna é maior devido a uma melhor penetração da chama, apresentou um aumento significativo na sensibilidade para Cr(III). Foram também avaliados parâmetros como estequiometria da chama, altura do tubo atomizador em relação ao queimador, solvente da fase rica, volume de amostra, carregador e vazão. A partir das condições otimizadas foram obtidos limites de detecção (LOD) de 2,1 e 2,5 µg L-1 e limites de quantificação (LOQ) de 7,0 e 8,4 µg L-1 para Co(II) e Cr(III), respectivamente (n = 10). A repetibilidade do método (5,8 e 5,4 % para Co(II) e Cr(III), respectivamente), representada como desvio padrão relativo (RSD, %, 1s), foi calculada a partir de 10 medidas consecutivas de soluções pré-concentradas dos analitos. Foram observadas interferências tanto nos processos de volatilização e atomização no interior do tubo atomizador como na reação de formação dos complexos metálicos devido à complexidade da amostra e às altas concentrações de concomitantes presentes nas amostras analisadas. Na determinação de Co(II), para evitar tais efeitos, foi aplicado um procedimento de extração ácida com solução de HCl 1 mol L-1, no qual apenas espécies divalentes são quantitativamente extraídas enquanto interferentes críticos como Fe(III) e Al(III) não o são. Para Cr(III) foram avaliados procedimentos de complexação dos concomitantes com fluoreto e com ácido etilenodiaminatetraacético (EDTA). A exatidão do método foi verificada pela determinação de Co(II) em dois materiais de referência certificados (folhas de tomateiro e fígado bovino). Não houve diferenças estatísticas entre os teores determinados e certificados em um nível de confiança de 95%. O método é eficiente e possibilitou a determinação de Co(II) em baixas concentrações em amostras comerciais de origem vegetal e animal sem a necessidade de digestão da amostra. Contudo, a determinação de Cr(III) em amostras alimentícias foi impossibilitada devido às altas concentrações e às interferências causadas por concomitantes nas etapas de pré-concentração e determinação.

[pt] O presente trabalho realiza a integração entre a solução computacional por elementos finitos para as equações que descrevem s condições elétricas reinantes no espaço interletrodos de um Precipitador Eletrostático (PE) fio-placas e dados experimentais obtidos em um canal de precipitação com a mesma forma geométrica. A integração acima é necessária à qualquer tentativa de projeto teórico de um PE, uma vez que tais equações exigem para o seu fechamento a introdução de um parâmetro denominado mobilidade de portador de carga, para o qual não se tem possibilidade de previsão teórica de valor, devido ao grande número de variáveis físicas que podem influenciá-lo. Além disso, as soluções teóricas em geral são obtidas dentro de uma modelagem que supõe a existência de um canal de placas paralelas provido de alguns eletrodos emissores consecutivamente dispostos na linha central do canal de precipitação. Essa redução da situação real à uma situação simplificada impede a observação crucial de que o fenômeno de precipitação eletrostática em um PE é um fenômeno que sofre uma variação física contínua ao longo da região de precipitação, à medida que material particulado vai sendo retirado da carga em escoamento. Qualquer solução teórica acaba sendo de pouca utilidade ao projeto de um canal de precipitação completo. No presente trabalho estamos propondo a utilização de um equipamento laboratorial que permite a medição de correntes elétricas entregues por portadores de carga em áreas discretas das placas planas aterradas em um escoamento de ar com cargas de particulados sólidos, dentro de um canal de precipitação com um número razoável de eletrodos emissores. A partir das correntes de placa medida é determinada um valor para mobilidade elétrica associada a cada região longitudinal da secção de precipitação. Essa mobilidade elétrica é então adimensionalizada em termos de alguns parâmetros, sendo que no presente representa a profundidade de penetração no campo de precipitação. Por fim utiliza-se a mobilidade elétrica adimensional como predição para as condições elétricas à serem esperadas em diferentes valores de tensão aplicada, sendo sugerido seu uso como ferramenta auxiliar no projeto de precipitadores eletrostáticos. Foi observado que o campo elétrico originado em cada um dos eletrodos apresenta uma ação alternada de aceleração ou desaceleração sobre o material particulado em suspensão, respectivamente nas regiões imediatamente após, ou antes, de cada eletrodo emissor, relativamente à direção do escoamento. Esse fenômeno físico, não mencionado em qualquer uma das referencias do presente trabalho, foi denominado aqui efeito de alternância e tem uma importância fundamental com relação ao uso da mobilidade adimensional no projeto de PÉS e também quanto às possibilidades de otimização de PÉS já em operação. / [en] This work integrates a numerical solution, obtained by finite elements and characteristic methods applied to the governing equations of the electrical conditions in the inter-electrodes region of a wire-plate Eletrostatic Precipitador (EP), with data acquired in a precipitation channel with the same geometric form. The integration above mentioned is demanded by