Evaluation of three constructed soil areas after surface coal mining in Lauro Müller, Santa Catarina State, Brazil

Em solos construídos após mineração de carvão, a contaminação das camadas superficiais com pirita provoca intensa acidificação do solo, acelera a intemperização de minerais, eleva os teores de Al e Mn e aumenta a lixiviação de bases. O presente trabalho avaliou características químicas, teor de argila e mineralogia, bem como a variabilidade espacial para algumas dessas características em três áreas de solos construídos após mineração de carvão a céu aberto no município de Lauro Müller, Santa Catarina. As três áreas selecionadas apresentavam diferenças no modo de construção topográfico. A primeira, denominada Mina Juliana (MJ), foi construída em 1996, utilizando material (sólum, regolito argiloso e rocha) que foi separado e estocado antes da mineração, conforme previsto no plano de reabilitação. A segunda, denominada Mina do Apertado (MA), foi construída, em 1996, usando, como material de cobertura, o sólum proveniente do decapeamento de um morro adjacente à área. A terceira área, denominada Mina Rio do Meio (MRM), sofreu apenas construção topográfica em 1983, com mistura de resíduos de pirita de carvão e rochas de várias camadas. Amostras de solo foram coletadas em sistema de grade de pontos, em três profundidades, sendo analisados o pH em água, teores de Ca, Mg, K e Al trocáveis, H + Al e condutividade elétrica. Em amostras selecionadas, analisaram-se alguns metais pesados e a mineralogia da fração argila. Análises efetuadas em dois perfis de solo representativos das condições anteriores à mineração foram utilizados, para comparação. Todas as áreas apresentaram grande dispersão de valores para características químicas e teor de argila dos solos entre os pontos amostrados. O processo de construção do solo que resultou em maior uniformidade destas características e melhores condições para o estabelecimento de espécies vegetais foi o da área MJ. O solo da área MA, graças à mistura de resíduos de carvão piritoso com o solo superficial, está em franco processo de acidificação e contém alta concentração de sais. O solo da área MRM, em virtude do abandono e do longo período de exposição de resíduos piritosos na camada superficial, mostra elevada acidez, tendo já sofrido intensa lixiviação dos sais. As únicas variáveis testadas que apresentaram modelo definido para semivariância foram Al trocável, H + Al e argila, cujo alcance variou de 50 a 70 m.In soils constructed after coal mining, superficial contamination with pyrite coal residues causes acidification, accelerates the mineral weathering, increases Al and Mn contents, and base leaching. The present work evaluated chemical characteristics, clay content and mineralogy, and the spatial variability for some of these characteristics in three constructed soil areas after surface coal mining in Lauro Müller, Santa Catarina State, Brazil. The selected areas present differences in their topographic soil construction. The first area, Juliana Mine (MJ), was constructed in 1996 with materials that had been removed and stored separately before mining (solum, loamy regolithe and rock fragments), as laid down in the rehabilitation plan. The second, Apertado Mine (MA), was constructed in 1996 with solum removed from an adjacent hilltop. The third area, Rio do Meio Mine (MRM), was only submitted to topographical reconstitution in 1983 with a mixture of coal pyrite residues and rock fragments from several soil layers. Soil samples were collected in a grid system, at three depths, and analyzed for pH, exchangeable Ca, Mg, K, Al and H + Al contents, and electric conductivity. Heavy metals and clay mineralogy were also analyzed in some selected samples. Representative analyses of pre-mining conditions, carried out in two soil profiles, were utilized for comparisons with the constructed soils. Values of the chemical soil characteristics and clay contents in all areas presented a high variability among the sampled points. The soil construction process utilized in MJ caused the highest uniformity of characteristics and provided the most adequate conditions for the establishment of vegetal species. In MA, the addition of pyrite coal material to the superficial soil is causing a continuous soil acidification, as well as high salt concentrations. In the MRM area, which had been abandoned and exposed to pyrite coal deposition on the surface layer for an extended period, the soil is very acid and has already suffered intensive leaching of salts. Al, H + Al, and clay contents were the only tested variables that presented a defined model for semi-variance, with a range of 50-70 m