Field and Laboratory Studies of Atmospheric Organic Aerosol

This thesis is the culmination of field and laboratory studies aimed at assessing processes that affect the composition and distribution of atmospheric organic aerosol. An emphasis is placed on measurements conducted using compact and high-resolution Aerodyne Aerosol Mass Spectrometers (AMS). The first three chapters summarize results from aircraft campaigns designed to evaluate anthropogenic and biogenic impacts on marine aerosol and clouds off the coast of California. Subsequent chapters describe laboratory studies intended to evaluate gas and particle-phase mechanisms of organic aerosol oxidation.

The 2013 Nucleation in California Experiment (NiCE) was a campaign designed to study environments impacted by nucleated and/or freshly formed aerosol particles. Terrestrial biogenic aerosol with > 85% organic mass was observed to reside in the free troposphere above marine stratocumulus. This biogenic organic aerosol (BOA) originated from the Northwestern United States and was transported to the marine atmosphere during periodic cloud-clearing events. Spectra recorded by a cloud condensation nuclei counter demonstrated that BOA is CCN active. BOA enhancements at latitudes north of San Francisco, CA coincided with enhanced cloud water concentrations of organic species such as acetate and formate.

Airborne measurements conducted during the 2011 Eastern Pacific Emitted Aerosol Cloud Experiment (E-PEACE) were aimed at evaluating the contribution of ship emissions to the properties of marine aerosol and clouds off the coast of central California. In one study, analysis of organic aerosol mass spectra during periods of enhanced shipping activity yielded unique tracers indicative of cloud-processed ship emissions (m/z 42 and 99). The variation of their organic fraction (f₄₂ and f₉₉) was found to coincide with periods of heavy (f₄₂ > 0.15; f₉₉ > 0.04), moderate (0.05 < f₄₂ < 0.15; 0.01 < f₉₉ < 0.04), and negligible (f₄₂ < 0.05; f₉₉ < 0.01) ship influence. Application of these conditions to all measurements conducted during E-PEACE demonstrated that a large fraction of cloud droplet (72%) and dry aerosol mass (12%) sampled in the California coastal study region was heavily or moderately influenced by ship emissions. Another study investigated the chemical and physical evolution of a controlled organic plume emitted from the R/V Point Sur. Under sunny conditions, nucleated particles composed of oxidized organic compounds contributed nearly an order of magnitude more cloud condensation nuclei (CCN) than less oxidized particles formed under cloudy conditions. The processing time necessary for particles to become CCN active was short ( < 1 hr) compared to the time needed for particles to become hygroscopic at sub-saturated humidity ( > 4 hr).

Laboratory chamber experiments were also conducted to evaluate particle-phase processes influencing aerosol phase and composition. In one study, ammonium sulfate seed was coated with a layer of secondary organic aerosol (SOA) from toluene oxidation followed by a layer of SOA from α-pinene oxidation. The system exhibited different evaporative properties than ammonium sulfate seed initially coated with α-pinene SOA followed by a layer of toluene SOA. This behavior is consistent with a shell-and-core model and suggests limited mixing among different SOA types. Another study investigated the reactive uptake of isoprene epoxy diols (IEPOX) onto non-acidified aerosol. It was demonstrated that particle acidity has limited influence on organic aerosol formation onto ammonium sulfate seed, and that the chemical system is limited by the availability of nucleophiles such as sulfate.

Flow tube experiments were conducted to examine the role of iron in the reactive uptake and chemical oxidation of glycolaldehyde. Aerosol particles doped with iron and hydrogen peroxide were mixed with gas-phase glycolaldehyde and photochemically aged in a custom-built flow reactor. Compared to particles free of iron, iron-doped aerosols significantly enhanced the oxygen to carbon (O/C) ratio of accumulated organic mass. The primary oxidation mechanism is suggested to be a combination of Fenton and photo-Fenton reactions which enhance particle-phase OH radical concentrations.

