Arsenic, cadmium and lead concentrations in Yerba mate commercialized in Southern Brazil by inductively coupled plasma mass spectrometry / Determinação da concentração de arsênio, cádmio e chumbo em amostras de erva-mate comercializadas no Sul do País por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado

“Mate” or “Yerba Mate” (Ilex paraguariensis) is a native South American plant, commonly consumed in Argentina, Paraguay, Uruguay and southern Brazil. Recent research has detected the presence of many vitamins and metals in this plant. Theses metals are also part of yerba mate’s mineral composition, due to soil and water contamination by pesticides and fertilizers, coal and oil combustion, vehicle emissions, mining, smelting, refining and the incineration of urban and industrial waste. Regardless of their origin, some inorganic elements, such as arsenic, cadmium and lead, are considered toxic, since they accumulate in all plant tissues and are, thus, introduced into the food chain. In this context, the aim of the present study was to determine and compare arsenic, cadmium, lead concentrations in 104 samples of yerba mate (Ilex paraguariensis) marketed, and consumed in three southern Brazilian States, namely Paraná (PR), Santa Catarina (SC) and Rio Grande do Sul (RS). Each element was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), on a Nexion 300D equipment (Perkin Elmer). As, Cd and Pb concentrations in yerba mate leaves ranged from 0.015 to 0.15mg kg-1, 0.18 to 1.25mg kg-1 and 0.1 to 1.20mg kg-1, respectively. Regarding Cd, 84% of the samples from RS, 63% from PR and 75% from SC showed higher concentrations than the maximum permissible limit of 0.4mg kg-1 established by the Brazilian National Sanitary Surveillance Agency (ANVISA), while 7% of the samples from RS and 5% from PR were unsatisfactory for Pb. Concentrations were below the established ANVISA limit of 0.6mg kg-1 for all samples.

A erva-mate (Ilex paraguariensis) é uma planta originária da América do Sul, consumida habitualmente na Argentina, Paraguai, Uruguai e no sul do Brasil. Pesquisas, recentes, detectaram na erva-mate a presença de muitas vitaminas e metais. Esses metais podem fazer parte da composição mineral da planta ou por contaminação dos solos e águas pelo uso de fertilizantes, pesticidas, combustão de carvão e óleo, emissões veiculares, mineração, fundição, refinamento e incineração de resíduos urbanos e industriais. Independente da sua origem, os metais são acumulados em todos os tecidos das plantas, sendo desta forma introduzidos na cadeia alimentar. Alguns desses elementos inorgânicos são considerados tóxicos, como arsênico, cádmio e chumbo. O objetivo deste trabalho foi determinar e comparar as concentrações de metais na erva-mate (Ilex paraguariensis) comercializadas e consumidas nos diferentes estados do sul do Brasil. 104 amostras foram coletadas em supermercados no sul do Brasil: Paraná (PR), Santa Catarina (SC) e Rio Grande do Sul (RS). A determinação da concentração de As, Cd, Pb foi feita por espectrometria de massa por plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), modelo Nexion 300D (Perkin Elmer). As concentrações de As, Cd e Pb em folhas de erva-mate variaram de 0,015-0,15mg kg-1; 0,18-1,25mg kg-1 e 0,1-1,20mg kg-1. 84% do RS, 63% do PR e 75% do SC, a concentração de Cd na erva mate foi superior ao limite estabelecido (0,4mg kg-1), pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), 7% do RS, 5% do PR foram insatisfatórias para Pb e a concentração de As ficou abaixo do limite estabelecido (0,6mg kg-1).

Arsenic, cadmium and lead concentrations in Yerba mate commercialized in Southern Brazil by inductively coupled plasma mass spectrometry / Determinação da concentração de arsênio, cádmio e chumbo em amostras de erva-mate comercializadas no Sul do País por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado

“Mate” or “Yerba Mate” (Ilex paraguariensis) is a native South American plant, commonly consumed in Argentina, Paraguay, Uruguay and southern Brazil. Recent research has detected the presence of many vitamins and metals in this plant. Theses metals are also part of yerba mates mineral composition, due to soil and water contamination by pesticides and fertilizers, coal and oil combustion, vehicle emissions, mining, smelting, refining and the incineration of urban and industrial waste. Regardless of their origin, some inorganic elements, such as arsenic, cadmium and lead, are considered toxic, since they accumulate in all plant tissues and are, thus, introduced into the food chain. In this context, the aim of the present study was to determine and compare arsenic, cadmium, lead concentrations in 104 samples of yerba mate (Ilex paraguariensis) marketed, and consumed in three southern Brazilian States, namely Paraná (PR), Santa Catarina (SC) and Rio Grande do Sul (RS). Each element was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), on a Nexion 300D equipment (Perkin Elmer). As, Cd and Pb concentrations in yerba mate leaves ranged from 0.015 to 0.15mg kg-1, 0.18 to 1.25mg kg-1 and 0.1 to 1.20mg kg-1, respectively. Regarding Cd, 84% of the samples from RS, 63% from PR and 75% from SC showed higher concentrations than the maximum permissible limit of 0.4mg kg-1 established by the Brazilian National Sanitary Surveillance Agency (ANVISA), while 7% of the samples from RS and 5% from PR were unsatisfactory for Pb. Concentrations were below the established ANVISA limit of 0.6mg kg-1 for all samples.(AU)

