Variáveis mineralógicas preditoras de fontes de produção de sedimentos, em uma bacia hidrográfica do Rio Grande do Sul

O uso da mineralogia como ferramenta para a avaliação das propriedades dos minerais que compõem o solo é extremamente importante para o entendimento das diferentes relações químicas e físicas que ocorrem nele. Essas propriedades/variáveis, na identificação das fontes de sedimentos em suspensão, podem ajudar a elucidar os fatores e processos que regem a transferência de sedimentos e poluentes dos sistemas terrestres para os sistemas aquáticos. Os objetivos deste estudo foram caracterizar quantitativamente a mineralogia do solo das fontes e dos sedimentos em suspensão, em uma bacia hidrográfica, e identificar quais variáveis mineralógicas possuem propriedades traçadoras. Para a identificação das fontes, foi utilizado o método fingerprinting, que compara os solos de diferentes fontes e os sedimentos que são encontrados em suspensão no canal de drenagem, usando elementos traçadores. Os principais minerais que compõem o solo das fontes e do sedimento foram caulinita, minerais de camada 2:1 e hematita e goethita. Entre os óxidos, a hematita foi o que predominou entre as amostras. As variáveis mineralógicas, teor de caulinita e de goethita apresentaram capacidade discriminante e puderam ser usados como traçadores na identificação das fontes de produção de sedimentos e na estimativa da contribuição de cada uma das fontes, aumentando assim a capacidade preditiva do modelo. A maior contribuição na produção de sedimentos foi dos canais fluviais, seguidos pela malha e, por último, pelas estradas.

Valores de referência de qualidade para metais pesados em solos do Rio Grande do Norte

O crescimento industrial e o populacional têm aumentado os teores de metais pesados nos solos e impactado a qualidade desse recurso. Nesse contexto, as agências de proteção ambiental vêm despendendo esforços para o estabelecimento de índices que possam identificar áreas suspeitas de contaminação. Valores de Referência de Qualidade para Solos (VRQs) refletem a concentração natural de determinada substância no solo, sem interferência antrópica. O trabalho objetivou estabelecer os VRQs para os metais Ag, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V e Zn exigidos pelo Conama, para composição da legislação direcionada ao monitoramento desses elementos nos solos do Estado do Rio Grande do Norte. Foram coletadas 416 amostras de solo em áreas de mata nativa ou com mínima influência antrópica. A abertura das amostras foi efetuada pelo método EPA-3051A, sendo os metais determinados por espectrometria de emissão ótica (ICP-OES) e absorção atômica (AA). Os resultados do trabalho comprovaram que estudos regionalizados são essenciais para definição de VRQs. Os VRQs calculados para o Rio Grande do Norte foram mais restritivos que os de outros estados do país. A análise fatorial de confirmação dos dados foi útil para obtenção de VRQs mais confiáveis e demonstrou que para o Estado esses valores podem ser estabelecidos com apenas duas repetições por local de coleta. Nesse sentido, é primordial um planejamento prévio, de distribuição dos locais de amostragem, de maneira que os diversos compartimentos geomorfológicos, pedológicos e geológicos do Estado sejam representados.

Cosmic rays as probes of large extra dimensions and TeV gravity

If there are large extra dimensions and the fundamental Planck scale is at the TeV scale, then the question arises of whether ultrahigh energy cosmic rays might probe them. We study the neutrino-nucleon cross section in these models. The elastic forward scattering is analyzed in some detail, hoping to clarify earlier discussions. We also estimate the black hole production rate. We study energy loss from graviton mediated interactions and conclude that they cannot explain the cosmic ray events above the GZK energy limit. However, these interactions could start horizontal air showers with characteristic profile and at a rate higher than in the standard model.

