A disposição de resíduos sólidos e a aplicação de pesticidas e fertilizantes podem levar ao aumento da concentração de metais pesados em solos e águas subterrâneas. A legislação sobre metais pesados quase sempre se refere aos seus teores totais, mas a avaliação do potencial de risco e da toxicidade requer a avaliação da proporção de metal que é móvel e, possivelmente, biodisponível. Alguns parâmetros numéricos têm sido utilizados para tomadas de decisões e para direcionar estratégias de prevenção ou de remediação de áreas contaminadas. O coeficiente de distribuição sólido-solução (Kd), definido como a relação entre as concentrações adsorvida e em solução, permite a comparação do comportamento de elementos em diferentes sistemas. Agências de proteção ambiental utilizam valores genéricos de Kd encontrados em referências bibliográficas que, por terem sido gerados a partir de condições distintas das da região tropical, podem levar a incorretas estimativas de risco. É evidente a necessidade da obtenção de valores de Kd que validem estas estimativas de contaminação ou que norteiem estratégias de intervenção em áreas já contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a retenção de metais pesados em 30 solos representativos do Estado de São Paulo, a partir da quantificação dos valores do coeficiente de distribuição (Kd) e da relação com atributos dos solos, tais como pH, CTC e teores de argila, matéria orgânica e de diversas formas de óxidos de Fe, Al e de Mn. Os coeficientes de distribuição foram obtidos de isotermas lineares de adsorção, construídas após a adição de 0,1; 0,5; 1,0; 2,5 e 5,0 mg L-1 de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, em experimentos tipo batch. As menores variações nos valores de Kd foram registradas para o Pb (uma ordem de magnitude - 121 a 7.020 L kg-1) e para o Ni (duas ordens de magnitude - 6 a 998 L kg-1), enquanto variações de quatro ordens de magnitude foram observadas para Cd (7-14.339 L kg-1), Co (2-34.473 L kg-1) e para Cr (1-21.267 L kg-1). Coeficientes de distribuição de zinco estiveram entre 5 a 123.849 L kg-1, variando cinco ordens de magnitude. Os valores foram similares àqueles que vêm sendo utilizados pela CETESB, exceto os de Cr e Ni. Obteve-se a seguinte ordem de afinidade: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. Mais de 55% da variação dos coeficientes de distribuição de cátions metálicos dos grupos IIB (Cd e Zn) e VIIIB (Co e Ni) foram explicados pelo pH. Na análise conjunta, CTC e pH explicaram cerca de 80% da variação dos valores de Kd de Cd, Co e de Ni e evidenciaram que mecanismos de adsorção não-específica estão envolvidos na retenção destes elementos. No caso dos coeficientes de distribuição de Cu e de Pb, o pH e os teores de argila responderam por cerca de 63% da sua variação. Os valores de Kd de Cr apresentaram correlação inversa com o pH, principalmente na análise conjunta com os teores de argila, e 61% da sua variação foi explicada por estas variáveis. / Disposal of solid residues and application of pesticides and fertilizers can lead to an increase in the concentration of heavy metals in soils and groundwater. The legislation on heavy metals nearly always refers to the total contents of these elements; however, an evaluation of their hazard potential and toxicity requires an assessment of the metal fraction that is mobile and possibly bioavailable. A few numerical parameters have been used as a foundation to make decisions and to focus on prevention or remediation strategies in contaminated areas. The solid-solution distribution coefficient (Kd), defined as the relation between metal concentrations that are adsorbed and those present in the solution, allows a comparison between the behavior of elements in different systems. Environmental protection agencies use generic Kd values found in bibliographic references; these values are often obtained under distinct conditions from those found in the tropical region, and may lead to an erroneous hazard estimates. Thus, it becomes clearly necessary to obtain Kd values that will validate these contamination estimates or provide guidance for intervention strategies in already contaminated areas. The objectives of this work were to evaluate heavy metal retention in 30 representative soils of the State of São Paulo, based on a quantification of distribution coefficient values (Kd) and their relation with soil attributes, such as pH, CEC and clay contents, organic matter, and various forms of Fe, Al, and Mn oxides. The distribution coefficients were obtained from linear adsorption isotherms, constructed after the addition of 0.1; 0.5; 1.0; 2.5; and 5.0 mg L-1 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn, in batch-type experiments. The smallest variations in Kd value were recorded for Pb (one order of magnitude - 121 to 7,020 L kg-1) and Ni (two orders of magnitude - 6 to 998 L kg-1), while variations indicating four orders of magnitude were observed for Cd (7-14,339 L kg-1), Co (2 - 34,473 L kg-1), and Cr (1 - 21,267 L kg-1). Zinc distribution coefficients were between 5 and 123,849 L kg-1, with a variation of five orders of magnitude. The values herein obtained were similar to those that have been used by CETESB, except for Cr and Ni. The following order of affinity was obtained: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. More than 55% of the variation in distribution coefficients for metallic cations of the groups IIB (Cd and Zn) and VIIIB (Co and Ni) were explained by pH. In the joint analysis, CEC and pH explained about 80% of the variation in Kd values for Cd, Co, and Ni, and showed that nonspecific adsorption mechanisms are involved in the retention of these elements. Regarding the distribution coefficients for Cu and Pb, pH and clay content accounted for about 63% of the variation. Kd values for Cr showed an inverse correlation with pH, especially in the joint analysis with clay contents, and 61% of the variation were explained by these variables.

