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Previous issue date: 2014-09-09 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / O carvão mineral e rochas associadas podem conter pirita, que ao entrar em contato
com ar ou água sofre oxidação, produzindo ácido sulfúrico. Essa acidez acelera
dissolução dos minerais do solo e aumenta a concentração de metais pesados na
solução do solo, criando a drenagem ácida da mina que contamina as águas
superficiais e subsuperficiais. Este estudo teve o objetivo de investigar o efeito da
drenagem ácida nas propriedades químicas e na retenção da solução do solo
construído numa área de mineração de carvão em Candiota, RS. Foram abertas
trincheiras e coletadas amostras deformadas e indeformadas, em quatro
profundidades (0-10; 40-50; 100-110; 190-200 cm), bem como instalados lisímetros
de sucção e sensores de umidade, em perfis de solos construídos de diferentes
idades e morfologia (sem terra vegetal: MII-T1 – 28 anos; com terra vegetal: MIV-T1
– 18 anos, MIV-T2 – 17 anos, MVII-T3 – 10 anos, MIV-T4 – 4 anos). Nas amostras
deformadas foram realizadas análises físicas e químicas básicas (granulometria, pH
(em água, em CaCl2), índice SMP, cátions trocáveis, acidez potencial e carbono
orgânico), metais extraídos pelo método US-EPA3050, o potencial de acidificação
(PA) e de neutralização (PN) pelo método do peróxido de hidrogênio, bem como a
mineralogia, analisada por difratometria de raios X na forma de pó na amostra total.
Para a coleta de solução do solo a campo foram instalados lisímetros de sucção
(ecoTech, Bonn, Germany) e o monitoramento da umidade do solo foi feito com
sensores de umidade (Watermark). A obtenção da solução do solo em laboratório foi
feita pelo método do extrato da pasta saturada. Os metais e os cátions básicos das
soluções do solo obtidas pelos dois métodos foram analisadas por ICP-OES e o Si e
o S determinados por espectroscopia UVvisível e os resultados comparados por
testes não paramétricos e em diagramas de estabilidade mineral. Foram obtidas
curvas de retenção de solução do solo por câmara de Richards e pelo WP-4 e
calculada a capacidade de água disponível em função do potencial osmótico.
Concluiu-se que (a) todas camadas de estéril dos solos construídos possuem
potencial de acidificação e que as camadas de terra vegetal e argila (malhas IV e
VII) apresentaram potencial líquido positivo (não geradoras de acidez), indicando
estarem livres de contaminação por sulfetos; (b) ambos os métodos de extração de
solução do solo se mostraram equivalentes em termos de concentração de íons
extraídos, conforme teste não paramétrico de Mann-Whitney; porém os diagramas
de estabilidade mineral mostraram comportamento discrepante em função da maior
atividade do Al na solução extraída com a pasta saturada em laboratório, mais
diluída; (c) a solução do solo, por ambos métodos, confirmam a formação de
drenagem ácida em profundidade, mesmo nas áreas com cobertura de terra vegetal
ou argila (malhas IV e VII), indicando que essas camadas não são suficientes para
conter ou minimizar o processo de geração de drenagem ácida; (d) na solução do
solo foram encontrados valores acima do permitido para consumo humano para
vários elementos (S, Cu, Zn, Fe, Mn, Cd, Cr, Ni, Pb, Se e As), como resultado do
processo ativo de sulfurização, contrastando com a extração pelo método USEPA
3050, que indica somente valores acima para As e Se; (e) os estéreis de mineração
dos solos construídos retém solução do solo com maior energia em relação às
camadas superficiais (terra vegetal e argila) em função do caráter da porosidade dos
estéreis, oriundo de processos litogênicos (diagênese), que aliada ao elevado
potencial osmótico, reduz a quantidade de água disponível as plantas e (f) o
monitoramento da variação da umidade do solo nos perfis dos solos construídos
mostrou que as camadas de terra vegetal e de argila, em função da menor
capacidade de retenção de água, mesmo quando saturadas, apresentaram menores
níveis de umidade do solo ao longo do tempo do que as camadas mais profundas,
compostas pelos estéreis de mineração. / The coal and associated rocks may contain pyrite, which undergoes oxidation, when
in contact with air or water producing sulfuric acid. This acidity accelerates the
dissolution of minerals from the soil and increase the concentration of heavy metals
in the soil solution, creating the acid mine drainage which contaminates surface and
subsurface waters. This study aimed to investigate the effect of acid mine drainage
on the chemical properties and retention of the soil solution in constructed soil in coal
mining area in Candiota, RS. Pits were opened and disturbed and undisturbed
samples were collected at four depths (0-10, 40-50, 100-110, 190-200 cm) and
suction lysimeters and humidity sensors were installed in soil constructed soil profiles
of different ages and morphology (without topsoil: MII-T1 - 28 years; with topsoil:
MIV-T1 - 18 years, MIV-T2 – 17 years, MVII-T3 - 10 years, MIV-T4 - 4 years). In the
disturbed samples basic physical and chemical analysis were performed (particle
size, pH (in water, CaCl2), SMP index, exchangeable cations, potential acidity and
organic carbon), as well as metals extracted by the US-EPA3050 method,
acidification (AP) and neutralization potential (PN) by the hydrogen peroxide method,
and mineralogy, analyzed by X-ray diffraction in powder (total sample). In the field,
suction lysimeters (Ecotech, Bonn, Germany), to collect soil solution, and moisture
sensors (Watermark), to monitor the moisture, were installed. Soil solution were also
extracted in the laboratory, by the saturated paste extract method. Metals and basic
cations in soil solutions obtained by the two methods were analyzed by ICP-OES and
Si and S determined by UV-visible spectroscopy and the results compared by
nonparametric tests and mineral stability diagrams. Soil solution retention curves
were determined with Richards chambers and by WP-4, and the available water
capacity taking into account the osmotic potential. It was concluded that (a) all layers
of mine overburden materials showed acidification potential while top soil and clay
layers (MIV and MVII) had a positive net potential (non-acid generation), indicating
the they were free from sulfides contamination; (b) both methods of extraction of soil
solution showed to be equivalent in terms of concentration of extracted ions as
analyzed by non-parametric Mann-Whitney test; but the mineral stability diagrams
showed different behavior due to the higher activity of Al in solution extracted with
saturated paste in the laboratory, more diluted; (c) the soil solution, by both methods,
confirm the formation of acid drainage in depth, even areas covered by topsoil or clay
layers (MIV MVII), indicating that these layers are not sufficient to contain or
minimize the generation of acid mine drainage; (d) in soil solution values above the
allowed for human consumption for various elements (S, Cu, Zn, Fe, Mn, Cd, Cr, Ni,
Pb, Se and As) as a result of the active process of desulfurization were found,
contrasting with the metals extracted by the USEPA 3050 method, that indicates that
values above the allowed only to As and Se; (e) the overburden materials retain soil
solution with higher energy than the topsoil and clay layers due to the character of
their porosity, originated by lithogenic processes (diagenesis), which allied to the
high osmotic potential, reduces the amount of plant available water and (f) the
monitoring of the soil moisture in the constructed soil profiles showed that the topsoil
and clay layers, due to the lower water holding capacity, even when saturated,
showed lower levels of soil moisture over time than the deeper layers, composed by
mine overburden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3050 |
| Date | 09 September 2014 |
| Creators | Bitencourt, Dioni Glei Bonini |
| Contributors | 17443334087, http://lattes.cnpq.br/8988116488239858, Pauletto, Eloy Antonio |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFPel, Brasil, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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