Frações de boro e índices de disponibilidade em solos do estado do Ceará

Em 29 amostras superficiais (0-20 cm) de solos do estado do Ceará, foram determinadas diferentes frações de boro e estabelecidas relações com algumas propriedades do solo e com o boro solúvel, usado como índice de disponibilidade para as plantas. As frações de boro foram analisadas, seguindo-se um esquema de fracionamento seqüencial. Determinaram-se o boro solúvel em água (B-Sol), o boro não especificamente adsorvido (B-NEsAd), o boro especificamente adsorvido (B-EsAd), o boro associado a óxidos de Mn (B-OxMn), o boro associado a óxidos de Fe e Al amorfo (B-OxFeA) e a óxidos de Fe e Al cristalino (B-OxFeC), e o boro residual (B-Res). Também foram determinados o boro total (B-Total) e o solúvel em três extratores: água quente, HCl 0,05 mol L-1 e manitol 0,05 mol L-1 + CaCl2 0,01 mol L-1. O teor de boro total nos solos variou de 10,5 a 24,0 mg kg-1 (média de 14,4 mg kg-1). As frações B-Sol, B-NEsAd e B-EsAd apresentaram teores entre 0,05 e 0,79 mg kg-1, representando entre 0,3 a 4,4% do B-Total. Dentre os óxidos, houve predominância do B-OxFeC (média de 4,4 mg kg-1) com teores entre 1 a 2 vezes superiores aos de B-OxFeA (média de 2,72 mg kg-1). Na maioria dos solos, a fração predominante foi o B-Res (média de 6,22 mg kg-1), ocluso em minerais silicatados, com teores que variaram de 19,6 a 70,7% do B-Total. Os valores de B disponível, nos três extratores, correlacionaram-se de forma altamente significativa entre si e com as frações B-Sol, B-NEsAd e B-EsAd. A matéria orgânica e a argila foram as propriedades que se correlacionaram melhor com o B-Sol, B-NEsAd e B-EsAd.

Relação entre o zinco "disponível", por diferentes extratores, e as frações de zinco em amostras de solos

Para determinar o zinco "disponível" do solo para plantas, vários procedimentos de extração têm sido desenvolvidos. Uma alternativa utilizada no estudo de extratores do Zn "disponível" refere-se ao fracionamento do Zn total do solo, com vistas em entender suas reações no solo e o comportamento dos extratores. Este trabalho objetivou avaliar a dependência existente entre o teor de Zn disponível, por diferentes extratores, e as frações deste elemento no solo e características dos solos. Para isto, amostras de doze solos da camada de 0-20 cm de profundidade, correspondendo aos grandes grupos de Latossolo Vermelho-Escuro (LE), Latossolo Vermelho-Amarelo (LV), Latossolo Amarelo (LA), Podzólico Vermelho-Amarelo (PV) e Areia Quartzosa (AQ), receberam as doses de 0 e 20 mg dm-3 de Zn e foram incubadas por 30 dias. O Zn extraível por DTPA-TEA-CaCL2, HCl (0,1 mol L-1), Mehlich-1 (M-1) e Mehlich-3 (M-3) foi determinado. Essas amostras dos solos foram também submetidas ao fracionamento de Zn, determinando-se Zn trocável (Zntr), ligado à matéria orgânica (Znmo), ligado a óxido de manganês (ZnMn), ligado a óxido de ferro amorfo (ZnFea) e ligado a óxido de ferro cristalino (ZnFec). Concluiu-se que os extratores DTPA e M-3 revelaram maior sensibilidade às características do solo relacionadas com o fator capacidade (poder tampão). Os extratores M-1 e HCl apresentaram menor sensibilidade e menor correlação com estas características, considerando seu maior poder de extração e conseqüente menor desgaste. A relação Zn recuperado pelo extrator/Zn aplicado ao solo demonstrou ser a característica que melhor se correlacionou com características do solo relacionadas com o fator capacidade de Zn. A fração de Zn trocável foi a maior responsável pela quantidade de Zn obtido pelos extratores testados. As frações de Zntr, Znmo, ZnMn, ZnFea e ZnFec não foram suficientes para explicar, em todos os casos, o zinco recuperado pelos extratores.