As estacas helicoidais têm sido empregadas em diversos tipos de obras no Brasil e no mundo, principalmente em casos em que a fundação é submetida a carregamentos simultâneos de tração e de compressão ou que necessitam de rápida e facilitada instalação. O maior uso nacional é em fundações de torres de linhas de transmissão de energia, no entanto, são escassos os estudos do comportamento deste tipo de estaca em solos tropicais brasileiros. Considerando-se o crescimento do uso de estacas helicoidais no Brasil, e a necessidade de um melhor entendimento do comportamento deste tipo de fundação em nossos solos, o presente trabalho foi realizado para verificar a influência do arranjo das hélices, tanto do diâmetro quanto da quantidade, na capacidade de carga à tração das estacas helicoidais multi-hélices, instaladas em solo tropical da região de São Carlos, na cidade de Itirapina próxima a lagoa do Broa. A campanha de investigações geotécnicas foi composta por sondagens de simples reconhecimento (SPT) e ensaios de cone (CPT). Foram ensaiadas nove estacas, com diferentes configurações de diâmetro e de número de hélices, instaladas com a ponta em mesma profundidade, mesmo espaçamento entre hélices (igual a três vezes o maior diâmetro) e mesmo diâmetro de haste. Nesta investigação foram medidos os torques de instalação, e realizadas provas de cargas à tração do tipo estática com carregamento rápido. Como conclusões, o atrito lateral obtido com o ensaio CPT foi útil para verificar o efeito de perda de resistência do solo com a instalação da estaca; o método de capacidades de carga individuais obteve estimativas mais próximas as medidas em prova de carga; o efeito da configuração (cônicas ou cilíndricas) influencia no torque de instalação, mas não na capacidade de carga das estacas; o acréscimo de diâmetro médio das estacas é interessante para acréscimos na capacidade de carga, no entanto o acréscimo do número de hélices, a hélice superior sempre absorve menores cargas do que a hélice da ponta da estaca. / The helical piles have been used in different types of constructions, especially in cases where the foundation is subjected to tension and compression loads. In Brazil, this type of pile is normally used as the foundation of towers of power transmission lines, as guyed masts and self-supporting towers. However, there are few studies about the behavior of helical piles in Brazilian tropical soils. Considering the growing use of helical piles in Brazil, and the need of a better understanding of the behavior of this type of foundation in our soils, this study was conducted to evaluate the influence of the arrangement of the helices on the uplift capacity of helical piles installed in the tropical soil of São Carlos zone of São Paulo State. For this study, geotechnical investigations were carried out: standard penetration tests (SPT) and cone tests (CPT). Nine piles with different configurations (diameter and number of blades) were tested after being installed with the tip at the same final depth into the ground, and the same relative helix spacing (S/D>3). For this investigation, the torque necessary to install the piles were recorded, and subsequently static tensile loads tests were performed on all piles. As results: the lateral friction obtained with the CPT test was useful to check the effect of losing soil strength with the installation of the screw pile, the individual bearing method obtained estimates closer measurements in load test then cylindrical shear method; the effect of configuration (conical or cylindrical) influences on the torque installation, but not the uplift capacity of the screw piles, increases in the size of average diameter of helix in screw piles make increases in uplift capacity, however the increase in the number of helix did not appear as good as increases in the average diameter of the helix.

