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dc.creatorSá, Rafaella Tatiane Silva de-
dc.date.accessioned2022-11-04T20:08:14Z-
dc.date.available2022-11-04T20:08:14Z-
dc.date.issued2022-11-04-
dc.date.submitted2022-07-21-
dc.identifier.citationSÁ, R. T. S. de. Caracterização de rejeitos de mineração de ferro pós-rompimento da barragem de Fundão utilizando sensores proximais para predição de atributos de interesse agrícola e ambiental. 2022. 63 p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/55418-
dc.description.abstractAfter the Fundão dam collapsed in 2015, approximately 60 million m3 of iron-rich tailings were deposited in floodplains and river banks, impacting an extensive area. The rehabilitation of the impacted area is mandatory and, for this, one of the crucial factors is the detailed characterization of sediments and soils. Conventional laboratory-based methods are time consuming, require large amounts of chemical reagents and generate polluting residues. These drawbacks have been overcome by using different sensors to obtain some signal (e.g., fluorescence, reflectance) from the analyzed material that reflects the chemical composition. Among these sensors, portable X-ray fluorescence (pXRF) has been widely used to obtain the total elemental composition of soils and to predict attributes of interest. In this work, it was hypothesized that pXRF data may be important for predicting attributes of agricultural and environmental interest in a representative scenario of the impacted area. In addition, two other sensors that reflect the chemical composition were tested together with pXRF. They are: a portable visible color sensor (NixTM Pro color sensor) and a magnetic susceptibility meter. The objectives were: i) to characterize several samples of iron-rich tailings collected after the failure of the Mariana Fundão dam in Brazil using three proximal sensors (pXRF, Nix ProTM and magnetic susceptibilimeter); ii) assess the contribution of each sensor to differentiate impacted and non-impacted areas; iii) predict the semi-total concentration of potentially polluting elements and agronomic properties of the soil (pH, cation exchange capacity, organic carbon, macro- and micronutrients and texture). For that, 148 surface samples of tailings and/or soil collected along a 47-km section of the Gualaxo do Norte River were used. The samples reflect different vegetation conditions, land use and degree of impact. In the laboratory, characterization of soil fertility properties was carried out by conventional methods, determination of the elemental composition by pXRF, determination of the semi- total concentration of elements regulated by environmental legislation by the USPEA 3051a method, obtaining the RGB color parameters and magnetic susceptibility. The data obtained were submitted to descriptive statistical analysis (minimum, maximum, mean, median, standard deviation e coefficient of variation), principal components analysis (PCA) and prediction via machine learning (random forest). PCA analysis using sensor data in isolation or combined to Nix Pro and MS data did not allow a clear differentiation of impacted and non- impacted areas. Important soil fertility properties (e.g., pH, CEC, texture, macro- and micronutrients) were accurately predicted using random forest model. For environmental purposes, semi-total concentrations of potentially polluting elements were also well predicted using the sensors data. It is concluded, therefore, that the use of proximal sensors and prediction models can greatly contribute for in situ and rapid characterization of an extensive impacted area. Also, the approach tested here can be extrapolated and used in other similar situations.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectPortable X-ray fluorescence (pXRF)pt_BR
dc.subjectSusceptibilidade magnéticapt_BR
dc.subjectSensor de corpt_BR
dc.subjectMagnetic susceptibilitypt_BR
dc.subjectColor sensorpt_BR
dc.titleCaracterização de rejeitos de mineração de ferro pós-rompimento da barragem de Fundão utilizando sensores proximais para predição de atributos de interesse agrícola e ambientalpt_BR
dc.title.alternativeCharacterization of iron ore tailings after the collapse of The Fundão dam using proximal sensors for the prediction of attributes of agricultural and environmental interestpt_BR
dc.typedissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solopt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Ribeiro, Bruno Teixeira-
dc.contributor.referee1Guilherme, Luiz Roberto Guimarães-
dc.contributor.referee2Teixeira, Wenceslau Geraldes-
dc.description.resumoApós o rompimento da barragem de Fundão em 2015, aproximadamente 60 milhões de m3 de rejeitos ricos em ferro foram depositados nas várzeas e margens dos rios, impactando uma extensa área. A reabilitação da área impactada é obrigatória e, para isso, um dos fatores cruciais é a caracterização detalhada dos solos e sedimentos. As análises laboratoriais convencionais são demoradas, exigem grande quantidade de reagentes químicos e geram resíduos poluentes. Tais inconvenientes têm sido superados com a utilização de diferentes sensores para obtenção de algum sinal (e.g., fluorescência, reflectância) do material analisado que reflita a composição química. Dentre esses sensores, tem-se a fluorescência de raios X portátil (pXRF) que vem sendo amplamente utilizada para obtenção da composição elementar total de solos e para predição de atributos de interesse. Neste trabalho, teve-se como hipótese que os dados de pXRF podem ser importantes para predição de atributos de interesse agrícola e ambiental em um cenário representativo da área impactada pós-rompimento. Além disso, dois outros sensores que também refletem a composição química foram testados juntamente com o pXRF. São eles: um sensor portátil de cor no visível (Nix Pro color sensor) e um medidor de susceptibilidade magnética. Os objetivos deste estudo foram: i) caracterizar várias amostras de rejeitos ricos em ferro coletadas após o rompimento da barragem de Fundão, Mariana, Brasil, utilizando três sensores proximais (pXRF, Nix Pro e susceptibilímetro magnético); ii) avaliar a contribuição de cada sensor para diferenciar áreas impactadas e não impactadas; iii) prever a concentração semi-total de elementos potencialmente tóxicos e atributos de fertilidade do solo (pH, capacidade de troca catiônica, matéria orgânica, macronutrientes, micronutrientes e textura). Foram utilizadas 148 amostras superficiais de rejeito e, ou, solo coletadas ao longo de um trecho de 47 km no rio Gualaxo do Norte. As amostras refletem diferentes condições de vegetação, uso do solo e grau de impacto. No laboratório, procedeu-se à caracterização dos atributos indicadores de fertilidade do solo por métodos convencionais, determinação da composição elementar por pXRF, determinação da concentração semi-total de elementos regulamentados pela legislação ambiental seguindo o método USPEA 3051a, obtenção dos parâmetros de cor RGB e avaliação da susceptibilidade magnética. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística descritiva (mínimo, máximo, média, mediana, desvio-padrão e coeficiente de variação), análise de componentes principais (PCA) e predição via machine learning (random forest). A análise de PCA utilizando dados dos sensores combinados ou não permitiu uma clara diferenciação das áreas impactadas e não impactadas. Importantes atributos indicadores de fertilidade do solo (e.g., pH, CTC, textura, macro e micronutrientes) foram acuradamente preditos. Do ponto de vista ambiental, concentrações semi-totais de elementos potencialmente tóxicos (Ba, Pb, Cr, V, Cu, Co, Ni, Li, Ti e Mn) foram também muito bem preditas. Conclui-se, assim, que o uso de sensores proximais (principalmente pXRF) e modelos de predição (machine learning) podem contribuir grandemente para caracterização ampla, rápida e in situ de uma vasta área impactada e, também, que a abordagem aqui testada pode ser extrapolada e utilizada em outras situações similares.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciência do Solopt_BR
dc.subject.cnpqCiência do Solopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6567291840278731pt_BR
Aparece nas coleções:Ciência do Solo - Mestrado (Dissertações)



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