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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.8.2023.tde-18122023-174546
Document
Author
Full name
Jéssica Rafaela da Costa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Furquim, Sheila Aparecida Correia (President)
Ladeira, Francisco Sérgio Bernardes
Oliveira, Fabio Soares
Pereira, Marcos Gervasio
Title in Portuguese
Estruturas pedogenéticas em solos construídos e seus reflexos sobre a condutividade hidráulica
Keywords in Portuguese
Agregação do solo
Artefatos antrópicos em solo
Microplásticos no solo
Processos pedogenéticos
Solos urbanos
Abstract in Portuguese
As ações humanas interferem nos processos de formação de solos no ambiente urbano. As estruturas dos solos são uma das propriedades morfológicas mais afetadas pela atividade antrópica, e sua degradação ou destruição pode afetar o ciclo hidrológico. O objetivo da pesquisa foi demonstrar o desenvolvimento de processos pedogenéticos relacionados ao desenvolvimento de agregados e estruturas e a influência dessas propriedades na condutividade hidráulica em solos modificados em ambiente urbano. Em um parque urbano, três perfis de solos foram descritos, a infiltração nos solos foi determinada e amostras foram coletadas para as seguintes análises: dimensionamento e caracterização morfológica de estruturas e poros com Multi-stripe Laser Triangulation (MLT); micromorfologia por lâmina delgada; condutividade hidráulica não saturada; diâmetro médio ponderado (via seca e úmida), índice de estabilidade de agregados; densidade aparente; densidade de partícula; porosidade total; granulometria; argila dispersa em água e grau de floculação; pHH2O, pHKCl e delta pH; cátions trocáveis (Na+, K+, Ca2+, Mg2+); acidez potencial; metais potencialmente tóxicos; carbono orgânico total; estoque de carbono orgânico; identificação de microplásticos por lupa binocular, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (μ-FTIR) e espectroscopia de μ-Raman; composição dos argilominerais por Difração de raio-X (DRX) da fração argila e do solo total; determinação de elementos maiores (Al2O3, CaO, Fe2O3, K2O, MgO, MnO, Na2O, P2O5, SiO2, TiO2, SO3) por Fluorescência de raio-X (FRX) da fração argila e do solo total; teor de caulinita e gibbsita por Calorimetria diferencial por varredura e Termogravimétria (DSC/TG) da fração argila; Microscopia eletrônica de varredura (MEV) integrado a espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). Os perfis de solo foram classificados de acordo com a World Reference Base. Os dados obtidos pelo Mult-Lazer Triangulation (MLT), micromorfologia e DRX foram interpretados após o processamento de imagens. Os dados químicos e físicos foram tratados por análise descritiva. Os resultados demonstram a existência de processos pedogenéticos que resultam na agregação do solo, mesmo diante da presença de materiais antrópicos. Esses materiais antrópicos são capazes de afetar os aspectos físicos, químicos e mineralógicos dos solos. Conclui-se que o solo, mesmo que previamente degradado, contribui com a infiltração e a condutividade hidráulica em ambiente urbano.
Title in English
Pedogenetic structures in constructed soils and their effects on hydraulic conductivity
Keywords in English
Anthropogenic artefacts in soil
Microplastics in the soil
Pedogenetic processes
Soil aggregation
Technosol
Urban soils
Abstract in English
Human actions interfere in the processes of soil formation in the urban environment, altering its morphological, physical, chemical and mineralogical characteristics. Soil structures are one of the morphological features most affected by human activity, and their degradation or destruction can affect the hydrological cycle. The objective of the research was to demonstrate the development of pedogenetic processes related to the development of aggregates and structures and the influence of these properties on hydraulic conductivity in modified soils in an urban environment. In an urban park, three soil profiles were described, soil infiltration was determined and samples were collected for the following analyses: morphological characterization of structures and pores with Multi-stripe Laser Triangulation (MLT); micromorphology; unsaturated hydraulic conductivity; weighted average diameter (dry and wet method), aggregate stability index; soil density; particle density; total porosity; particle size distribution; clay dispersed in water and degree of flocculation; pHH2O and pHKCl; exchangeable cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+); acidity; heavy metals; total organic carbon; soil organic carbon stock; microplastics presence by binocular magnifying glass, Fourier transform infrared spectroscopy (μ-FTIR) and μ-Raman spectroscopy; clay minerals by X-ray Diffraction (XRD); Al2O3, CaO, Fe2O3, K2O, MgO, MnO, Na2O, P2O5, SiO2, TiO2, SO3 by X-ray fluorescence (XRF) of the total soil and clay fraction; kaolinite and gibbsite content by Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) of the clay fraction; Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Soil profiles were classified according to the World Reference Base. The data obtained by Mult-Lazer Triangulation (MLT), micromorphology and XRD were interpreted after image processing. Chemical and physical data were treated by descriptive analysis. The results demonstrate the existence of pedogenetic processes as well as the aggregation process on the soil. The result includes variability of the structural arrangement, even in the presence of anthropic materials. It is concluded that the soil, even if previously degraded, contributes to infiltration and hydraulic conductivity in an urban environment.
 
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Publishing Date
2023-12-18
 
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