The mixture of herbicides is a widely used technique in weed control in several crops, including maize. However, interactions that might potentially result from mixing herbicides are a matter of constant concern and research. Soils are ideal settings to study transport and behavior of herbicides along gradients of physicochemical properties. The aim of this study was to evaluate sorption-desorption, leaching mineralization, biodegradation, and microbial respiration of mesotrione applied alone and mixed with S-metolachlor + terbuthylazine in samples from Brazilian sites cultivated with maize. The sorption-desorption of 14C-labeled [cyclohexane-2-14C] mesotrione was evaluated using the batch method, leaching was in glass columns, mineralization and degradation experiments were conducted using biometric flask, and microbial respiration was established according to the soil microorganisms: carbon transformation test with 14C-glucose solution in biometric flasks as well. Sorption of mesotrione applied alone and mixed had Kd sorption coefficient) values ranging from 0.08 to 5.05 kg L-1 and from 0.09 to 5.20 kg L-1, respectively, with similar behavior across soils. Mesotrione sorption was influenced primarily by the clay mineral (CM) content and the soil pH. Leaching of mesotrione is relatively high in the tropical soils and correlates with the pH (R2 = -0.84) and CM content (R2 = 0.75) and may pose a potential groundwater contamination risk. From the 49 d laboratory incubation data, increased mineralization half-life of mesotrione were observed for the mixture of herbicides, ranging from a 4 d increase for the sandy loam soil to a 1 d increase in the sandy clay texture soils. Mesotrione degradation rate had a 2-fold increase in the sandy loam compared to the sandy clay soil. Two metabolites can be identified from mesotrione degradation, 4-methyl-sulfonyl-2-nitrobenzoic acid (MNBA) and 2-amino-4-methylsulfonyl benzoic acid (AMBA). For unamended soil - control (without herbicide), microbial activity followed similar behavior to amended soil with herbicides in total 14CO2 released and accumulated, ranging from 23 to 27%. The mode of application of mesotrione did not influence sorption, desorption or leaching. Mesotrione sorption was relatively low in soils, which creates the high potential for leaching in maize producing areas. Thus, recommendations for mesotrione application, without the prior knowledge of the soil physical and chemical properties can result in an inefficient weed control. Mesotrione biotransformation was relatively quick, indicating this herbicide has low persistence, and consequently, low residual effect on crops and weeds when present in similar soils to this present study. Microbial respiration for all treatments was slightly higher in the sandy clay compared with sandy loam soil; although soil samples with application of herbicides (alones and in a mixture) did not have decreased basal microbial respiration or mineralization rate of glucose / A mistura de herbicidas é uma técnica amplamente utilizada no controle de plantas daninhas em diversas culturas, incluindo o milho. No entanto, as interações que podem potencialmente resultar da mistura de herbicidas são uma questão de constante preocupação e pesquisa. Os solos são os locais ideais para estudar o transporte e o comportamento de herbicidas ao longo dos gradientes de propriedades físico-químicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a sorção-dessorção, lixiviação, mineralização, biodegradação e respiração microbiana do mesotrione aplicado isolado e misturado com S-metolachlor + terbuthylazine em amostras de locais brasileiros cultivados com milho. A sorção-dessorção do mesotrione 14C-marcado [ciclohexano-2-14C] foi avaliada utilizando o método de lote, a lixiviação foi em colunas de vidro, experimentos de mineralização e de degradação foi realizados utilizando frascos biométricos e a respiração microbiana foi estabelecida de acordo com os microorganismos do solo: teste de transformação de carbono com uma solução de 14C-glicose em frascos biométricos também. A sorção do mesotrione aplicado isolado e misturado apresentou valores de Kd (coeficiente de sorção) varando de 0,08 à 5,05 kg L-1 e de 0,09 à 5,20 kg L-1, respectivamente, com comportamento semelhante nos solos. A sorção do mesotrione foi influenciada principalmente pelo teor de argila mineral (CM) e o pH do solo. A lixiviação do mesotrione é relativamente elevada nos solos tropicais e correlaciona-se com o pH (R2 = -0,84) e teor de CM (R2 = 0,75) e pode representar um potencial risco de contaminação das águas subterrâneas. A partir dos dados de laboratório de 49 dias de incubação, o aumento da meia-vida de mineralização do mesotrione foi observado para a mistura de herbicidas, variando de um aumento de 4 dias do solo franco-arenoso para um aumento de 1 dia nos solos de textura argilo-arenosa. A taxa de degradação do mesotrione apresentou um aumento de 2 vezes no franco-arenoso em relação ao solo de textura argilo-arenosa. Dois metabólitos podem ser identificados a partir de degradação do mesotrione, o ácido 4-metil-sulfonil-2-nitrobenzóico (MNBA) e 2-amino-4-metilsulfonil benzóico (AMBA). Para o solo sem alterações - controle (sem aplicação de herbicida), a atividade microbiana seguiu comportamento similar ao solo tratado com herbicidas no total de 14CO2 liberado e acumulado, variando de 23 a 27%. O modo de aplicação do mesotrione não influenciou a sorção, dessorção ou