A erva-mate (Ilex paraguariensis) é uma planta originária da América do Sul, consumida habitualmente na Argentina, Paraguai, Uruguai e no sul do Brasil. Pesquisas, recentes, detectaram na erva-mate a presença de muitas vitaminas e metais. Esses metais podem fazer parte da composição mineral da planta ou por contaminação dos solos e águas pelo uso de fertilizantes, pesticidas, combustão de carvão e óleo, emissões veiculares, mineração, fundição, refinamento e incineração de resíduos urbanos e industriais. Independente da sua origem, os metais são acumulados em todos os tecidos das plantas, sendo desta forma introduzidos na cadeia alimentar. Alguns desses elementos inorgânicos são considerados tóxicos, como arsênico, cádmio e chumbo. O objetivo deste trabalho foi determinar e comparar as concentrações de metais na erva-mate (Ilex paraguariensis) comercializadas e consumidas nos diferentes estados do sul do Brasil. 104 amostras foram coletadas em supermercados no sul do Brasil: Paraná (PR), Santa Catarina (SC) e Rio Grande do Sul (RS). A determinação da concentração de As, Cd, Pb foi feita por espectrometria de massa por plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), modelo Nexion 300D (Perkin Elmer). As concentrações de As, Cd e Pb em folhas de erva-mate variaram de 0,015-0,15mg kg-1; 0,18-1,25mg kg-1 e 0,1-1,20mg kg-1. 84% do RS, 63% do PR e 75% do SC, a concentração de Cd na erva mate foi superior ao limite estabelecido (0,4mg kg-1), pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), 7% do RS, 5% do PR foram insatisfatórias para Pb e a concentração de As ficou abaixo do limite estabelecido (0,6mg kg-1).(AU)

Soil mesofaunal in constructed coal mining area / Mesofauna de solo construído em área de mineração de carvão

The objective was to evaluate the presence of meso-fauna soil in constructed soil after open pit coal mining in the Lauro Müller region, SC, Brazil. An experimental area of the Mina do Apertado and two reference areas (naturalized field and native forest) were used. The meso-fauna was collected using a 17 cm diameter metal cylinder, at 5 cm depth, and the extraction was performed by using the modified Berlese method, followed by the identification of organisms. The soil fauna was assessed by individual density and richness of groups and submitted to variance analysis and multivariate analysis of the data by correspondence analysis. A total of 19 taxa were found, and Acari, Collembola and Formicidae showed higher densities. The correspondence analysis showed a clear separation of anthropogenic sites (Mina do Apertado and naturalized field) from the reference area (native forest). Mina do Apertado recovery model groups showed similar reference to the native forest, satisfying the ecosystem services provided by them, promoting a suitable environment for groups of mesofaunal soil.

O objetivo foi avaliar a presença da mesofauna edáfica em solos construídos após a mineração de carvão a céu aberto na região de Lauro Müller, SC, Brasil. Utilizou-se a área experimental da Mina do Apertado e duas áreas de referência (campo naturalizado e mata nativa). A fauna do solo foi coletada utilizando-se de um cilindro metálico de 17 cm de diâmetro, na profundidade de 5 cm, e a extração foi realizada pelo método de Berlese modificado, seguido da identificação dos organismos. A mesofauna foi avaliada pela densidade de indivíduos e riqueza de grupos submetidos à análise de variância e análise multivariada dos dados através da análise de correspondência. Ao total foram encontrados 19 táxons, sendo que Acari, Collembola e Formicidae apresentaram as maiores densidades. A análise de correspondência evidenciou clara separação dos locais antropizados (Mina do Apertado e campo naturalizado) da área de referência (mata nativa). Os modelos de recuperação da Mina do Apertado apresentaram grupos semelhantes à referência mata nativa, satisfazendo os serviços do ecossistema prestados por eles, promovendo um ambiente adequado para os grupos da mesofauna edáfica.

Soil mesofaunal in constructed coal mining area / Mesofauna de solo construído em área de mineração de carvão

The objective was to evaluate the presence of meso-fauna soil in constructed soil after open pit coal mining in the Lauro Müller region, SC, Brazil. An experimental area of the Mina do Apertado and two reference areas (naturalized field and native forest) were used. The meso-fauna was collected using a 17 cm diameter metal cylinder, at 5 cm depth, and the extraction was performed by using the modified Berlese method, followed by the identification of organisms. The soil fauna was assessed by individual density and richness of groups and submitted to variance analysis and multivariate analysis of the data by correspondence analysis. A total of 19 taxa were found, and Acari, Collembola and Formicidae showed higher densities. The correspondence analysis showed a clear separation of anthropogenic sites (Mina do Apertado and naturalized field) from the reference area (native forest). Mina do Apertado recovery model groups showed similar reference to the native forest, satisfying the ecosystem services provided by them, promoting a suitable environment for groups of mesofaunal soil.(AU)

