As cerâmicas, sendo os artefatos mais comuns em sítios arqueológicos, se destacam como ferramentas essenciais para auxiliar na compreensão das sociedades antigas, devido à sua durabilidade e resistência às condições climáticas. Em razão da sua complexidade, a análise desses artefatos não se limita apenas à diversidade de culturas e funções, mas também abrange a variedade de materiais e tecnologias utilizadas em sua fabricação, o que torna o estudo ainda mais desafiador. Este estudo tem como foco o Complexo Arqueológico Ventarrón-Collud, localizado em Lambayeque, Peru, que engloba os sítios Huaca Zarpán, Huaca Collud, Arenal e Huaca Ventarrón. Situada em uma estreita faixa desértica entre a Cordilheira dos Andes e o Oceano Pacífico, essa região é altamente suscetível ao fenômeno El Niño, sendo uma das áreas com maior estresse ambiental do planeta. Além disso, com uma história de mais de 4.000 anos, marcada por diversos ciclos de ocupação e uma grande diversidade cultural, representa um desafio para os arqueólogos. Para contribuir com os estudos destes sítios, 193 fragmentos cerâmicos foram analisados por EDXRF (Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia), XRD (Difração de Raios X), FTIR (Espectroscopia no Infravermelho), espectrometria gama, com o auxílio da análise multivariada exploratória, e análise de fotomicrografias para estudo petrográfico. Os resultados indicaram semelhança na composição elementar da pasta cerâmica dos artefatos, o que, apesar da variabilidade estilística e de contexto de origem, sugere uma consistência na escolha da matéria-prima e na característica calcária da argila utilizada. Isso aponta que, ao longo dos séculos, as fontes de argila e as adições empregadas na manufatura dos artefatos permaneceram relativamente constantes. Por outro lado, as diferenças mineralógicas observadas por meio das técnicas moleculares e nuclear indicam que, embora as matérias primas sejam similares, as diferenças observadas entre os conjuntos ocorreram possivelmente nas etapas subsequentes à escolha da matéria prima. Provavelmente, durante a cozedura do artefato, pequenas variações na temperatura de queima, atmosfera de cocção e resfriamento, resultaram nas diferenças observadas. Também foi identificada uma diferença significativa nos processos de intemperismo entre os conjuntos Ventarrón-Arenal e Collud-Zarpán, que pode ser atribuído ao ambiente deposicional distinto de cada local. Em relação aos engobes e decorações, observa-se pouca variabilidade nos materiais utilizados na fabricação das tintas vermelhas, sendo predominantemente óxidos de ferro. Quanto à tinta preta, a maioria sugere o uso de óxido de ferro, e em um único fragmento pode-se indicar o uso de óxido de manganês ou ocre castanho. Em contrapartida, a tinta branca foi encontrada em maior quantidade de fragmentos, demonstrando uma maior diversidade de matérias-primas e misturas empregadas em sua produção. As informações específicas obtidas a respeito desses artefatos têm suma importância para auxiliar no desenvolvimento de hipóteses e teorias sobre os complexos sistemas organizacionais na Costa Norte peruana.