Descrição da metodologia do cálculo de dispersão de plumas aplicada a um complexo industrial

O cálculo de dispersão de plumas é uma ferramenta empregada para se estimar o alcance dos poluentes emitidos por uma chaminé nas suas redondezas. É empregada nos países desenvolvidos há alguns anos e recentemente vem sendo exigida pelas agências ambientais brasileiras como um dos requisitos para concessão das licenças de operação. Baseia-se em um cálculo gaussiano, onde os dados de entrada são as taxas de emissão, os dados físicos da chaminé, dados meteorológicos e topográficos. Como é uma técnica recente no Brasil, este trabalho se propõe a fazer uma descrição da metodologia e suas etapas, indicando quais são os dados mais relevantes e quais simplificações podem ser feitas. O estudo de caso foi realizado nas instalações das Indústrias Nucleares do Brasil (INB). Os resultados indicaram que a influência de edificações adjacentes à fonte emissora é um dos parâmetros mais importantes, seguido da influência do relevo da região. Foi também realizada uma comparação entre os dois softwares comerciais existentes, o ISCST3, de maior complexidade, e o SCREEN mais simplificado, e indicou que o SCREEN pode ser usado como uma ferramenta de avaliação inicial, quando todos os dados de entrada necessários para se usar o ISCST3 não estão disponíveis

Effects of injection nozzle configuration on secondary injection into supersonic flow

Gaseous nitrogen and argon were injected into a primary stream of air moving at Mach 2.56. The gases were injected at secondary to primary total pressure ratios from 3.2 to 28.6 through four different nozzles. Two nozzles, one sonic and one supersonic (M = 3.26), injected normal to the primary stream; and two sonic nozzles injected at 45° angles to the primary flow, one injecting upstream and the other downstream. Data consisted of static pressure measurements on the wall near the injector, total pressure profiles in the wake of the injectant plume, and concentration measurements downstream of the flow. Scale parameters were calculated based upon an analytical model of the flow field and their validity verified by experimental results. These scale heights were used to compare normalized wall side forces for the different nozzles and to compare the mixing of the two streams.

Caracterização espaço-temporal de plumas de sedimentos por sensoriamento remoto: um estudo de caso na foz do rio Paraíba do Sul.

Sedimentos em suspensão representam um dos principais fatores que afetam a qualidade dos sistemas aquáticos no mundo; influenciam os processos geomórficos de construção da paisagem e podem indicar problemas de erosão e perda de solo na bacia hidrográfica contribuinte. O seu monitoramento espacial e temporal é fundamental nas atividades de gestão ambiental de áreas costeiras. Nesse sentido, a hipótese básica desta pesquisa é que o padrão espacial e temporal de plumas de sedimentos costeiras associado ao regime hidrológico do rio pode ser caracterizado a partir de imagens orbitais de média resolução espacial. Para comprová-la, elegeu-se a foz do rio Paraíba do Sul como área de estudo para definição e teste metodológico, e formulou-se como principal objetivo mapear qualitativamente a pluma costeira deste rio a partir de imagens Landsat 5 e CBERS-2, ao longo do período compreendido entre 1985 e 2007. As datas avaliadas foram criteriosamente definidas através de três estratégias de análise, totalizando cinqüenta imagens. Pesquisa bibliográfica e avaliação da resposta espectral da feição de interesse nas imagens selecionadas consistiram nas etapas principais da definição da metodologia. As plumas foram então identificadas, mapeadas e extraídas; posteriormente, suas características espaciais e temporais foram analisadas por intermédio de sistemas de informação geográfica e avaliadas em conjunto com dados históricos de vazão. Os resultados indicam que a banda do vermelho forneceu uma melhor discriminação interna da pluma, sendo, portanto, utilizada como base para as análises realizadas neste trabalho. Com exceção do procedimento de correção atmosférica, a metodologia proposta consiste na utilização de técnicas simples de processamento digital de imagens, baseadas na integração de técnicas semi-automáticas e de análise visual. A avaliação do padrão dos sedimentos e dos mapas temáticos qualitativos de concentração de sedimentos em suspensão indica a forte diferenciação existente entre cenários representativos de épocas de cheia e seca do rio. Análises espaciais do comportamento da pluma contribuem ainda para um maior conhecimento do espaço geográfico, fornecendo subsídios aos mais variados setores do planejamento e gestão ambiental.