O objetivo foi avaliar a presença da mesofauna edáfica em solos construídos após a mineração de carvão a céu aberto na região de Lauro Müller, SC, Brasil. Utilizou-se a área experimental da Mina do Apertado e duas áreas de referência (campo naturalizado e mata nativa). A fauna do solo foi coletada utilizando-se de um cilindro metálico de 17 cm de diâmetro, na profundidade de 5 cm, e a extração foi realizada pelo método de Berlese modificado, seguido da identificação dos organismos. A mesofauna foi avaliada pela densidade de indivíduos e riqueza de grupos submetidos à análise de variância e análise multivariada dos dados através da análise de correspondência. Ao total foram encontrados 19 táxons, sendo que Acari, Collembola e Formicidae apresentaram as maiores densidades. A análise de correspondência evidenciou clara separação dos locais antropizados (Mina do Apertado e campo naturalizado) da área de referência (mata nativa). Os modelos de recuperação da Mina do Apertado apresentaram grupos semelhantes à referência mata nativa, satisfazendo os serviços do ecossistema prestados por eles, promovendo um ambiente adequado para os grupos da mesofauna edáfica.(AU)

Production of humic substances through coal-solubilizing bacteria

In this paper, the production of humic substances (HS) through the bacterial solubilization of low rank coal (LRC) was evaluated. The evaluation was carried out by 19 bacterial strains isolated in microenvironments with high contents of coal wastes. The biotransformed LRC and the HS produced were quantified in vitro in a liquid growth medium. The humic acids (HA) obtained from the most active bacterial strain were characterized via elemental composition (C, H, N, O), IR analyses, and the E4/E6 ratio; they were then compared with the HA extracted chemically using NaOH. There was LRC biotransformation ranged from 25 to 37%, and HS production ranged from 127 to 3100 mg.L-1. More activity was detected in the isolated strains of Bacillus mycoides, Microbacterium sp, Acinetobacter sp, and Enterobacter aerogenes. The HA produced by B. mycoides had an IR spectrum and an E4/E6 ratio similar to those of the HA extracted with NAOH, but their elemental composition and their degree of aromatic condensation was different. Results suggest that these bacteria can be used to exploit the LRC resulting from coal mining activities and thus produce HS in order to improve the content of humified organic matter in soils.

Estrutura de um solo construído cultivado com diferentes espécies de poáceas / Structure of a constructed soil cultivated with different species of poaceae

Na mineração de carvão a céu aberto, a superfície é completamente suprimida de vegetação e as camadas de solo e rochas que recobrem os bancos de carvão são removidas, causando drásticas alterações no perfil do solo original. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes espécies de poáceas na recuperação da estrutura de um solo construído, como parte da estratégia de recuperação de áreas degradadas por mineração de carvão. Os tratamentos avaliados foram: T1 - Hemarthria altissima, T2 - Paspalum notatum, T3 - Cynodon dactilon, T4 - Urochloa brizantha. Como testemunha, utilizou-se o solo construído sem cobertura vegetal, denominada T5. Foram coletadas amostras de solo não preservadas e preservadas nas camadas de 0,00-0,10m e 0,10-0,20m, para as determinações da porcentagem de macroagregados e microagregados, diâmetro médio ponderado, carbono orgânico, densidade e macroporosidade do solo construído. Os resultados obtidos foram analisados aos 05, 41 e 78 meses após o estabelecimento do experimento. Aos 78 meses de condução do experimento, observa-se ação positiva das quatro espécies vegetais na recuperação da agregação do solo construído, com destaque para a Urochloa brizantha que proporcionou a menor densidade do solo e um dos maiores valores de macroporosidade. As poáceas proporcionaram uma melhoria na estruturação do solo construído, principalmente a partir dos 41 meses de condução do experimento, quando houve um incremento nos valores de DMP, principalmente na camada de 0,00-0,10m. Os teores de carbono orgânico foram incrementados ao longo do tempo, entretanto, isso não se refletiu em aumento do DMP aos 78 meses.(AU)

In surface coal mining the vegetation is completely suppressed and layers of soil and rocks that cover the coal seams are removed, causing drastic changes in the original soil profile. This study aimed to evaluate the influence of different species of grasses in the recovery of a constructed soil structure as part of the strategy of reclamation for coal mining. The treatments were: T1 - Hemarthria altissima, T2 - Paspalum notatum, T3 - Cynodon dactilon, T4 - Urochloa brizantha. As a control, a bare constructed soil was used, called T5. Disturbed and undisturbed soil samples were collected in 0.00-0.10m and 0.10-0.20m layers for the determination of the percentage of macroaggregates and microaggregates, mean weight diameter, organic carbon, bulk density and macroporosity. The results were evaluated at 05, 41 and 78 months after the establishment of the experiment. After 78 months of conducting the experiment, positive action of the four plant species in the reclamation of soil aggregation was observed, especially for Urochloa brizantha that showed the lowest bulk density and the highest values of macroporosity. The species provided a structural improvement in the constructed soil, mainly after 41 months of conducting the experiment when there was an increase in the values of MWD, mainly in the 0.00 to 0.1 m layer. The organic carbon contents were increased over time, however, did not result in increased of MWD at 78 months.(AU)

Soil impacts caused by coal mining and coal mine waste / Impactos no solo provocados pela mineração e depósito de rejeitos de carvão mineral