A crescente demanda global por produtos agrícolas, alimentos e energia requer uma abordagem sustentável e segura para a produção agrícola. A fertilidade do solo é vital para aumentar a produtividade agrícola, e entender a variabilidade espacial dos atributos de fertilidade do solo é crucial para preservar a fertilidade do solo. Os métodos tradicionais de análise de solo são demorados, caros e geram resíduos. As técnicas de análise espectral, como a fluorescência de raios X por dispersão em energia (EDXRF) combinadas com metodologias de machine learning (ML) oferecem uma alternativa rápida e econômica para a quantificação dos atributos do solo. A respeito disso, a principal motivação deste estudo é explorar os dados gerados por um espectrômetro portátil de EDXRF (pXRF) aplicado a amostras de solo no contexto de modelagem com algoritmos de aprendizado de máquina para quantificar atributos de fertilidade. Nessa perspectiva, este estudo estabeleceu condições otimizadas em termos de configuração experimental (Capítulo 2) e número mínimo de amostras utilizadas na etapa de treinamento (Capítulo 3) na construção de modelos locais de ML para quantificar atributos de fertilidade do solo. Adicionalmente, foi realizado um estudo preliminar de validação in situ dos modelos com condições ótimas. Os resultados indicaram que o uso de 15 kV, 12.15 μA e 30 s sem filtros é o mais indicado para quantificação simultânea dos atributos de fertilidade avaliados. A condição otimizada de pXRF forneceu resultados equivalentes aos modelados com dados de EDXRF de bancada, sugerindo uma possível aplicação in situ deste método. No entanto, o estudo preliminar sobre extrapolação a partir de modelos calibrados em laboratório teve resultados negativos, indicando que a sua extrapolação para medições in situ não foi recomendada no contexto desta pesquisa. Por outro lado, foi possível reduzir o número de amostras de treinamento mantendo desempenho equivalente aos modelos treinados com o conjunto completo de dados. Esses resultados destacam o potencial do pXRF como uma abordagem alternativa econômica, rápida e eficiente para o mapeamento local da fertilidade do solo, fornecendo informações valiosas para a tomada de decisões relacionadas ao uso de fertilizantes e outros produtos para correção do solo.

Conhecer a temperatura máxima atingida no solo durante uma queimada é importante para avaliar a intensidade da queima. A conversão de florestas é um processo contínuo nos ecossistemas da Amazônia, sendo de grande importância prever os efeitos do fogo nas propriedades do solo e evitar danos aos sistemas ambientais. Métodos espectroscópicos combinados com análise multivariada podem fornecer informações químicas e mineralógicas importantes sobre o solo. Este estudo teve como objetivo prever a temperatura máxima atingida em um Latossolo Vermelho-Amarelo de uma região amazônica no Brasil. Foram investigadas amostras de roça de toco e de pastagens coletadas após eventos de incêndio, e amostras de solo não queimado submetidas ao aquecimento de mufla (150 a 800°C). A fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF) foi empregada para adquirir dados químicos. O procedimento experimental é rápido, requer preparação mínima da amostra e nenhum reagente químico. A concentração dos elementos e os dados espectrais foram analisados utilizando Análise de Componentes Principais (PCA) e regressão por Mínimos Quadrado Parciais (PLS). Além da EDXRF, foram realizadas análises com outras técnicas: análise térmica, tabela de cores Munsell, susceptibilidade magnética, difração de raios X (XRD) e espectroscopia no visível e no infravermelho próximo (Vis-NIR). A PCA realizada com as concentrações elementares da EDXRF apresentou uma tendência de agrupamento das amostras por seus locais de coleta. Os grupos formados de acordo com a temperatura não foram tão expressivos quanto os formados pelos locais de coleta. Modelos PLS com dados espectrais de EDXRF foram utilizados para prever a temperatura máxima atingida em amostras de solo. As temperaturas estimadas variaram de 325 a 608°C, faixa de temperatura relatada na literatura. A análise térmica indicou as principais transformações nos solos estudados (decomposição da matéria orgânica, desidroxilação da gibbsita, goethita e caulinita). Todas as amostras apresentaram comportamento semelhante. As cores Munsell concordaram com os resultados da análise térmica. Em geral, os valores de susceptibilidade magnética encontrados foram baixos, indicando um pequeno teor de minerais magnéticos (maghemita) nos solos. As análises por XRD e Vis-NIR indicaram os minerais presentes nos solos. A PCA desenvolvida com as intensidades dos picos dos minerais indicou que o local de coleta e a temperatura de aquecimento desempenham um papel importante na caracterização do solo, pois as componentes principais agruparam as amostras de acordo com tais características das amostras. Considerando as vantagens e resultados instrumentais, o emprego de técnicas espectroscópicas como a EDXRF, aliadas à análise multivariada, tem se mostrado uma tecnologia alternativa viável para avaliar os efeitos do fogo no solo.