lixiviação. A sorção do mesotrione foi relativamente baixa nos solos, que gera alto potencial de lixiviação em áreas produtoras de milho. Assim, as recomendações para a aplicação do mesotrione, sem o conhecimento prévio das propriedades físicas e químicas do solo podem resultar em um ineficiente controle de plantas daninhas. A biotransformação do mesotrione foi relativamente rápida, indicando que este herbicida tem baixa persistência, e, consequentemente, baixo efeito residual sobre as culturas e plantas daninhas, quando presentes em solos semelhantes ao presente estudo. A respiração microbiana em todos os tratamentos foi ligeiramente superior no argilo-arenoso em comparação com o solo franco-arenoso; embora as amostras de solo com aplicação de herbicidas (isolados e em uma mistura) não têm diminuído a respiração microbiana basal ou a taxa de mineralização da glicose

Esta tese apresenta uma proposta para caracterização da fração fina de solos tropicais, baseada na superfície específica dos argilo-minerais nela presentes. A partir da superfície específica, determinada pela adsorção do corante azul de metileno, são estabelecidos graus de atividade para os solos analisados. Essa atividade é então comparada com a previsão de comportamento dos solos, obtida da classificação MCT (Miniatura, Compactado e Tropical). Para tanto, é feita uma avaliação dos fatores que influem nos ensaios de adsorção de azul de metileno (método da mancha) e, são comparados, exaustivamente, para 297 amostras de solos, os resultados da adsorção de azul de metileno com a previsão de comportamento dada pela MCT. Conclui-se que a utilização da adsorção de azul de metileno é promissora para a caracterização da fração fina de solos tropicais, permitindo estabelecer, com razoável segurança, a atividade dos argilo-minerais presentes e que existe uma boa concordância entre os resultados da adsorção de azul de metileno e os fornecidos pela classificação MCT. / A strategy to identify the thin fraction of tropical soils, based on the specific surfaces of its clay minerals, is presented in this work. The specific surface, obtained through the adsorption of methylene blue, helps to establish the activity levels of the studied soils. These levels are compared with the expected behavior of the same soils, obtained from the MCT classification (Miniature, Compacted, Tropical). The factors that can affect the adsorption tests made with methylene blue (using the spot test) are evaluated and 297 soil samples are exhaustively tested and compared with the expected behavior defined in the MCT classification. The main conclusion of the work is that the activity levels found with methylene blue adsorption seem to be a promising strategy for the identification of the thin fraction of tropical soils. It helps to assert, with a good degree of confidence, the activity levels of the mineral clay portions, showing a good agreement with the results of the MCT classification.

Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila. / Recently the persulfate application for in situ chemical oxidation at areas contaminated by organic compounds gained notoriety. However, the persulfate can interact with the solid matrix of the soil favoring the formation of free radicals, avoiding the oxidant access to the contaminant due to the oxidation of reduced compounds present in the soil or by changing the hydraulic properties of the soil. This research aimed to evaluate if the interactions between the persulfate solutions and three Brazilian tropical soils could eventually interfere on the persulfate oxidation capacity and if the interaction between them could modify the hydraulic properties of the soil. For such, oxidation tests were performed with soils: Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) and Neossolo Quartzarênico (NQ) with persulfate solution (1 and 14 g/L) through batch tests and LV oxidation by persulfate solution (9 and 14 g/L) on undisturbed columns. The results showed that persulfate decay followed a first order model and oxidant consumption was not finite. The higher reaction rate coefficient (kobs) was observed in the reactor with LV. This higher interaction was due to the difference in the mineralogical composition and surface area. Kaolinite, gibbisita and iron oxides showed greater interaction with persulfate. The pH reduction on the reactor solution caused the aluminum and iron leaching due to dissolution of minerals. The mobilized iron may have participated as a reaction catalyst favoring the formation of free radicals although it was the major responsible for the oxidant consumption. Part of oxidized iron may have been precipitated as crystalline oxide favoring the clogged pores. As a consequence of the higher mass proportion between persulfate and soil, the kobs constant obtained in the column test was 23 times higher than the one observed on the batch test, even utilizing a concentration 1.5 times lower than bath test. There was a reduction in the soil hydraulic conductivity and the water flow proved to be heterogeneous after oxidation due to changes in minerals structure. For remediation purposes in areas with predominance of tropical soils, especially LV, the formation of free radicals may occur but an accented and not finite oxidant consumption may happen. It is verified that the pH solution should not be inferior than 5 to prevent the mobilization of metals to the groundwater and a possible pores clogging by the breakdown of the clay grains.

