Elementos de terras raras em sedimentos dos rios Negro e Solimões: concentrações basais, assinaturas geoquímicas, risco ecológico e sustentabilidade analítica na Amazônia

dc.contributor.advisor-co1Kasper, Daniele
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8304838268204675eng
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6475-1327eng
dc.contributor.advisor1Sargentini Junior, Ézio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7206359564567605eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7434-0484eng
dc.contributor.referee1Zara, Luiz Fabricio
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0582418434279005eng
dc.contributor.referee2Nobre, Francisco Xavier
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0241423062695352eng
dc.contributor.referee2orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0883-3651eng
dc.contributor.referee3Machado, Cristine de Mello Dias
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6320037184956604eng
dc.contributor.referee3orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7031-6591eng
dc.contributor.referee4Manzato, Lizandro
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0677617028146410eng
dc.contributor.referee4orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4940-9555eng
dc.creatorOliveira, Cássio Augusto da Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9449950480085760eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8987-7316eng
dc.date.available2027-08-27
dc.date.issued2026-07-28
dc.description.abstractRare earth elements (REEs) are important tracers of geological, geochemical, and hydrosedimentary processes and have attracted growing environmental interest because of their expanding technological applications and the potential for enrichment associated with anthropogenic activities. This thesis aimed to improve the understanding of the occurrence, distribution, and major geochemical controls of REEs in Amazonian sediments, with emphasis on the Negro and Solimões rivers, by integrating a systematic literature review, geochemical characterization, environmental assessment, establishment of regional geochemical reference values, and evaluation of analytical sustainability. First, a systematic review conducted according to the PRISMA 2020 guidelines identified 12 eligible studies and showed that REE distribution in the Amazon is predominantly controlled by sediment provenance, tropical weathering, grain size, mineralogy, hydrochemical characteristics, and hydrosedimentary dynamics, although localized enrichments may occur in areas affected by mining activities. We then analyzed bottom sediments from 21 sampling sites, including 12 in the Negro River and 9 in the Solimões River, during the low-water season. Samples underwent microwave-assisted acid digestion, followed by multielement determination using ICP-MS. Data interpretation included geochemical normalization, fractionation ratios, Ce and Eu anomalies, environmental indices, and principal component analysis. Mean ΣREE concentrations were 121.28 ± 60.86 mg kg⁻¹ in the Negro River and 129.42 ± 19.01 mg kg⁻¹ in the Solimões River, with no statistically significant difference between the two systems, whereas heavy REEs occurred at significantly higher concentrations in the Solimões River. The Negro River exhibited greater spatial variability and more pronounced geochemical fractionation, whereas the Solimões River showed a more homogeneous signature, consistent with the stronger influence of Andean-derived particulate transport. Normalized REE patterns, fractionation ratios, and Ce and Eu anomalies revealed differences in sediment provenance and geochemical processes between the two river systems. Environmental indices indicated no relevant contamination and low mean ecological risk, supporting the predominance of geogenic controls in the investigated areas. Based on local concentration distributions, we established river-specific geochemical reference values (GRVs) for surface sediments from the Negro and Solimões rivers to support future regional environmental assessments. Evaluation of the microwave-assisted acid digestion and ICP-MS procedure using the AGREE and BAGI metrics indicated analytical robustness, moderate environmental sustainability, and high practical applicability. Overall, the findings show that REE distribution in Amazonian sedimentary systems results from interactions among geological provenance, weathering, river hydrochemistry, and sedimentary dynamics, highlighting the need for regionalized geochemical reference values and analytical approaches that combine metrological reliability, applicability, and sustainability for environmental monitoring in the Amazon.eng