Dynamical models for the Earth's geoid

The Earth's largest geoid anomalies occur at the lowest spherical harmonic degrees, or longest wavelengths, and are primarily the result of mantle convection. Thermal density contrasts due to convection are partially compensated by boundary deformations due to viscous flow whose effects must be included in order to obtain a dynamically consistent model for the geoid. These deformations occur rapidly with respect to the timescale for convection, and we have analytically calculated geoid response kernels for steady-state, viscous, incompressible, self-gravitating, layered Earth models which include the deformation of boundaries due to internal loads. Both the sign and magnitude of geoid anomalies depend strongly upon the viscosity structure of the mantle as well as the possible presence of chemical layering.

Correlations of various global geophysical data sets with the observed geoid can be used to construct theoretical geoid models which constrain the dynamics of mantle convection. Surface features such as topography and plate velocities are not obviously related to the low-degree geoid, with the exception of subduction zones which are characterized by geoid highs (degrees 4-9). Recent models for seismic heterogeneity in the mantle provide additional constraints, and much of the low-degree (2-3) geoid can be attributed to seismically inferred density anomalies in the lower mantle. The Earth's largest geoid highs are underlain by low density material in the lower mantle, thus requiring compensating deformations of the Earth's surface. A dynamical model for whole mantle convection with a low viscosity upper mantle can explain these observations and successfully predicts more than 80% of the observed geoid variance.

Temperature variations associated with density anomalies in the man tie cause lateral viscosity variations whose effects are not included in the analytical models. However, perturbation theory and numerical tests show that broad-scale lateral viscosity variations are much less important than radial variations; in this respect, geoid models, which depend upon steady-state surface deformations, may provide more reliable constraints on mantle structure than inferences from transient phenomena such as postglacial rebound. Stronger, smaller-scale viscosity variations associated with mantle plumes and subducting slabs may be more important. On the basis of numerical modelling of low viscosity plumes, we conclude that the global association of geoid highs (after slab effects are removed) with hotspots and, perhaps, mantle plumes, is the result of hot, upwelling material in the lower mantle; this conclusion does not depend strongly upon plume rheology. The global distribution of hotspots and the dominant, low-degree geoid highs may correspond to a dominant mode of convection stabilized by the ancient Pangean continental assemblage.

Observação do transporte de sedimentos em suspensão ao longo do Canal Norte do rio Amazonas durante condições de baixa descarga (outubro 2008)