Admite-se normalmente na Mecânica dos Solos que os solos que são expansivos em presença d\'água, são contrácteis ao perderem umidade, e vice-versa. Nas regiões tropicais, encontra-se solos, como por exemplo as argilas e solos argilosos sedimentares de baixadas ou ainda argilas e solos argilosos saprolíticos, que assim se comportam quanto às propriedade de expansão e de contração. Graças à atuação do clima quente e úmido das regiões tropicais, os solos se formam e se desenvolvem rápida e intensamente. Os solos tropicais saprolíticos e lateríticos podem apresentar composição mineralógica e estrutura peculiares resultantes destes processos de intemperismo. Dadas estas características, eles podem se comportar de forma particular sob diversos aspectos e, em especial neste trabalho, são abordadas suas \"anomalias\" quanto à expansão e à contração. Há solos tropicais, como as argilas e solos argilosos lateríticos, que são geralmente pouco expansivos, embora contrácteis. De outro lado, existem siltes e solos siltosos micáceos e/ou caulínicos saprolíticos que são frequentemente muito expansivos, apesar de serem pouco ou não contrácteis. Hipóteses sobre os mecanismos envolvidos nos processos de expansão e de contração são feitas na tentativa de compreender o comportamento particular destes solos. Algumas propriedades dos solos de grande interesse à pavimentação, como resistência e perda de resistência em presença d\'água, deformações em geral, fissuras e trincas de contração, entre outras, dependem também do tipo de comportamento do solo à expansão e à contração. Ensaios em amostras compactadas mostram como alguns tipos de comportamento podem ser previstos através da expansão e da contração.Estuda-se os efeitos da secagem dos solos compactados, fenômeno comum nas regiões tropicais, seja logo após a construção. Como já na fase de utilização das rodovias. Constata-se que para solos argilosos e siltosos saprolíticos, como para grande parte dos solos transportados, a secagem é em geral prejudicial, tornando o solo compactado potencialmente mais expansivo e com maior perda de capacidade de suporte em contato com a água. Contrariamente, há alguns tipos de solos lateríticos onde a secagem imprime efeitos benéficos irreversíveis ao solo, gerando uma diminuição na expansão e na perda de resistência quando em presença d\'água. Propõe-se ensaios de reexpansão com medida da capacidade de reabsorção d\'água após secagem de pastilhas moldadas no limite de liquidez e da resistência à penetração do cone para identificar estes solos tropicais lateríticos que possam apresentar melhorias de comportamento pela secagem após compactação. A secagem promove cimentação entre as partículas do solo com a formação de \"agregados\". Utiliza-se ensaios cíclicos de secagem-infiltração em corpos de prova compactados para a verificação da estabilidade destes \"agregados\" em presença d\'água, ou seja, da durabilidade desta transformação. Chamam-se solos \"auto-estabilizantes\" aqueles que por desidratação formam \"agregados\" estáveis e duráveis. Na conclusão do presente trabalho, valendo-se do comportamento diferenciado à expansão e à contração de certos grupos de solos tropicais, novos critérios são estabelecidos como proposta para uma classificação geotécnica de solos tropicais para aplicação viária. / In Soil Mechanics it is widely accepted that soils which swell when wet shrink as their water content diminishes and vice versa. In tropical regions there are soils such as sedimentary clay soils or even saprolitic clay soils which conform to this pattern of shrinking and swelling. Because of the hot, wet, tropical climate soil formation and evolution is rapid and intense. These weathering processes may result in saprolitic and lateritic soils having a distinctive mineralogical composition and structure. Given these characteristics they may exhibit unusual behavior patterns in may ways. This paper deals specifically with those anomalies concerning soil shrinkage and swelling. There are some tropical soils, for example lateritic soils, which swell very little and yet can shrink considerably. On the other hand there are various types of micaceous and/or kaolinic saprolitic silt soils which can swell considerably but which shrink very little or not at all. This work contains some hypotheses concerning the mechanisms involved in these swelling and shrinking processes in attempt to understand the special behavior pattern of these soils. Some soil properties which are of great importance to pavement, such as strength and strength loss when contact with water occurs, deformation in general, fissures and cracks due to shrinkage, also depend on the type of soil behavior patterns observed in shrinkage and swelling. Tests on compacted samples have shown how some types of behavior can be predicted through shrinkage and swelling. Studies have been made of the effects of the drying of compacted soils, a common phenomenon in tropical regions, which may occur shortly after construction is completed or when the highways are already operative.These studies show that for both saprolitic silt and clay soils drying has usually a detrimental effect by making the compacted soil more susceptible to swelling and leading to a greater loss of bearing capacity when rewet. However, there are some types of lateritic soils where drying has irreversible beneficial effects on the soil, reducing both swelling and strength loss. As part of my research I used reswelling tests that measure the capacity for water re-absorption of dried soil pats and the fall cone penetration strength after the re-absorption in order to identify those lateritic tropical soils that benefit from drying after compaction. These soils have a self-bonding capacity which facilitates the formation of \"aggregates\". Cycle tests of drying-rewetting were conducted on compacted specimens to verify the stability of the \"aggregates\" when the water content changes or in the other words, the durability of this transformation. Those soils which when dehydrated form stable aggregates are called \"self-stabilizing\". In the final part of my work, new criterias based on the different behavior patterns of certain tropical soils for swelling and shrinkage are established as part of a new geotechnical classification of tropical soils for road construction purposes.

