Camadas de cobertura para mitigação de impactos ambientais da drenagem ácida de mina

Abstract

A mineração, essencial para o desenvolvimento socioeconômico, tem impactos ambientais, como a Drenagem Ácida de Mina (DAM). A DAM resulta da oxidação de minerais sulfetados no minério de ouro, acidificando a água de drenagem e liberando elementos tóxicos, com destaque para o arsênio. A recuperação de substratos sulfetados, especialmente contaminados com arsênio, requer abordagens integradas e a identificação de plantas tolerantes a esse elemento. O estudo avaliou o efeito de camadas de cobertura sobre substratos sulfetados para promover a revegetação e mitigar a lixiviação de produtos da DAM para as águas subterrâneas. A área experimental consiste em treze tratamentos que envolveram a sobreposição de três camadas sobre um substrato sulfetado pouco intemperizado (B2). A primeira camada, chamada camada de quebra de capilaridade (CQC), foi composta por brita ou laterita, para prevenir a ascensão de água por capilaridade. A segunda camada, chamada camada selante (CS), com a função de reduzir a drenagem de água e o possível fluxo de gases, sendo formada por solo (Latossolo) ou substrato sulfetado muito intemperizado (B1). A última camada destinada a suportar o crescimento das plantas, era composta por solo ou substrato B1 e chamada de camada de cobertura (CC).As amostras de solo e substrato foram coletadas, secas ao ar e peneiradas em malha de 2 mm antes de serem submetidas a análises químicas e físicas. Amostras de folhas/caule e raízes de Andropogon gayanus, espécie predominante em todos os tratamentos, foram coletadas para caracterização química. Na CC, o solo apresenta textura muito argilosa, enquanto o substrato B1 possui textura franco siltosa. O valor médio da acidez potencial nos tratamentos que incluem solo na CC é de 5,01 cmolc dm-3, superior ao valor médio encontrado para o substrato B1 (0,55 cmolcdm-3). Não foram identificados teores disponíveis de As no solo; entretanto, no substrato B1, esses teores variaram de 4,07 mg kg-1 a 14,96 mg kg-1. Nos tratamentos com substrato B1 na CC observou-se a presença de As total. Na CS, os teores de S foram maiores nos tratamentos compostos por substrato B1, assim como os teores de As disponível. Vale destacar que os tratamentos com substrato B1 na CS, seguidos por brita calcária na CQC, exibiram teores mais elevados de As disponível (10,42 mg kg-1), em comparação com aqueles que utilizaram substrato B1 seguido de laterita (7,19 mg kg- 1).A média dos conteúdos foliares de As foi de 8,27 mg kg -1 para plantas estabelecidas sobre o substrato B1, enquanto aquelas estabelecidas sobre solo a média foi de 0,39 mg kg-1. Nos tratamentos em que a CS estava ausente, o conteúdo foliar médio de As foi de 5,78 mg kg-1, enquanto nos tratamentos que apresentaram a CS, a média foi de 3,60 mg kg-1. De modo geral, os tratamentos constituídos por laterita na CQC apresentaram conteúdo foliar médio assimilado de As de 4,07 mg kg-1,enquanto os tratamentos constituídos por brita calcária na CQC apresentaram valor 4,74 mg kg -1. Os conteúdos de As foram mais elevados nas raízes em comparação com a parte aérea. A adição de solo na camada superior favoreceu uma melhor nutrição para a vegetação e reduziu a absorção de metais, devido às condições químicas mais favoráveis desse material em comparação com o substrato B1. Por apresentar menores teores totais de As e maior capacidade de retenção de água, a CS composta por solo é a opção mais adequada para estabelecer a vegetação. No entanto, a presença do substrato B1 pode ser considerada, especialmente devido à sua propensão à compactação e selamento. Das amostras de água percolada analisadas, o tratamento constituído por substrato B1 nas CC e CS e laterita na CQ apresentou as maiores concentrações de As, Fe e Oxigênio Dissolvido, além de possuir um dos maiores valores de S dentre os tratamentos avaliados. De acordo com a Resolução CONAMA 420 (2009), o limite máximo para a concentração de arsênio na água subterrânea é de 10 μg L-1. Apenas os tratamentos constituídos por substrato B1 na CC, solo na CS e brita na CQ; solo nas CC e Cs e Brita na CQ; Substrato B1 na CC, ausência da CS e brita na CQ; Solo na CC, ausência da CS e brita na CQ; e Solo nas CC e CS e laterita na CQ apresentaram valores inferiores ao limite estipulado. A água percolada pelo tratamento constituído por solo nas CC e Cs e Brita na CQ apresentou maior eficácia na retenção dos subprodutos da DAM, o que pode estar relacionado presença de solo em suas CC e CS. De modo geral, o tratamento mais indicado seria aquele constituído por solo nas camadas de cobertura e selamento, porém o solo é um recurso escasso na área. Alternativamente, para se empregar o substrato B1, o melhor tratamento foi aquele com solo na camada de cobertura, B1 na camada de selamento e brita calcária na camada de