The Coal basin of Santa Catarina is located between the towns of Araranguá and Lauro Müller and contains a reserve of mineral coal around 4.3 billion tons, corresponding to 13% of the country total exploitation. Coal mining is done in underground and in surface mines, and both processes lead to environmental problems. Until the late 1990s, the reject was, in most cases, deposited in open areas close to mining sites or coal beneficiation. Thus, an area of approximately 6,400 hectares was degraded. In January 2000, the Department of Public Prosecution ordered the Union and the Union of Mining Industries to adopt safer rules for the reconstruction of areas still being mined, and to recover areas previously degraded by the activity. The recovery of such areas undergoes primarily the knowledge of key issues that may prevent restoration of ecological functions of impacted soils; these functions depend directly on physical and chemical soil properties. The chemical and physical properties of soils built post-coal mining reflect the inherited variability of geological materials, different construction processes, thickness and degree of layers compaction, degree of material mixing of the geologic column, mixing degree of reject and soil and presence or absence of acid mine drainage. The interaction of these factors results in the complexity and diversity of problems found when attempti

A bacia carbonífera catarinense encontra-se localizada entre os municípios de Araranguá e Lauro Müller e contém uma reserva de carvão mineral da ordem de 4,3 bilhões de toneladas, o que corresponde a 13% do total do país. A exploração do carvão mineral é feita em minas subterrâneas e a céu aberto. Ambos os processos acarretam em problemas ambientais. Até o final da década de 1990, o estéril ou rejeito era, na maioria dos casos, depositado a céu aberto em áreas próximas aos locais de mineração ou beneficiamento do carvão. Com isso, uma área de aproximadamente 6.400 hectares foi impactada. Em janeiro do ano 2000, o Ministério Público condenou a União e o Sindicato das Indústrias Mineradoras pelo passivo ambiental, obrigando-os a adotar normas mais rígidas de reconstrução das áreas ainda a serem mineradas, além de recuperar as áreas já degradadas anteriormente pela atividade. A recuperação desse passivo ambiental passa primeiramente pelo conhecimento dos principais problemas que podem impedir a restauração das funções ecológicas dos solos impactados, sendo que essas funções dependem diretamente das propriedades físicas e químicas dos solos. As propriedades químicas e físicas dos solos construídos pós-mineração de carvão refletem a variabilidade herdada dos materiais geológicos, dos diferentes processos construtivos, da espessura e grau de compactação das camadas, do grau de mistur

Atributos químicos relacionados ao processo de sulfurização em solos construídos após mineração de carvão

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, pirite may oxide and change soil chemical and mineralogical characteristics. In this context, the study aimed to evaluate the temporal evolution of soils reconstructed 2 (SA-2) and 24 (SA-24) year ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. Soil characteristics measured were pH, electrical conductivity (EC), bases and aluminium content, potential acidity (H+Al), and contents of Al, Fe, Si, and soluble sulphate. Calculations accounted for cation exchange capacity, base saturation and aluminum saturation. Results indicated occurrence of oxidation processes in both reconstructed areas. Electrical condutivity and soluble phosphate contents were higher in SA-2, indicating a more active sulphurization stage in these soils. In soils of area SA-24, lower EC and smaller contents of soluble sulphate, lower base saturation, as well as higher aluminum saturation and H+Al suggest a more advanced sulphurization process compared to SA-2. Aluminum and P concentrated in older soil profiles. Soils in both areas have chemical limitations for plant growth with adversely affects to recuperation of the area.

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção superficial do solo e de camadas geológicas, os quais devem ser repostos visando à reabilitação das áreas mineradas. Essa obra expõe o carvão às condições oxidativas do ar e altera as características originais do solo e da paisagem. Como consequência, o processo de sulfurização pode ser ativado nos solos construídos em razão da oxidação da pirita, condicionando alterações químicas e mineralógicas. Nesse contexto, o estudo objetivou avaliar a evolução temporal de solos construídos há 24 (SA-24) e dois (SA-2) anos, em duas áreas mineradas e reconstruídas no Município de Minas do Leão, Rio Grande do Sul (RS), tendo como base atributos químicos relacionados com o processo de sulfurização. Para tanto, foram determinados o pH, a condutividade elétrica (CE), os teores de bases (SB) e de alumínio (Al3+) trocáveis, a acidez potencial (H+Al), os teores totais de Al, Fe e Si e o teor de sulfato solúvel (S-SO4(2-)) e calculadas a capacidade de troca de cátions (CTC), a saturação por bases (V) e a saturação por alumínio (m). Os resultados indicaram a atuação do processo de sulfurização nos solos construídos de ambas as áreas reabilitadas. A CE e os teores de S-SO4(2-) foram maiores na SA-2, indicando um estádio de sulfurização mais ativo nos solos dessa área. Na SA-24, a menor CE e os menores teores de S-SO4(2-), de SB e V, bem como a maior saturação por Al e teores de H+Al, sugerem a proximidade do estádio de pós-sulfurização. Elementos como Al e P concentraram-se relativamente nos solos construídos mais antigos. Os solos em ambas as áreas apresentam limitações químicas para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação das áreas.