No Estado de São Paulo, a CETESB (1993), a exemplo da maioria das legislações e regulamentações ambientais em todo o mundo, recomenda que o coeficiente de permeabilidade da camada de impermeabilização de fundo de solo compactado (CCL ou compacted clay liner) em aterros sanitários seja menor ou igual a 10\'POT.-9\' m/s. O material mais utilizado para este fim é a argila; porém, esse material já está escasso na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), na qual são abundantes solos saprolíticos derivados de rochas ácidas. Estudos anteriores mostraram que a permeabilidade de um solo saprolítico siltoso de filito da RMSP, da ordem de 5x10\'POT.-8\' m/s no ponto ótimo de compactação na energia normal, diminui para 6x10\'POT.-10\' m/s com adição de 5% de bentonita em peso seco e compactação na energia modificada. Este estudo visou a conhecer os efeitos da adição da bentonita no comportamento à resistência e compressibilidade desse material na presença de água e na presença de lixiviado, pois mudanças das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo de revestimento podem comprometer sua integridade, levando à contaminação do solo e da água subterrânea. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto, adensamento edométrico e expansão com o solo natural e com uma mistura de solo com 5% de bentonita, compactados na energia modificada. A adição de 5% de bentonita ao solo saprolítico de filito causou pequena alteração na resistência (aumento da coesão e redução do ângulo de atrito, mas gerando envoltórias de resistência praticamente coincidentes na faixa de tensões estudadas) e ligeiro aumento da compressibilidade e da expansão. Portanto, o material torna-se adequado em termos de permeabilidade sem que sejam alteradas significativamente suas demais propriedades geotécnicas. A percolação de lixiviado pelo solo natural e pela mistura do solo com 5% de bentonita causou uma redução do coeficiente de permeabilidade para 3x10\'POT.-10\' m/s, um aumento pouco significativo na compressibilidade, uma redução na expansão e uma pequena alteração nos parâmetros de resistência, a qual praticamente não modifica as envoltórias de resistência na faixa de tensões estudadas. Pode-se concluir que os dois materiais são compatíveis com o lixiviado. Tendo em vista os resultados obtidos, a mistura de solo saprolítico de filito com 5% de bentonita compactada na energia modificada é um material adequado para a construção de revestimentos de fundo de aterros sanitários. / The Environmental Protection Agency from São Paulo State (Brazil), as most environmental regulations in the world, recommends a permeability coefficient equal or lower than 10\'POT.-9\' m/s for the bottom mineral liner in sanitary landfills. Clays are nowadays scarce in the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP), whereas saprolitic sandy silts derived from acidic rocks are abundant in the area. Previous studies showed that the permeability of a saprolitic silt derived from phyllite from MRSP, which is 5x10\'POT.-8\' m/s at the optimum water content under normal Proctor effort, decreases to 6x10\'POT.-10\' m/s with the addition of 5% bentonite (dry weight) and compaction under modified Proctor effort. This research aimed at verifying the effects of bentonite addition on the shear strength and compressibility of this material in the presence of water and leachate, since alterations in the mechanical an hydraulic properties may damage the bottom liner and cause the pollution of the subsoil and subterranean waters. Direct shear, edometric compression and expansion tests were carried out with the natural soil and a mixture of soil and 5% bentonite, compacted under modified Proctor effort. The addition of 5% bentonite to the soil caused a slight alteration in the shear strength (increase of cohesion and decrease of friction angle, however resulting in practically coincident strength envelopes for the range of applied stresses), and slight increase of compressibility and expansion. Therefore, the material is adequate in terms of permeability without significant alteration of other geo-mechanical properties. Leachate seepage through the natural soil and through the mixture resulted in a reduction of permeability to 3x10\'POT.-10\' m/s, and a slight increase of compressibility, a reduction of expansion and a slight alteration in shear strength parameters, which however practically did not modify the strength envelopes for the range of applied stresses. It can be concluded the both materials are compatible to the leachate. Based on the results of this research, a mixture of the saprolitic soil of phyllite with 5% bentonite compacted under modified Proctor energy is an adequate material for the construction of bottom liners in sanitary landfills.

A disposição de resíduos sólidos e a aplicação de pesticidas e fertilizantes podem levar ao aumento da concentração de metais pesados em solos e águas subterrâneas. A legislação sobre metais pesados quase sempre se refere aos seus teores totais, mas a avaliação do potencial de risco e da toxicidade requer a avaliação da proporção de metal que é móvel e, possivelmente, biodisponível. Alguns parâmetros numéricos têm sido utilizados para tomadas de decisões e para direcionar estratégias de prevenção ou de remediação de áreas contaminadas. O coeficiente de distribuição sólido-solução (Kd), definido como a relação entre as concentrações adsorvida e em solução, permite a comparação do comportamento de elementos em diferentes sistemas. Agências de proteção ambiental utilizam valores genéricos de Kd encontrados em referências bibliográficas que, por terem sido gerados a partir de condições distintas das da região tropical, podem levar a incorretas estimativas de risco. É evidente a necessidade da obtenção de valores de Kd que validem estas estimativas de contaminação ou que norteiem estratégias de intervenção em áreas já contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a retenção de metais pesados em 30 solos representativos do Estado de São Paulo, a partir da quantificação dos valores do coeficiente de distribuição (Kd) e da relação com atributos dos solos, tais como pH, CTC e teores de argila, matéria orgânica e de diversas formas de óxidos de Fe, Al e de Mn. Os coeficientes de distribuição foram obtidos de isotermas lineares de adsorção, construídas após a adição de 0,1; 0,5; 1,0; 2,5 e 5,0 mg L-1 