ABSTRACT: The great geological and soil variation in the state of Minas Gerais, Brazil, indicates the need for regional studies to understand the geochemical background of soils. The Rio Doce Basin became a priority area for geochemical background determination after the rupture of the tailings dam of Fundão in 2015. In this context, the objectives of this study were to propose Reference Values of Soil Quality in the Rio Doce Basin, to define variables that can predict metal(loid) concentrations in the soil, and to examine the correlation between metal(loid) concentrations determined by X-ray fluorescence and by the traditional method. One hundred and seven samples were collected from minimally disturbed areas, representing the main soils and source materials. Metal(loid)s were determined by acid digestion and X-ray fluorescence. Descriptive statistics of the data, as well as the calculation of the Randomized Dependence Coefficient (RDC) and Principal Component Analysis (PCA) were carried out. The soils were found to be acidic, dystrophic with low Mehlich-1 extracted P contents, and have a variable texture. The coefficient of determination ranged from 0.4 to 0.9, suggesting X-ray fluorescence as a promising technique for determining metal(loid) concentrations in soils. The absence of correlation between clay and organic matter contents with metal(loid) concentrations suggests that the latter were inherited exclusively from the parent material, with little influence of pedogenesis. Metal mineralization in the highlands that constitute the topographic drainage divide of the basin increase the reference values of soil quality to higher values than established for the State of Minas Gerais.

O K é um nutriente encontrado em baixos teores em solos brasileiros, sendo necessário grande aporte via fertilização para alcançar produtividades satisfatórias das culturas. O Brasil apresenta elevada dependência externa e possui limitadas reservas de minerais solúveis de K, tradicionalmente explorados para a produção de fertilizantes. Por outro lado, é comum a ocorrência no país de minerais silicatados ricos em K não explorados comercialmente. Neste trabalho, objetivou-se caracterizar mineralógica e quimicamente amostras de verdete, separadas em frações granulométricas e avaliar seu potencial de uso com fertilizante potássico.A composição mineral do verdete é à base de glauconita, quartzo e feldspatos. Os teores totais de K2O no verdete variaram de 5,18 a 9,0 dag/kg. O teor de K extraído em água ou em ácido cítrico a 2% foi inferior a 2,4% do K total, indicando baixa reatividade do verdete e limitações para seu uso direto como fonte de K. O fracionamento físico e a sedimentação em água são processos ineficientes para promover a concentração de K nas diferentes frações do verdete. Os teores totais de K em algumas amostras de verdete são consideráveis, podendo viabilizar o uso desta rocha como matéria prima para produção de fertilizantes potássicos mais reativos.

Potassium is a nutrient found at low levels in Brazilian soils, requiring large inputs of fertilizers to achieve satisfactory crop yields. Brazil has high external dependence and limited reserves of soluble K mineral, which is traditionally exploited for the production of fertilizers. On the other hand, it is common the occurrence in the country of potassium-rich silicate minerals which are not commercially exploited. This study aimed to characterize mineralogically and chemically samples of verdete rock separated into size fractions and evaluate its potential as potassium fertilizer. The mineral composition of verdete rock is based on glauconite, quartz and feldspar. The total K2O content in verdete rock ranged from 5.18 to 9.0 dag/kg. The K content extracted in water or 2% citric acid was 2.4% below the total of K, indicating low reactivity of verdete rock and limitations for direct use as K source. The processes of physical fractionation and sedimentation in water are inefficient to promote the concentration of K in the different verdete rock fractions. The total K content in some samples are considerable and may enable the use of this rock as raw material for production of more reactive potassium fertilizers.