Atributos químicos relacionados ao processo de sulfurização em solos construídos após mineração de carvão

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, pirite may oxide and change soil chemical and mineralogical characteristics. In this context, the study aimed to evaluate the temporal evolution of soils reconstructed 2 (SA-2) and 24 (SA-24) year ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. Soil characteristics measured were pH, electrical conductivity (EC), bases and aluminium content, potential acidity (H+Al), and contents of Al, Fe, Si, and soluble sulphate. Calculations accounted for cation exchange capacity, base saturation and aluminum saturation. Results indicated occurrence of oxidation processes in both reconstructed areas. Electrical condutivity and soluble phosphate contents were higher in SA-2, indicating a more active sulphurization stage in these soils. In soils of area SA-24, lower EC and smaller contents of soluble sulphate, lower base saturation, as well as higher aluminum saturation and H+Al suggest a more advanced sulphurization process compared to SA-2. Aluminum and P concentrated in older soil profiles. Soils in both areas have chemical limitations for plant growth with adversely affects to recuperation of the area.

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção superficial do solo e de camadas geológicas, os quais devem ser repostos visando à reabilitação das áreas mineradas. Essa obra expõe o carvão às condições oxidativas do ar e altera as características originais do solo e da paisagem. Como consequência, o processo de sulfurização pode ser ativado nos solos construídos em razão da oxidação da pirita, condicionando alterações químicas e mineralógicas. Nesse contexto, o estudo objetivou avaliar a evolução temporal de solos construídos há 24 (SA-24) e dois (SA-2) anos, em duas áreas mineradas e reconstruídas no Município de Minas do Leão, Rio Grande do Sul (RS), tendo como base atributos químicos relacionados com o processo de sulfurização. Para tanto, foram determinados o pH, a condutividade elétrica (CE), os teores de bases (SB) e de alumínio (Al3+) trocáveis, a acidez potencial (H+Al), os teores totais de Al, Fe e Si e o teor de sulfato solúvel (S-SO4(2-)) e calculadas a capacidade de troca de cátions (CTC), a saturação por bases (V) e a saturação por alumínio (m). Os resultados indicaram a atuação do processo de sulfurização nos solos construídos de ambas as áreas reabilitadas. A CE e os teores de S-SO4(2-) foram maiores na SA-2, indicando um estádio de sulfurização mais ativo nos solos dessa área. Na SA-24, a menor CE e os menores teores de S-SO4(2-), de SB e V, bem como a maior saturação por Al e teores de H+Al, sugerem a proximidade do estádio de pós-sulfurização. Elementos como Al e P concentraram-se relativamente nos solos construídos mais antigos. Os solos em ambas as áreas apresentam limitações químicas para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação das áreas.

Características de solos construídos após mineração de carvão relacionadas ao processo de construção e à composição do material utilizado

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, this study evaluated changes related to composition of materials and construction process in soils reconstructed 2 and 24 years ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. The construction processes were evaluated by morphologic characteristics, soil density, saturated hydraulic conductivity, soil water infiltration capacity, particle size distribution, cation exchange capacity, carbon content, and neutralization and acidification potential. In both reconstructed areas, the construction process increased soil density and reduced both saturated soil hydraulic conductivity and soil water infiltration. No significant difference was found between sample sets of 2 and 24 years for particle size distribution, cation exchange capacity and carbon content, indicating that construction processes and the materials were similar. The decrease of neutralization and acidification potentials in soils built 24 years ago indicated an increase in sulfurization as time since soil reconstruction increases. Due to alterations in soils, both areas present serious limitations for vegetation development, influencing negatively the recovery of mining sites and adjacent areas.

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção do solo e de camadas geológicas, que devem ser repostos na seqüência original, visando a reabilitação das áreas mineradas. Este processo altera as características originais do solo e da paisagem. Neste sentido, perfis de solos construídos há 24 e 2 anos, em duas áreas mineradas no município de Minas do Leão (RS), foram avaliados quanto ao processo e à composição dos materiais utilizados na construção. Quanto ao processo de construção, foram determinadas as características morfológicas, a densidade, a condutividade hidraulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. Em relação à composição dos materiais, determinaram-se granulometria, capacidade de traoca de cátions (CTC), teor de carbono orgânico (CO) e potenciais de neutralização e acidificação. Em ambas as áreas reconstituídas, o processo de construção aumentou a densidade e diminuiu a condutividade hidráulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. A granulometria, a CTC e o teor de CO foram similares nas duas áreas amostradas, indicando que o processo de construção e os materiais utilizados foram semelhantes. A diminuição dos potenciais de neutralização e acidificação nos perfis de solos construídos há 24 anos indicou um avanço da sulfurização com o tempo de construção dos solos. Os solos em ambas as áreas apresentam sérias limitações para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação dessas áreas e de áreas adjacentes.

Características de solos construídos após mineração de carvão relacionadas ao processo de construção e à composição do material utilizado

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, this study evaluated changes related to composition of materials and construction process in soils reconstructed 2 and 24 years ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. The construction processes were evaluated by morphologic characteristics, soil density, saturated hydraulic conductivity, soil water infiltration capacity, particle size distribution, cation exchange capacity, carbon content, and neutralization and acidification potential. In both reconstructed areas, the construction process increased soil density and reduced both saturated soil hydraulic conductivity and soil water infiltration. No significant difference was found between sample sets of 2 and 24 years for particle size distribution, cation exchange capacity and carbon content, indicating that construction processes and the materials were similar. The decrease of neutralization and acidification potentials in soils built 24 years ago indicated an increase in sulfurization as time since soil reconstruction increases. Due to alterations in soils, both areas present serious limitations for vegetation development, influencing negatively the recovery of mining sites and adjacent areas.

