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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2001.tde-18112015-100143
Documento
Autor
Nome completo
Mercedes Diaz Vergara
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Kawashita, Koji (Presidente)
Artaxo Netto, Paulo Eduardo
Bustillos, José Oscar Willian Vega
Cordani, Umberto Giuseppe
Lelarge, Maria Lidia Medeiros Vignol
Título em português
Caracterizações isotópicas e percentuais de material particulado respirável e de materiais fontes afins da cidade de Santiago do Chile usando Pb, Sr e Nd como traçadores naturais
Palavras-chave em português
Chile
Geologia ambiental
Geoquímica isotópica
Poluição
Resumo em português
Este estudo aborda o tema da contaminação atmosférica sob o ponto de vista da Geologia Ambiental. Envolve a aplicação de metodologias usadas normalmente na pesquisa geoquímica e geoquímica isotópica na caracterização do material particulado respirável urbano de Santiago do Chile. Santiago é uma das cidades de maior nível de contaminação do ar devido às condições geográficas e climáticas peculiares, sendo bastante acentuada nos meses de outono e inverno. Estudadas, por gravimetria, as frações finas (menor que 2,5 'mü'm) e grossas (2,5 'mü'm - 10 'mü'm) dos aerossóis da cidade de Santiago nas diferentes estações do ano, observou-se que a fração fina aumenta de forma significativa no inverno, principalmente no centro da cidade. As condições de pouca ventilação favorecem o acúmulo dos contaminantes. O estudo mineralógico por difração de raios X em amostras obtidas pela técnica de amostragem Hi-vol em diferentes pontos da cidade, evidenciam a heterogeneidade da composição mineralógica dos aerossóis aguçada pela falta de sistemas meteorológicos de grande escala nos fluxos de ar. Foi constatada a presença de sericita, anfibólio, gesso, quartzo, feldspato potássico, micas plagioclásio, piroxênio e argilas (caolinita e montmorillonita) e vidro vulcânico na fração respirável da atmosfera. O material particulado de Santiago apresenta características próprias de aerossol continental, como era esperado inicialmente, com composição mineralógica características de áreas vulcânicas. A caracterização morfológica das partículas por Microscopia Eletrônica de Varredura permitiu estabelecer a presença de formas cristalinas, aglomerados e partículas esféricas. As formas cristalinas são de origem geológica e apresentam-se com parâmetros cristalográficos bem definidos. Os aglomerados formados por matéria orgânica e partículas minerais sub-micrométricas provêm da combustão veicular, enquanto as formas esféricas são produto da atividade metalúrgica. A totalidade dos dados isotópicos de Pb quando plotados em um diagrama 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' versus 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb', revelam duas retas: uma reta de mistura de duas fontes; um dos componentes seriam os sedimentos, representando a contribuição da crosta à contaminação, enquanto a outra fonte, seriam os combustíveis fósseis; A outra reta sugere uma correlação linear entre as rochas e os sedimentos. O material particulado respirável mostrou razões isotópicas 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb', 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.208 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' entre 17,097 - 17,915, 15,341 - 15,591, 36,578 - 37,817 respectivamente. As razões isotópicas 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb', 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.208 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' dos sedimentos flutuou entre 18,410 - 18,690, 15,450 - 15,700 e 38,060 - 38,840 respectivamente. O valor médio das razões 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' das gasolinas foram 16,515, 15,275 e 35,818 respectivamente. As razões isotópicas 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' dos aerossóis respiráveis alinham-se na reta de mistura, entre as duas fontes definidas, posicionando variavelmente segundo as estações do ano. Cálculos percentuais da contribuição das fontes de contaminação podem ser avaliados com base nos segmentos representativos. Os aerossóis de Santiago mostram razões isotópicas 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' entre 0,70558 e 0,70640 enquanto as razões isotópicas 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' variam entre 0,51229 e 0,51262. A amplitude destas variações seriam consignadas a atividade antropogênica. Os valores das razões isotópicas 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' e 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' de rochas vulcânicas e plutônicas, quando levadas ao diagrama de correlação isotópica Nd-Sr, ficam alinhadas com a Linha de Evolução manto, da mesma forma que os sedimentos MCh-01 do Rio Mapocho e Z-01 do Zanjon de la Aguada. As razões 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' e 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' das outras amostras de sedimentos dos rios Maipo, Mapocho e Zanjon de la Aguada quando colocadas no diagrama de correlação Nd-Sr mostram dois padrões. As razões isotópicas dos rios Mapocho e Maipo são aproximadamente colineares a Linha de Evolução do Manto. Duas amostras do Zanjon de la Aguada, Z-05 e Z-10 mostram um desvio deste padrão, atribuído à contaminação antropogênica.