The Amazon river, located in northernBrazil, discharges between 80,000 and 250,000 m3s-1 of water onto the adjacent shelf, creating a plume of brackish water that extends hundreds of kilometers away from the river mouth. This river also carries a large amount of fine sediments to the ocean where fluid mud has been found in the topset and upper foreset layers of the subaqueous delta formed on the mid-shelf. One of the main goals of this dissertation is to describe how turbulence and suspended sediment concentration vary along the Northern Channel of the Amazon river. Water column measurements were carried out in October 2008 at six anchor stations (P1, P3, P5, P6, P8 e P9) located seaward of the river mouth; P1 and P9 were 125 km apart. Each station was occupied during 13 hours during which current speed and direction were continuously sampled with a 600 kHz Teledyne-RDI ADCP; hourly profiles of temperature, salinity, turbidity and depth were also obtained. Water samples were collected for determination of Suspended Particulate Matter (SPM) concentration and calibration of the turbidity sensor. Current speed reached values above 1.5 m s1 in the along-channel direction (NE-SW); a remarkable ebb-flood asymmetry was observed and flows were strongly ebb-dominated. Throughout the water column, SPM concentration at stations P1 and P3 varied between 100 and 300 mg L1 in association with the presence of freshwater. In contrast, a strong salinity gradient was observed between stations P6 and P9, coinciding with the occurrence of concentrations of SPM above 10 g L-1 (fluid mud). At stations P3, P5 and P6, interface between freshwater from the Amazon river and salt water from the continental shelf, shear stresses wereestimated through four diferents methods: Reynolds, Turbulent Kinetic Energy (TKE), modified TKE and Quadratic Law; in the nearbed region (3 mab) the computed values varied between 0 and 3 Pa. At the three stations (P3, P5 and P6) the lowest and the highest shear stress values were obtained through, respectively, the Reynolds and the TKE methods. Over the whole water column turbulence intensity was estimated through the standard deviation of the turbulent component of the along-channel current velocity (root-mean square of u); from these values, it was estimated the turbulent dissipation of energy (G), whose values at 3 mab varied between zero and 20 s1.

Estudos de metais pesados e isótopos de Pb nos sedimentos da Baía de Sepetiba baseados em geoquímica e na distribuição pelas possíveis áreas fontes

A Baia de Sepetiba é uma laguna costeira separada do oceano por uma ilha barreira. Localiza-se a 60 km da cidade do Rio de Janeiro, em uma importante região geoeconômica do Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição espacial da contaminação dos metais Cu, Pb, V, Cr, Cd, Co, Ni e Zn nos sedimentos da Baia. O mapa das concentrações elaborado pelo método de lixiviação permitiu caracterizar anomalias ao entorno da foz do Rio Guandu, na área da Coroa Grande, do Porto de Itaguaí, da Ilha do Martins, e anomalias ao longo de faixa com direção NW-SE. Os resultados das concentrações totais indicam contaminação por Zn, Cd, próximo a Ilha da Madeira com Pb e Cr associados e Cu e Zn na Restinga de Marambaia, com Ni, Pb e Cr associados. Os resultados dos isótopos de Pb para as razões de 206Pb/207Pb entre 1,23 e 1,27 representam os resíduos industriais e ocorrem em duas áreas: na parte leste da Restinga e entre as Ilhas de Jaguanum e Itacuruçá. A leste/sudeste destas ilhas foi reportada uma razão ainda mais alta (1.30), ainda não identificável na literatura. As correntes marinhas desempenham a redistribuição dos sedimentos e metais associados na Baia, com transporte de oeste para leste da pluma sedimentar descarregada pelos rios. Os principais causadores da poluição da Baia de Sepetiba são uma pilha de rejeito de Zn abandonada, resíduos industriais e domésticos não tratados de forma eficaz, poluentes atmosféricos de siderúrgicas e veículos, e por ventura resíduos de atividades navais e militares.

Remediação de solos e lençóis freáticos em postos de gasolina via processo de fenton: estudo de caso

Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto

Variabilidade espacial e temporal da distribuição do material particulado em suspensão nas proximidades do canal de navegação da baía de Sepetiba (RJ)