O substrato utilizado na produção de mudas exerce papel primordial, no desenvolvimento inicial da planta. Neste sentido, com o presente trabalho objetivou-se avaliar a produção de mudas de alface em função de diferentes combinações de substratos. O experimento foi implantado seguindo um delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os 20 tratamentos foram dispostos em esquema fatorial 4x5; sendo o primeiro fator constituído por quatro substratos (PlantHort I, PlantHort II, PlantHort III e substrato comercial Plantmax®) e o segundo constituído de cinco níveis de casca de arroz carbonizada (0; 25; 50; 75; 100%). Foi utilizada a cultivar de alface Elba (Lactuca sativa L.). As sementes foram semeadas nos diferentes substratos contidos em bandejas de poliestireno expandido, com 128 células, na profundidade 0,5 cm. O aumento da porcentagem de casca de arroz carbonizada nos substratos avaliados apresentou comportamentos semelhantes em todas as características avaliadas. Os substratos PlantHort I, PlantHort II, PlantHort III considerados alternativos, independentemente da proporção adicionada de casca de arroz carbonizada proporcionaram maiores crescimentos em relação ao substrato comercial Plantmax®.

The substratum used in seedling production has a key role in the initial development of the plant. To this effect, the present work aimed to evaluate the production of lettuce seedlings for different combinations of substrata. The experiment was set up following a completely randomized design with four replications. The 20 treatments were arranged in a 4x5 factorial, the first factor consisting of four substrata (PlantHort I, PlantHort II, PlantHort III and the commercial substratum Plantmax®) and the second consisting of five levels of burnt rice husks (0, 25, 50 , 75, 100%). The lettuce cultivar used was Elba (Lactuca sativa L.). The seeds were sown in the different substrates contained in polystyrene trays of 128 cells, at a depth of 0.5cm. The increase in the percentage of rice husks in the substrata tested, showed a similar behavior for all traits. The substrata PlantHort I, PlantHort I and PlantHort III, considered as alternatives, provided greater growth relative to the substrate Plantmax®, irrespective of the proportion of burnt rice husks added.

A drenagem ácida de minas (DAM) é uma preocupação ambiental devido ao risco de mobilização de elementos, incluindo elementos tóxicos, e ingresso na cadeia alimentar. Neste estudo, três camadas de cobertura foram testadas para minimizar a mobilização de As, Fe e S em um substrato remanescente de mineração de ouro, contendo pirita e arsenopirita. Para isso, diferentes camadas (camada de quebra de capilaridade, selante e de cobertura) dispostas sobre o substrato e a indução de uma barreira geoquímica (BG) foram usadas a fim de propiciar condições adequadas para adsorção e coprecipitação do As mobilizado. Treze tratamentos foram estabelecidos para avaliar a lixiviação de As, Fe e S do substrato, em lisímetros. O valor de pH, as concentrações de As, Fe, S, Na e K e o volume total de lixiviado foram determinados. As análises mineralógicas foram realizadas com amostras do substrato no final do período experimental. As menores quantidades de As, Fe e S foram lixiviadas nos tratamentos que receberam Na e K para induzir a formação de BG, com valores médios de 5,47, 48,59 e 132,89 g/lisímetros, respectivamente. A análise mineralógica revelou a formação de jarosita no tratamento controle e nos tratamentos que receberam sais de Na e K. Entretanto, a quantidade de jarosita nestes tratamentos foi superior à encontrada no controle, indicando que esses sais aceleraram a formação da BG. Elevadas quantidades de As, Fe e S foram observadas nos lixiviados dos tratamentos sem camada de quebra de capilaridade, com valores médios de 11,7, 103,94 e 201,13 g/lisímetros, respectivamente. A formação da BG e o uso de diferentes camadas sobre o substrato sulfetado mostraram ser técnicas eficientes para diminuir a mobilização de As, Fe e S e mitigar os impactos da drenagem ácida de minas.

