Implementação de cromatografia de troca iônica para Urânio e Tório a partir de carbonatos

• Main Author: Silva, Katia Santina da
• Other Authors: Hollanda, Maria Helena Bezerra Maia de
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2012
• Subjects: não disponível; not available
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44142/tde-03062015-095110/

O método U-Th para datação em carbonatos recentes tem importância estratégica como ferramenta em estudos paleoclimáticos englobando o período entre Pleistoceno e Holoceno, uma vez que permite ancorar (no temp) padrões de oscilações climáticas e ambientais globais, dependentes de temperatura e pluviosidade. Esses padrões são identificados a partir de dados isotópicos (\'delta\'\'ANTPOT.13 C\', \'delta\'\'ANTPOT.18 O\') e geoquímicos (razões elementares) obtidos em espeleotemas e corais. No Brasil, inúmeros projetos científicos têm se desenvolvido nessa linha de pesquisa, mas utilizando parte das facilidades analíticas necessárias a esses estudos disponíveis em laboratórios internacionais. A implementação do método U-Th (\'ANTPOT.238 U\'- \'ANTPOT.234 U\'-\'ANTPOT.230 Th\') de desequilíbrio da série do urânio foi objeto dessa dissertação. A mesa foi testar rotinas de cromatografia de troca iônica para separação química de U e Th a partir de amostras de carbonato, definidas nos laboratórios do Berkeley Geochronological Center (BGC) e University of Minnesota (UMN), para futura implementação no Centro de Pesquisas Geocronológicas do IGc/USP. As amostras utilizadas foram padrões de referência internacional (JCp-1 e JLs-1), e a infra-estrutura usada foi adequada a partir das instalações existentes no centro. A reprodutibilidade das rotinas escolhidas foi avaliada com base na capacidade de calibrar os picos de eluição de Th e U, e no fator de recuperação calculado a partir da quantidade inicial depositada na coluna. Para o procedimento BGC foram utilizados dois conjuntos de colunas cromatográficas, primária e secundária, sendo que na primeira os picos de eluição foram estabelecidos entre 8-22 mL para Th e 34-38 mL para U. Na coluna secundária os resultados não foram satisfatórios para Th, com significativa fração sendo eliminada durante o descarte pré-coleta. Para U o intervalo foi estabelecido entre 13-17 mL. A recuperação de U no procedimento BGC foi ideal, consistentemente acima de 90% se não considerada o tratamento prévio com Fe\'(OH) IND.3\'. Ao contrário, a recuperação de Th foi baixa e aleatória, em parte refletindo a perda em outras etapas de eluição da coluna. Para o procedimento UMN foi considerada a exclusão na etapa de preparo/dissolução da amostra com \'HCIO IND.4\' uma vez não se tratar de um ácido rotineiramente usado no CPGeo, tendo como função eliminar qualquer traço de matéria orgânica presente na matriz carbonática. Essa modificação pode ter influenciado fortemente os dados de recuperação de Th (< 40%), especialmente para o padrão JCp-1 que, ao contrário do padrão JLs-1, não foi submetido à calcinação pré-dissolução. Quanto ao U os testes mostraram que houve perda durante a etapa de depósito+descarte obviamente afetando a recuperação em um intervalo bem definido. Uma tentativa adotada para melhorar esse comportamento foi aumentar o pH do meio (resina) imediatamente antes do depósito da amostra na coluna, buscando favorecer maior fixação/retenção de U. O resultado foi parcialmente favorável uma vez que restringiu o pico de eluição entre 4-6 mL, mas ainda com perda prévia. Tendo em vista a necessidade de melhor ajustar os parâmetros de calibração e recuperação para cromatografia de Th e U, novos testes serão realizados com a continuidade deste projeto, quando esperamos ajustar as rotinas do BGC e UMN, e também iniciar testes com outras resinas de troca iônica específicas para actinídeos. Estabelecida a rotina no CPGeo, será iniciada a fase de implementação do método na espectrometria de massas utilizando spikes específicos (\'ANTPOT.229 Th\', \'ANTPOT.233 U\',\'ANTPOT.236 U\') - ID-TIMS, calibrados durante o desenvolvimento desse mestrado. === U-series dating applied for recent carbonates (speleothems, corals) has strategic importance for paleoclimatic studies developed on the Quaternary period (< 1.5 ky) since they can be well-preserved archives to explore past environmental conditions. High-resolution and high-precision geochronological data are required to constrain timing of paleoclimatic changes at a wide range of spatial and temporal scales, which are mostly identified by using potential indicators such as isotopic (\'delta\'\'ANTPOT.13 C\', \'delta\'\'ANTPOT.18 O\') and geochemical (elementary ratios) data. ln Brazil, an increasing number of scientists have developed researches on this theme but, in part, using analytical facilities available in overseas laboratories. The present master degree project aims to start up the U-series dating (\'ANTPOT.238 U\'- \'ANTPOT.234 U\'-\'ANTPOT.230 Th\') at CPGeo/lGc-USP on speleothems in order to give support for new researches on global (paleo)climate changes. We tested two different routines using ion exchange chromatography for chemical separation of U and Th from the carbonate reference materials JCp-1 and JLs-1. These two routines were developed in U-series laboratories of Berkeley Geochronological Center (BGC) (Sharp et al., 2003) and University of Minnesota (UMN) (Chen et al., 1986; Edwards et al., 1986), USA. Reproducibility of these routines was evaluated on the ability in calibrating ideal intervals for Th and U extraction, and the respective yields calculated from the initial amount deposited into the chromatographic column, which should be higher than 90%. The BGC\'s procedure involves a set of two chromatographic columns (called primary and secondary) with volume of 3 mL and 1.2 mL, respectively, packed with anion exchange Bio Rad AG 1-X8 resin. Th and U were selectively extracted by acid washing using strong (8 N) and weak (0,5 N) hydrocloridric acid. Our results show that the ideal elution interval for Th is between 8-22 mL and 34-38 mL for U, at primary column; for the secondary column the results were not good for Th because its loss during loading of the sample. For U, however, the interval was established between 13-17 mL. The yields were appreciable for U, mostly above 90% if co-precipitation Fe is not considered. New tests are required for defining the best Th elution interval since there is significant loss during previous and subsequent steps of the routine. The UMN\'s procedure involves use of Fe\'(Cl) IND.3\' during acid dissolution to promote coprecipitation of Th and U, and HCI\'(O) IND.4\' for organics dissolution. Sample is loaded into column packed with anion exchange Spectra/Gel 1-X8 resin. Th and U were selectively extracted by acid washing using 6 N HCI (Th) and water (U). Since HCI\'(O) IND.4\' is not commonly used in CPGeo, it was excluded. Such a modification may have strongly influenced the yield for Th (< 40%), especially for the standard JCp-1 that, unlike the standard JLs-1 was not submitted lo calcination before acid dissolution. Uranium was strongly eluted during the other previous aliquots thus decreasing its yield. ln order to improve the U retention the pH resin was increased before loading the sample into the column. This procedure helped to restrict the elution interval to 4-6 mL, but U loss was still detected. New adjustment needs to be done to improve calibration of the Bio Rad and Spectra/Gel columns for extraction of Th and U from carbonates. ln addition, we intend to begin tests with specific resins (U/TEVA, TRU) that are mentioned as very effective in actinide separation. These adjustments and new tests are the object of a ongoing research that aims to set U-series dating using isotope dilution (\'ANTPOT.229 Th\', \'ANTPOT.233 U\',\'ANTPOT.236 U\') combined with mass spectrometry at CPGeo/lGc/USP.