Using numerical classification of profiles based on Vis-NIR spectra to distinguish soils from the Piracicaba Region, Brazil

Considering that information from soil reflectance spectra is underutilized in soil classification, this paper aimed to evaluate the relationship of soil physical, chemical properties and their spectra, to identify spectral patterns for soil classes, evaluate the use of numerical classification of profiles combined with spectral data for soil classification. We studied 20 soil profiles from the municipality of Piracicaba, State of São Paulo, Brazil, which were morphologically described and classified up to the 3rd category level of the Brazilian Soil Classification System (SiBCS). Subsequently, soil samples were collected from pedogenetic horizons and subjected to soil particle size and chemical analyses. Their Vis-NIR spectra were measured, followed by principal component analysis. Pearson's linear correlation coefficients were determined among the four principal components and the following soil properties: pH, organic matter, P, K, Ca, Mg, Al, CEC, base saturation, and Al saturation. We also carried out interpretation of the first three principal components and their relationships with soil classes defined by SiBCS. In addition, numerical classification of the profiles based on the OSACA algorithm was performed using spectral data as a basis. We determined the Normalized Mutual Information (NMI) and Uncertainty Coefficient (U). These coefficients represent the similarity between the numerical classification and the soil classes from SiBCS. Pearson's correlation coefficients were significant for the principal components when compared to sand, clay, Al content and soil color. Visual analysis of the principal component scores showed differences in the spectral behavior of the soil classes, mainly among Argissolos and the others soils. The NMI and U similarity coefficients showed values of 0.74 and 0.64, respectively, suggesting good similarity between the numerical and SiBCS classes. For example, numerical classification correctly distinguished Argissolos from Latossolos and Nitossolos. However, this mathematical technique was not able to distinguish Latossolos from Nitossolos Vermelho férricos, but the Cambissolos were well differentiated from other soil classes. The numerical technique proved to be effective and applicable to the soil classification process.

Espectros Vis-NIR do Solo e Fuzzy K-Médias Aplicados na Delimitação de Unidades de Mapeamento de Solos em Topossequências

RESUMO O conhecimento dos solos é cada vez mais importante para que o uso dele seja realizado corretamente na agropecuária, no crescimento urbano, na conservação dos recursos naturais, entre outros. Entretanto, verifica-se carência de profissionais qualificados para a caracterização e os mapeamentos pedológicos, particularmente em escalas de maior detalhamento. Essa carência, aliada aos avanços das ferramentas computacionais e do sensoriamento remoto, promoveu o surgimento do Mapeamento Digital de Solos (MDS), que busca auxiliar e agilizar as atividades de levantamento pedológico. Assim, este trabalho objetivou desenvolver uma metodologia de delimitaçao de unidades de solos em topossequências por meio do comportamento espectral dos solos no comprimento de onda do Visível-Infravermelho Próximo (Vis-NIR). A metodologia espectral consistiu na obtenção das curvas espectrais dos solos por meio do espectrorradiômetro FieldSpecPro e da redução do número de informações espectrais por meio da análise de Componentes Principais, seguida de agrupamento das amostras mediante método fuzzy k-médias. Foram selecionadas cinco topossequências com pontos equidistantes de 30 m para caracterizar as classes de solos e amostragens. Foram descritas oito classes de solos distintas, que tiveram caracterização detalhada e classificação em perfis pedológicos. No restante dos pontos, a caracterização das classes de solos foi feita com base na classificação dos solos realizada nos perfis pedológicos, com coleta de amostras por meio de tradagens nas profundidades de 0,00-0,20 e 0,80-1,00 m, perfazendo o total de 162 amostras ao longo das cinco topossequências. As amostras foram analisadas pelas metodologias convencional e espectral, para que os resultados pudessem ser comparados e avaliados. Dessa forma, foram realizadas análises morfológicas, físicas (textura) e químicas nas amostras de solo. Das cinco topossequências estudadas, os resultados foram satisfatoriamente semelhantes; alguns solos não foram perfeitamente individualizados pela metodologia espectral, em razão da grande semelhança em seus comportamentos espectrais, como demonstrado pelo Latossolo Vermelho Férrico e Nitossolo Vermelho Férrico. A metodologia espectral foi capaz de diferenciar solos com resposta espectral distinta e estabelecer limites nas topossequências, apresentando grande potencial para ser implementada em levantamentos pedológicos.