Acid mine drainage (AMD) is an environmental concern due to the risk of element mobilization, including toxic elements, and inclusion in the food chain. In this study, three cover layers were tested to minimize As, Fe and S mobilization from a substrate from former gold mining, containing pyrite and arsenopyrite. For this purpose, different layers (capillary break, sealant and cover layer) above the substrate and the induction of a geochemical barrier (GB) were used to provide suitable conditions for adsorption and co-precipitation of the mobilized As. Thirteen treatments were established to evaluate the leaching of As, Fe and S from a substrate in lysimeters. The pH, As, Fe, S, Na, and K concentrations and total volume of the leachates were determined. Mineralogical analyses were realized in the substrate at the end of the experimental period. Lowest amounts of As, Fe and S (average values of 5.47, 48.59 and 132.89 g/lysimeter) were leached in the treatments that received Na and K to induce GB formation. Mineralogical analyses indicated jarosite formation in the control treatment and in treatments that received Na and K salts. However, the jarosite amounts in these treatments were higher than in the control, suggesting that these salts accelerated the GB formation. High amounts of As, Fe and S (average values of 11.7, 103.94 and 201.13 g/lysimeter) were observed in the leachate from treatments without capillary break layer. The formation of geochemical barrier and the use of different layers over the sulfide substrate proved to be efficient techniques to decrease As, Fe and S mobilization and mitigate the impact of acid mine drainage.

Este trabalho foi desenvolvido em área de mineração de ouro no Município de Paracatu, MG, Brasil, durante o período de março de 2000 a novembro de 2005. O substrato estudado foi um filito que contém sulfetos como pirita e arsenopirita. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sobrevivência e crescimento de espécies vegetais sobre diferentes combinações de camadas de cobertura e de selamento sobre um substrato sulfetado. O tratamento 1 possuía saprolito (B1) na camada selante (SL) e B1 com calagem (B1L) na camada de cobertura (CL). O tratamento 2 possuía B1 na SL e B1L + solo com calagem (SoL) como CL. O tratamento 3 possuía B1 + SoL como SL e B1L como CL. O tratamento 4 possuía B1 + SoL como SL e B1L + SoL como CL. As espécies utilizadas foram Acacia farnesiana, A. holosericea, A. polyphylla, Albizia lebbeck, Clitoria fairchildiana, Flemingia sp., Mimosa artemisiana, M. bimucronata e Enterolobium contortisiliquum. Aos 40 e 57 meses após o plantio foram avaliados diâmetro do colo, altura e contagem das plantas vivas. A maior taxa de sobrevivência (80%) foi observada no tratamento com presença de horizonte B latossólico nas camadas selante e cobertura. De modo geral, M. bimucronata e A. farnesiana mostraram as mais altas taxas de sobrevivência. A teor de arsênio extraído por Mehlich 3 na camada de cobertura variou de 0,00 a 14,69 mg dm-3 entre os tratamentos. Os resultados indicaram que a utilização de diferentes camadas sobre o substrato sulfetado permite a rápida revegetação da área remanescente de mineração.

This work was done at a gold mine company in Paracatu, MG, Brazil, and was conducted from March 2000 to November 2005. The substrate (spoil) studied was a phillite rock which contains sulfides such as pyrite and arsenopyrite. This study aimed to evaluate the survival and growth of plant species on different combinations of substrate layers over the spoil. These layers were a cover layer and a sealing layer, both deposited over the spoil. The treatment 1 had saprolite (B1) in the sealing layer (SL) and B1 with liming (B1L) in the cover layer (CL). The treatment 2 had B1 in SL and B1L + soil with liming (SoL) in the CL. The treatment 3 had B1 + SoL in the SL and B1L in the CL. The treatment 4 had B1 + SoL in the SL and B1L + SoL in the CL. The plant species used were Acacia farnesiana, A. holosericea, A. polyphylla, Albizia lebbeck, Clitoria fairchildiana, Flemingia sp., Mimosa artemisiana, M. bimucronata e Enterolobium contortisiliquum. Forty and 57 months after planting, collardiameter, height, and living plants were evaluated. The greatest survival rate was oobservedintreatmentwith B horizon of an Oxisoil in both layers, with 80 %. In general, M. bimucronata and A. farnesiana species showed the highest survival rate. The arsenic-content by Mehlich 3 in the cover layer ranged from 0.00 to 14.69 mg dm- 3 among treatments. The experimental results suggest that layers combinations above the sulfide substrate allow the rapid revegetation of the spoil.