Este estudo teve como objetivo principal caracterizar os padrões de distribuição do material particulado em suspensão ao longo da baía de Sepetiba, associando as variabilidades espaciais e temporais com ciclos de maré. Além disso, o estudo também avalia a utilização de equipamentos acústicos como ferramentas à estimativa das concentrações de material particulado em suspensão. A aquisição de dados foi realizada num total de sete campanhas realizadas entre novembro de 2010 e dezembro de 2011. Sete estações foram posicionadas nas proximidades do canal principal de acesso à baía, ao longo de um transecto que se estende do seu interior até sua desembocadura. As sete campanhas amostrais se distribuem em duas séries longas, de 13 e 25 horas, de aquisição em um ponto fixo, e cinco amostragens ao longo das estações. A aquisição de dados envolve: coleta de amostras de água, utilizadas nas estimativas das concentrações de material particulado; coleta de sedimentos de fundo para caracterização granulométrica das estações amostradas; perfis de parâmetros físico-químicos; dados de correntômetria adquiridos junto ao fundo. O processamento das amostras de água e sedimentos foi realizado no laboratório de Geologia Marinha da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. As concentrações de material particulado em suspensão foram utilizadas na calibração de sensores acústicos e óticos, permitindo uma avaliação espaço-temporal mais detalhada dos padrões de distribuição junto ao fundo e ao longo da coluna dágua. Os dados observados permitiram identificar que as maiores concentrações de material particulado em suspensão ocorrem em condições de maré enchente, e estão associadas à assimetria de maré. A baía pode ser dividida em dois setores: um na porção mais interna, onde se observou maior influência do aporte fluvial, onde as concentrações de material particulado em suspensão respondem à propagação da pluma do canal de São Francisco; e outro que se estende da porção central até sua desembocadura, onde predomina o domínio marinho, com influência de eventos oriundos da plataforma continental. Também pode ser identificada a influência do fenômeno La Niña, que provavelmente foi responsável por: altas salinidades encontradas no interior da baía e ocorrência da Água Central do Atlântico Sul à baixas profundidades. Quanto à utilização de equipamentos acústicos nas estimativas das concentrações de material particulado, os dados se demonstraram ricos em detalhes, que permitiram avaliar o comportamento do material particulado junto ao fundo frente a diferentes condições de maré, turbulência e incidência de oscilações.

Petrogênese e geocronologia das intrusões alcalinas de Morro Redondo, Mendanha e Morro de São João: caracterização do magmatismo alcalino no Estado do Rio de Janeiro e implicações geodinâmicas

Os modelos para a formação de plútons alcalinos da Província Alcalina do Sudeste Brasileiro ou Alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio associam a gênese destas rochas a grandes reativações ou a passagem de uma pluma mantélica, registrada pelo traço de um hot spot. O objetivo desta tese é, apresentar novos dados e interpretações para contribuir com a melhor elucidação e discussão destes modelos. Os estudos incluem mapeamento, petrografia, litogeoquímica, geoquímica isotópica de Sr, Nd e Pb e datação 40Ar/39Ar. As intrusões selecionadas correspondem ao Morro Redondo, Mendanha e Morro de São João, no Rio de Janeiro, localizados em posições distintas no alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio. A intrusão alcalina do Morro Redondo é composta majoritariamente de nefelina sienitos e sienitos com nefelina, com rara ocorrência de rochas máficas e é caracterizada por uma suíte alcalina sódica insaturada em sílica, de caráter metaluminosa a peralcalina. Esta intrusão foi datada em aproximadamente 74 Ma (idade-platô 40Ar/39Ar). A intrusão alcalina do Mendanha é composta por diversos tipos de rochas sieníticas, além de brechas e estruturas subvulcânicas, como rochas piroclásticas e diques e caracteriza-se por ser uma suíte alcalina sódica saturada em sílica, de caráter metaluminosa, diferente do que ocorre no Marapicu, este subsaturado em sílica. Esta intrusão apresentou duas idades-platô 40Ar/39Ar distintas de magmatismo: 64 Ma para as rochas do Mendanha e 54 Ma em dique de lamprófiro, registrando magmatismo policíclico. O Morro do Marapicu foi datado em aproximadamente 80 Ma. Já a intrusão alcalina do Morro de São João possui uma ampla variedade de litotipos saturados a subsaturados em sílica, tais como sienitos, álcali-sienitos e monzossienitos (alguns portadores de pseudoleucita), com variedades melanocráticas, tais como malignitos e fergustios. Estas rochas definem suas distintas suítes alcalinas subsaturadas em sílica: Uma de composição sódica e outra potássica. Há também uma suíte alcalina saturada em sílica, definida por gabros alcalinos e shonkinitos. A petrogênese destas intrusões corresponde ao modelo de cristalização fracionada, com assimilação de rochas encaixantes (AFC) como indicado pela alta variabilidade de razões isotópicas de estrôncio. No Morro de São João é sugerido o modelo de mistura magmática. Estas intrusões foram geradas a partir de magmas mantélicos enriquecidos, possivelmente associados à antiga zona de subducção relacionada ao orógeno Ribeira. Em razão das novas idades obtidas, o modelo de hot spot proposto fica prejudicado, visto que o Marapicu é de idade mais antiga das intrusões analisadas, o que era esperado para o Morro Redondo. Alguns modelos projetam plumas mantélicas com aproximadamente 1000 km de diâmetro, o que poderia explicar o Mendanha ser contemporâneo ao Morro de São João. As assinaturas isotópicas obtidas para as intrusões não se associam à assinatura isotópica de Trindade e, caso o modelo de plumas mantélicas seja o correto, a pluma que teria maior semelhança de assinatura isotópica é a pluma de Tristão da Cunha.