any attempt of an analytical project of an EP due to the introduction of a paramenter, denominated mobility of the charge carriers, in the closure of the governing equations. Further, the analytical solutions are in general obtained under the modeling of a precipitation region provided with a small number of corona wires, just enough to give simetry considerations. It must be kept in mind that in an EP each channel is provided with dozens of corona wires. The simplification above interdicts the crucial observation that the precipitation phenomena in an EP suffers physical changes along the axial length of the channel, due to the continuos wuthdrawing of particulate material from the total load. Solutions apropiated to a single region are so not very useful to the project of an entire channel. In this work we present an experimental apparatus which allows the measurement of eletric currents in discrete areas of the colleting plates. The apparatus is provided with a number of corona wires that can simulate a channel of an EP. Using the values of the currents measured at each of thediscrete plates it is obtained a value for the electrical mobility associated to discrete regions longitudinally with the flow. A dimensionless mobility is then obtained in terms of some parameters. In the present work these parameters were restricted to the applied potential. It is then suggested how an EP projectist could use the method as a tool for helping in the design process. It was observed that the eletric field originated in each of the corona wires acts alternatedely accelerating or desaccelerating the charged particulate load, pespectively in the regions immediately after or before each corona wire, with respect to the main direction of the flow. This physical phenomena, not mentioned in any of the references of the present work, was denomitade here as alternation effect, and has fundamental importance in the use of the dimensionless mobility as a project tool and also in the possibilities of upgrading Eps already in use.

[pt] Aerossóis na troposfera influenciam o clima da Terra. A habilidade dos aerossóis de ativarem ou agirem como um núcleo de condensação de nuvens induzindo a transformação em uma gota de chuva depende de suas propriedades físico-químicas. Nessa dissertação, filmes mistos de Langmuir de ácido esteárico e aminoácidos são utilizados como modelos para a superfície de partículas de aerossóis atmosféricos. Os aminoácidos utilizados nos experimentos foram: L-Fenilalanina, L-Triptofano, L-Leucina, L-Isoleucina, L-Metionina, L-Lisina e L-Histidina, escolhidos devido às suas diferentes características de hidrofobicidade e de solubilidade em água, além de possuírem diferentes grupos R, em termos de polaridade. O presente estudo teve como objetivo compreender como os aminoácidos afetam a pressão de superfície (pi) e o potencial de superfície ( delta V) dos filmes de Langmuir de ácido esteárico na interface ar-solução aquosa, induzindo mudanças morfológicas nos mesmos. A caracterização dos filmes foi realizada por meio de experimentos de pressão de superfície e de potencial de superfície dos filmes mistos, que foram realizados em uma cuba de Langmuir minimicro acoplada a uma balança de Wilhelmy e com um sensor de potencial de superfície. De acordo com os resultados obtidos nos experimentos de pressão de superfície e de potencial de superfície, observou-se que a presença desses aminoácidos em filmes de ácido esteárico provocou diminuição da pressão de colapso do filme de ácido esteárico. Nos filmes formados com L-Fenilalanina e L-Lisina foi observada histerese em todas as compressões. L-Leucina, L-Isoleucina L-Histidina, L-Metionina e L-Triptofano não apresentaram histerese. / [en] Aerosols in the troposphere influence the Earth s climate. The ability of aerosols to activate or act as a cloud condensation nucleus inducing the transformation into a raindrop depends on their physicochemical properties. In this dissertation, mixed Langmuir films of stearic acid and amino acids are used as templates to the surface of atmospheric aerosol particles. The amino acids used in the experiments were: L-Phenylalanine, L-Tryptophan, L-Leucine, L-Isoleucine, L-Methionine, L-Lysine and L-Histidine. They were chosen due to their different characteristics of hydrophobicity, water solubility, and polarity. This study aimed to understand how amino acids affect the surface pressure (pi) and the surface potential (delta V) of Langmuir films of stearic acid in aqueous solution-air interface, inducing morphological changes. The characterization of the films was performed by experiments of surface pressure and surface potential of the mixed film, which were carried out in a Langmuir minimicro trough coupled to a Wilhelmy balance and a surface potential sensor. According to the results obtained in the surface potential and surface pressure experiments, it was observed that the presence of these amino acids stearic acid film decreases the collapse pressure of the stearic acid film. In the films formed with L-Phenylalanine and L-Lysine, hysteresis was observed in all compressions. On the other hand, L-Leucine, L-Isoleucine, L-Histidine, L-Methionine and L-Tryptophan showed no hysteresis.

