Estágio realizado na CIN-Corporação Industrial do Norte, S. A. e orientado pelo Eng.ª Filomena Braga / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

A forma isomórfica predominante nos biominerais (casca de ostra, coral, madrepérola e concha) estudados foi a aragonita. Contudo, o surgimento da fase calcita deu-se à temperatura de 500°C a uma taxa de aquecimento de 10°C/s para todas as amostras; e para a amostra de coral, à temperatura de 400°C, independente da taxa de aquecimento. O elemento mais abundante nas amostras de biominerais foi o Ca na forma de CaO e para os silicatos (tremolita, diopsídio e rodonita), o Si na forma de SiO. O elemento traço mais presente nas amostras de biominerais foi o Fe. A análise de ressonância paramagnética eletrônica mostrou as linhas de Mn2+ nas amostras de coral e madrepérola, antes da irradiação. Para amostras irradiadas, os defeitos encontrados foram os radicais CO2-, CO33-, CO3-, SO2-, SO3-, e num intervalo de g entre 2,0010 e 2,0062. Na análise por absorção óptica dos biominerais foram encontradas transições devido à presença de Mn nas amostras. Foi observado um pico termoluminescente (TL) em aproximadamente 140°C para os biominerais e em 180°C para os silicatos, cuja intensidade depende diretamente da dose. Para amostras expostas a diferentes tipos de radiações, o pico TL ocorre em temperaturas mais baixas. Para as curvas dose-resposta obtidas para esses materiais, foi possível determinar um intervalo de linearidade para o qual a sua aplicação em dosimetria de doses altas se torna possível. Levando-se em consideração o tipo de radiação, dentre os biominerais e os silicatos, obteve-se a menor dose detectável (40mGy), para a radiação gama em amostra de casca de ostra utilizando-se a técnica de medição de luminescência opticamente estimulada (LOE). Para radiação beta, as amostras de tremolita e diopsídio obtiveram a menor dose detectável (60mGy). No geral, obteve-se uma boa reprodutibilidade para as amostras, utilizando-se as técnicas TL, LOE e emissão exoeletrônica termicamente estimulada (TSEE) para as radiações alfa, beta e gama. Portanto, pode-se concluir que as amostras caracterizadas neste trabalho podem ser utilizadas como detectores/dosímetros de doses altas. / The predominant isomorphous form in the biominerals studied in this work (oyster shell, coral, mother of pearl and shell) was aragonite. The appearence of the calcite phase occurred at 500°C at a heating rate of 10°C/s for all samples except for the coral sample, which was 400°C, independent of the heating rate. The most abundant element in the biominerals samples was Ca in the CaO form, and in the silicates (tremolite, diopside and rhodonite) Si in the SiO form. The most common trace element observed in the biominerals samples was Fe. The analyses of electron paramagnetic resonance showed lines of Mn2+ in the coral and mother-of-pearl samples before irradiation. In the case of the irradiated samples, the defects found were CO2-, CO33-, CO3- and SO2-, in the g range between 2.0010 and 2.0062. In the analyses by optical absorption of biominerals, transitions due to the presence of Mn in the samples were found. A thermoluminescent (TL) peak at approximately 140°C was found for the biominerals and at 180°C for silicates, which intensity depends directly on the dose. For samples exposed to different types of radiation, the TL peak occurred at lower temperatures. From the dose-response curves obtained for these materials, it was possible to determine a linear range for which their application in high dose dosimetry becomes possible. Taking into account the radiation type, among biominerals and silicates, the lowest detectable dose (40mGy) to gamma radiation was achieved for oyster shell samples using the measuring technique of optically stimulated luminescence (OSL). Using beta radiation, for diopside and tremolite samples the lowest detectable dose of 60mGy was obtained. For all samples, using the TL, OSL and thermally stimulated exoelectron emission (TSEE) techniques in alpha, beta and gamma radiation beans a good response reproducibility was obtained. Therefore, the samples characterized in this work are suitable to be used as high dose detectors/dosimeters.