Emissões atmosféricas e implicações potenciais sobre a biota terrestre devido as atividades antrópicas na Baía do Almirantado/ Ilha Rei George Antártica

Neste trabalho foi realizado um estudo sobre o impacto sobre a atmosfera e a biota terrestre devido às emissões antrópicas na Baia do Almirantado/Ilha Rei George Antártica. Foram monitoradas as emissões dos compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, tanto nas fontes emissoras como no entorno da Estação Antártica Comandante Ferraz e estimadas as emissões dos navios, dos geradores a diesel e da incineração de lixo. Na avaliação do entorno, coletaram-se amostras de ar, neve e penas de aves. Com os resultados das emissões, do estudo topográfico e da meteorologia, realizou-se uma modelagem de plumas gaussiana para avaliar os impactos. Quatro cenários foram avaliados: dois com a presença dos navios NApOc Ary Rongel e Maximiano apresentaram concentrações máximas de até 356 g m-3 de COV e 18 g m-3 de material particulado, enquanto os demais, sem a presença dos navios, apenas considerando as estações de pesquisa EACF e Arctowski, apresentaram concentrações máximas de até 2,5 g m-3 de COV e 1,3 g m-3 de material particulado. Amostras de COV coletadas foram compatíveis com o cenário mais crítico. O estudo de correlação para carbonilas e HPA atmosférico e Carbono elementar e HPA, depositados em neve, apontaram a EACF como a principal fonte de emissão. As concentrações de levoglucosano detectadas a aproximadamente 2 km da EACF apontaram para a prática de incineração de lixo da EACF. Todas as áreas de interesse biológicos, anteriormente mapeados, dentro da AAEG, são vulneráveis às emissões antrópicas, como sugeriu o modelo de dispersão e a sobreposição dos resultados encontrados.