Submitted by MICHELE DE LIMA SOUZA null (michelels4@yahoo.com.br) on 2016-03-28T22:52:17Z No. of bitstreams: 1 TESE_Michele de Lima Souza_final.pdf: 3565511 bytes, checksum: b4af9cda3205133a3453ef2ef91e97cf (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-30T16:27:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_ml_dr_araiq_par.pdf: 919451 bytes, checksum: da5b0c3fc9b732b9e5138e35a6722260 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-30T16:27:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_ml_dr_araiq_par.pdf: 919451 bytes, checksum: da5b0c3fc9b732b9e5138e35a6722260 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho buscou evidências para reconhecer mudanças sazonais nas emissões e consequentes mudanças na composição de aerossóis presentes em uma região subtropical afetada pela queima de biomassa agrícola. Aquisições de dados de distribuição de tamanho e amostragem de aerossol foram feitas próximas ao centro geográfico do estado de São Paulo, no município de Araraquara. A composição iônica das espécies solúveis foram determinadas pela técnica da cromatografia de íons. Diferentes concentrações numéricas da fração mais fina de aerossóis mostraram ser dependentes de condições atmosféricas e, portanto, mostram variações sazonais na formação e crescimento de partículas. A ocorrência preferencial de processos de nucleação homogênea, foram mais pronunciados durante os meses mais chuvosos de verão. Já os processos de nucleação heterogênea, foram favorecidos durante o inverno, quando ocorrem emissões mais intensas da queima de biomassa. A moda de nucleação e a moda de Aitken foram favorecidas no período úmido (verão) e períodos de seca (inverno queima de biomassa), respectivamente. A moda de acumulação mostrou picos no verão e no inverno, o que pode ser explicado pelo crescimento das partículas por efeitos de higroscopicidade e reações heterogêneas concomitantes. Também buscou-se quantificar o possível efeito da presença de aerossóis localizados próximos ao solo nas propriedades das nuvens. Para buscar evidências de interção aerossol-nuvem foram coletados dados a respeito do raio efetivo da gota e da profundidade óptica da nuvem. Estes dados foram obtidos pelo tratamento das medidas realizadas por satélites que orbitam sobre a região de estudo. Os resultados obtidos ao longo de mais de um ano indicaram que as fontes de emissões regionais contribuem para a emissão de aerossóis primários ou formação de aerossóis secundários, que podem influenciar o processo de formação de nuvens. Estes fatos sugerem que as atividades antrópicas sazonais na região podem modificar a composição do aerossol e isto, por sua vez, afetar a formação de nuvens e modificar o ciclo hidrológico, com implicações para os ecossistemas e gestão dos recursos hídricos. Estudos iniciais comparativos sobre a composição iônica de aerossol entre o período de intensa queima da palha da cana-açúcar, em 1999-2001, com os dados do período de implementação da mecanização da colheita, em 2014-2015, mostraram que alguns íons não, necessariamente, reduziram sua concentração, como é o caso do nitrato, espécie secundária, o que implica no favorecimento dos processos de crescimento dos aerossóis. O sulfato, outra espécie secundária, no entanto, teve sua concentração reduzida, inibindo os processos de nucleação. Embora tenha reduzido a queima da palha da cana-de-açúcar no estado de São Paulo, a mesma continuará sendo queimada no restante do país, e seu uso como fonte de energia tem se intensificado, o que torna importante avaliar todos os aspectos relacionados à emissão do aerossol atmosférico e suas implicações ambientais. Portanto, o olhar da ciência sobre o etanol combustível deve ir além do simples balanço entre o carbono emitido e o absorvido. / This study aimed to recognize seasonal changes in emissions and consequent changes in the composition of aerosols present in a subtropical region affected by the agricultural biomass burning. Data acquisition related to the size distribution and aerosol samples were taken near the geographical center of the São Paulo state, in the city of Araraquara. The ionic composition of the soluble species were determined by the ion-chromatography technique. Different numerical concentrations of the finer fraction of aerosols showed to be dependent of the atmospheric conditions and, thus, showed seasonal variations in particle formation and growth. The preferential occurrence of homogeneous nucleation processes were more pronounced during the rainy summer months. But, the heterogeneous nucleation processes were favored during the winter, when there are more intense emissions from biomass burning. The nucleation and Aitken modes were favored in the wet season (summer) and dry periods (winter biomass burning), respectively. Accumulation mode showed peaks in summer and winter, which can be explained by the growth of the particles by the effects of hygroscopicity and concurrent heterogeneous reactions. This work also sought to quantify the possible effect of the presence of aerosols located close to the ground in the clouds properties.To seek evidence