Solo como fator chave no monitoramento da recuperação ambiental de áreas de influência da mineração de ouro

Abstract

A recuperação de áreas degradadas pela mineração no bioma Cerrado representa um desafio técnico e ecológico, especialmente considerando a importância econômica da atividade minerária no Brasil e a necessidade de alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável. Este estudo abordou, de forma holística, a avaliação e o monitoramento da recuperação ambiental de áreas mineradas, integrando a revisão sistemática de metodologias, a avaliação de técnicas de restauração e o desenvolvimento de ferramentas específicas de monitoramento, com o objetivo de propor uma abordagem científica robusta e abrangente para a gestão da recuperação dessas áreas no Cerrado. A presente dissertação integrou três capítulos: sendo o primeiro capítulo uma revisão sistemática da literatura sobre metodologias de construção do Índice de Qualidade do Solo (IQS) em recuperação de áreas mineradas; o segundo capítulo aborda o monitoramento em campo de técnicas de restauração em área de empréstimo por mineração de ouro no sudeste do Brasil (Paracatu, Minas Gerais); e o terceiro trata do desenvolvimento de um Índice de Qualidade da Recuperação (IQR) específico por médio da análise de 38 atributos do solo e três da vegetação em áreas de empréstimo e pilhas de estéril com históricos do processo de recuperação. A revisão sistemática indicou a predominância do modelo aditivo ponderado (81%) e o uso do Conjunto Mínimo de Dados (MDS), obtido via Análise de Componentes Principais (ACP), em 65% dos estudos. As funções de pontuação mais utilizadas foram as sigmoidais (35%), e 54% das pesquisas adotaram ecossistemas nativos como referência. Os atributos químicos foram os mais recorrentes nos IQS, com destaque para pH, matéria orgânica, fósforo e potássio, enquanto os indicadores biológicos, apesar de sua alta sensibilidade ao estresse ecológico, ainda são pouco utilizados. A avaliação de campo, realizada entre 14 e 15 anos após a implantação das técnicas de restauração, identificou 29 espécies pertencentes a 17 famílias em três áreas restauradas (A4, A5 e A6), comparadas a dois ecossistemas de referência: uma fitofisionomia de Cerrado stricto sensu e uma pastagem com Uruchloa sp. A combinação do plantio de mudas com as técnicas de enriquecimento e transposição de topsoil promoveu, após 15 anos, promoveu aumentos na densidade de indivíduos, na diversidade e na riqueza de espécies lenhosas nativas do Cerrado nas áreas em processo de restauração. Essas áreas se caracterizaram por indicadores ecológicos positivos e níveis de estoques de carbono similares aos do Cerrado nativo. A similaridade florística entre as áreas A4 e A6 reforça a importância de alinhar os indicadores aos objetivos específicos da restauração. O desenvolvimento do IQR, realizado na mesma área de estudo, envolveu três áreas de empréstimo e duas áreas de disposição de estéril: uma com (PAF) e outra sem (NAF) material com potencial de geração de drenagem ácida. A seleção do conjunto mínimo de dados por meio de ACP revelou predominância de atributos químicos (74%). As áreas A4, A5, A6 e NAF apresentaram valores de IQR entre 0,81 e 0,87 em comparação com o Cerrado de referência, evidenciando avanços nos processos de recuperação em direção à restauração ecológica. Em contrapartida, a área PAF apresentou valor inferior (IQR < 0,38), associado ao potencial de geração de drenagem ácida e aos elevados teores de elementos potencialmente tóxicos. A integração dos resultados demonstrou que o IQR é uma ferramenta promissora para o monitoramento da recuperação de áreas mineradas, sendo essencial adaptar sua aplicação aos objetivos locais de recuperação e incorporar indicadores biológicos e vegetais. O IQR desenvolvido demonstrou eficácia como ferramenta de monitoramento ambiental, com a biomassa lenhosa emergindo como um componente-chave do índice, contribuindo significativamente para o aprimoramento das práticas de recuperação de áreas degradadas pela mineração no Cerrado. Palavras-chave: Índice de Qualidade do Solo; Índice de Qualidade de recuperação; restauração ecológica; Cerrado; monitoramento ambiental; mineração; drenagem ácida.Mining land reclamation in the Cerrado biome poses significant technical and ecological challenges, especially considering the economic importance of mining activities in Brazil and the need to align them with the Sustainable Development Goals (SDGs). This study adopted a holistic approach to assessing and monitoring environmental recovery in mined areas, integrating a systematic review of methodologies, an evaluation of restoration techniques, and the development of bespoke monitoring tools. The aim was to propose a robust, comprehensive and scientific approach to managing the recovery of these areas in the Cerrado. The dissertation comprises three chapters. The first chapter is a systematic literature review of methodologies for constructing the Soil Quality Index (SQI) in the recovery of mined areas. The second chapter addresses field monitoring of restoration techniques in an area affected by gold mining in south-eastern Brazil (Paracatu, Minas Gerais). The third chapter deals with developing a bespoke Recovery Quality Index (RQI) by analysing 38 soil attributes and three vegetation attributes in borrow areas and waste rock piles with various recovery records. The systematic review revealed that the weighted additive model and the Minimum Data Set (MDS) obtained via Principal Component Analysis (PCA) were used in 81% of the studies. The most commonly used scoring functions were sigmoidal (35%), and 54% of studies used native ecosystems as a reference. Chemical attributes were the most frequently used in SQIs, especially pH, organic matter, phosphorus and potassium. Biological indicators, despite being highly sensitive to ecological stress, were underutilised. The field evaluation, conducted 14–15 years after the restoration interventions were carried out, identified 29 species belonging to 17 families in the three restored areas (A4, A5, and A6), compared to two reference ecosystems: strict Cerrado and Uruchloa sp. pasture. Combining seedling planting with enrichment and topsoil transposition techniques increased the density, diversity and richness of native Cerrado woody species after 15 years of restoration. These areas exhibited positive ecological indicators and carbon stock levels comparable to those of the native Cerrado. The floristic similarity between areas A4 and A6 emphasises the importance of aligning indicators with specific restoration objectives. The RQI development, which was conducted in the same study region, involved three borrow areas and two waste disposal sites: one with acid drainage potential (PAF) and one without (NAF). Selecting the minimum dataset using PCA revealed a predominance of chemical attributes (74%). Areas A4, A5, A6 and NAF exhibited RQI values ranging from 0.81 to 0.87 compared to the native Cerrado, indicating progress in ecological restoration. In contrast, area PAF presented a much lower RQI value of less than 0.38, which is associated with its acid drainage potential and high levels of potentially toxic elements. The integrated results demonstrated that the RQI is a promising tool for monitoring the recovery of mined areas. However, it should be adapted for use with local restoration goals, incorporating more biological and vegetation indicators. The developed RQI proved effective as an environmental monitoring tool, with woody biomass emerging as a key component of the index. These findings will significantly improve restoration practices in areas degraded by mining in the Cerrado. Keywords: recovery of mined areas ; soil quality index; recovery quality index; ecological restoration; Cerrado; environmental monitoring; acid drainage.