Estudo do magmatismo máfico de complexos alcalinos do sudeste do Brasil

Nesta dissertação foram estudas rochas máficas dos complexos alcalinos de Morro de São João, Rio Bonito, Tanguá, Gericinó-Mendanha, Morro Redondo, Itatiaia e Passa Quatro. Essas rochas ocorrem na forma de diques e/ou sills. As amostras coletadas foram classificadas como lamprófiros, fonolitos, gabros e diabásios alcalinos. A análise geoquímica permitiu identificar um trend fortemente insaturado e um trend moderadamente alcalino para os complexos estudados. O primeiro é caracterizado por foiditos e fonolitos como membros parentais e mais evoluídos, respectivamente, enquanto o segundo tem basaltos alcalinos como membros parentais e traquitos como os mais evoluídos. Todas as amostras plotam no campo da série alcalina, sendo majoritariamente miaskíticas, sódicas ou potássicas. Adicionalmente, o estudo geoquímico indicou que os complexos alcalinos representam câmaras magmáticas distintas, onde diferentes processos evolutivos tiveram lugar. As modelagens apontaram dois processos de diferenciação distintos nos complexos estudados. Os complexos alcalinos de Morro de São João, Morro Redondo, Gericinó-Mendanha e Itatiaia estariam relacionados a processos de cristalização fracionada. Por outro lado, o Complexo Alcalino de Passa Quatro teria sido diferenciado por processos de cristalização fracionada com esvaziamento e posterior reabastecimento da câmara magmática (RTF). De um modo geral, esses modelos indicaram a presença de mais do que uma série magmática nos complexos estudados e a não cogeneticidade entre as séries agpaíticas e miaskíticas. A discriminação de fontes foi feita com base na análise dos elementos terras raras das amostras parentais de cada um dos complexos (gabro em Morro de São João e lamprófiro nos demais). No entanto, este procedimento não foi aplicado para o Complexo Alcalino de Morro Redondo, uma vez que todas as suas amostras apresentaram valores de MgO muito abaixo do típico para líquidos parentais. O líquido parental do Complexo Alcalino do Gericinó-Mendanha apresentou razões de La/Yb e La/Nb, maior e menor que a unidade, respectivamente, típicas de derivação a partir fontes férteis. Os líquidos parentais dos outros complexos alcalinos tiveram suas razões La/Yb e La/Nb maiores que a unidade, típicas de derivação a partir de fontes enriquecidas. Os modelos desenvolvidos revelaram que os líquidos parentais de cada um dos complexos estudados estariam relacionados a fontes lherzolíticas com granada residual. Além disso, a fusão parcial destas fontes teria ocorrido num intervalo de 1 a 7% dentro da zona da granada. Finalmente, as modelagens petrogenéticas elaboradas permitiram a proposição de um cenário geodinâmico, envolvendo a descompressão adiabática do manto litosférico e sublitosférico anomalamente aquecidos. As características geoquímicas dos líquidos parentais parecem ter sido controladas essencialmente pela mistura desses dois tipos de fontes.

The influence of elemental chemistry on the widths of otolith increments in the neon damselfish (Pomacentrus coelestis)

We examined the potential for water chemistry to affect the width of daily increments in reef fish otoliths using both mensurative and manipulative methods. We found significant differences in the widths of increments in otoliths of the neon damselfish (Pomacentrus coelestis) collected in different habitats at One Tree Island on the Great Barrier Reef. We then used manipulative experiments to determine if natural water masses (ocean water vs. lagoon plume) could produce different incremental widths in otoliths in the absence of potentially confounding factors. Fish exposed to ocean water had significantly wider otolith increments for two of the three experiments. Elemental analyses indicated that Ba/Ca ratios were significantly correlated with increment widths for two of the three experiments and Sr/Ca ratios did not correlate with increment width for any experimental period. Variation in crystal-lattice orientation did not explain differences in increment width between treatments. Differences in water chemistry can affect increment widths in otoliths of reef fishes, potentially confounding patterns previously attributed to growth rate or condition alone.

Petrografia, litogeoquímica e datação Ar-Ar dos montes submarinos e dos rochedos de Martim Vaz - Cadeia Vitória-Trindade