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção do solo e de camadas geológicas, que devem ser repostos na seqüência original, visando a reabilitação das áreas mineradas. Este processo altera as características originais do solo e da paisagem. Neste sentido, perfis de solos construídos há 24 e 2 anos, em duas áreas mineradas no município de Minas do Leão (RS), foram avaliados quanto ao processo e à composição dos materiais utilizados na construção. Quanto ao processo de construção, foram determinadas as características morfológicas, a densidade, a condutividade hidraulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. Em relação à composição dos materiais, determinaram-se granulometria, capacidade de traoca de cátions (CTC), teor de carbono orgânico (CO) e potenciais de neutralização e acidificação. Em ambas as áreas reconstituídas, o processo de construção aumentou a densidade e diminuiu a condutividade hidráulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. A granulometria, a CTC e o teor de CO foram similares nas duas áreas amostradas, indicando que o processo de construção e os materiais utilizados foram semelhantes. A diminuição dos potenciais de neutralização e acidificação nos perfis de solos construídos há 24 anos indicou um avanço da sulfurização com o tempo de construção dos solos. Os solos em ambas as áreas apresentam sérias limitações para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação dessas áreas e de áreas adjacentes.

Water quality in disturbed area by coal mining, Fiorita river basin (Siderópolis, State of Santa Catarina, southern Brazil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v26i2.1610 / Qualidade da água em região alterada pela mineração de carvão na microbacia do rio Fiorita (Siderópolis, Estado de Santa Catarina, Brasil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v26i2.1610

Coal mining is an important economical activity in the south of Santa Catarina, Brazil. The em>Fiorita River basin (municipality of Siderópolis) was heavily mined out and nowadays several places with mining spoils and sterile soil, as well as acid lakes, can be found in its area. This study aimed to carry out an environmental diagnosis on the water bodies quality in that region. Graphic and cluster analysis suggested that the Fiorita River basin was compartmented. It seemed that there was a deterioration gradient in water quality toward the lower portion of the basin, with pH decrease and a rise in values of total acidity, electric conductivity, Eh, total solids contents, sulphate, aluminium, calcium, iron II and totals, manganese and magnesium. Data suggested concentration effect, mainly of metals. As a first approach, according to Conama 20 (1986), water quality of Fiorita River basin is low and restricted to use. Subsidies to environmental recuperation of the area are also contemplated

A mineração de carvão constitui importante atividade econômica na região sul catarinense. A área da bacia hidrográfica do rio Fiorita (Município de Siderópolis, SC) foi intensamente minerada e atualmente apresenta inúmeros locais com rejeitos, estéreis de mineração e lagos ácidos. Este trabalho teve como principal objetivo verificar os efeitos da mineração de carvão na qualidade da água dos corpos de água na microbacia do rio Fiorita. As análises gráficas e multivariada (cluster) sugerem que a microbacia apresenta um gradiente horizontal, com redução da qualidade da água em direção à parte baixa da bacia, com diminuição do pH e elevação nos valores de acidez total, condutividade elétrica, Eh e nos teores de sólidos totais, sulfato, alumínio, cálcio, ferro II e total, magnésio e manganês. Esses dados sugerem o efeito da concentração de metais. Como primeira aproximação, de acordo com a Resolução Conama 20 de 1986, as águas da microbacia do rio Fiorita apresentam-se com elevado grau de comprometimento de sua qualidade e de uso restrito. Também são apresentadas considerações visando contribuir com subsídios à recuperação ambiental da área em questão

Heavy metal resistance of microorganisms isolated from coal mining environments of Santa Catarina

The coal mining activity is characterized by the generation of large amount of by-products. One of them is pyrite, which tends to acidify the water, solubilizing heavy metals. As a consequence the environment becomes acid and rich in heavy metals, selecting microorganisms able to survive in this condition, which are of great interest as bioremediation agents. This work describes the isolation and characterization of microorganisms from a coal mining area in Santa Catarina. These microorganisms comprised bacteria, fungi and yeasts resistant to zinc, nickel and cadmium.

A atividade de mineração do carvão é responsável pela geração de diferentes sub-produtos. Entre esses, está a pirita que acidifica a água e acelera o processo de solubilização de metais. Como conseqüência, o ambiente torna-se ácido e rico em metais pesados, os quais selecionam os microrganismos capazes de sobreviver nestas condições. Esses microrganismos podem, por sua vez, serem empregados como agentes para a biorremediação de áreas contaminadas com metais pesados. No presente trabalho é descrito o isolamento e a caracterização de bactérias, fungos e leveduras resistentes aos metais zinco, níquel e cádmio.

Heavy metal resistance of microorganisms isolated from coal mining environments of Santa Catarina

The coal mining activity is characterized by the generation of large amount of by-products. One of them is pyrite, which tends to acidify the water, solubilizing heavy metals. As a consequence the environment becomes acid and rich in heavy metals, selecting microorganisms able to survive in this condition, which are of great interest as bioremediation agents. This work describes the isolation and characterization of microorganisms from a coal mining area in Santa Catarina. These microorganisms comprised bacteria, fungi and yeasts resistant to zinc, nickel and cadmium.