A forma isomórfica predominante nos biominerais (casca de ostra, coral, madrepérola e concha) estudados foi a aragonita. Contudo, o surgimento da fase calcita deu-se à temperatura de 500°C a uma taxa de aquecimento de 10°C/s para todas as amostras; e para a amostra de coral, à temperatura de 400°C, independente da taxa de aquecimento. O elemento mais abundante nas amostras de biominerais foi o Ca na forma de CaO e para os silicatos (tremolita, diopsídio e rodonita), o Si na forma de SiO. O elemento traço mais presente nas amostras de biominerais foi o Fe. A análise de ressonância paramagnética eletrônica mostrou as linhas de Mn2+ nas amostras de coral e madrepérola, antes da irradiação. Para amostras irradiadas, os defeitos encontrados foram os radicais CO2-, CO33-, CO3-, SO2-, SO3-, e num intervalo de g entre 2,0010 e 2,0062. Na análise por absorção óptica dos biominerais foram encontradas transições devido à presença de Mn nas amostras. Foi observado um pico termoluminescente (TL) em aproximadamente 140°C para os biominerais e em 180°C para os silicatos, cuja intensidade depende diretamente da dose. Para amostras expostas a diferentes tipos de radiações, o pico TL ocorre em temperaturas mais baixas. Para as curvas dose-resposta obtidas para esses materiais, foi possível determinar um intervalo de linearidade para o qual a sua aplicação em dosimetria de doses altas se torna possível. Levando-se em consideração o tipo de radiação, dentre os biominerais e os silicatos, obteve-se a menor dose detectável (40mGy), para a radiação gama em amostra de casca de ostra utilizando-se a técnica de medição de luminescência opticamente estimulada (LOE). Para radiação beta, as amostras de tremolita e diopsídio obtiveram a menor dose detectável (60mGy). No geral, obteve-se uma boa reprodutibilidade para as amostras, utilizando-se as técnicas TL, LOE e emissão exoeletrônica termicamente estimulada (TSEE) para as radiações alfa, beta e gama. Portanto, pode-se concluir que as amostras caracterizadas neste trabalho podem ser utilizadas como detectores/dosímetros de doses altas. / The predominant isomorphous form in the biominerals studied in this work (oyster shell, coral, mother of pearl and shell) was aragonite. The appearence of the calcite phase occurred at 500°C at a heating rate of 10°C/s for all samples except for the coral sample, which was 400°C, independent of the heating rate. The most abundant element in the biominerals samples was Ca in the CaO form, and in the silicates (tremolite, diopside and rhodonite) Si in the SiO form. The most common trace element observed in the biominerals samples was Fe. The analyses of electron paramagnetic resonance showed lines of Mn2+ in the coral and mother-of-pearl samples before irradiation. In the case of the irradiated samples, the defects found were CO2-, CO33-, CO3- and SO2-, in the g range between 2.0010 and 2.0062. In the analyses by optical absorption of biominerals, transitions due to the presence of Mn in the samples were found. A thermoluminescent (TL) peak at approximately 140°C was found for the biominerals and at 180°C for silicates, which intensity depends directly on the dose. For samples exposed to different types of radiation, the TL peak occurred at lower temperatures. From the dose-response curves obtained for these materials, it was possible to determine a linear range for which their application in high dose dosimetry becomes possible. Taking into account the radiation type, among biominerals and silicates, the lowest detectable dose (40mGy) to gamma radiation was achieved for oyster shell samples using the measuring technique of optically stimulated luminescence (OSL). Using beta radiation, for diopside and tremolite samples the lowest detectable dose of 60mGy was obtained. For all samples, using the TL, OSL and thermally stimulated exoelectron emission (TSEE) techniques in alpha, beta and gamma radiation beans a good response reproducibility was obtained. Therefore, the samples characterized in this work are suitable to be used as high dose detectors/dosimeters.

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.