Dessorção, extração e fracionamento de manganês em latossolos

A pesquisa sobre a avaliação da disponibilidade de manganês tem apresentado resultados discordantes, em grande parte em decorrência dos teores considerados disponíveis pelos diversos extratores. O conhecimento das formas químicas em que se encontra o elemento e suas relações com os teores disponíveis são importantes para a previsão do seu comportamento no sistema solo-planta. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo estudar a influência da calagem e de doses de manganês sobre a dessorção, extração e fracionamento desse elemento em amostras de seis Latossolos. Essas amostras, submetidas ou não à calagem, receberam o manganês nas doses de 0, 16 e 32 mg dm-3 e permaneceram incubadas por 30 dias. Terminada a incubação, o Mn foi determinado utilizando-se os extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA. As amostras foram submetidas a um fracionamento que separou o Mn na fração trocável (Tr), matéria orgânica (MO), óxido de manganês (OxMn), óxido de ferro amorfo (OxFeA), óxido de ferro cristalino (OxFeC) e residual (R), além dos teores totais. A dessorção foi avaliada mediante extrações sucessivas com resina de troca catiônica. Concluiu-se que o elemento foi retido, principalmente, na fração trocável e matéria orgânica. De modo geral, a calagem provocou redução nos teores trocáveis e aumento nas frações óxidos de ferro amorfo e de manganês. Na ausência da calagem, a ordem de dessorção apresentada foi Tr >> MO > OxFeA, com o Mehlich-3 sendo o melhor extrator para o Mn lábil. A calagem provocou acentuado decréscimo nos teores de Mn dessorvidos. O Mehlich-1 mostrou-se inadequado para a determinação dos teores disponíveis de Mn em solos corrigidos, condição na qual o DTPA foi o extrator mais indicado.

Fracionamento, dessorção e extração química de zinco em latossolos

O conhecimento das formas químicas do Zn no solo, bem como de suas relações com os teores disponíveis para as plantas, é importante para a previsão do comportamento desse micronutriente. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência da calagem e de doses de Zn sobre a dessorção, extração e fracionamento desse elemento em amostras de seis Latossolos. As amostras, com e sem calagem, receberam 0, 20 e 40 mg dm-3 de Zn e foram incubadas por 30 dias. Após a incubação, foram determinados os teores de Zn pelos extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA. Os teores de Zn foram determinados nas frações: trocável, matéria orgânica, óxido de manganês, óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino, residual, além dos teores totais. A dessorção foi avaliada mediante extrações sucessivas com resina de troca catiônica. Com a aplicação de Zn, esse elemento foi retido, principalmente, nas frações trocável e matéria orgânica. A calagem provocou drástica redução nos teores de Zn trocável e aumento nas frações: matéria orgânica, óxidos de ferro amorfo e cristalino e óxidos de manganês. Nos solos sem calagem, todos os extratores correlacionaram-se significativamente com a fração Zn trocável, enquanto, nos solos com calagem, essa correlação foi significativa com o Zn na fração orgânica. Nos solos sem calagem, o teor de Zn dessorvido das frações decresceu na seguinte ordem: trocável = matéria orgânica > óxido de manganês > óxido de ferro amorfo >> óxido de ferro cristalino, com os extratores EDTA, Mehlich-1 e Mehlich-3, apresentando as melhores correlações com o total dessorvido. A calagem provocou ausência de dessorção para o Zn

Fracionamento e disponibilidade de zinco por diferentes extratores em solos incubados com lodo de esgoto