of aerosol-cloud interaction, data were collected about the effective radius of the drop and the optical depth of the cloud. These data were obtained from satellites that orbiting over the region of study. The results of the studies over more than one year indicated that the sources of regional emissions contribute to the emission of primary aerosols or formation of secondary aerosols, that can influence the cloud formation process. These facts suggest that the seasonal human activities in the region can alter the composition of the aerosol and this, in turn, affect the formation of clouds and modify the hydrological cycle with implications for ecosystems and water resources management. Comparative initial studies on the ionic composition of the aerosols, from the period of intense sugarcane straw burning, in 1999-2001, with the data of the implementation period of the harvest mechanization, in 2014-2015, showed that some ions do not necessarily reduced their concentration, such as nitrate, secondary species, which implies favoring in aerosols growth processes. The sulfate, other secondary specie, however, was found in reduced concentration, inhibiting the nucleation processes. Despite of the reduction in sugarcane straw burning in São Paulo state, it will continue to be burned in the rest of the country, and its use as energy source have been intensified, which makes it important to evaluate all aspects related to the emission of the atmospheric aerosol and its environmental implications. So, the look of the science on ethanol as fuel must go beyond the simple balance between the emitted and absorbed carbon. / CNPq: 162766/2011-4

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-15T14:35:59Z No. of bitstreams: 1 JoaoGualbertoDeCerqueiraJunior_TESE.pdf: 3490719 bytes, checksum: 73f41f19f21185460dd85e43135bf612 (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2016-03-11T12:32:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoaoGualbertoDeCerqueiraJunior_TESE.pdf: 3490719 bytes, checksum: 73f41f19f21185460dd85e43135bf612 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T12:32:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoGualbertoDeCerqueiraJunior_TESE.pdf: 3490719 bytes, checksum: 73f41f19f21185460dd85e43135bf612 (MD5) Previous issue date: 2014-06-10 / Ag?ncia Espacial Brasileira - AEB / O objetivo do trabalho foi estudar a possibilidade de calibra??o do fot?metro solar multibanda (FSM-4), desenvolvido para esse trabalho, que opera nas bandas de 500 nm, 670 nm 870 nm e 940 nm. Investigou-se a estabilidade da profundidade ?ptica da atmosfera em um s?tio na cidade de Caic?/RN, situada regi?o semi?rida do nordeste do Brasil. O s?tio ? uma regi?o afastada de grandes centros e de atividades geradoras de polui??o atmosf?rica. Foram coletados dados de irradi?ncia solar direta em duas campanhas distintas durante o per?odo seco, sendo uma em Dezembro de 2012 e outra em Setembro de 2013, para fins de calibra??o do prot?tipo. Para a calibra??o foram utilizados os m?todos de Langley (ML) e m?todo modificado de Langley (MLM), fazendo-se uso das medidas coletadas. Para as bandas de 500 nm, 670 nm e 870 nm, utilizadas para a medida da profundidade ?ptica por aeross?is (AOD), foi utilizado o ML e para a banda de 940 nm, na qual ? medida a coluna de ?gua precipit?vel (PWC) ou vapor de ?gua na atmosfera, utilizou-se o MLM. Dentre os v?rios componentes constituintes da atmosfera, o vapor de ?gua e os aeross?is s?o os que apresentam a maior variabilidade temporal, devido a fen?menos naturais e antropog?nicos, e exercem um papel importante no balan?o de energia do planeta. O que justifica os esfor?os para o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo. Assim, por meio do ML e MLM aplicado aos dados coletados, foram observadas variabilidades na AOD e PWC para as quatro bandas, nos dois per?odos estudados. Essa variabilidade da AOD e PWC no momento da coleta, que se d? por meio do espalhamento ou absor??o da radia??o solar na atmosfera, prejudicam o ajuste da reta aos dados e dificultando a obten??o da constante de calibra??o. Entretanto a regi?o ainda n?o pode ser totalmente descartada como s?tio de calibra??o, pois as campanhas foram de dura??o reduzida e as metodologias devem ser testadas em outros per?odos do ano. Como alternativa para a calibra??o do fot?metro solar, foi feito um estudo de curta dura??o, junto ao fot?metro da rede mundial AERONET (AERsol RObotic NETwork), instalado em Petrolina/PE, da ag?ncia espacial americana (NASA). Foram coletados dados durante tr?s dias com os instrumentos AERONET e FSM-4 operados simultaneamente no mesmo local. Por meio das t?cnicas de ML e MLM foram obtidos valores para teste das constantes de calibra??o. Foi observada uma converg?ncia dos valores, apesar da pouca quantidade de dados coletados. A metodologia mostrou-se uma alternativa vi?vel para a calibra??o do FSM-4. / Instrumentation is a tool of fundamental importance for research in several areas of human knowledge. Research projects are often unfeasible when data cannot be obtained due to lack of instruments, especially due to impor ting