dc.description.resumoOs elementos de terras raras (ETR) constituem importantes traçadores de processos geológicos, geoquímicos e hidrossedimentológicos e têm despertado crescente interesse ambiental diante da expansão de seus usos tecnológicos e da possibilidade de enriquecimento associado a atividades antrópicas. Esta tese teve como objetivo compreender a ocorrência, a distribuição e os principais controles geoquímicos dos ETR em sedimentos amazônicos, com ênfase nos rios Negro e Solimões, integrando a síntese da literatura, a caracterização geoquímica, a avaliação ambiental, o estabelecimento de valores de referência regionais e a análise da sustentabilidade do procedimento analítico. Inicialmente, uma revisão sistemática baseada no protocolo PRISMA 2020 reuniu 12 estudos elegíveis e demonstrou que a distribuição dos ETR na Amazônia é controlada predominantemente pela proveniência sedimentar, pelo intemperismo tropical, pela granulometria, pela mineralogia, pelas características hidroquímicas e pela dinâmica hidrossedimentológica, embora enriquecimentos localizados possam ocorrer em áreas sob influência da mineração. Em seguida, foram analisados sedimentos de fundo coletados em 21 pontos, sendo 12 no Rio Negro e 9 no Rio Solimões, durante o período de águas baixas. As amostras foram submetidas à digestão ácida assistida por micro-ondas e à determinação multielementar por ICP-MS. A interpretação dos dados integrou normalização geoquímica, razões de fracionamento, anomalias de Ce e Eu, índices ambientais e análise de componentes principais. As concentrações médias de ΣETR foram de 121,28 ± 60,86 mg kg⁻¹ no Rio Negro e de 129,42 ± 19,01 mg kg⁻¹ no Rio Solimões, sem diferença estatisticamente significativa entre os sistemas, enquanto os ETR pesados apresentaram concentrações significativamente maiores no Rio Solimões. O Rio Negro exibiu maior variabilidade espacial e fracionamento geoquímico mais pronunciado, enquanto o Rio Solimões apresentou assinatura mais homogênea, compatível com maior influência do transporte particulado de origem andina. Os padrões normalizados, as razões de fracionamento e as anomalias de Ce e Eu evidenciaram diferenças de proveniência e de processos geoquímicos atuantes nos dois sistemas. Os índices ambientais indicaram ausência de contaminação relevante e baixo risco ecológico, sustentando o predomínio de controles geogênicos nas áreas investigadas. Com base na distribuição local das concentrações, foram estabelecidos valores de referência geoquímica (VRQ) específicos para os sedimentos superficiais dos rios Negro e Solimões, destinados a subsidiar futuras avaliações ambientais regionais. A avaliação do procedimento de digestão ácida assistida por micro-ondas e ICP-MS, com base nas métricas AGREE e BAGI, indicou robustez analítica, sustentabilidade ambiental moderada e elevada aplicabilidade operacional. Em conjunto, os resultados demonstram que a distribuição dos ETR nos sistemas sedimentares amazônicos resulta da interação entre proveniência geológica, intemperismo, hidroquímica e dinâmica sedimentar, evidenciando a necessidade de referenciais geoquímicos regionalizados e de abordagens analíticas que conciliem confiabilidade metrológica, aplicabilidade e sustentabilidade para o monitoramento ambiental da Amazônia.eng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Cássio Augusto da Silva. Elementos de terras raras em sedimentos dos rios Negro e Solimões: concentrações basais, assinaturas geoquímicas, risco ecológico e sustentabilidade analítica na Amazônia. 2026. 160 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11960
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Exataseng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicaeng
dc.rightsAcesso Embargado
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subjectElementos de terras raraspor
dc.subjectSedimentos amazônicospor
dc.subjectValores de referência geoquímicapor
dc.subjectProveniência sedimentarpor
dc.subjectSustentabilidade analíticapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: QUIMICA: QUIMICA ANALITICA: ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALeng
dc.subject.otherSedimentos fluviais - Análise - Rio Negro A(M)por
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/97812/ITEM%20INDISPON%c3%8dVEL%20-%20Solicite%20c%c3%b3pia.pdf.jpg*
dc.titleElementos de terras raras em sedimentos dos rios Negro e Solimões: concentrações basais, assinaturas geoquímicas, risco ecológico e sustentabilidade analítica na Amazôniaeng
dc.title.alternativeRare earth elements in sediments from the negro and solimões rivers: baseline concentrations, geochemical signatures, ecological risk, and analytical sustainability in the Amazoneng
dc.typeTeseeng

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