Valores de referência de qualidade (VRQ) para metais pesados em solos, em âmbito mundial, são bastante heterogêneos. No Brasil, poucos estudos para estabelecer esses valores foram concluídos. Na ausência de VRQ para metais pesados em solos, estabelecidos para as condições do Estado do Espírito Santo, utilizam-se valores genéricos internacionais ou desenvolvidos para outros Estados. Entretanto, deve-se ressaltar que o uso desses valores pode levar a avaliações inadequadas, já que existem diferenças nas condições técnicas e variáveis ambientais de cada região, em especial das condições geológicas, hídricas e pedológicas. Essas diferenças justificam o desenvolvimento de uma tabela própria com VRQ para metais pesados em solos, adequada às condições do Estado do Espírito Santo. Nesse sentido, o presente estudo buscou obter os teores naturais de 10 metais pesados e verificar a distribuição desses elementos nos solos das bacias hidrográficas Riacho, Reis Magos e Santa Maria da Vitória, no Estado do Espírito Santo, tendo em vista o estabelecimento de Valores de Referência de Qualidade (VRQ). Para isso, foram determinados os teores totais por ataque ácido, com digestão em forno micro-ondas, conforme o método SW-846 3052 da Environmental Protection Agency (USEPA) e dosagem por espectrofotometria de emissão óptica com plasma induzido (ICP- OES). Os teores totais extraídos nos solos dessas bacias hidrográficas são relativamente baixos e inferiores aos reportados para solos de regiões brasileiras e de outros países. Os teores de cádmio ficaram abaixo do limite de detecção (LD) do método para todas as amostras. Em consequência, os VRQ obtidos para 12 metais pesados no Estado do Espírito Santo foram semelhantes ou inferiores aos obtidos para outras regiões do Brasil e do mundo. Os VRQ obtidos a partir do percentil 75 (quartil superior) para As (< 12,83), Cd (< 0,13), Co (10,21), Cr (54,13), Cu (5,91), Mn (137,80), Mo (1,74), Ni (9,17), Pb (< 4,54), V (109,96) e Zn (29,87), em mg kg-1; encontram-se próximos ou abaixo daqueles obtidos para o Estado de São Paulo e para solos brasileiros, de modo geral.

The Reference Quality Values (RQV) for heavy metals in soils are quite heterogeneous around the world. In Brazil, few studies establishing such values have been published. In the absence of VRQ of heavy metals in soils established for the specific conditions of the State of Espírito Santo, international generic values or values developed for other States are used. However, it should be noted that the use of these values can lead to erroneous assessments, due to the regional differences in technical and environmental variables, particularly in terms of geological, water and soil conditions. The purpose of this study was to determine heavy metal concentration in soils of Espírito Santo State, and to investigate the major factors involved in the distribution of As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Ti, V and Zn in soils of the river basins of Riacho, Reis Magos and Santa Maria da Vitória. Based on this information RQV were established. Total concentrations were determined by microwave oven digestion, according to the SW-846 3052 method of the Environmental Protection Agency (USEPA), and by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (ICP-OES). The mean concentrations of most heavy metals studied were, in general, lower than reported in international references. Cadmium concentrations were below the detection limit (DL) in all samples. The RQVs found from the percentile 75 for As (< 12.83), Cd (< 0.13), Co (10.21), Cr (54.13), Cu (5.91), Mn (137.80), Mo (1.74), Ni (9.17), Pb (< 4.54), V (109.96), and Zn (29.87), in mg kg-1; were similar to or lower than those adopted in Sao Paulo state and in Brazilian, in general.