A atividade de mineração do carvão é responsável pela geração de diferentes sub-produtos. Entre esses, está a pirita que acidifica a água e acelera o processo de solubilização de metais. Como conseqüência, o ambiente torna-se ácido e rico em metais pesados, os quais selecionam os microrganismos capazes de sobreviver nestas condições. Esses microrganismos podem, por sua vez, serem empregados como agentes para a biorremediação de áreas contaminadas com metais pesados. No presente trabalho é descrito o isolamento e a caracterização de bactérias, fungos e leveduras resistentes aos metais zinco, níquel e cádmio.

Heavy metal resistance of microorganisms isolated from coal mining environments of Santa Catarina

The coal mining activity is characterized by the generation of large amount of by-products. One of them is pyrite, which tends to acidify the water, solubilizing heavy metals. As a consequence the environment becomes acid and rich in heavy metals, selecting microorganisms able to survive in this condition, which are of great interest as bioremediation agents. This work describes the isolation and characterization of microorganisms from a coal mining area in Santa Catarina. These microorganisms comprised bacteria, fungi and yeasts resistant to zinc, nickel and cadmium.

A atividade de mineração do carvão é responsável pela geração de diferentes sub-produtos. Entre esses, está a pirita que acidifica a água e acelera o processo de solubilização de metais. Como conseqüência, o ambiente torna-se ácido e rico em metais pesados, os quais selecionam os microrganismos capazes de sobreviver nestas condições. Esses microrganismos podem, por sua vez, serem empregados como agentes para a biorremediação de áreas contaminadas com metais pesados. No presente trabalho é descrito o isolamento e a caracterização de bactérias, fungos e leveduras resistentes aos metais zinco, níquel e cádmio.

Soil impacts caused by coal mining and coal mine waste / Impactos no solo provocados pela mineração e depósito de rejeitos de carvão mineral

The Coal basin of Santa Catarina is located between the towns of Araranguá and Lauro Müller and contains a reserve of mineral coal around 4.3 billion tons, corresponding to 13% of the country total exploitation. Coal mining is done in underground and in surface mines, and both processes lead to environmental problems. Until the late 1990s, the reject was, in most cases, deposited in open areas close to mining sites or coal beneficiation. Thus, an area of approximately 6,400 hectares was degraded. In January 2000, the Department of Public Prosecution ordered the Union and the Union of Mining Industries to adopt safer rules for the reconstruction of areas still being mined, and to recover areas previously degraded by the activity. The recovery of such areas undergoes primarily the knowledge of key issues that may prevent restoration of ecological functions of impacted soils; these functions depend directly on physical and chemical soil properties. The chemical and physical properties of soils built post-coal mining reflect the inherited variability of geological materials, different construction processes, thickness and degree of layers compaction, degree of material mixing of the geologic column, mixing degree of reject and soil and presence or absence of acid mine drainage. The interaction of these factors results in the complexity and diversity of problems found when attempti

A bacia carbonífera catarinense encontra-se localizada entre os municípios de Araranguá e Lauro Müller e contém uma reserva de carvão mineral da ordem de 4,3 bilhões de toneladas, o que corresponde a 13% do total do país. A exploração do carvão mineral é feita em minas subterrâneas e a céu aberto. Ambos os processos acarretam em problemas ambientais. Até o final da década de 1990, o estéril ou rejeito era, na maioria dos casos, depositado a céu aberto em áreas próximas aos locais de mineração ou beneficiamento do carvão. Com isso, uma área de aproximadamente 6.400 hectares foi impactada. Em janeiro do ano 2000, o Ministério Público condenou a União e o Sindicato das Indústrias Mineradoras pelo passivo ambiental, obrigando-os a adotar normas mais rígidas de reconstrução das áreas ainda a serem mineradas, além de recuperar as áreas já degradadas anteriormente pela atividade. A recuperação desse passivo ambiental passa primeiramente pelo conhecimento dos principais problemas que podem impedir a restauração das funções ecológicas dos solos impactados, sendo que essas funções dependem diretamente das propriedades físicas e químicas dos solos. As propriedades químicas e físicas dos solos construídos pós-mineração de carvão refletem a variabilidade herdada dos materiais geológicos, dos diferentes processos construtivos, da espessura e grau de compactação das camadas, do grau de mistur

Water quality in disturbed area by coal mining, Fiorita river basin (Siderópolis, State of Santa Catarina, southern Brazil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v26i2.1610 / Qualidade da água em região alterada pela mineração de carvão na microbacia do rio Fiorita (Siderópolis, Estado de Santa Catarina, Brasil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v26i2.1610

Coal mining is an important economical activity in the south of Santa Catarina, Brazil. The em>Fiorita River basin (municipality of Siderópolis) was heavily mined out and nowadays several places with mining spoils and sterile soil, as well as acid lakes, can be found in its area. This study aimed to carry out an environmental diagnosis on the water bodies quality in that region. Graphic and cluster analysis suggested that the Fiorita River basin was compartmented. It seemed that there was a deterioration gradient in water quality toward the lower portion of the basin, with pH decrease and a rise in values of total acidity, electric conductivity, Eh, total solids contents, sulphate, aluminium, calcium, iron II and totals, manganese and magnesium. Data suggested concentration effect, mainly of metals. As a first approach, according to Conama 20 (1986), water quality of Fiorita River basin is low and restricted to use. Subsidies to environmental recuperation of the area are also contemplated