O lodo de esgoto pode constituir um problema ambiental em virtude da necessidade de adequada disposição final. Dado seu elevado teor de matéria orgânica e nutrientes, tem-se considerado a possibilidade de sua utilização como fertilizante; entretanto, alguns cuidados relacionados com a biodisponibilidade e a forma de metais pesados no solo devem ser observados. No caso do Zn, um dos metais em maior teor no lodo de esgoto, o conhecimento das formas e as relações com os teores disponíveis são importantes para a previsão do comportamento desse metal no solo. Este trabalho objetivou avaliar a distribuição entre diferentes frações (trocável, matéria orgânica, óxido de ferro amorfo, óxido de ferro cristalino, residual) e a disponibilidade de Zn pelos extratores DTPA, EDTA, Mehlich-1 e Mehlich-3 em solos incubados com lodo de esgoto e suas relações com a absorção de Zn por plantas de milho. Foram utilizados dois tipos de solos (Argissolo e Latossolo) com diferentes características, aos quais foram adicionadas cinco doses de lodo de esgoto (equivalentes a 0; 40,5; 81; 162 e 243 Mg ha-1). Após período de incubação de 180 dias, a incorporação do lodo de esgoto proporcionou aumento na produção de matéria seca da parte aérea do milho e ausência de toxidez de Zn nos dois solos. A dose máxima de Zn a ser adicionada por lodo de esgoto mostrou-se segura quanto à contaminação de Zn nos solos e plantas, para as condições estudadas, conforme preconizam as normas da USEPA. Os maiores teores de Zn foram encontrados nas frações: Residual > Matéria Orgânica > Trocável > Óxido de Ferro Cristalino > Óxido de Ferro Amorfo. A maior recuperação de Zn das amostras foi obtida com os extratores ácidos (Mehlich-1 e Mehlich-3); no entanto, todos foram eficientes na predição da disponibilidade do elemento.

Formas de manganês e ferro em solos de referência de Pernambuco

Solos de Referência compõem um conjunto de classes de solos representativo de determinada região. O conhecimento de características desses solos pode ser utilizado na solução de problemas de manejo em solos similares. O objetivo deste trabalho foi quantificar os teores disponíveis por diferentes extratores e as frações de Mn e Fe nos Solos de Referência de Pernambuco, visando avaliar a capacidade destes solos em suprir esses elementos para as plantas, bem como a relação entre diversos extratores do "disponível" e as formas dos micronutrientes nos solos. Os teores dos micronutrientes foram determinados com os extratores Mehlich-1, Mehlich-3, DTPA e EDTA nas amostras dos dois primeiros horizontes dos solos. As amostras foram também extraídas, seqüencialmente, para separar os elementos nas frações: trocável, matéria orgânica, óxido de ferro amorfo e óxido de ferro cristalino. De acordo com os resultados, a fração trocável e a matéria orgânica foram as principais responsáveis pela retenção e disponibilidade de Mn nos solos estudados. Quanto ao Fe, a fração matéria orgânica foi responsável pelos teores disponíveis, considerando os teores muito baixos na forma trocável. Os teores disponíveis de Mn e Fe na maioria dos Solos de Referência de Pernambuco foram considerados de médio a alto, com pouco potencial para deficiências a curto e médio prazo. Os extratores Mehlich-1 e DTPA apresentaram as melhores correlações com as formas mais biodisponíveis de Mn e Fe e foram considerados adequados para avaliação da disponibilidade desses elementos nos solos do Estado.

Solubilidade, fracionamento e fitoextração de metais pesados após aplicação de agentes quelantes

A baixa biodegrabilidade de quelantes sintéticos usados para induzir a fitoextração resulta em alto risco ambiental pela possibilidade de lixiviação de metais pesados. Agentes quelantes naturais, mais rapidamente degradados no solo, podem ser uma alternativa para os quelantes sintéticos. O objetivo deste trabalho foi comparar a performance de ácidos orgânicos naturais (gálico, cítrico e oxálico) com ácidos sintéticos (EDTA, DTPA e NTA) na fitoextração induzida de metais. O solo foi contaminado com 500, 300 e 200 mg kg-1 de Pb, Zn e Cu, respectivamente, e cultivado com milho (Zea mays) e mucuna preta (Stizolobium aterrimum). Os agentes quelantes, na dose de 10 mmol kg-1, foram aplicados no solo sete dias antes da coleta das plantas. Amostras do solo foram submetidas à extração com CaCl2 e fracionamento. Os teores dos metais na solução do solo foram também determinados. Os quelantes sintéticos EDTA, DTPA e NTA foram eficientes na solubilização dos metais pesados no solo. Dentre os ácidos orgânicos naturais, apenas o ácido cítrico foi eficiente na solubilização dos metais nas primeiras vinte e quatro horas após a sua aplicação. A distribuição dos metais entre as frações apresentou a seguinte ordem: Pb: matéria orgânica (MO) > óxido de Fe amorfo (OxFeA) > trocável (Tr) > óxido de Fe cristalino (OxFeC); Cu: MO > Tr > OxFeC > OxFeA; e Zn: MO > Tr > OxFeC > OxFeA. De modo geral, a adição dos quelantes sintéticos provocou aumento nos teores trocáveis de Pb e Cu e redução nos teores de Pb, Cu e Zn nas frações óxidos de Fe amorfo e cristalino. O extrator CaCl2 0,01 mol L-1 pode ser utilizado para predição da concentração de Pb, Cu e Zn na solução do solo.