Changes in a Rhodic Hapludox under no-tillage and urban waste compost in the northwest of Rio Grande do Sul, Brazil

The use of urban waste compost as nutrient source in agriculture has been a subject of investigation in Brazil and elsewhere, although the effects on soil physical and chemical properties and processes are still poorly known. The aim of this study was to evaluate the effect of application of urban waste compost and mineral fertilizer on soil aggregate stability and organic carbon and total nitrogen content of a Rhodic Hapludox under no-tillage in the northwestern region of Rio Grande do Sul, Brazil, in the 2009/2010 and 2010/2011 growing seasons. The experiment was arranged in a 2 × 6 (seasons and fertilization) factorial in a randomized complete block design with four replications. The factor time consisted of two growing seasons (sunflower in 2009/10 and maize in 2010/11) and the factor fertilization of five rates of urban waste compost (0, 25, 50, 75 and 100 m³ ha-1), and mineral fertilizer. Soil samples were collected from the 0.0-0.10 m layer to determine aggregate stability (mean weight and geometric diameter), soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN). Rates of up to 75 m³ ha-1 of urban waste compost, after two years of application to no-tillage maize and sunflower, improved aggregation compared to mineral fertilization in a Rhodic Hapludox. After the second crop, the SOC and TN contents increased linearly with the levels of urban waste compost.

Radiative isotropic cosmologies with extra dimensions

We solve Einsteins equations in an n-dimensional vacuum with the simplest ansatz leading to a Friedmann-Robertson-Walker (FRW) four-dimensional space time. We show that the FRW model must be of radiation. For the open models the extra dimensions contract as a result of cosmological evolution. For flat and closed models they contract only when there is one extra dimension.

Cosmic strings in extra dimensions

The Einstein equations coupled with a cloud of geometric strings for a five-dimensional Bianchi type-I cosmological model are studied. The cosmological consequences of having strings along the fifth dimension are examined. Particular solutions with dynamical compactifications of the extra dimensions and compatibility with expanding three-dimensional spaces are presented.

Particle creation due to cosmological contraction of extra dimensions

Particle production in a cosmological spacetime with extra dimensions is discussed. A five-dimensional cosmological model with a three-dimensional space expanding isotropically like in a radiative Friedmann-Robertson-Walker model and an internal space contracting to a constant small size is considered. The parameters of the model are adjusted so that time variations in internal space are compatible with present limits on time variations of the fundamental constants. By requiring that the energy density of the particles produced be less than the critical density at the radiation era we set restrictions on two more parameters: namely, the initial time of application of the semiclassical approach and the relative sizes between the internal space and the horizon of the ordinary Universe at this time. Whereas the production of massless particles allows a large range of variation to these parameters, the production of massive particles sets severe constraints on them, since, if they are overproduced, their energy density might very soon dominate the Universe and make cosmological dimensional reduction by extradimensional contraction unlikely.