A mineração de carvão constitui importante atividade econômica na região sul catarinense. A área da bacia hidrográfica do rio Fiorita (Município de Siderópolis, SC) foi intensamente minerada e atualmente apresenta inúmeros locais com rejeitos, estéreis de mineração e lagos ácidos. Este trabalho teve como principal objetivo verificar os efeitos da mineração de carvão na qualidade da água dos corpos de água na microbacia do rio Fiorita. As análises gráficas e multivariada (cluster) sugerem que a microbacia apresenta um gradiente horizontal, com redução da qualidade da água em direção à parte baixa da bacia, com diminuição do pH e elevação nos valores de acidez total, condutividade elétrica, Eh e nos teores de sólidos totais, sulfato, alumínio, cálcio, ferro II e total, magnésio e manganês. Esses dados sugerem o efeito da concentração de metais. Como primeira aproximação, de acordo com a Resolução Conama 20 de 1986, as águas da microbacia do rio Fiorita apresentam-se com elevado grau de comprometimento de sua qualidade e de uso restrito. Também são apresentadas considerações visando contribuir com subsídios à recuperação ambiental da área em questão

Potencial poluidor de rejeitos carboníferos: II- efeitos da recuperação com camadas de solo sobre as plantas e a população microbiana

The landscape recomposition with soil layer and the introduction of plants have been used as an alternative to minimize the environmental impact caused by coal mining. The main concern for this practice is the low avaibility of soil from surface horizons and economic viability, consequently it is basic to determine the minimum soil layer thickness to be disposed on the reject. An experiment was carried out with addition of soil (Paleudult) layers with different thickness disposed on the surface of coal rejects, and in subsurface positions, and soil mixed with rejects, concerning effects on biomass yield of white clover (Trifolium repens L.), corn (Zea mays L.), and oat (Avena strigosa L.) as well as on soil microbial abundance. It was established that a soil layer of 10cm thickness was the minimum necessary for clover and oat growth. Toxic concentrations of heavy metals in plants were not detected. However, soil microbial population represented by bacteria, fungi and actinomyces showed a lower density due to the high acidity that ocurred mainly in subsurface layers.

A minimização do impacto sobre o ambiente advindo da mineração do carvão pode ser obtida pela recomposição topográfica da área minerada, seguida da cobertura dos rejeitos com uma camada de solo e de práticas de revegetação. Em vista disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o efeito da adição de camadas de solo com diferentes espessuras aplicadas na superfície do rejeito carbonífero (RC), em posições de subsuperfície e do solo misturado ao rejeito sobre a produção de matéria seca das plantas de trevo-branco, milho e aveia-preta, e sobre a população microbiana. A utilização de uma camada de solo de 10cm na superfície do RC mostrou-se a mínima necessária ao estabelecimento de trevo e aveia. As culturas não apresentaram concentrações tóxicas de metais pesados. A elevada acidez do RC reduziu a densidade populacional de bactérias, actinomicetos e fungos, principalmente nas camadas de solo de subsuperfície.

Potencial poluidor de rejeitos carboníferos: II- efeitos da recuperação com camadas de solo sobre as plantas e a população microbiana

The landscape recomposition with soil layer and the introduction of plants have been used as an alternative to minimize the environmental impact caused by coal mining. The main concern for this practice is the low avaibility of soil from surface horizons and economic viability, consequently it is basic to determine the minimum soil layer thickness to be disposed on the reject. An experiment was carried out with addition of soil (Paleudult) layers with different thickness disposed on the surface of coal rejects, and in subsurface positions, and soil mixed with rejects, concerning effects on biomass yield of white clover (Trifolium repens L.), corn (Zea mays L.), and oat (Avena strigosa L.) as well as on soil microbial abundance. It was established that a soil layer of 10cm thickness was the minimum necessary for clover and oat growth. Toxic concentrations of heavy metals in plants were not detected. However, soil microbial population represented by bacteria, fungi and actinomyces showed a lower density due to the high acidity that ocurred mainly in subsurface layers.

A minimização do impacto sobre o ambiente advindo da mineração do carvão pode ser obtida pela recomposição topográfica da área minerada, seguida da cobertura dos rejeitos com uma camada de solo e de práticas de revegetação. Em vista disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o efeito da adição de camadas de solo com diferentes espessuras aplicadas na superfície do rejeito carbonífero (RC), em posições de subsuperfície e do solo misturado ao rejeito sobre a produção de matéria seca das plantas de trevo-branco, milho e aveia-preta, e sobre a população microbiana. A utilização de uma camada de solo de 10cm na superfície do RC mostrou-se a mínima necessária ao estabelecimento de trevo e aveia. As culturas não apresentaram concentrações tóxicas de metais pesados. A elevada acidez do RC reduziu a densidade populacional de bactérias, actinomicetos e fungos, principalmente nas camadas de solo de subsuperfície.