Low-loss rib waveguides containing Si nanocrystals embedded in SiO2

We report on the study and modeling of the structural and optical properties of rib-loaded waveguides working in the 600-900-nm spectral range. A Si nanocrystal (Si-nc) rich SiO2 layer with nominal Si excess ranging from 10% to 20% was produced by quadrupole ion implantation of Si into thermal SiO2 formed on a silicon substrate. Si-ncs were precipitated by annealing at 1100°C, forming a 0.4-um-thick core layer in the waveguide. The Si content, the Si-nc density and size, the Si-nc emission, and the active layer effective refractive index were determined by dedicated experiments using x-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, energy-filtered transmission electron microscopy, photoluminescence and m-lines spectroscopy. Rib-loaded waveguides were fabricated by photolithographic and reactive ion etching processes, with patterned rib widths ranging from 1¿to¿8¿¿m. Light propagation in the waveguide was observed and losses of 11dB/cm at 633 and 780 nm were measured, modeled and interpreted.

Size dependence of refractive index of Si nanoclusters embedded in SiO2

he complex refractive index of SiO2 layers containing Si nanoclusters (Si-nc) has been measured by spectroscopic ellipsometry in the range from 1.5 to 5.0 eV. It has been correlated with the amount of Si excess accurately measured by x-ray photoelectron spectroscopy and the nanocluster size determined by energy-filtered transmission electron microscopy. The Si-nc embedded in SiO2 have been produced by a fourfold Si+ ion implantation, providing uniform Si excess aimed at a reliable ellipsometric modeling. The complex refractive index of the Si-nc phase has been calculated by the application of the Bruggeman effective-medium approximation to the composite media. The characteristic resonances of the refractive index and extinction coefficient of bulk Si vanish out in Si-nc. In agreement with theoretical simulations, a significant reduction of the refractive index of Si-nc is observed, in comparison with bulk and amorphous silicon. The knowledge of the optical properties of these composite layers is crucial for the realization of Si-based waveguides and light-emitting devices.

Optical-geometrical effects on the photoluminescence spectra of Si nanocrystals embedded in SiO2

We demonstrate that thickness, optical constants, and details of the multilayer stack, together with the detection setting, strongly influence the photoluminescence spectra of Si nanocrystals embedded in SiO2. Due to multiple reflections of the visible light against the opaque silicon substrate, an interference pattern is built inside the oxide layer, which is responsible for the modifications in the measured spectra. This interference effect is complicated by the depth dependence of (i) the intensity of the excitation laser and (ii) the concentration of the emitting nanocrystals. These variations can give rise to apparent features in the recorded spectra, such as peak shifts, satellite shoulders, and even splittings, which can be mistaken as intrinsic material features. Thus, they can give rise to an erroneous attribution of optical bands or estimate of the average particle size, while they are only optical-geometrical artifacts. We have analyzed these effects as a function of material composition (Si excess fraction) and thickness, and also evaluated how the geometry of the detection setup affects the measurements. To correct the experimental photoluminescence spectra and extract the true spectral shape of the emission from Si nanocrystals, we have developed an algorithm based on a modulation function, which depends on both the multilayer sequence and the experimental configuration. This procedure can be easily extended to other heterogeneous systems.