Este trabalho de mestrado estudou a ilha de Martin Vaz e cinco montes submarinos da Cadeia Vitória-Trindade Columbia, Dogaressa, Davis, Jaseur e Montague. Martin Vaz é um conjunto de ilhas formado pela ilha principal - Martin Vaz, duas ilhotas íngremes e inacessíveis - a Ilha do Norte e a Ilha do Sul além de vários rochedos menores, como o Rochedo Agulha, espalhados a 48 km a leste de Trindade, perfazendo uma área total de 0,3 km. Martin Vaz, assim como os montes submarinos, pertencem a chamada Cadeia Vitória-Trindade, estão inseridos em um contexto tectônico regional cujo trend W-E sugere representar o track da pluma mantélica de Trindade quando da passagem da Placa Sul Americana sobre ela desde o Terciário (CROUGH et al., 1980; OCONNOR & DUNCAN, 1990, GIBSON et at., 1997). A petrografia das amostras de Martin Vaz indica haver basanitos parcialmente alteradas, melanocráticas, textura afanítica, porosas, apresentando vesículas em torno de 1,0-5,0 milímetros. Apresenta fenocristais de piroxênio além de alguns fenocristais de olivina verde-oliva translúcido variando de 1,0-3,0 milímetros. A ilha principal apresenta também diques e necks fonolíticos apresentando matriz microlítica alterada, orientada, de cor verde apresentando minerais ripiformes de cor branca (feldspato alcalino) e outros de cor violácea (titanoaugita) além de pequenos opacos. Pequenos fenocristais de aegerina-augita fortemente pleocroica, alguns apresentando geminação simples, por vezes zonado, apresenta extinção variando de c ∧ α ou X = 23 a 33 (medida de 10 grãos). Biotita laranja amarronzada com textura poiquilítica (1,0 mm), minúsculos cristais euédricos de titanita (raros), além de cristais pseudohexagonais isotrópicos alterados de analcita e carbonatos. As amostras utilizadas neste trabalho de mestrado possuem valor mínimo de 33.91 % SiO2 (TRIM-01D) e máximo de 52,2 (MVA-01) variando de ultrabásicas a básicas. Através da análise dos óxidos SiO2 e MgO é possível distinguir dois grupos de rochas para Martin Vaz: um ultramáfico magnesiano (<42% SiO2 e >7% MgO) e um básico (>45% SiO2) e, para os montes submarinos, dois grupos: um ultramáfico magnesiano (>9% MgO <42% SiO2) e um básico (>45% SiO2 e com valores de MgO em torno de 4%). As análises de Ar-Ar para as quatro amostras de Martin Vaz apresentam idades para o derrame de basanito variando de 320366 Ka (MVA-10) à 623127 Ka (MVA-04). A única amostra datada representando do dique de fonólito é a MVA-05B e obteve idade de 64984 Ka, indicando ser contemporânea ao derrame basanítico.

Impacto do aterro controlado Morro do Céu na atmosfera

O principal objetivo deste estudo é estimar o alcance dos poluentes emitidos pelo Aterro Controlado do Morro do Céu (ACMC), localizado em Niterói e as possíveis áreas afetadas. Utilizou-se um modelo matemático para o estudo do transporte e difusão dos poluentes que fornece a concentração nas vizinhanças, a partir dos dados de emissões, meteorológicos e topográficos. Foram analisados e tratados os dados meteorológicos e a topografia da região de alcance da pluma. As amostras foram coletadas por uma bomba de ar a uma vazão de 500 mL min-1 por um período de 10 min, em dois dias e horários diferentes. A câmara de fluxo empregada foi de 30 L e de PVC, no formato cilíndrico, cuja boca foi emborcada no solo por 5 cm e a amostragem realizada por uma válvula posicionada no fundo. Foram empregados como meios de amostragem cartuchos de carvão ativo de leito duplo e as análises químicas foram realizadas por cromatografia de fase gasosa com detecção por ionização na chama. Os resultados encontrados indicam que o ACMC pode conter quantidade significativa de vários compostos químicos, principalmente compostos orgânicos voláteis, impactando a vegetação, prejudicando a saúde e a qualidade de vida da população do seu entorno. Foram obtidos valores de compostos orgânicos voláteis acima de 400 g m-3 a menos que 500 m do ACMC. Considerando que o ACMC não será desativado em um tempo próximo, creches, escolas e postos de saúde devem ser deslocados para uma área onde o impacto dos poluentes atmosféricos seja menor, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida da população