No Arquipélago de São Pedro e São Paulo, a deposição de excrementos da avifauna foi responsável pela fosfatização de suas rochas. Como feição mais característica, formaram-se crostas fosfáticas. Com base em metodologias pertinentes ao trabalho de campo (observação, descrição e coleta) e de laboratório (análises geoquímicas, mineralógicas e microscópicas), esse trabalho buscou caracterizar tais crostas e compreender suas implicações geomorfológicas e paleogeográficas. As crostas foram definidas como feições de acumulação de excrementos, ricos em fósforo, mineralizados sobre rochas homogêneas (peridotitos milonitizados). Depois de formadas, o comportamento hidrofóbico de tais crostas protegeu as rochas contra o avanço acelerado do perfil de alteração e da atuação de processos erosivos, tornando as encostas em que são encontradas mais íngremes e convexizadas. Ao contrário, onde a formação da crosta não foi verificada, as encostas encontram-se concavizadas e a rocha mais profundamente alterada. A presença de tais crostas também indica a existência de ambientes áridos pretéritos, diferentes das condições climáticas atuais, onde foi possível a acumulação do guano sobre a superfície.

In the São Pedro and São Paulo Archipelago, deposition of bird excrements has been responsible for rock phosphatization, generating phosphatized crusts. This study describes these crusts and establishes their geomorphological and paleogeografical implications, based on methodologies such as field observation, description and sampling, as well as, laboratorial analyses (geochemical, mineralogical and microscopic). The crusts were defined as features of excrement accumulation, with high P content and mineralized surfaces over homogeneous rocks (milonitizaded peridotites). The hydrophobic behavior of these crusts protects the underlying rock against the accelerated advance of chemical weathering and, consequently, the role of erosion processes, developing steeper and more convex slopes. In contrast, at sites in which the formation of the crust has not been verified, the rock is more weathered and the slopes more concave. The presence of these crusts also indicates an arid paleo-environment, where guano accumulation was possible, differently from present-day climate conditions.

O fenômeno de dispersão da argila do solo pode ser provocado pela qualidade da água de irrigação. Objetivou-se estudar o efeito da irrigação com água com diferentes condutividades elétricas (CE), combinadas com diferentes valores de Relação de Adsorção de Sódio (RAS), na dispersão da argila de solos, de diferentes mineralogias, do Estado de Minas Gerais. As amostras foram coletadas no horizonte B de solos das cidades de Viçosa, Belo Horizonte e Barroso, classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVA), Latossolo Vermelho perférrico típico (LV) e Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVd) destacados, respectivamente, pela presença de argilominerais caulinita, hematita e gibbsita. Os tratamentos corresponderam à percolação, nos três solos, de soluções de NaCl e CaCl2 preparadas de forma a se obter seis diferentes valores de CE (20; 50; 100; 200; 400 e 800 mS m-1) e cinco de RAS (0, 5, 10, 20 e 40 mmol c L-1), em três repetições, dispostos em um delineamento em blocos casualizados. A aplicação das soluções foi feita em permeâmetros de coluna vertical e carga constante. A solução foi aplicada até o momento em que a CE do efluente se aproximou daquela da solução aplicada (C/C0 = 1,0). Para avaliar o efeito das soluções aplicadas na estrutura do solo, foram quantificados os teores de argila dispersa em água (ADA). Os valores de ADA nas amostras de solo submetido à percolação das diferentes soluções salino-sódicas (ADA-S) foram relacionados com a CE e a RAS da solução percolada, ajustando-se superfícies de resposta com este fim. O comportamento dos solos foi diferenciado, no que se refere à dispersividade da argila, o que estava associado à mineralogia, mas, também, ao grau de intemperismo do solo. O LVA apresentou comportamento não dispersivo em todos os tratamentos e, no geral, todas as soluções de percolação, notadamente as de maiores CE, independentemente dos valores de RAS, proporcionaram diminuição no teor de argila dispersa (ADA-S) nos solos LV e LVd.