difficulties and the high costs there associated. Thus, in order to collaborate with the enhancement of a national technology, a multiband hand - held sun p hotometer (FSM - 4) was developed to operate in the 500 nm, 670 nm, 870 nm and 940 nm bands. In the 500 nm, 670 nm and 870 nm bands aerosols are monitored for evaluation of the AOD (Aerosol Optical Depth), and the PWC (Precipitable Water Column) is evaluated in the 940 nm band. For the development of the mech anical and electronic parts for the FSM - 4, th e materials and componen ts should combine low cost and quality of the data collected. The calibration process utilized the Langley method (ML) and Modified Langley Method (MLM). These methods are usually applied at high altitudes in order to provide atmosp heric optical stability. This condition however can be found in low height sites as shown in the research by Liu et al. (2010). Thus, for calibration of the FSM - 4, we investigated the atmospher ic optical stability utilizing the ML and MLM at a site in the cit y of Caic? / RN, located in the s emiarid region in northeastern Brazil. This site lies in a region far aw ay from large urban centers and activities generating anthropogenic atmospheric pollution. Data for calibration of the prototype were collected usin g the FSM - 4 in two separate operations during the dry season, one in December 2012 and another in September 2013. The methodologies showed optical atmospheric instability in the studied region through the dispersion of the values obtained for the calibrati on constant. This dispersion is affected by the variability of AOD and PWC during the appl ication of the above mentioned methods . As an alternative to the descr ibed sun photometer calibration , a short study was performed using the sun photometer worldwide network AERONET/NASA (AERsol RObotic NETwork ? US Space Agency), installed in Petrolina / PE in Brazil. Data were collected for three days utilizing the AERONET instruments and the FSM - 4, operating simultaneously on the same site. By way of the ML and MLM techniques, convergent test values were obtained for the calibration constants, despite the low amount of data collected. This calibration transfer methodology proved to be a viable alternative to the FSM - 4 calibration .

As medidas do experimento Green Ocean Amazon (GoAmazon 2014/5 ) foram realiza- das nos arredores de Manaus, na região central da Amazônia, durante dois anos, com o objetivo de entender como o ciclo de vida dos aerossóis e das nuvens em condições naturais é influenciado pelas emissões urbanas. Neste contexto, o presente trabalho procurou estudar a higroscopicidade dos aerossóis em condições poluídas pela pluma de Manaus e discuti-la à luz do que era esperado em condições prístinas. A partir desses resultados experimentais, usamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para estudar o impacto da poluição de Manaus na formação de nuvens quentes. Observamos altas concentrações de aerossóis vindos de Manaus, com média de Ncn = 2.425 cm 3 e percentis de 25 % e de 75 % respectivamente dados por 937 cm 3 e 3.259 cm 3 . Para a Amazônia prístina, os valores tipicamente encontrados são da ordem de Ncn 400 cm 3 . A higroscopicidade das partículas da poluição urbana é notavelmente baixa, com média de t = (0, 09 ± 0, 01) para todos os diâmetros investigados. Além disso, são altamente heterogêneas quanto à higroscopicidade. As partículas naturais da Amazônia têm higroscopicidade média da ordem de t 0, 14, não sendo tão heterogêneas quanto as partículas de Manaus. Aperfeiçoamos e utilizamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para investigar de forma sistemática o impacto da pluma de Manaus nos primeiros estágios de formação das nuvens quentes. O modelo foi validado através da comparação com quatro casos exemplificados na literatura, vindos de modelos conceitualmente semelhantes, mas de implementações numéricas diferentes. Em nossas simulações, consideramos que o formato da distribuição de tamanho das partículas de aerossol poderia variar com a concentração total de partículas, ao irmos da situação limpa para a poluída. Além disso, consideramos também que a higroscopicidade variava com a concentração total e com o tamanho das partículas de aerossol. Isto foi feito em etapas, permitindo representar as partículas de aerossol com crescente grau de detalhamento. Observamos que o número de gotículas na base da nuvem é determinado principalmente pela concentração de partículas e pela velocidade vertical. Em segundo lugar, vem o formato da distribuição de tamanho, e, depois, a higroscopicidade. Mostramos que simulações que não consideram estes outros fatores irão, necessariamente, superestimar o efeito dos aerossóis nas nuvens quentes. Da condição limpa para a condição poluída pela pluma, observamos o aumento da concentração gotículas e a correspondente diminuição do raio efetivo dessa população de gotículas. Observamos, também, a diminuição da fração de aerossóis ativados. Os resultados sugerem que, na condição poluída, as nuvens acumulam água líquida mais rapidamente em seus primeiros 200 m, em