Conduction mechanisms and charge storage in Si-nanocrystals metal-oxide-semiconductor memory devices studied with conducting atomic force microscopy

In this work, we demonstrate that conductive atomic force microscopy (C-AFM) is a very powerful tool to investigate, at the nanoscale, metal-oxide-semiconductor structures with silicon nanocrystals (Si-nc) embedded in the gate oxide as memory devices. The high lateral resolution of this technique allows us to study extremely small areas ( ~ 300nm2) and, therefore, the electrical properties of a reduced number of Si-nc. C-AFM experiments have demonstrated that Si-nc enhance the gate oxide electrical conduction due to trap-assisted tunneling. On the other hand, Si-nc can act as trapping centers. The amount of charge stored in Si-nc has been estimated through the change induced in the barrier height measured from the I-V characteristics. The results show that only ~ 20% of the Si-nc are charged, demonstrating that the electrical behavior at the nanoscale is consistent with the macroscopic characterization.

Indução da fitoextração de chumbo por ácido cítrico em solo contaminado por baterias automotivas

A fitoextração - uso de plantas para extrair contaminantes do solo - é uma técnica promissora de recuperação de solos contaminados. Como alternativa aos quelantes sintéticos, ácidos orgânicos naturais estão sendo propostos para induzir a fitoextração por serem rapidamente degradados no solo, evitando risco de poluição secundária. Este trabalho objetivou avaliar o desempenho do ácido cítrico aplicado em doses crescentes, total e parceladamente, na fitoextração induzida de Pb em solo contaminado por resíduos de baterias automotivas. O ácido cítrico, nas doses de 0, 20, 40, 60 e 80 mmol kg-1, foi aplicado de forma total no 30° dia de cultivo de milho (Zea mays) e, parceladamente, no 30º e 34º dias de cultivo. Para efeito comparativo, um tratamento adicional com EDTA na concentração de 10 mmol kg-1 foi utilizado. Nas amostras de solo após aplicação dos tratamentos, foram determinados os teores de Pb solúvel e ligado a frações do solo. Pode-se concluir que o parcelamento das doses de ácido cítrico não influenciou a eficiência da fitoextração, sendo a aplicação única da dose total mais indicada para indução da acumulação de Pb pelas plantas. A remediação da área com fitoextração induzida pela aplicação de ácido cítrico é exequível em período relativamente curto e sem problemas secundários quanto à lixiviação de Pb. A aplicação de ácido cítrico provocou mobilização de Pb das frações menos solúveis (matéria orgânica e óxidos) para a forma trocável. A distribuição de Pb nas frações do solo após aplicação do ácido apresentou a seguinte ordem: trocável > matéria orgânica > óxido de Fe cristalino > óxido de Fe amorfo.

Linear and nonlinear optical properties of Si nanocrystals in SiO2 deposited by plasma-enhanced chemical-vapor deposition

Linear and nonlinear optical properties of silicon suboxide SiOx films deposited by plasma-enhanced chemical-vapor deposition have been studied for different Si excesses up to 24¿at.¿%. The layers have been fully characterized with respect to their atomic composition and the structure of the Si precipitates. Linear refractive index and extinction coefficient have been determined in the whole visible range, enabling to estimate the optical bandgap as a function of the Si nanocrystal size. Nonlinear optical properties have been evaluated by the z-scan technique for two different excitations: at 0.80¿eV in the nanosecond regime and at 1.50¿eV in the femtosecond regime. Under nanosecond excitation conditions, the nonlinear process is ruled by thermal effects, showing large values of both nonlinear refractive index (n2 ~ ¿10¿8¿cm2/W) and nonlinear absorption coefficient (ß ~ 10¿6¿cm/W). Under femtosecond excitation conditions, a smaller nonlinear refractive index is found (n2 ~ 10¿12¿cm2/W), typical of nonlinearities arising from electronic response. The contribution per nanocrystal to the electronic third-order nonlinear susceptibility increases as the size of the Si nanoparticles is reduced, due to the appearance of electronic transitions between discrete levels induced by quantum confinement.