Multiscale descriptions of density-driven flow instabilities in porous media

Les instabilités engendrées par des gradients de densité interviennent dans une variété d'écoulements. Un exemple est celui de la séquestration géologique du dioxyde de carbone en milieux poreux. Ce gaz est injecté à haute pression dans des aquifères salines et profondes. La différence de densité entre la saumure saturée en CO2 dissous et la saumure environnante induit des courants favorables qui le transportent vers les couches géologiques profondes. Les gradients de densité peuvent aussi être la cause du transport indésirable de matières toxiques, ce qui peut éventuellement conduire à la pollution des sols et des eaux. La gamme d'échelles intervenant dans ce type de phénomènes est très large. Elle s'étend de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères à laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Une reproduction fiable de la physique par la simulation numérique demeure donc un défi en raison du caractère multi-échelles aussi bien au niveau spatial et temporel de ces phénomènes. Il requiert donc le développement d'algorithmes performants et l'utilisation d'outils de calculs modernes. En conjugaison avec les méthodes de résolution itératives, les méthodes multi-échelles permettent de résoudre les grands systèmes d'équations algébriques de manière efficace. Ces méthodes ont été introduites comme méthodes d'upscaling et de downscaling pour la simulation d'écoulements en milieux poreux afin de traiter de fortes hétérogénéités du champ de perméabilité. Le principe repose sur l'utilisation parallèle de deux maillages, le premier est choisi en fonction de la résolution du champ de perméabilité (grille fine), alors que le second (grille grossière) est utilisé pour approximer le problème fin à moindre coût. La qualité de la solution multi-échelles peut être améliorée de manière itérative pour empêcher des erreurs trop importantes si le champ de perméabilité est complexe. Les méthodes adaptatives qui restreignent les procédures de mise à jour aux régions à forts gradients permettent de limiter les coûts de calculs additionnels. Dans le cas d'instabilités induites par des gradients de densité, l'échelle des phénomènes varie au cours du temps. En conséquence, des méthodes multi-échelles adaptatives sont requises pour tenir compte de cette dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes multi-échelles adaptatifs et efficaces pour la simulation des instabilités induites par des gradients de densité. Pour cela, nous nous basons sur la méthode des volumes finis multi-échelles (MsFV) qui offre l'avantage de résoudre les phénomènes de transport tout en conservant la masse de manière exacte. Dans la première partie, nous pouvons démontrer que les approximations de la méthode MsFV engendrent des phénomènes de digitation non-physiques dont la suppression requiert des opérations de correction itératives. Les coûts de calculs additionnels de ces opérations peuvent toutefois être compensés par des méthodes adaptatives. Nous proposons aussi l'utilisation de la méthode MsFV comme méthode de downscaling: la grille grossière étant utilisée dans les zones où l'écoulement est relativement homogène alors que la grille plus fine est utilisée pour résoudre les forts gradients. Dans la seconde partie, la méthode multi-échelle est étendue à un nombre arbitraire de niveaux. Nous prouvons que la méthode généralisée est performante pour la résolution de grands systèmes d'équations algébriques. Dans la dernière partie, nous focalisons notre étude sur les échelles qui déterminent l'évolution des instabilités engendrées par des gradients de densité. L'identification de la structure locale ainsi que globale de l'écoulement permet de procéder à un upscaling des instabilités à temps long alors que les structures à petite échelle sont conservées lors du déclenchement de l'instabilité. Les résultats présentés dans ce travail permettent d'étendre les connaissances des méthodes MsFV et offrent des formulations multi-échelles efficaces pour la simulation des instabilités engendrées par des gradients de densité. - Density-driven instabilities in porous media are of interest for a wide range of applications, for instance, for geological sequestration of CO2, during which CO2 is injected at high pressure into deep saline aquifers. Due to the density difference between the C02-saturated brine and the surrounding brine, a downward migration of CO2 into deeper regions, where the risk of leakage is reduced, takes place. Similarly, undesired spontaneous mobilization of potentially hazardous substances that might endanger groundwater quality can be triggered by density differences. Over the last years, these effects have been investigated with the help of numerical groundwater models. Major challenges in simulating density-driven instabilities arise from the different scales of interest involved, i.e., the scale at which instabilities are triggered and the aquifer scale over which long-term processes take place. An accurate numerical reproduction is possible, only if the finest scale is captured. For large aquifers, this leads to problems with a large number of unknowns. Advanced numerical methods are required to efficiently solve these problems with today's available computational resources. Beside efficient iterative solvers, multiscale methods are available to solve