relação à condição limpa. / The measurements of the Green Ocean Amazon 2014/5 experiment were carried out on the outskirts of Manaus, in the central Amazon region, for two years, with the objective of understanding how the natural aerosol and cloud life cycles would be perturbed by urban emissions. In this context, the present work aimed at studying the aerosol hygroscopicity under polluted condition, comparing it with the pristine environment. Based on these results, we used an adiabatic cloud parcel model to study the impact of Manaus pollution on the first stages warm clouds formation. We observed high concentrations of aerosols coming from Manaus, with average Ncn = 2.425 cm 3 and percentiles 25 % and 75 % of 937 cm 3 and 3.259 cm 3 res- pectively. For the pristine Amazon, typical values would be about Ncn 400 cm 3 . The hygroscopicity of urban pollution particles were notable low, with average t = (0, 09±0, 01) for all diameters investigated, and a high level of heterogeneity was found. On the other hand, natural particles in the Amazon have a hygroscopicity of about t 0,14 and are not as much heterogeneous. We improved and used an adiabatic cloud parcel model to systematically investigate the impact of the Manaus pollution plume on the first stages of warm cloud develop- ment. The model was validated by comparison with four exemplary cases found in the literature, from conceptually similar models, but with different numerical imple- mentations. In our simulations, we considered that the shape of the size distribution could vary with increasing number concentration, as we moved from the clean to the polluted conditions. We also allowed the hygroscopicity to vary with the concentration and the diameter of the aerosol particles. These were done in stages, hence allowing an increasing level of complexity in the representation of the aerosol particles. We observed that the number of activated cloud droplets is as function primarily of the concentration and the vertical velocity. In second place comes the dependence with the shape of the size distribution and, after that, with the hygroscopicity. We showed that simulations that do not consider these other factors will, necessarily, over predict the effect of aerosols on shallow warm clouds. As expected, when we simulated clean conditions changing towards a polluted one, we found an increase in the number of activated droplets and corresponding decrease of effective radius of those droplets, and of the activated fraction. Our results suggest that, under polluted conditions, clouds accumulate liquid water more rapidly during the first stages of its development than under clean conditions.

A Amazônia constitui um ecossistema complexo, no qual a biosfera e a atmosfera estão intrinsecamente relacionadas. Às fontes biogênicas naturais somam-se emissões de queimadas, que alteram significativamente as características da população de aerossóis, e que afetam processos importantes no funcionamento do ecossistema. O presente trabalho integra observações de propriedades físicas de aerossóis na Amazônia sob diferentes condições: i) o transporte turbulento de partículas entre o dossel e a camada limite (experimento LBA/ZF2-2004); ii) a evolução de propriedades de aerossóis de queimada durante o transporte entre a camada limite e a troposfera livre (experimento LBA/SMOCC-2002). Medidas de fluxos por vórtices turbulentos foram realizadas em uma torre situada na Reserva Biológica de Cuieiras (AM), sendo que o valor médio obtido para o fluxo de partículas foi de 0,05 106 m-2 s-1, indicando um fluxo líquido próximo de zero. Durante o dia predominou a emissão de partículas, enquanto que à noite a deposição foi o processo dominante. Alguns eventos foram associados à variabilidade dos fluxos de partículas, tais como: gradientes verticais ascendentes de concentração de partículas grossas contendo fósforo e potássio durante a noite; e eventos de súbito aumento da concentração de partículas finas também durante a noite. Esses eventos podem estar relacionados a emissões biogênicas. Fluxos de isopreno e monoterpenos (precursores de aerossóis orgânicos secundários) atingiram, respectivamente, valores máximos de 7,4 e 0,82 ?gC/m2/h em torno do meio-dia, sem associação direta com os fluxos de aerossóis. Não foram observados eventos claros de nucleação de novas partículas. A distribuição vertical dos aerossóis da baixa troposfera foi estudada a partir da compilação de 31 vôos realizados sobre áreas impactadas em Rondônia, e também sobre áreas relativamente limpas na Amazônia Ocidental. Nas regiões impactadas, a concentração de partículas decaiu a uma taxa média de 800 partículas/cm3/km na troposfera livre. Perfis verticais mostraram que os aerossóis de queimada tendem a acumular-se no topo da camada limite, com possíveis implicações óticas para a superfície. Nos sítios impactados, observou-se um aumento do diâmetro médio das partículas, da eficiência de espalhamento e da eficiência de ativação de NCN na troposfera livre, possivelmente causados por processamento dos aerossóis no interior de nuvens. Por outro lado, nas localidades de