No Brasil, as pesquisas arqueológicas em sítios de ocupação africana e afrodescendente ainda são escassas, porém esses estudos têm mobilizado vários pesquisadores a complementar os registros escritos com a cultura material nas últimas décadas. Esses vestígios materializados encontrados fornecem informações importantes sobre as práticas cotidianas, dinâmica social e afins, e são uma importante via de acesso a história da escravidão, permitindo então, explorar a diversidade de práticas que eram realizadas. Dentre esses materiais, as cerâmicas são os objetos mais comumente encontrados em escavações arqueológicas. O presente trabalho refere-se à análise arqueométrica de fragmentos cerâmicos encontrados em escavações arqueologias ao redor de senzalas da fazenda do Colégio do Jesuítas localizada em Campos dos Goytacazes – RJ. Elas fazem parte do projeto chamado “Café com açúcar: arqueologia da escravidão em uma perspectiva comparativa no sudeste rural escravista, dos séculos XVIII e XIX”. Esse projeto está sendo desenvolvido com o objetivo de investigar a vida material de grupos escravos do Brasil e tentar responder uma das discussões sobre as cerâmicas na diáspora africana, que é se as cerâmicas artesanais foram produzidas pelos próprios escravos ou adquiridas através de redes de comércio local. As amostras de fontes de argila, preparadas de diferentes formas de manufatura e os fragmentos cerâmicos arqueológicos, foram analisados utilizando a técnica de Fluorescência de Raios X por dispersão de Energia (EDXRF) com auxílio da análise estatística multivariada (PCA e HCA). Na análise qualitativa os elementos Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Zr e Nb foram identificados nos fragmentos cerâmicos e nas amostras de fontes de argila. As análises por PCA e HCA mostraram que as amostras das quatro fontes de argila são diferentes entre si e que o método de manufatura não tem grande influência no resultado final, ou seja, não houve diferença significativa entre as amostras feitas em ambiente oxidante no forno elétrico e as feitas com queima artesanal. Já os fragmentos cerâmicos se diferenciam entre si estatisticamente, mostrando que não há semelhança entre fragmentos com relação à área de escavação. Na análise em conjunto, os resultados da PCA e HCA mostraram uma clara separação entre as amostras de fontes de argila e os fragmentos cerâmicos, indicando que provavelmente os fragmentos cerâmicos não foram manufaturados com as argilas das fontes de argilas próximas as senzalas.

No Brasil, as pesquisas arqueológicas em sítios de ocupação africana e afrodescendente ainda são escassas, porém esses estudos têm mobilizado vários pesquisadores a complementar os registros escritos com a cultura material nas últimas décadas. Esses vestígios materializados encontrados fornecem informações importantes sobre as práticas cotidianas, dinâmica social e afins, e são uma importante via de acesso a história da escravidão, permitindo então, explorar a diversidade de práticas que eram realizadas. Dentre esses materiais, as cerâmicas são os objetos mais comumente encontrados em escavações arqueológicas. O presente trabalho refere-se à análise arqueométrica de fragmentos cerâmicos encontrados em escavações arqueologias ao redor de senzalas da fazenda do Colégio do Jesuítas localizada em Campos dos Goytacazes – RJ. Elas fazem parte do projeto chamado “Café com açúcar: arqueologia da escravidão em uma perspectiva comparativa no sudeste rural escravista, dos séculos XVIII e XIX”. Esse projeto está sendo desenvolvido com o objetivo de investigar a vida material de grupos escravos do Brasil e tentar responder uma das discussões sobre as cerâmicas na diáspora africana, que é se as cerâmicas artesanais foram produzidas pelos próprios escravos ou adquiridas através de redes de comércio local. As amostras de fontes de argila, preparadas de diferentes formas de manufatura e os fragmentos cerâmicos arqueológicos, foram analisados utilizando a técnica de Fluorescência de Raios X por dispersão de Energia (EDXRF) com auxílio da análise estatística multivariada (PCA e HCA). Na análise qualitativa os elementos Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Zr e Nb foram identificados nos fragmentos cerâmicos e nas amostras de fontes de argila. As análises por PCA e HCA mostraram que as amostras das quatro fontes de argila são diferentes entre si e que o método de manufatura não tem grande influência no resultado final, ou seja, não houve diferença significativa entre as amostras feitas em ambiente oxidante no forno elétrico e as feitas com queima artesanal. Já os fragmentos cerâmicos se diferenciam entre si estatisticamente, mostrando que não há semelhança entre fragmentos com relação à área de escavação. Na análise em conjunto, os resultados da PCA e HCA mostraram uma clara separação entre as amostras de fontes de argila e os fragmentos cerâmicos, indicando que provavelmente os fragmentos cerâmicos não foram manufaturados com as argilas das fontes de argilas próximas as senzalas.