Projeção da distribuição diamétrica de povoamentos de eucalipto em diferentes amplitudes de classe

O objetivo deste trabalho foi verificar a qualidade da modelagem da distribuição diamétrica de povoamentos equiâneos de eucalipto, de acordo com a variação na amplitude de classe utilizada. Avaliaram-se tanto o ajuste da função aos dados observados quanto a projeção dos parâmetros da função, por meio de um modelo de distribuição diamétrica. Foram utilizados dados de 48 parcelas permanentes, obtidos em quatro ocasiões. Constatou-se equivalência estatística entre as distribuições observadas e as estimadas pela função Weibull, em todas as situações. A função Weibull ajustou-se adequadamente aos dados, independentemente da amplitude de classe; no entanto, a redistribuição teórica dos diâmetros por classe, por meio de um modelo de distribuição diamétrica, foi afetada pela amplitude de classe.

Abordagens semiquantitativa e quantitativa na avaliação da textura do solo por espectroscopia de reflectância bidirecional no VIS-NIR-SWIR

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da espectroscopia de reflectância no VIS-NIR-SWIR, para a caracterização granulométrica de amostras de solos de diferentes classes texturais, e obter modelos de predição dos teores de argila, silte e areia no solo. Utilizou-se um conjunto de amostras representativas de Latossolos e Argissolo de cinco locais do Estado do Mato Grosso do Sul. Os espectros do visível e do infravermelho próximo ao infravermelho de ondas curtas (de 350 a 2.500 nm) das amostras foram obtidos e analisados. Empregaram-se a análise de componentes principais (ACP), agrupamento por "fuzzy c-means", regressão logística multinomial (RLM) e regressão por mínimos quadrados parciais. Espectros característicos para as diferentes classes texturais e a segregação de amostras de classes texturais e de locais de coleta com características distintas, por meio da ACP, "fuzzy c-means" e RLM, mostram o potencial semiquantitativo dos dados de reflectância no VIS-NIR-SWIR. Obteve-se quantificação satisfatória quanto à argila (R²=0,92, RPD=3,59), ao silte (R²=0,80, RPD=2,15) e à areia (R²=0,87, RPD=2,62). As técnicas de espectroscopia de reflectância podem auxiliar na determinação da textura e da variabilidade espacial do solo com metodologias semiquantitativas ou quantitativas.

Espectroscopia do visível e infravermelho próximo (VIS/NIR) na avaliação da qualidade de mangas Tommy Atkins

A espectroscopia na região do visível (VIS) e do infravermelho próximo (NIR) apresenta-se como uma promissora e rápida tecnologia de avaliação das características internas de várias espécies de frutas. A diferença de absorbância, provenientes dos frutos, ao serem submetidos a um espectro emitido entre dois comprimentos de onda próximos ao do pico de absorção da clorofila-a, foi utilizada para o desenvolvimento de um índice (Índice DA- IDA) que se correlaciona ao estádio de maturação dos frutos. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as relações existentes entre o índice DA, obtidos com o equipamento DA-meter®, e os parâmetros físico-químicos de maturação utilizados em mangas da cultivar Tommy Atkins, na separação dos frutos em categorias distintas. Para isto, foram utilizados frutos pertencentes a um mesmo lote e adquiridos em um centro de distribuição local, na cidade de Pelotas-RS. Com os resultados obtidos, através do índice DA, foi possível separar os frutos em categorias de acordo com o grau de maturação, demonstrando a grande heterogeneidade com que os frutos são oferecidos ao consumidor, e as relações entre os valores dos índices DA e os parâmetros de qualidade, determinadas através dos coeficientes de determinação (R²), foram significativas para os atributos estudados.

Colonografia por tomografia computadorizada na visão do médico encaminhador: qual o seu valor segundo a visão de especialistas?

Objetivo: Mapear a visão dos cirurgiões sobre o papel da colonografia por tomografia computadorizada (CTC). Materiais e Métodos: Envio de questionário eletrônico aos membros do Colégio Brasileiro de Cirurgiões. O questionário constou de 16 questões de múltipla escolha que abordaram dados demográficos e conhecimentos gerais sobre a CTC. Resultados: Foram obtidas 144 respostas; 90,3% dos especialistas eram homens, 60% com menos de 30 anos de formado, 77,1% eram gastrocirurgiões, 22,9% eram cirurgiões gerais, 53,5% encontravam-se na vida acadêmica e 59,7% exerciam sua atividade profissional em cidades com mais de 500.000 habitantes. Em relação ao conhecimento da CTC, 84,7% conheciam o método, 70,8% sabiam como é realizado, 56,9% relataram conhecer o preparo intestinal utilizado, 31,3% utilizavam o método e 53,5% conheciam algum serviço de CTC na cidade em que atuam. Cerca de metade dos profissionais não conhecia a precisa indicação do método. Profissionais que atuam em cidades com mais de 500.000 habitantes conhecem e utilizam mais o método (p < 0,005). Houve uma tendência de os profissionais com carreira acadêmica utilizarem mais o método. Conclusão: A CTC, embora ainda pouco utilizada em nosso meio, é bastante conhecida, principalmente em grandes centros urbanos e no ambiente acadêmico.