large numerical systems. Originally, multiscale methods have been developed as upscaling-downscaling techniques to resolve strong permeability contrasts. In this case, two static grids are used: one is chosen with respect to the resolution of the permeability field (fine grid); the other (coarse grid) is used to approximate the fine-scale problem at low computational costs. The quality of the multiscale solution can be iteratively improved to avoid large errors in case of complex permeability structures. Adaptive formulations, which restrict the iterative update to domains with large gradients, enable limiting the additional computational costs of the iterations. In case of density-driven instabilities, additional spatial scales appear which change with time. Flexible adaptive methods are required to account for these emerging dynamic scales. The objective of this work is to develop an adaptive multiscale formulation for the efficient and accurate simulation of density-driven instabilities. We consider the Multiscale Finite-Volume (MsFV) method, which is well suited for simulations including the solution of transport problems as it guarantees a conservative velocity field. In the first part of this thesis, we investigate the applicability of the standard MsFV method to density- driven flow problems. We demonstrate that approximations in MsFV may trigger unphysical fingers and iterative corrections are necessary. Adaptive formulations (e.g., limiting a refined solution to domains with large concentration gradients where fingers form) can be used to balance the extra costs. We also propose to use the MsFV method as downscaling technique: the coarse discretization is used in areas without significant change in the flow field whereas the problem is refined in the zones of interest. This enables accounting for the dynamic change in scales of density-driven instabilities. In the second part of the thesis the MsFV algorithm, which originally employs one coarse level, is extended to an arbitrary number of coarse levels. We prove that this keeps the MsFV method efficient for problems with a large number of unknowns. In the last part of this thesis, we focus on the scales that control the evolution of density fingers. The identification of local and global flow patterns allows a coarse description at late times while conserving fine-scale details during onset stage. Results presented in this work advance the understanding of the Multiscale Finite-Volume method and offer efficient dynamic multiscale formulations to simulate density-driven instabilities. - Les nappes phréatiques caractérisées par des structures poreuses et des fractures très perméables représentent un intérêt particulier pour les hydrogéologues et ingénieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large variété d'écoulements peut être observée. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport réactif ou l'écoulement simultané de plusieurs phases non miscibles, comme le pétrole et l'eau. L'échelle qui caractérise ces écoulements est définie par l'interaction de l'hétérogénéité géologique et des processus physiques. Un fluide au repos dans l'espace interstitiel d'un milieu poreux peut être déstabilisé par des gradients de densité. Ils peuvent être induits par des changements locaux de température ou par dissolution d'un composé chimique. Les instabilités engendrées par des gradients de densité revêtent un intérêt particulier puisque qu'elles peuvent éventuellement compromettre la qualité des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l'eau douce dans les nappes phréatiques par pénétration d'eau salée plus dense dans les régions profondes. Dans le cas des écoulements gouvernés par les gradients de densité, les échelles caractéristiques de l'écoulement s'étendent de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères sur laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Etant donné que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les modèles numériques sont utilisés pour prédire et évaluer les risques liés aux instabilités engendrées par les gradients de densité. Une description correcte de ces phénomènes repose sur la description de toutes les échelles de l'écoulement dont la gamme peut s'étendre sur huit à dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquifères. Il en résulte des problèmes numériques de grande taille qui sont très couteux à résoudre. Des schémas numériques sophistiqués sont donc nécessaires pour effectuer des simulations précises d'instabilités hydro-dynamiques à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons différentes méthodes numériques qui permettent de simuler efficacement et avec précision les instabilités dues aux gradients de densité. Ces nouvelles méthodes sont basées sur les volumes finis multi-échelles. L'idée est de projeter le problème original à une échelle plus grande où il est moins coûteux à résoudre puis de relever la solution grossière vers l'échelle de départ. Cette technique est particulièrement adaptée pour résoudre des problèmes où une large gamme d'échelle intervient et évolue de manière spatio-temporelle. Ceci permet de réduire les coûts de calculs en limitant la description détaillée du problème aux régions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustrés par la simulation de phénomènes tels que l'intrusion d'eau salée ou la séquestration de dioxyde de carbone.