A Fluorescência de Raios X por Dispersão em Energia (EDXRF) é uma técnica bem estabelecida que pode ser usada em controle de qualidade em processos industriais. Nesse estudo, foi proposta uma análise de dois tipos de tintas, uma regular e outra especial, amplamente usadas na indústria. Os objetivos foram os de determinar a composição da tinta, quantificando os elementos inorgânicos com EDXRF, e checar se a quantidade de elementos tóxicos está de acordo com a normativa RoHS (Restriction of Hazardous Substances) e com a Norma Brasileira (NBR). Além disso realizar uma Análise de Componentes Principais (PCA) para agrupar as tintas de acordo com o tipo e construir modelos de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) para fazer uma previsão da espessura da camada de tinta aplicada sobre placas de aço, usando os dados da EDXRF. Avaliando os resultados quantitativos, descobriu–se que algumas amostras de tinta apresentaram elementos tóxicos como o Cr e Pb. As análises de PCA resultaram em uma separação das placas, agrupando–as segundo as cores e os tipos de tinta utilizados na pintura. Os resultados dos modelos de PLSR indicaram espessura de camada entre 54 µm e 97 µm, com um desvio relativo médio de 1% comparado com o método convencional utilizado em medidas de espessuras de camadas de tinta (método magnético). Os resultados mostraram que a EDXRF é uma técnica alternativa confiável para determinar os metais presentes nas tintas em pó. Além disso, as análises de PCA e PLSR combinadas com a EDXRF trazem resultados significativos quanto a concordância com as normativas e informações sobre a espessura de camada de tinta.

Neste trabalho, objetivou-se realizar medidas de ultravioleta no visível (UV-Vis), de espectroscopia Raman (ER) e de fluorescência de Raios X por dispersão de energia (EDXRF) em amostras puras e de misturas binárias e ternárias, utilizando um tipo específico de tinta, a guache, a fim de quantificá-las. Neste sentido, foram preparadas cerca de 190 amostras, no total, sendo 15 amostras de misturas com plantel de 17 tintas selecionadas. Destas 17 tintas puras, 11 eram de qualidade profissional e 6 eram de qualidade comercial. Das 15 amostras de misturas, 10 foram preparadas com tintas profissionais, sendo 8 amostras binárias e 2 ternárias. As demais 5 amostras de misturas utilizadas foram de qualidade comercial, sendo 4 misturas binárias e 1 ternária. Objetivou-se, também, analisar 3 obras de arte, feitas com o uso de tinta guache, de autores renomados no mundo da arte, que fazem parte do acervo permanente do Museu de Artes da cidade de São Paulo (MASP), a fim de realizar a caracterização dos pigmentos utilizados na produção destas. Assim, no que tange as medidas feitas no UV- Vis, de ER e de EDXRF, estas foram realizadas em 3 diferentes laboratórios da Universidade Estadual de Londrina, a saber, o Laboratório de Física Nuclear Aplicada, o Laboratório de Espectroscopia e o Laboratório de Análises de Raios X. Com relação à análise das obras de arte utilizadas neste trabalho, as medidas destas foram realizadas no MASP. Para todos os espectros Raman obtidos, utilizou-se a ferramenta baseline, fornecida nos softwares NuSpec. As técnicas de análises de componentes principais (PCA), análises de agrupamentos por métodos hierárquicos (HCA) e regressão pelo método dos quadrados mínimos parciais (PLSR), foram feitas com o uso de um programa para se obter o resultado quantitativo das misturas. Por fim, os resultados mostraram ser bem próximos dos valores das concentrações reais para cada mistura preparada, tanto utilizando os dados de Raman quanto os de EDXRF. A utilização dos dados de EDXRF mostrou ser mais indicada para este método utilizado, pois, apresentou menores erros na