de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, em experimentos tipo batch. As menores variações nos valores de Kd foram registradas para o Pb (uma ordem de magnitude – 121 a 7.020 L kg-1) e para o Ni (duas ordens de magnitude - 6 a 998 L kg-1), enquanto variações de quatro ordens de magnitude foram observadas para Cd (7-14.339 L kg-1), Co (2-34.473 L kg-1) e para Cr (1-21.267 L kg-1). Coeficientes de distribuição de zinco estiveram entre 5 a 123.849 L kg-1, variando cinco ordens de magnitude. Os valores foram similares àqueles que vêm sendo utilizados pela CETESB, exceto os de Cr e Ni. Obteve-se a seguinte ordem de afinidade: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. Mais de 55% da variação dos coeficientes de distribuição de cátions metálicos dos grupos IIB (Cd e Zn) e VIIIB (Co e Ni) foram explicados pelo pH. Na análise conjunta, CTC e pH explicaram cerca de 80% da variação dos valores de Kd de Cd, Co e de Ni e evidenciaram que mecanismos de adsorção não-específica estão envolvidos na retenção destes elementos. No caso dos coeficientes de distribuição de Cu e de Pb, o pH e os teores de argila responderam por cerca de 63% da sua variação. Os valores de Kd de Cr apresentaram correlação inversa com o pH, principalmente na análise conjunta com os teores de argila, e 61% da sua variação foi explicada por estas variáveis. / Disposal of solid residues and application of pesticides and fertilizers can lead to an increase in the concentration of heavy metals in soils and groundwater. The legislation on heavy metals nearly always refers to the total contents of these elements; however, an evaluation of their hazard potential and toxicity requires an assessment of the metal fraction that is mobile and possibly bioavailable. A few numerical parameters have been used as a foundation to make decisions and to focus on prevention or remediation strategies in contaminated areas. The solid-solution distribution coefficient (Kd), defined as the relation between metal concentrations that are adsorbed and those present in the solution, allows a comparison between the behavior of elements in different systems. Environmental protection agencies use generic Kd values found in bibliographic references; these values are often obtained under distinct conditions from those found in the tropical region, and may lead to an erroneous hazard estimates. Thus, it becomes clearly necessary to obtain Kd values that will validate these contamination estimates or provide guidance for intervention strategies in already contaminated areas. The objectives of this work were to evaluate heavy metal retention in 30 representative soils of the State of São Paulo, based on a quantification of distribution coefficient values (Kd) and their relation with soil attributes, such as pH, CEC and clay contents, organic matter, and various forms of Fe, Al, and Mn oxides. The distribution coefficients were obtained from linear adsorption isotherms, constructed after the addition of 0.1; 0.5; 1.0; 2.5; and 5.0 mg L-1 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn, in batch-type experiments. The smallest variations in Kd value were recorded for Pb (one order of magnitude – 121 to 7,020 L kg-1) and Ni (two orders of magnitude - 6 to 998 L kg-1), while variations indicating four orders of magnitude were observed for Cd (7-14,339 L kg-1), Co (2 - 34,473 L kg-1), and Cr (1 - 21,267 L kg-1). Zinc distribution coefficients were between 5 and 123,849 L kg-1, with a variation of five orders of magnitude. The values herein obtained were similar to those that have been used by CETESB, except for Cr and Ni. The following order of affinity was obtained: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. More than 55% of the variation in distribution coefficients for metallic cations of the groups IIB (Cd and Zn) and VIIIB (Co and Ni) were explained by pH. In the joint analysis, CEC and pH explained about 80% of the variation in Kd values for Cd, Co, and Ni, and showed that nonspecific adsorption mechanisms are involved in the retention of these elements. Regarding the distribution coefficients for Cu and Pb, pH and clay content accounted for about 63% of the variation. Kd values for Cr showed an inverse correlation with pH, especially in the joint analysis with clay contents, and 61% of the variation were explained by these variables.

Esta tese apresenta uma proposta para caracterização da fração fina de solos tropicais, baseada na superfície específica dos argilo-minerais nela presentes. A partir da superfície específica, determinada pela adsorção do corante azul de metileno, são estabelecidos graus de atividade para os solos analisados. Essa atividade é então comparada com a previsão de comportamento dos solos, obtida da classificação MCT (Miniatura, Compactado e Tropical). Para tanto, é feita uma avaliação dos fatores que influem nos ensaios de adsorção de azul de metileno (método da mancha) e, são comparados, exaustivamente, para 297 amostras de solos, os resultados da adsorção de azul de metileno com a previsão de comportamento dada pela MCT. Conclui-se que a utilização da adsorção de azul de metileno é promissora para a caracterização da fração fina de solos tropicais, permitindo estabelecer, com razoável segurança, a atividade dos argilo-minerais presentes e que existe uma boa concordância entre os resultados da adsorção de azul de metileno e os fornecidos pela classificação MCT. / A strategy to identify the thin fraction of tropical soils, based on the specific surfaces of its clay minerals, is presented in this work. The specific surface, obtained through the adsorption of methylene blue, helps to establish the activity levels of the studied soils. These levels are compared with the expected behavior of the same soils, obtained from the MCT classification (Miniature, Compacted, Tropical). The factors that can affect the adsorption tests made with methylene blue (using the spot test) are evaluated and 297 soil samples are exhaustively tested and compared with the expected behavior defined in the MCT classification. The main conclusion of the work is that the activity levels found with methylene blue adsorption seem to be a promising strategy for the identification of the thin fraction of tropical soils. It helps to assert, with a good degree of confidence, the activity levels of the mineral clay portions, showing a good agreement with the results of the MCT classification.