The phenomenon of dispersion of soil clay can be caused by the quality of irrigation water. This study investigated the effect of irrigation water with different electric conductivities (EC), combined with different Sodium Adsorption Relation (SAR) values on clay dispersion in soil commonly found in the state of Minas Gerais, with different mineralogies. The samples were collected from the B horizon of three soils (Oxisols) in Viçosa, Belo Horizonte and Barroso, respectively, with high levels of the clay minerals kaolinite, hematite, and gibbsite, and are classified as Yellow-Red Latosol, Red Latosol and dystroferric Red Latosol. The physical, chemical, and mineralogical properties of the soils were characterized. The treatments corresponded to percolation, through the three soils, of NaCl and CaCl2 solutions with six different EC values (20; 50; 100; 200; 400, and 800 mS m-1) and five SAR values (0, 5, 10, 20, and 40 mmol c L-1), in a randomized block design with three replications. The solutions were applied in vertical column and constant load permeameters. The solution was applied until the EC of the effluent approached that in the applied solution (C/C0 = 1.0). To evaluate the effect of the solutions applied to the soil structure, the contents of clay dispersed in water (CDW) were quantified. The values of CDW in the soil materials percolated with the different sodic-saline solutions (CDW-S) were related to EC and SAR of the percolated solutiona. The soil behavior was distinct regardint clay dispersion, which was ascribed to its mineralogy as well as to the degree of weathering. The Yellow-Red Latosol showed a non-dispersive pattern in all treatments. In general, all percolation solutions, especially those with highest EC, regardless of the SAR value, indicated reduced dispersed clay (CDW-S) in the Red Latosol and dystroferric Red Latosol.

A contaminação dos solos por metais pesados é um problema atual que requer abordagem adequada, tendo em vista as necessidades da sociedade moderna. Em áreas de mineração, a avaliação da contaminação de solos constitui ferramenta importante para o gerenciamento de áreas degradadas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estabelecer valores de referência local (VRL) para Zn em solos adjacentes a áreas mineradas no município de Vazante-MG, tendo em vista avaliar a contaminação ambiental. Foram coletadas amostras de perfis de solos remanescentes em área mineralizada, a jusante e montante dessa, nas profundidades de 0-2, 2-5, 5-10, 10-20, 20-50, 50-100 e 100-150 cm. Foram determinados os teores totais de Zn, bem como as formas disponíveis (Mehlich-3 e DTPA). Optou-se por determinar o VRL a partir da média ponderada dos teores de Zn nas camadas de 0 - 20 cm dos perfis a montante. De posse desse valor, calcularam-se o fator de contaminação (FC) e o índice de geoacumulação (IGeo) para cada perfil. O VRL obtido para Zn foi de 1.262 mg kg-1, que é muito alto em relação aos padrões de qualidade, sugerindo monitoramento e restrição ao uso agrícola e residencial dos solos na área. Não obstante, esse valor é inferior aos valores de intervenção (VI´s) para as áreas industriais adotados no Estado de São Paulo, EUA e Canadá. Os solos das áreas mineralizadas apresentaram maiores valores para o fator de contaminação, com destaque para o perfil 5 localizado na área mineralizada em exploração (área minerada). De acordo com o IGeo, os perfis de solo a jusante foram classificados como não poluídos a moderadamente poluídos.

Soil contamination by heavy metals is a current concern that requires a suitable approach, taking the needs of modern societies into account. In mined areas the evaluation of soil contamination is an important tool for the management of degraded areas. This study was carried out in order to establish local reference values (LRV) for Zn in soils surrounding mining areas in the county of Vazante-MG (Brazil), with a view to evaluate the environmental contamination. Soil profiles were collected in the mining areas, and both upslope and downslope and sampled at depths of 0-2, 2-5, 5-10, 10-20, 20-50, 50-100 and 100-150 cm. Total concentrations and available forms (Melich-3 and DTPA) of Zn were determined. LRV was obtained by the mean of total Zn contents in the 0-20 cm layer of the profiles in upslope position. Based on the LRV, the contamination factor (CF) and the geoaccumulation index (GI) were calculated for each profile. The LRV determined for Zn was 1262 mg kg-1, which is a very high content when compared to quality standard values and suggests monitoring and restrictions in the agricultural and residential soil use. Nevertheless, the LRV is lower than the intervention values for industrial areas established in the State of São Paulo, USA and Canada. The CF was higher in soils of the mined area, mainly in profile 5 of the mining area. Based on the GI, the profiles located downslope were classified as moderately contaminated to not contaminated.