floresta não-impactada as propriedades medidas na camada limite e na troposfera livre apresentaram valores similares. Dessa maneira, foram caracterizados os dois tipos de partículas existentes na Amazônia: as partículas de queimada e as partículas naturais biogênicas. Os resultados mostraram que o processo de envelhecimento de partículas de queimada influenciou significativamente as propriedades físicas da população de aerossóis. Quanto às partículas biogênicas, ainda permanecem desconhecidos os mecanismos biofísicos que governam os processos de emissão e deposição, sendo necessária a realização de novos experimentos em longo prazo. / The Amazon tropical forest constitutes a complex ecosystem, in which the biosphere and the atmosphere are intrinsically related. To the natural biogenic sources, biomass burning emissions are summed up, changing significantly some aerosol characteristics, which in turn may affect important processes in the ecosystem. This work integrates observations of aerosol physical properties in Amazonia under two different conditions: i) turbulent transport between the forest canopy and the atmosphere (LBA/ZF2-2004 experiment); ii) evolution of biomass burning aerosol properties along the transport from the surface to the lower free troposphere (LBA/SMOCC-2202 experiment). Turbulent flux measurements were performed by eddy covariance in a tower at the Reserva Biológica de Cuieiras (AM), with an average particle flux of 0,05 106 m-2 s-1, denoting a net flux close to zero. During the day, particle emission was the predominant process, while the deposition dominated at night. Some events were associated to particle flux variability, such as: ascendant vertical gradients of coarse particles containing phosphorus and potassium at night; and events of abrupt increase in fine particles concentration also at night. Those events can be related to biogenic emissions. Isoprene and monoterpene fluxes (secondary organic aerosols precursors) reached, respectively, maximum values of 7.4 and 0.82 ?gC/m2/h around noon, without any apparent association with aerosol fluxes. Also, no clear events of nucleation were observed during the experiment. The aerosol vertical distribution were achieved from the compilation of 31 flights over impacted areas in Rondonia, and also over relatively clean areas on Western Amazon. Over the impacted areas, particle concentrations diminished with an average tax of 800 particles/cm3/km at the free troposphere. Vertical profiles showed that biomass burning aerosols have a tendency to accumulate at the top of the boundary layer, with possible optical implications at surface. Over impacted areas, an increase on particle average diameters, as well as on scattering and CCN activation efficiencies were observed at the free troposphere, possibly due to in cloud aerosol processes. Otherwise, over clean forest areas no significant differences on aerosol properties were observed inside the boundary layer and at the free troposphere. In this way, the two types of Amazonian aerosol particles were characterized in this work: biomass burning and natural biogenic particles. Results showed that biomass burning aging process affected significantly some physical properties of the aerosol population. As for biogenic particles, the biophysical mechanisms that govern their emission and deposition processed are still unclear, so that long range particle flux experiments are required for a better understanding of this issue.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6200_1.pdf: 4199376 bytes, checksum: 5a46d3d2af28d10ea5aec5bc448e129b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / A manobra de sustentação máxima da inspiração (SMI) é utilizada para melhorar a ventilação através de inspirômetros de incentivos (II). O breath-stacking (BS) técnica alternativa ao II não necessita da cooperação do paciente. Os objetivos deste estudo foram analisar o padrão regional de deposição pulmonar, usando as técnicas de BS e II e correlacionar o volume máximo alcançado com o índice de deposição (ID) do radioaerossol. Foram estudados 18 voluntários, saudáveis, com idade de 22,72±2,96 no Instituto de Medicina Nuclear de Fortaleza e na Faculdade Integrada do Ceará. Foram medidos o volume pulmonar alcançado e a captação das imagens cintilográficas, durante as técnicas. O radioaerossol utilizado foi o 99mTc-DTPA. Após a inalação, foram obtidas imagens na câmara de cintilação. Foi realizada uma medida cintilográfica em respiração espontânea, considerada imagem-controle (C). Foram delimitadas regiões de interesse (ROIS) e analisados o ID nos gradientes vertical e horizontal. Para análise estatística, utilizou-se ANOVA, teste t-Student pareado e correlação de Pearson. Para o grupo total, o II favoreceu a deposição em terço médio(p=0,03) e região central(p<0,001) e o BS em inferior(p=0,03) e periférica(p<0,001). No masculino, a deposição em terço superior(p=0,04) foi favorecida pelo II. Não houve correlação entre o volume alcançado e a deposição durante BS e II, nem alteração no volume pulmonar alcançado durante as técnicas. Os resultados sugerem que a técnica de II proporciona um padrão regional de deposição do radioaerossol em vias aéreas centrais, enquanto a BS em vias aéreas de pequeno calibre

