Biodisponibilidade e transferência de elementos terras raras no sistema solo–planta em área impactada por atividades de mineração
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Data
Autores
Orientador
Menegário, Amauri Antonio 
Coorientador
Pós-graduação
Geociências e Meio Ambiente - IGCE
Curso de graduação
Título da Revista
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Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Os elementos Terras Raras (ETR) são constituídos pelos lantanídeos (La–Lu), escândio (Sc) e ítrio (Y). Em razão de suas propriedades físico-químicas, sua aplicação tem se intensificado nas atividades agrícolas e industriais, resultando no aumento de sua concentração nos sistemas ambientais. Muitos ETR são considerados contaminantes emergentes, e ainda são escassas as informações sobre suas concentrações naturais e biodisponibilidade. Este estudo investigou o comportamento dos ETR no sistema solo-planta em uma área impactada pela mineração de urânio, no Complexo Mineiro-Industrial do Planalto de Poços de Caldas (CIPC), em Minas Gerais, atualmente denominado Unidade em Descomissionamento de Caldas (UDC). Foram realizadas campanhas de campo anuais entre 2021 e 2023, com coleta de solos superficiais (0-20 cm) e plantas herbáceas em seis pontos com distintos níveis de impacto ambiental. As análises indicaram concentrações elevadas de ΣETR nos solos próximos aos bota-foras e à cava da mina (valores superiores a 800 mg/kg), sugerindo acúmulo ao longo do tempo. A técnica DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) foi utilizada para estimar a fração lábil dos ETR, revelando variações na mobilidade e elevadas taxas de reposição nos três anos, especialmente nos pontos mais impactados. Em relação à fração lábil dos elementos leves na cava da mina, as concentrações observadas foram significativamente mais altas na terceira campanha (2023). Os valores para Ce e La foram de 4232,92 μg/L e 2726,88 μg/L, respectivamente, enquanto Nd (556,08 μg/L), Pr (431,44 μg/L) e Sm (228,19 μg/L) também apresentaram resultados expressivos. As concentrações dos elementos pesados variaram de 2,46 μg/L para Lu a 74,10 μg/L para Gd. Na solução do solo, nesse mesmo ponto, as concentrações dos elementos leves também foram elevadas, com destaque para Ce (384941,96 μg/L) e La (268000,33 μg/L), seguidos por Nd (48752,92 μg/L), Pr (39440,88 μg/L), Sm (19267,49 μg/L) e Eu (1398,73 μg/L). Entre as espécies avaliadas, Dicranopteris flexuosa destacou-se pelos maiores teores acumulados nos tecidos vegetais e fator de transferência superior a 1 em todas as campanhas, evidenciando seu potencial como bioindicadora ambiental. A quantificação concentrou-se nas frondes, com destaque para as amostras coletadas junto ao bota-fora 8 durante a terceira campanha, nas quais foram registrados elevadas concentrações de ETR: La (291,17 mg/kg), Ce (388,74 mg/kg), Pr (64,76 mg/kg) e Nd (82,32 mg/kg), seguidos por concentrações menores de Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu. Esses resultados destacam o papel de espécies como Dicranopteris flexuosa na acumulação de ETR em ambientes impactados, aprofundando o entendimento sobre sua mobilidade, biodisponibilidade e implicações ecológicas em áreas afetadas pela mineração. Além disso, os dados obtidos ampliam o conhecimento sobre a dinâmica dos ETR em solos contaminados, evidenciando a relevância do monitoramento contínuo para a avaliação precisa dos riscos ambientais nos sistemas solo-planta.
Resumo (inglês)
Rare Earth Elements (REE) consist of the lanthanides (La–Lu), scandium (Sc), and yttrium (Y). Due to their physicochemical properties, their application has intensified in agricultural and industrial activities, resulting in increased concentrations in environmental systems. Many REE are considered emerging contaminants, and information about their natural concentrations and bioavailability is still scarce. This study investigated the behavior of REEs in the soil–plant system in an area impacted by uranium mining, at the Mining and Industrial Complex of the Poços de Caldas Plateau (CIPC), in Minas Gerais, currently referred to as the Decommissioning Unit of Caldas (UDC). Annual field campaigns were conducted between 2021 and 2023, with the collection of surface soils (0–20 cm) and herbaceous plants at six sites with different levels of environmental impact. Analyses indicated elevated concentrations of ∑REE in soils near the waste rock piles and the mine pit (values above 800 mg/kg), suggesting accumulation over time. The DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) technique was used to estimate the labile fraction of REE, revealing variations in mobility and high resupply rates over the three years, especially at the most impacted sites. Regarding the labile fraction of light elements in the mine pit, the concentration observed was significantly higher in the third campaign (2023). The values for Ce and La were 4232.92 µg/L and 2726.88 µg/L, respectively, while Nd (556.08 µg/L), Pr (431.44 µg/L), and Sm (228.19 µg/L) also showed significant results. The concentrations of heavy elements ranged from 2.46 µg/L for Lu to 74.10 µg/L for Gd. In the soil solution at the same site, concentrations of light elements were also elevated, with emphasis on Ce (384941.96 µg/L) and La (268000.33 µg/L), followed by Nd (48752.92 µg/L), Pr (39440.88 µg/L), Sm (19267.49 µg/L), and Eu (1398.73 µg/L). Among the species evaluated, Dicranopteris flexuosa was notable for the highest concentrations accumulated in plant tissues and a transfer factor greater than 1 in all campaigns,
demonstrating its potential as an environmental bioindicator. Quantification focused on the fronds, with emphasis on samples collected near waste rock pile 8 during the third campaign, in which high REE concentrations were recorded: La (291.17 mg/kg), Ce (388.74 mg/kg), Pr (64.76 mg/kg), and Nd (82.32 mg/kg), followed by lower concentrations of Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. These results highlight the role of species such as Dicranopteris flexuosa in the accumulation of REEs in impacted environments, contributing to the understanding of their mobility, bioavailability, and ecological implications in areas affected by mining. Furthermore, the data obtained expand knowledge about REE dynamics in contaminated soils, highlighting the importance of continuous monitoring for accurate assessment of environmental risks in soil–plant systems.
Descrição
Palavras-chave
Contaminação, DGT, Fração lábil, Monitoramento, Samambaias, Contamination, Ferns, Labile fraction, Monitoring
Idioma
Português