quebra de capilaridade. Palavras-chave: Revegetação. Arsênio. Lixiviação.Mining activities, essential for socio-economic development, have environmental impacts such as Acid Mine Drainage (AMD). AMD results from oxidizing sulphide minerals in gold ore, acidifying the drainage water and releasing toxic elements, particularly arsenic. The recovery of sulphide substrates, especially those contaminated with arsenic, requires integrated approaches and the identification of plants tolerant to this element. The study evaluated the effect of cover layers on sulphide substrates to promote revegetation and mitigate the leaching of AMD products into the ground water. The experimental área consisted of thirteen treatments involving the superimposition of three layers on a poorly weathered sulphide substrate (B2). The first layer, the capillary break layer (CQC), was made up of gravel or laterite to prevent water from rising by capillarity. The second layer, called the sealing layer (CS), with the function of reducing water drainage and the possible flow of gases, was made up of soil (Latosol) or a highly weathered sulphide substrate (B1). The last layer, designed to support plant growth, comprised soil or B1 substrate and was called the cover layer (CC). The soil and substrate samples were collected, air-dried, and sieved through a 2 mm mesh before being subjected to chemical and physical analysis. Samples of leaves and roots of Andropogon gayanus, the predominant species in all treatments, were collected for chemical characterization. At CC, the soil has a very clayey texture, while substrate B1 has a silty loam texture. The average value of potential acidity in the treatments that included soil in the CC was 5.01 cmolc dm-3, ten times higher than the average value found for substrate B1 (0.55 cmolc dm-3). No available As levels were identified in the soil; however, in substrate B1, these levels ranged from 4.07 mg kg-1to 14.96 mg kg-1. Arsenic was observed in the treatments with substrate B1 in the CC. In the SC, the S levels were higher in the B1 substrate treatments, as were the available As levels. It is worth noting that the treatments with substrate B1 in the CS, followed by limestone gravel in the CQC, showed higher levels of available As (10.42 mg kg-1) compared to those using substrate B1 followed by laterite (7.19 mg kg-1). The average leaf As content was 8.27 mg kg-1 for plants established on substrate B1, while those established on soil had an average of 0.39 mg kg-1. In the treatments in which SC was absent, the average leaf As content was 5.78 mg kg-1, while in the treatments in which SC was present, the average was 3.60 mg kg-1. The laterite treatments in the CQC generally had an average assimilated foliar As content of 4.07 mg kg-1. In contrast, the limestone gravel treatments in the CQC had an average foliar As content of 4.74 mg kg-1. In general terms, it was observed that As levels were higher in the roots compared to the aerial part. The addition of soil in the top layer favored better nutrition for the vegetation. It reduced the absorption of metals due to this material's more favorable chemical conditions compared to substrate B1. Due to its lower total As content and greater water retention capacity, the SC composed of soil is the most suitable option for establishing vegetation. However, the presence of substrate B1 can be considered, mainly due to its propensity to compaction and sealing. The inclusion of laterite in the capillary break layer proved to be effective in retaining arsenic. Treatments consisting of substrate B1 in the CC and CS followed by laterite in the CQ had the highest concentrations of As, Fe, and DO of the leachate samples analyzed and one of the highest S values among the treatments evaluated. According to CONAMA Resolution 420 (2009), the maximum limit for arsenic concentration in groundwater is 10 μg L-1. Only treatments consisting of substrate B1 in the CC, soil in the CS, and limestone gravel in the CQ; soil in the CC and CS and limestone gravel in the CQ; Substrate B1 in the CC, absence of the CS, and limestone gravel in the CQ; Soil in the CC, absence of the CS, and limestone gravel in the CQ; and Soil in the CC and CS and laterite in the CQ showed values below the stipulated limit.. The leachate percolated through the treatment consisting of soil in the CC and CS and limestone gravel in the CQ showed higher effectiveness in retaining the by-products of DAM, which may be related to the presence of soil in its CC and CS. Generally, the most recommended treatment would consist of soil in the cover and sealing layers. However, soil is a scarce resource in the area. Alternatively, to use substrate B1, the best treatment was soil in the cover layer, B1 in the sealing layer, and limestone gravel in the capillarity break layer. Keywords: Revegetation. Arsenic. Leaching.