A pirólise de aerossóis ou spray pirólise (SP, do inglês Spray Pyrolysis) é uma importante metodologia para a obtenção de luminóforos e diferentes matrizes sólidas em dimensões nano a micrométricas, desde a escala laboratorial ao nível industrial. O arranjo experimental permite o ajuste de uma ampla faixa das temperaturas de pirólise (100 a 1000 °C), possibilitando que sistemas de interesse sejam obtidos em uma única etapa. Contudo, não existe um controle eficiente do ambiente de coordenação do íon emissor e a simetria deste será consequência do ambiente imposto pela estrutura cristalina ou amorfa da matriz sólida final. O tratamento térmico rápido, característico desta metodologia, pode dificultar a total cristalização de determinadas fases e, sendo assim, uma heterogeneidade nos sítios de simetria será obtida. Este trabalho tem como objetivos estudar as propriedades luminescentes de aluminatos dopados com íons terras raras. E nesse sentido, propuseram-se inicialmente metodologias para a obtenção de diferentes matrizes inorgânicas por SP visando o estudo do sítio de coordenação de íons lantanídeos. Num primeiro momento, foi proposto a metodologia para a obtenção de matrizes inorgânicas por SP mantendo a estrutura do sítio de coordenação de íons lantanídeos. Nesta estratégia foi escolhido um meio inorgânico estável, protegendo os íons terras raras ativos de perturbações externas, estável tanto do ponto de vista químico e térmico durante o processo de pirólise, YVO4:Eu3+ foi o escolhido por possuir sítios de simetria bem definidos e por ser um composto de grande interesse tecnológico. Ainda dentro dos objetivos, estudou a síntese de aluminatos dopados com íons ítrio visando à formação de sistemas compósitos (-Al2O3 / YAG). Os compostos foram primeiro obtidos pela co-dopagem com íons Eu3+ visando um estudo estrutural, e posteriormente, sistemas contendo Itérbio/Érbio e Itérbio/Túlio foram preparados, visto que são escassos os trabalhos que descrevem a síntese de partículas com propriedades de conversão ascendente de energia pela metodologia de pirólise de aerossol. A fase YAG foi obtida para diferentes proporções de Y3+/Al3+, porém também foi obtido a fase meta estável YAlO3 (YAH) em uma única etapa, sendo que essa fase é reportada na literatura como de difícil obtenção. Os compostos obtidos foram caracterizados principalmente por espectroscopia de fotoluminescência (espectros de emissão/excitação e tempos de vida), espectroscopia vibracional, Difratometria de raios X de pó, microscopia eletrônica e análise térmica / Spray Pyrolysis (SP) is an important methodology to obtain phosphors and different solid matrices in a nano-to-micrometric dimension, ranging from the laboratory scale up to the industrial level. The experimental arrangement allows the adjustment of a wide range of pyrolysis temperatures (100 up to 1000 ° C), which allows the system of interest obtention in a single step. However, there is no efficient control concerning the emitter ion coordination environment, and its symmetry will be a consequence of the environment imposed by the resultant solid matrix crystalline or amorphous structure. The rapid thermal treatment, which is the main characteristic of this methodology, it might hinder the total crystallization of certain phases and, thus, heterogeneity in the symmetry sites will be obtained. This study aims to study the luminescent properties of aluminates doped with Rare Earth (RE) ions. Under this perspective, several methodologies have been initially proposed in order to obtain different inorganic matrices using SP to study lanthanides coordination sites. At first, the methodology for obtaining inorganic matrices through SP maintaining the structure of the lanthanide ion coordination site was proposed. In this strategy, a stable (both chemically and thermally) inorganic medium was chosen, protecting the active rare earth ions from external perturbations during the pyrolysis process. YVO4:Eu3+ was selected for presenting well-defined symmetry sites and for its wide technological appeal. Moreover, the synthesis of aluminates doped with yttrium ions to form composite systems (-Al2O3 / YAG) has been carried out. The compounds were first obtained by co-doping with Eu3+ ions for a structural study. Subsequently systems containing Ytterbium / Erbium and Ytterbium / Yttrium were prepared, since there is a lack of description of these systems in the literature when its considered the synthesis of particles with energy upward conversion properties by aerosol pyrolysis methodology. The YAG phase was obtained using different proportions of Y3+/Al3+, but the stable YAlO3 (YAH) phase was also attained in a single step, even being reported as difficult to achieve in the literature. The compounds synthesized were characterized mainly by photoluminescence spectroscopy (emission/excitation spectra and lifetimes), vibrational spectroscopy, powder X-ray diffraction, electron microscopy and thermal analysis