No Estado de São Paulo, a CETESB (1993), a exemplo da maioria das legislações e regulamentações ambientais em todo o mundo, recomenda que o coeficiente de permeabilidade da camada de impermeabilização de fundo de solo compactado (CCL ou compacted clay liner) em aterros sanitários seja menor ou igual a 10\'POT.-9\' m/s. O material mais utilizado para este fim é a argila; porém, esse material já está escasso na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), na qual são abundantes solos saprolíticos derivados de rochas ácidas. Estudos anteriores mostraram que a permeabilidade de um solo saprolítico siltoso de filito da RMSP, da ordem de 5x10\'POT.-8\' m/s no ponto ótimo de compactação na energia normal, diminui para 6x10\'POT.-10\' m/s com adição de 5% de bentonita em peso seco e compactação na energia modificada. Este estudo visou a conhecer os efeitos da adição da bentonita no comportamento à resistência e compressibilidade desse material na presença de água e na presença de lixiviado, pois mudanças das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo de revestimento podem comprometer sua integridade, levando à contaminação do solo e da água subterrânea. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto, adensamento edométrico e expansão com o solo natural e com uma mistura de solo com 5% de bentonita, compactados na energia modificada. A adição de 5% de bentonita ao solo saprolítico de filito causou pequena alteração na resistência (aumento da coesão e redução do ângulo de atrito, mas gerando envoltórias de resistência praticamente coincidentes na faixa de tensões estudadas) e ligeiro aumento da compressibilidade e da expansão. Portanto, o material torna-se adequado em termos de permeabilidade sem que sejam alteradas significativamente suas demais propriedades geotécnicas. A percolação de lixiviado pelo solo natural e pela mistura do solo com 5% de bentonita causou uma redução do coeficiente de permeabilidade para 3x10\'POT.-10\' m/s, um aumento pouco significativo na compressibilidade, uma redução na expansão e uma pequena alteração nos parâmetros de resistência, a qual praticamente não modifica as envoltórias de resistência na faixa de tensões estudadas. Pode-se concluir que os dois materiais são compatíveis com o lixiviado. Tendo em vista os resultados obtidos, a mistura de solo saprolítico de filito com 5% de bentonita compactada na energia modificada é um material adequado para a construção de revestimentos de fundo de aterros sanitários. / The Environmental Protection Agency from São Paulo State (Brazil), as most environmental regulations in the world, recommends a permeability coefficient equal or lower than 10\'POT.-9\' m/s for the bottom mineral liner in sanitary landfills. Clays are nowadays scarce in the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP), whereas saprolitic sandy silts derived from acidic rocks are abundant in the area. Previous studies showed that the permeability of a saprolitic silt derived from phyllite from MRSP, which is 5x10\'POT.-8\' m/s at the optimum water content under normal Proctor effort, decreases to 6x10\'POT.-10\' m/s with the addition of 5% bentonite (dry weight) and compaction under modified Proctor effort. This research aimed at verifying the effects of bentonite addition on the shear strength and compressibility of this material in the presence of water and leachate, since alterations in the mechanical an hydraulic properties may damage the bottom liner and cause the pollution of the subsoil and subterranean waters. Direct shear, edometric compression and expansion tests were carried out with the natural soil and a mixture of soil and 5% bentonite, compacted under modified Proctor effort. The addition of 5% bentonite to the soil caused a slight alteration in the shear strength (increase of cohesion and decrease of friction angle, however resulting in practically coincident strength envelopes for the range of applied stresses), and slight increase of compressibility and expansion. Therefore, the material is adequate in terms of permeability without significant alteration of other geo-mechanical properties. Leachate seepage through the natural soil and through the mixture resulted in a reduction of permeability to 3x10\'POT.-10\' m/s, and a slight increase of compressibility, a reduction of expansion and a slight alteration in shear strength parameters, which however practically did not modify the strength envelopes for the range of applied stresses. It can be concluded the both materials are compatible to the leachate. Based on the results of this research, a mixture of the saprolitic soil of phyllite with 5% bentonite compacted under modified Proctor energy is an adequate material for the construction of bottom liners in sanitary landfills.