Caracterização de mapas legados de solos: uso de indicadores em mapas com diferetens escalas no Rio Grande do Sul

Mapas convencionais de solos têm adquirido importância crescente como entrada para diversas aplicações, muitas vezes sem levar em conta a sua qualidade deles. O objetivo deste estudo foi descrever e comparar mapas de solos usando indicadores quantitativos de fácil determinação. Foram utilizados nove mapas elaborados em diferentes escalas no Rio Grande do Sul e o software ArcGIS. Calcularam-se a escala efetiva, o número de polígonos menores que a área mínima mapeável e um índice de complexidade de forma, e quantificaram-se o número de classes taxonômicas, de tipos de solos e de unidades de mapeamento e a fração da área com dados não uniformes. Os resultados evidenciaram que a qualidade de mapas de solos tende a ser inferior ao presumido para sua escala de apresentação, o que demonstra a importância e a necessidade de avaliações prévias ao seu uso. Indicadores computados a partir dos polígonos e da legenda possibilitam avaliação rápida e objetiva, com potencial de aplicação na sistematização e documentação de dados legados de solos no Brasil.

QUANTIDADE DE FÓSFORO EXTRAÍDO PELAS SOLUÇÕES DE MEHLICH-1 E MEHLICH-3 EM RAZÃO DE DIFERENTES VELOCIDADES DE AGITAÇÃO, TEMPOS DE CONTATO E TEMPERATURAS

A extração de fósforo do solo pode ser comprometida pelas condições em que a análise é realizada e isso pode explicar a variabilidade nos resultados encontrados. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência de desvios na velocidade de agitação, no tempo de contato e na temperatura sobre a extração do P pelos extratores Mehlich-1 (M-1) e Mehlich-3 (M-3) em amostras de solo. O estudo foi conduzido por meio de três experimentos executados com 11 amostras de solo provenientes da camada arável de Latossolo, Neossolo, Argissolo, Cambissolo, Planossolo, que são representativas das regiões geomorfológicas do Planalto e da Depressão Central do Estado do Rio Grande do Sul. Para todos os experimentos, adotou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 × 5 × 11, sendo dois extratores, cinco velocidades, temperaturas ou tempos de contato solo/solução e 11 tipos de solo, com quatro repetições. No primeiro experimento, a mistura solo:solução foi agitada em 80, 100, 120, 140 e 160 oscilações por min (opm). No segundo, após a agitação por 5 min, a mistura solo:solução foi deixada em repouso por períodos de tempo de oito, 12, 16, 20 e 24 h para retirada dos extratos. No terceiro, a temperatura de execução de todo o protocolo de análises foi mantida constante em 15, 20, 25, 30 e 35 °C. O aumento na velocidade de agitação de 120 até 160 opm aumentou a quantidade de P extraído pelos extratores. O aumento no tempo de contato antes da extração da alíquota elevou as quantidades de P extraído pelo M-1 e diminuiu para o M-3. Variações na temperatura não influenciaram significativamente o extrator M-1, mas o M-3 foi mais sensível a variações. Uma padronização na velocidade de agitação, no tempo de repouso e uma climatização dos laboratórios tornam-se necessárias para diminuir a interferência causada sobre as quantidades de P extraído pelos métodos M-1 e M-3 em amostras de solo.

Dinâmica do Carbono e Nitrogênio em Plantações de Eucalipto no Rio Grande do Sul

RESUMO A expansão de plantações de eucalipto no sul do Brasil na última década, especialmente em áreas com campos naturais, potencialmente altera a dinâmica do carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT) do solo. Objetivou-se testar o modelo Century 4.5 na simulação das mudanças de estoques de COT e NT na camada superficial (0,0-0,2 m) do solo, em povoamentos de Eucalyptus sp. com diferentes idades em três municípios no RS. Áreas adjacentes com campos naturais foram usadas para estimar os estoques originais de COT e NT desses locais. O modelo Century 4.5 apresentou bom ajuste na simulação do estoque de COT no solo, com valores similares entre os simulados e observados, podendo ser empregado na simulação da dinâmica da matéria orgânica no campo natural e nas plantações de eucalipto dos diferentes locais estudados. Para o estoque de NT do solo, mesmo com as alterações de parâmetros, o modelo Century 4.5 não conseguiu simular esse estoque do solo com eficácia e acurácia estatística aceitável.

Melhoria do desempenho cognitivo dos alunos do ensino fundamental

Este artigo introduz um modelo conceitual que relaciona fatores intra e extra-escolares a uma medida de desempenho cognitivo dos alunos. Com a ajuda desse esquema revisam-se as evidências presentes na literatura educacional sobre as possibilidades de melhoria dos resultados cognitivos dos alunos do ensino fundamental. Muitos dos resultados das pesquisas relatadas na literatura internacional não foram validados por estudos empíricos no Brasil até o momento. Os melhores dados para estudo do assunto disponíveis no país são os do Sistema Nacional de Avaliação da Educação Básica - Saeb, que têm muitas limitações. No entanto, já é possível garantir que, considerando o nível atual do desempenho dos alunos, há ações que podem ser realizadas no nível da escola com grande potencial de melhoria das proficiências dos alunos. Assim, neste momento, é preciso enfatizar as políticas escolares, tendo em vista que elas só serão viáveis com a implantação da autonomia das escolas, preceito já estabelecido em lei, mas ainda não completamente implementado.

L'assemblée générale de tous les Français au Champ-de-Mars, pour le pacte fédératif du 14 juillet, ou La grande confédération nationale ([Reprod.])

Collection : Les archives de la Révolution française ; 6.2.1109