Remediation of soils affected by mining activities with the use of organic biodegradable residues

Doutoramento em Engenharia do Ambiente - Instituto Superior de AgronomiaIn this thesis, the effects of different organic matrices, namely (i) compost from unsorted municipal solid waste (MSWC), (ii) compost from garden residues (GWC), and sewage sludge (SS), have been assessed while these amendments were used as immobilizing agents in aided phytostabilization of a highly acidic soil, heavily contaminated by metals, as a consequence of previous mining activities (Aljustrel mine, SW Portugal, western sector of the Iberian Pyrite Belt). Results obtained in this study underlined the importance of an integrated evaluation of soil quality following remediation processes. Actually, despite the ability to correct soil acidity, to immobilize trace metals (Cu, Pb and Zn), and to improve soil nutritional and biochemical features, SS - when used at 100 Mg ha-1 - led to toxicity of soil leachate towards Vibrio fischeri, reduced soil cellulase activity, and exerted toxic effects towards perennial ryegrass (Lolium perenne L.). On the other hand, the application of GWC, a compost low in content of both salinity and heavy metals, and without detectable toxicity when evaluated with a battery of bioassays, did not stimulate significantly either the growth of L. perenne or the soil enzymatic activities due to its scarce ability in correcting soil acidity and supplying macronutrients. Surprisingly, MSWC applied at 50 Mg ha-1, with or without liming, was the most effective organic residue to be used in the immobilization of metals, in this type of mine contaminated soil. This beneficial effect consisted in improved chemical, microbiological, biochemical, and ecotoxicological soil conditions, which stimulated an increase of L. perenne biomass production.-----------------------------Neste trabalho foi estudada a eficácia da aplicação de diferentes materiais orgânicos: (i) composto de resíduos sólidos urbanos com recolha indiferenciada (RSU), (ii) composto de resíduos verdes (RV) e (iii) lama residual urbana (LRU), em estratégias de fitoestabilização de solos degradados por actividades mineiras (Mina de Aljustrel, sector Português da Faixa Piritosa Ibérica). Os resultados obtidos evidenciam a importância de uma avaliação integrada da qualidade do solo num processo de remediação. Embora a LRU tenha corrigido a acidez do solo, melhorado as suas características nutricionais, imobilizado os metais pesados (Cu, Pb e Zn) e promovido uma melhoria nas características microbianas e bioquímicas globais, com um desempenho superior ao dos compostos, quando utilizada em doses de 100 Mg ha-1 promoveu um aumento da toxicidade do lixiviado do solo para o Vibrio fischeri, um decréscimo na actividade das celulases e um crescimento reduzido de azevém perene (Lolium perenne L.). Por outro lado, a aplicação de composto de RV, de baixa salinidade, baixo teor em metais pesados e sem toxicidade detectável por um conjunto de ensaios ecotoxicológicos, não promoveu um aumento significativo no crescimento relativo de L. perenne, nem nas actividades enzimáticas no solo, devido à sua menor capacidade para corrigir a acidez do solo e para fornecer macronutrientes principais. O composto de RSU, aplicado em doses de 50 Mg ha-1, com ou sem calagem, evidenciou-se como o resíduo orgânico mais eficaz na imobilização de metais pesados neste tipo de solos, melhorando as suas características químicas, microbiológicas, bioquímicas e ecotoxicológicas e do seu lixiviado, permitindo as maiores acumulações de biomassa de L. perenne