Utilização de características químicas, bioquímicas e ecotoxicológicas de solos degradados por atividades mineiras na avaliação de estratégias para a sua remediação in situ

Abstract

Este estudo avaliou a utilização de resíduos da indústria de pasta e papel (cinzas de biomassa e lamas biológicas) para melhorar a qualidade dos solos de três minas da Faixa Piritosa Ibérica (Aljustrel, Lousal e São Domingos), em ensaios laboratoriais (incubação e vaso) e num ensaio piloto (em São Domingos). Os ensaios laboratoriais evidenciaram que a co-granulação dos resíduos melhoraram as propriedades químicas, bioquímicas e ecotoxicológicas dos solos, mas aumentaram a salinidade e teor de cloretos, possível causa de fitotoxicidade para Agrostis tenuis, realçando a importância da estabilização dos resíduos. No ensaio piloto (25 meses), com solos das três minas, usaram-se: (i) parcelas controlo; (ii) adição de grânulos de cinzas estabilizadas; (iii) adição de grânulos de cinzas estabilizadas e lamas biológicas compostadas: e (iv) mistura de cinzas de biomassa e lamas biológicas. Os solos eram muito ácidos (pH 3,7-4,8), com elevadas concentrações totais de As, Cu, Pb e Zn (182-1044, 146-1340, 20-2675 e 95-413 mg/kg, respetivamente), mas os corretivos derivados de resíduos neutralizaram a acidez dos solos, reduzindo as extratabilidades do Cu, Pb e Zn. A extratabilidade de As aumentou, no entanto, manteve-se muito reduzida (< 0,13 % do total). Os grânulos de cinzas estabilizadas não permitiram um aumento da matéria orgânica e do teor de N e P, enquanto o P e K também não aumentaram com a aplicação dos materiais estabilizados. A atividade da desidrog -glucosidase e celulase aumentaram após a aplicação de lamas biológicas, evidenciando a sua capacidade de melhorar a atividade microbiana do solo, diminuindo ao longo do tempo, mas mantendo-se superior à do controlo. A ecotoxicidade dos solos e dos seus extratos aquosos diminuíram para os organismos testados, evidenciando a importância da estabilização in situ dos solos, em combinação com as tecnologias construtivas convencionais, para reduzir o risco na reabilitação de minas de pirite; Use of chemical, biochemical and ecotoxicological characteristics of soils degraded by mining activities in the evaluation of strategies for in situ remediation - Abstract: This study evaluated the use of materials from the pulp and paper industry (biomass ashes and biologic sludge) to improve the quality of soils from three mines of the Iberian Pyrite Belt (Aljustrel, Lousal, and São Domingos) in lab-experiments (incubation and pot), and pilot plot experiment (at São Domingos). The lab-experiments evidenced that the cogranulation of both materials improved the chemical, biochemical and ecotoxicological properties of the soils, but increased their salinity and chloride content, possible cause of phytotoxicity towards Agrostis tenuis, highlighting the importance of the stabilization the residues. In the pilot plot experiment (25 months), soils from the three mines were tested, combining: (i) control plots; (ii) addition of stabilized ash granules; (iii) addition of stabilized ash granules and composted sludge: and (iv) a mixture biomass ash and biologic sludge. Soils were very acidic (pH 3.7-4.8), with high total As, Cu, Pb and Zn concentrations (182- 1044, 146-1340, 20-2675 and 95-413 mg kg-1, respectively), but waste-derived amendments were able to neutralize the acidity of the soils, influencing the reduction of the extractability of Cu, Pb and Zn. Arsenic extractability increased although remaining very low (< 0.13 % of total). The stabilized ash granules alone did not allow an increase in organic matter and N and P content, while P and K remained also lower applying stabilized materials. The activity of dehydrogenase, -glucosidase and cellulase increased after the application of biological sludge, demonstrating its ability to improve soil microbial activity, decreasing over time but remaining higher than that of the control. Soil and soil-water extracts ecotoxicity decreased towards different soils and aquatic organisms, evidencing the importance of the use of in situ stabilization, in combination with the conventional constructive technologies, to reduce the risk in the rehabilitation on pyrite mines.