Geochemistry of acid mine drainage from a coal mining area and processes controlling metal attenuation in stream waters, southern Brazil

Acid drainage influence on the water and sediment quality was investigated in a coal mining area (southern Brazil). Mine drainage showed pH between 3.2 and 4.6 and elevated concentrations of sulfate, As and metals, of which, Fe, Mn and Zn exceeded the limits for the emission of effluents stated in the Brazilian legislation. Arsenic also exceeded the limit, but only slightly. Groundwater monitoring wells from active mines and tailings piles showed pH interval and chemical concentrations similar to those of mine drainage. However, the river and ground water samples of municipal public water supplies revealed a pH range from 7.2 to 7.5 and low chemical concentrations, although Cd concentration slightly exceeded the limit adopted by Brazilian legislation for groundwater. In general, surface waters showed large pH range (6 to 10.8), and changes caused by acid drainage in the chemical composition of these waters were not very significant. Locally, acid drainage seemed to have dissolved carbonate rocks present in the local stratigraphic sequence, attenuating the dispersion of metals and As. Stream sediments presented anomalies of these elements, which were strongly dependent on the proximity of tailings piles and abandoned mines. We found that precipitation processes in sediments and the dilution of dissolved phases were responsible for the attenuation of the concentrations of the metals and As in the acid drainage and river water mixing zone. In general, a larger influence of mining activities on the chemical composition of the surface waters and sediments was observed when enrichment factors in relation to regional background levels were used.Influência de drenagem ácida sobre a qualidade de água e sedimento foi investigada em uma área de mineração de carvão (sul do Brasil). A drenagem ácida mostrou pH entre 3,2 e 4,6 e elevadas concentrações de sulfato, As e metais, dos quais, Fe, Mn e Zn excederam os limites para emissão de efluentes da legislação brasileira. Arsênio também excedeu levemente o limite. Poços de monitoramento de água subterrânea situados em áreas de mina ativa e pilhas de rejeitos revelaram intervalo de pH e concentrações químicas semelhantes aqueles da drenagem ácida. Entretanto, amostras de águas subterrânea e de rio utilizadas para o abastecimento público municipal revelaram pH entre 7,2 e 7,5 e baixas concentrações químicas, embora a concentração de Cd tenha superado um pouco o limite adotado pela legislação brasileira para águas subterrâneas. Em geral, as águas de superfície mostraram grande intervalo de pH (6 a 10,8), e a influência da drenagem ácida em sua composição química não foi muito significativa. Localmente, drenagem ácida parece ter dissolvido rochas carbonáticas presentes na sequência estratigráfica local, atenuando a dispersão de metais e As. Anomalias destes elementos foram encontradas em sedimentos de corrente, e elas foram fortemente dependentes da proximidade de depósitos de rejeitos e minas abandonadas. Neste trabalho, processos de precipitação em sedimentos e diluição de fases dissolvidas foram considerados como os principais mecanismos responsáveis pela atenuação das concentrações de metais e As nas zonas de mistura entre drenagem ácida e água fluvial. Em geral, observou-se uma maior influência das atividades de mineração sobre a composição química de águas superficiais e sedimentos quando fatores de enriquecimento em relação aos níveis de background regionais foram utilizados