Análise multicomponente simultânea por espectrofotometria de absorção molecular UV-VIS

This review presents the evolution of simultaneous multicomponent analysis by absorption spectrophotometry in the ultraviolet and visual regions in terms of some qualitative and quantitative analysis techniques, otimization methods, as well as applications and modern trends.

Estratégias para aumento de sensibilidade em espectrofotometria UV-VIS

Spectrophotometry is one of the most widespread analytical techniques due to its simplicity, reliability, and low-cost instrumentation for both direct measurements and coupled to other techniques or processes such as chromatography, electrophoresis and flow analysis. However, the application is often limited by sensitivity. This article describes some advances that greatly improve the performance of spectrophotometric measurements, especially in order to increase sensitivity, including the employment of liquid-core waveguides and solid-phase spectrophotometry.

A importância do observatório de atividades industriais vis-à-vis tendências em ciência, tecnologia e inovação

Given that innovation is fundamental for competitiveness, and that it is intrinsically linked to knowledge, it has become essential to foster effective interaction between the Brazilian productive sector and universities and R&D centers. This interface should be created by means of the model used in developed countries: Observatory of Industrial Activities and Trends in Science, Technology and Innovation. The present work describes its main functions, using examples of activities undertaken by the Chemical Industry Information System of the Federal University of Rio de Janeiro related to production systems of primary and high-tech industries, examining the diffusion of knowledge to decision-makers.

Construção de um espectrógrafo de projeção e sua utilização em demonstrações de espectroscopia óptica

This article describes a projection spectrograph for use in optical spectroscopy classrooms demonstrations. The apparatus is based on an overhead projector and permits the visualization of several phenomena such as, light dispersion by diffraction gratings, diffraction order, optical fluorescence, continuous and discrete optical emission spectra, and light absorption by liquids and solids. A historical survey about the optical spectroscopy development is also presented.

Determination of Ni(II) in metal alloys by spectrophotometry UV-Vis using dopasemiquinone

A spectrophotometric method was proposed for Ni(II) determination in alloys using a dopa-semiquinone (L-1) to form [Ni(II)(L1-)3]1-, ε = 9.3 x 10³ L mol-1 cm-1. The optimal conditions for the determination were: wavelength 590 nm, temperature 25 °C, reaction time 45 min and pH 7.5. The Beer's law was obeyed for nickel from 3.33 x 10-5 to 1.78 x 10-4 mol L-1. The method was applied to complex samples, such as inox, nickel-titanium and cobalt-chromium alloys. A study of the potential interferents revealed that Mn was the major interferent. The limit of detection and quantification were 2.88 x 10-5 mol L-1 and 3.06 x 10-5 mol L-1, respectively.

Análise screening de vinhos empregando um analisador fluxo-batelada, espectroscopia UV-VIS e quimiometria

A simple, robust, versatile, high analytical frequency method was proposed to check if a sample of wine is within the range of standards set by the manufacturer, using the UV-VIS spectroscopy, multivariate analysis and a flow-batch analyzer. Two hundred and fifty-two samples of wines were analyzed. The results from the application of Hierachical Cluster Analysis (HCA) to the matrix of the data involving all samples show the formation of fifteen types of wine. A Soft Independent Modelling of Class Analogy (SIMCA) model was constructed and used to classify the samples of the overall forecast. As a result, it is observed that the prediction was performed with a success rate of 99.2% for a confidence level of 95%. This shows that the proposed methodology can be used as an effective tool for classifying of samples of wines.

Utilização de um espectrógrafo de projeção como uma ferramenta para demonstrações sobre polarização da luz

This article describes the use of a projection spectrograph based on an overhead projector for use in classroom demonstrations on light polarization and optical activity. A simple adaptation on a previously developed apparatus allows illustrating several aspects of optical activity, such as circular and linear birefringence, including their wavelength dependence. Specifically, we use the projection spectrograph to demonstrate the optical activity of an aqueous solution of sugar (circular birefringence), of a quartz plate and of an overhead projector transparence film (linear birefringence). A historical survey about the optical activity discovery and the main principles involved is also presented.

Desenvolvimento de método analítico para quantificação do efavirenz por espectrofotometria no UV-Vis

An UV-Vis spectrophotometry analytical method for quantifying Efavirenz was developed and validated as an alternative to replace the HPLC current method. The report method presents sample concentration of 10 μg mL-1, dissolved in a solution ethanol:water (60:40, v/v), economic and technically adequate for the purpose adopted. The results and the statistical treated proved that the method being considered an precise and accurate analytical low cost alternative for laboratory routine. The adaptability of this method in product and other analytical methods development has been challenged by mathematical calculation of drug extinction coefficient in water and methanol and practical experiments, showing interesting results.