Variações na resposta espectral dependentes do tipo de solo e do contaminante para os

Os espectros de refletância dos solos impregnados com os contaminantes foram reamostrados à resolução espectral do sensor aerotransportado ProSpecTIR- VS. Este sensor opera atualmente no Brasil em uma aeronave da empresa SPECTIR/FOTOTERRA. O sensor possui até 357 bandas abrangendo o espectro eletromagnético entre 400 – 2500 nm. Pode gerar dados com uma resolução espectral que varia entre 2,3 e 20 nm e três resoluções espaciais que dependem da lente focal e da altura do voo.

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Considerando-se que os espectros reamostrados conseguem mapear as feições características dos minerais com ferro férrico em sua estrutura, os argilominerais e a presença do HC no solo, optou-se por realizar a análise das variações na resposta espectral sobre estes dados visando a avaliação do potencial de uso daquele sensor na caracterização de solos impregnados com HCs.

As variações na resposta espectral dos solos impregnados com os contaminantes foram analisadas a partir da aplicação da Análise de Componentes Principais (Principal Component

Analysis – PCA). Optou-se por selecionar apenas os solos impregnados com 5%, 10%, 20% e

30%, pois esses resumem as principais variações espectrais apresentadas nas amostras contaminadas. Os gráficos dos loadings da PCA apresentam os comprimentos de onda que mais contribuíram na análise. Aqueles com os maiores valores de loading são os que tiveram o maior peso na análise.

O resultado da PCA aplicado ao conjunto de espectros selecionados é apresentado nos gráficos da Figura 2.4. Foram selecionadas as duas componentes principais (Principal

Components – PCs) que mais contribuíram para a separação dos dados considerando-se a

informação relacionada com as características do solo e a presença do contaminante. As duas

PCs selecionadas foram correlacionadas em um gráfico de dispersão (Scores).

Os dados dos solos impregnados com 5% de HC foram correlacionados utilizando-se a

PC1 e a PC3 (Figura 2.4A). Os dados apresentam um agrupamento estatístico em três grupos,

relacionados ao desenvolvimento da feição de hematita. No primeiro grupo, foram reunidos os espectros dos solos LS1 e LS3, que apresentam feição de hematita mais evidente. No segundo, foram agrupados os solos LS2, que tem um desenvolvimento médio desta feição. O terceiro grupo compreende os espectros do solo LS4, que têm o menor desenvolvimento da feição desse óxido de ferro. No primeiro grupo não foi possível evidenciar a presença do HC. Nos demais grupos os espectros dos solos impregnados com os óleos e o diesel se deslocam na direção negativa da PC3, que pode indicar a presença do contaminante no solo.

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Figura 2.4 Gráfico de loadings e scores para o modelo gerado com espectros de solos impregnados com hidrocarbonetos na proporção de: A. 5%; B. 10%; C. 20%; D. 30%.

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Os solos impregnados com 10% de contaminante foram correlacionados entre si com base na PC1 e PC2 (Figura 2.4B). Estes dados foram reunidos estatisticamente em dois grupos: (i) espectros dos solos LS1, LS2 e LS3; e (ii) espectros do solo LS4. Observa-se, no primeiro grupo, que os solos com feição marcada de hematita foram reunidos com os solos que têm feição média. Isto é devido ao fato de que a feição supracitada é obliterada pela presença dos óleos pesado e intermediário, e aprofundada pela presença do óleo extra-leve e o diesel, fazendo com que os solos apresentem características semelhantes na região VNIR. Nota-se também, neste grupo, que os solos LS2 e LS3 contaminados com gasolina e etanol (que não têm mudanças significativas no VNIR) ficaram com os teores mais negativos na PC1 porque a feição da hematita não foi obliterada. De maneira geral nos dois grupos, pode-se observar que os solos impregnados com a gasolina e etanol apresentaram um valor positivo na PC2 e os contaminados com óleos crus e diesel vão se deslocando na direção negativa da PC2.

Da PCA dos solos impregnados com 20% de HC (Figura 2.4C), três grupos mostraram- se estatisticamente distintos: (i) todos os espectros dos solos contaminados com gasolina e etanol; (ii) espectros dos solos contaminados com óleos extra-leve e diesel; (iii) espectros dos solos contaminados com os óleos pesado e intermediário. O primeiro grupo contém as assinaturas espectrais dos solos que menos têm mudanças geradas pela presença do contaminante. No segundo e terceiro grupo, foram reunidos os solos que exibiram as feições de absorção diagnósticas do contaminante, no entanto, no segundo grupo foram encontrados aqueles solos nos quais a absorção do mineral (hematita), na região VNIR, ganhou profundidade devido à sobreposição das feições deste mineral com as absorções do contaminante. Por outro lado, no terceiro grupo, as absorções da hematita foram obliteradas pela presença do HC. De forma geral, observou-se que os grupos apresentaram uma distribuição horizontal que permitiu separar os solos pelo conteúdo de ferro.

Os solos impregnados com 30% de contaminante foram reunidos em três grupos (Figura 2.4D): (i) espectros dos solos impregnados com óleo pesado e intermediário, (ii) espectros dos solos impregnados com gasolina e etanol, (iii) espectros dos solos impregnados com óleo extra- leve e diesel. O primeiro grupo reuniu os solos que apresentaram as absorções diagnósticas do contaminante localizada em 1,725 µm e 2,310 µm, e aqueles nos quais a absorção da hematita no

VNIR foi obliterada. No segundo grupo foram associados os espectros dos solos que tiveram

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função das feições espectrais características do solo. O terceiro grupo incluiu os solos que exibiram absorções características do contaminante em 1,725 µm e 2,310 µm, mas também apresentaram a absorção localizada em 1,203 µm mais realçada. No entanto, estes solos não apresentaram obliteração na feição da hematita no intervalo VNIR, pelo contrário, esta absorção foi aprofundada sutilmente devida a sua sobreposição com a feição do contaminante localizada próxima a este comprimento de onda. Neste conjunto de dados também foi possível observar uma distribuição horizontal dos solos, que pode ser associada à feição da hematita, a qual permitiu separar os solos pelo conteúdo de ferro.

A PCA dos solos impregnados com 5% e 10% de contaminante permitiu realizar o agrupamento dos dados espectrais com base principalmente nas feições características dos solos. No caso dos solos impregnados com 20% e 30% de HC, o PCA agrupou os dados em três grupos principais considerando-se as características produzidas pela presença do contaminante.

2.3.5. Variações na resposta espectral considerando o aumento do volume do contaminante