Título em inglês
Not available.
Palavras-chave em inglês
Not available.
Resumo em inglês
This study is an approach to atmospheric contamination from the point of view of environmental geology. It involves applications of methodologies normally used in geochemistry and isotopic geochemistry research. The principal objective is the characterization of urban respirable airborne particles of Santiago-Chile. Santiago is one of the most contaminated cities due to geographicals and climatic conditions especially during the autumn and winter months. Fine fractions (smaller than 2,5 'mü'm) and coarse fractions (2,5 'mü'm - 10 'mü'm) of aerossol of diferente seasons of the year were gravimetricaly in the winter, especially downtown. Insufficient ventilation favours accumulation of the polluents. A mineralogical study using x-ray difractometry in samples collected by the high-volume technique, in different sites of the City, shows the heterogeneity of the mineralogical composition aggravated by the absence of large-scale meteorological systems of airflow. Sericite, amphibole, gypsum, quartz, k-feldspar, micas, plagioclase, pyroxene and clay (caolinite and montmorillonite) were detected in the respirable airborne fraction. The particulate airborne material of Santiago has the typical characteristics of a continental aerosol, as initially anticipated, with the mineralogical composition of volcanic areas. Morphological characterization done by Scanning Electron Microscopy showed the presence of three groups of particles: crystalline and spherical and agglomerate particles. The crystalline shapes are originated in geologic sources and have perfectly defined crystallographic parameters. The agglomerated shapes are formed by organic material and submicrometrical mineral particles derived from combustion of fossil fuel and the spherical shapes are products of metallurgical activities. Same of them could been associated with wear of motors-cars. Isotopic results plotted in a 'ANTIPOT.207Pb'/'ANTIPOT.204Pb' versus 'ANTIPOT.206Pb'/'ANTIPOT.204Pb' diagram, define two straight lines, one is a two component mixing line, one component being the sediments that represent the crustal contribution and other, a contribution from fossil fuel. The second straight line suggests a lineal correlation of lead evolution of regional rocks and sediments. The airborne particles showed isotopic ratios 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb', 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.208 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' between 17,097 - 17,915, 15,341 - 15,591, 36,578 - 37,817 respectively. The mean values of the isotopic ratios 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb', 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.208 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' of petrol are 16,515, 15,275 and 35,818 respectively. The isotopic ratios 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' e 'ANTIPOT.208 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' of sediments were 18,410 - 18,690, 15,450 - 15,700 e 38,060 - 38,840 respectively. The 'ANTIPOT.207 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' and 'ANTIPOT.206 Pb'/'ANTIPOT.204 Pb' ratios of respirable aerosols align on a straight mixing line, according to the season. The calculations for the proportionate contribution of each source are based in the proportionality on the straight line and its segments. Aerosols of Santiago were characterized by 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' ratios between 0,70558 and 0,70640. The 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' ratios fluctuated between 0,51226 and 0,51229. These wide fluctuations could be assigned to the antropogenic activities. Regional volcanic and plutonic rocks plotted in a 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' versus 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' diagram, align with the Mantle Array together with the sediments samples Mch-01 (Mapocho River) and Z-1 (Zanjon de la Aguada River). When 'ANTIPOT.143 Nd'/'ANTIPOT.144 Nd' and 'ANTIPOT.87 Sr'/'ANTIPOT.86 Sr' ratios of sediments are plotted they show two patterns. The Mapocho River and Maipo River sediments isotopic ratios align with the Mantle Array. The isotopic ratios from Zanjon de la Aguada Z-05 e Z-10 samples deviate from this pattern as a result of antropogenic contamination.
 
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Data de Publicação
2015-11-26
 
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