Biomonitoramento e reconhecimento de padrões da comunidade bacteriana em áreas impactadas pelo rompimento da barragem de Fundão (Mariana-MG)

Abstract

As atividades de mineração são conhecidas por resultarem em danos extensivos ao solo, causando distúrbios drásticos na paisagem, alterando o ambiente e a comunidade microbiana. Em novembro de 2015 ocorreu à ruptura da barragem do Fundão localizada no município de Mariana-MG, liberando um volume estimado de 43 milhões de m3 de rejeito de mineração na Bacia do Rio Doce resultando em grandes perdas socioeconômicas, humanas e ambientais. A multifuncionalidade do solo foi perdida devido a deposição de uma grande camada de rejeito e para recuperação destas funções, os microrganismos do solo têm um papel fundamental. Assim, esse trabalho teve como objetivos avaliar ao longo do tempo o comportamento da comunidade microbiana, bem como sua atividade em resposta em solos afetados pelo rejeito e prever como a estrutura da comunidade microbiana e sua atividade metabólica se comportam mediante a um impacto ambiental é fundamental para realizar o monitoramento do real impacto nessas áreas, bem como auxiliar nas tomadas de decisão para otimizar o processo de recuperação. Para isso foi realizado o acompanhamento das atividades enzimáticas de fosfatase ácida, alcalina e β- glicosidase, carbono da biomassa microbiana, respiração basal do solo e composição e funções da comunidade microbiana, com o intuito de monitorar a recuperação das áreas afetadas pelo desastre. As enzimas fosfatase ácida e β-glicosidase e o carbono da biomassa foram os indicadores mais sensíveis para mostrar diferenças entre as áreas, sendo que apresentaram maior atividade nas áreas de florestas. Das variáveis químicas o pH, fósforo e saturação por base foram mais relacionados com a área de rejeito, enquanto matéria orgânica, CTC e alumínio com as áreas de floresta. As regiões mais próximas do local da barragem tiveram maiores alterações nos atributos microbiológicos e químicos do solo. A matéria orgânica e o carbono da biomassa microbiana foram as variáveis mais importantes para separar as áreas afetadas e não afetadas pela deposição do rejeito de mineração através da construção do modelo preditivo. Os resultados mostraram que a comunidade microbiana das áreas afetadas pelo rejeito de mineração apresentou uma recuperação ao longo do tempo, mas ainda é possível notar de forma significativa os efeitos da deposição de rejeito nas atividades microbiológicas avaliadas, como a estrutura da comunidade bacteriana e as características químicas do solo. Sendo de extrema importância, o monitoramento e estimulação das comunidades microbianas para a recuperação do solo dessas áreas afetadas para que se torne possível o reestabelecimento do ecossistema na região. Os indicadores microbiológicos de qualidade do solo foram muito eficientes para demonstrar mudanças microbiológicas nas áreas impactadas, favorecendo a utilização dos mesmos como ferramenta para avaliar a recuperação dessas áreas impactadas pelo rejeito de mineração proveniente do rompimento da barragem de Fundão.

Mining activities are known to result in extensive damage to the soil, causing drastic disturbances in the landscape, altering the environment and the microbial community. In November 2015, the Fundão dam was disrupted, located in the municipality of Mariana-MG, releasing an estimated 43 million cubic meters of mining tailings in the Rio Doce Basin resulting in large socioeconomic, human and environmental losses. The multifunctionality of the soil was lost due to the deposition of a large tailings layer and to recover these functions the soil microorganisms play a fundamental role. The objective of this work was to evaluate over time the behavior of the microbial community as well as its response activity in soils affected by the tailing and to predict how the structure of the microbial community and its metabolic activity behave through an environmental impact is fundamental to monitor the real impact in these areas, as well as assist in decision making to optimize the recovery process. The monitoring of the enzymatic activities of acid phosphatase, alkaline and β-glucosidase, microbial biomass carbon, soil basal respiration and composition and functions of the microbial community were carried out to monitor the recovery of the areas affected by the disaster. The enzymes acid phosphatase and β-glycosidase and biomass carbon were the most sensitive indicators to show differences between the areas, being that they presented greater activity in the forest areas. From the chemical variables the pH, phosphorus and base saturation were more related to the tailings area, while organic matter, CTC and aluminum with the forest areas. The regions closer to the site of the dam break had greater changes in soil microbiological and chemical attributes. The organic matter and carbon of the microbial biomass were the most important variables to separate the affected and unaffected areas by the deposition of the mining tailings through the construction of the predictive model. The results showed that the microbial community of the areas affected by the mining tailings showed a recovery over time, but it is still possible to notice significantly the effects of the tailings deposition on the microbiological activities evaluated, such as the bacterial community structure and the characteristics chemical properties of the soil. Being of extreme importance, the monitoring and stimulation of the microbial communities for the recovery of the soil of these affected areas so that it becomes possible the reestablishment of the ecosystem in the region. The microbiological indicators of soil quality were very efficient to demonstrate microbiological changes in the impacted areas, favoring the use of them as a tool to evaluate the recovery of these areas impacted by the mining tailings from the rupture of the Fundão dam.