validação de calibração dos dados. Foi possível distinguir tintas com mesma coloração com a utilização da técnica de PCA com muito mais facilidade que a forma mais comum utilizada, à sobreposição espectral. Também por PCA foi possível sugerir, em muitos casos de misturas, uma possível relação de proporção, pois, as posições das amostras ficaram separadamente ordenadas e próximas das amostras de tinta pura que compunham a mistura. As três obras foram analisadas com espectroscopia Raman portátil e os resultados obtidos indica a presença de misturas de tintas. Para as cores branca, vermelha e amarela, foi possível realizar indicações da caracterização dos pigmentos presentes na composição química das tintas. Também foi realizado o procedimento indicado em um dos diagramas do trabalho para verificar a existência de tinta utilizadas nas obras, semelhantes as tintas selecionadas neste trabalho.

A fluorescência de raios X (XRF) combinada com calibração multivariada é uma das metodologias que tem sido propostas para análise dos atributos de fertilidade do solo de forma rápida, barata e com baixo impacto ambiental. No entanto, a maioria dos estudos relatados na literatura utilizam dados de concentrações elementares determinados pela técnica, o que pode causar a perda de informações úteis contidas em seus espectros. Além disso, em alguns casos, essas concentrações elementares podem não ser acuradas. Nesse sentido, o uso de dados espectrais de XRF pode ser mais adequado no desenvolvimento de modelos de calibração multivariada para determinação de parâmetros do solo. No entanto, nem todas as variáveis do espectro contribuem para a modelagem do parâmetro de interesse. Além disso, ainda não existe um procedimento bem estabelecido para o pré-processamento desses dados. Portanto, o objetivo desse estudo foi desenvolver modelos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR) com dados espectrais de EDXRF sob duas condições de medidas (com 15 kV e 50 kV no tubo) para determinação de carbono orgânico total (COT), fósforo disponível (P disp ), cálcio trocável (Ca 2+ ), magnésio trocável (Mg 2+ ), potássio trocável (K + ), soma de bases trocáveis (SB), capacidade de troca catiônica total (CTC), saturação por bases (V%), pH e acidez potencial (H + +Al 3+ ) em solos de uma topossequência derivada do basalto. Buscou-se avaliar o uso de diferentes técnicas de pré-processamento e métodos de seleção de variáveis com o objetivo de melhorar a capacidade preditiva dos modelos verificando as faixas espectrais que mais contribuíram para a determinação de cada parâmetro. Além disso, para verificar a eficiência dos modelos, foram avaliadas algumas figuras de mérito. Os resultados demonstraram que o uso de 15 kV no tubo foi a melhor condição de medida para todos os atributos avaliados, com exceção do pH. Além disso, o uso do escalamento de Pareto como pré-processamento gerou os menores erros de previsão para praticamente todos os parâmetros. Em geral, os métodos de seleção de variáveis resultaram em uma melhora na capacidade preditiva dos modelos de calibração, contribuindo para identificar as regiões espectrais que mais influenciaram na modelagem de cada atributo e a análise das figuras de mérito foi essencial para demonstrar a viabilidade da metodologia. Somente o COT, Ca 2+ e SB apresentaram modelos preditivos considerados bons, Mg 2+ , CTC e V% apresentaram modelos preditivos considerados razoáveis e os demais atributos apresentaram modelos fracos. Por fim, estes resultados contribuem para o estabelecimento de uma abordagem no tratamento de dados espectrais de EDXRF para calibração multivariada, bem como para uma melhor interpretação das variáveis que influenciam na modelagem dos atributos de fertilidade do solo.