Resumo Como consequência da interferência do uso e cobertura do solo no processo erosivo, conhecer a dinâmica de uma bacia hidrográfica que é utilizada como fonte de água destinada ao abastecimento urbano, é essencial. Devido à sua complexidade e a necessidade de fazer estimativas, o desenvolvimento de modelos matemáticos é fundamental para tomadas de decisão assertivas. Dentre os modelos existentes, o modelo (Soil & Water Assessment Tool) SWAT é um dos mais utilizados no mundo. Neste contexto, o objetivo do trabalho é comparar o uso do solo no manancial do Ribeirão do Feijão, localizado no sudeste do Brasil, entre períodos distintos e estimar a produção de sedimentos relacionando com o uso do solo da bacia, utilizando o SWAT +, assim como definir áreas prioritárias para melhoria do cenário de qualidade da água. A simulação foi realizada dividindo a bacia em sub-bacias e atribuição de múltiplas Unidade de Resposta Hidrológica (HRUs). As métricas utilizadas para analisar a eficiência do modelo indicam que os resultados satisfatórios, com Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,53 e 0,54, para calibração e validação da vazão, respectivamente. O modelo representado nesse estudo pode contribuir para orientar futuros planejamentos do uso e cobertura do solo, viabilizando a previsão de distintos cenários e possíveis impactos na produção de água.

Abstract The change of natural landscapes by anthropic activities is the main reason for the erosion deepening. Thus, it is necessary to know the processes that determine the hydrological balance to avoid erosion in this context. Due to the complexity of a basin and the need of making predictions, the development of mathematical models is essential for decision making. Among the existing models, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is one of the most utilized models worldwide. Thus, the present study aims to compare the land use between different periods and quantify the soil loss in a basin (Feijão River, in the Brazilian southeast), using the SWAT + model, as also to provide guidance to decision making by determining priority areas to improve water quality. The simulation was performed by dividing the basin into sub-basins and assigning multiple HRUs. The metrics used to analyze the model's efficiency indicate that the results were satisfactory, Nash-Sutcliffe (NSE) of 0.53 and 0.54 for calibration and validation of streamflow, respectively. The model represented in this study can help guide future planning for land use and occupation of the basin, enabling the forecast of different scenarios and their possible impacts on water production.

Resumo: Objetivo O objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial de sorção de fósforo reativo solúvel (FRS) de três adsorventes naturais (Luvisol, Planosol e rejeito de Scheelita) da região semiárida do Brasil. Métodos Os testes de adsorção foram realizados sob pH 8, com os adsorventes naturais e com a Bentonita Modificada com Lantânio (BML). O efeito de substâncias húmicas na sorção de FRS também foi testado. Para isso, o Luvisol e o Planosol foram incinerados para redução das substâncias húmicas e novos testes de adsorção foram realizados. O efeito dos adsorventes no pH da água também foi avaliado. Resultados O potencial de sorção FRS dos adsorventes naturais foi alto em pH 8. Dos adsorventes naturais, Luvisol atingiu a maior capacidade máxima de adsorção FRS (Q) de 17,5 mg g-1, seguido pelo Rejeito de Scheelita (8,3 mg g-1) e Planosol (7,7 mg g-1). O Rejeito de Scheelita, Planosol e BML aumentaram o pH da água. Após tratamento para redução de substâncias húmicas, Planosol apresentou Q de 22,3 mg g-1 e Luvisol de 11,1 mg g-1. A redução da quantidade de substâncias húmicas potencializou o processo de sorção no Planosol. No entanto, as isotermas do Luvisol não tratado e do planol tratado não atingiram o equilíbrio e, portanto, podem estar superestimadas. Conclusões O processo de precipitação foi provavelmente o principal mecanismo de sorção, sendo mais expressivo que a adsorção. O Rejeito de Scheelita foi o material mais promissor para ambientes eutróficos por ser alcalino, rico em cálcio, e essa capacidade provavelmente permanecerá alta em condições anóxicas. Além disso, possui pequena quantidade de matéria orgânica e, conseqüentemente, menos substâncias húmicas. A qualidade da argila presente nos adsorventes naturais foi mais importante do que a sua quantidade no processo de sorção.

Abstract: Aim The aim of the present study was to evaluate the potential soluble reactive phosphorus (SRP) sorption of three natural P adsorbents (Luvisol, Planosol, and Scheelite tailing) from Brazil’s semiarid region. Methods The adsorption tests were done under pH 8 conditions with the natural adsorbents and Lanthanum-Modified Bentonite (LMB). The effect of humic substances on SRP sorption was also tested. For this, Luvisol and Planosol were incinerated to reduce their humic components, and new adsorption tests were done. The effect of adsorbents on water pH was also evaluated. Results The SRP sorption potential of the natural adsorbents was high at pH 8. Of the natural adsorbents, Luvisol achieved the highest maximum SRP adsorption capacity (Q) of 17.5 mg g-1, followed by Scheelite tailing (8.3 mg g-1) and Planosol (7.7 mg g-1). Scheelite tailing, Planosol and LMB increased the pH of the water. After treatment to reduce humic substances, Planosol showed a Q of 22.3 mg g-1 while Luvisol produced 11.1mg g-1. Reducing the amount of humic substances potentiated the sorption process in the Planosol. However, the isotherms of untreated Luvisol and treated Planosol have not reached equilibrium and therefore may be overestimated. Conclusions The precipitation process was probably the main sorption mechanism, being more expressive than adsorption. Scheelite tailing was the most promising material for eutrophic environments because it is alkaline, calcium-rich, and this capacity will probably remain high under anoxic conditions. It also has a small amount of organic matter and, consequently, contains less humic substances. The quality of the clay present in natural adsorbents was more important than quantity in the sorption process.

RESUMO O aporte de metais pesados é inerente à atividade de mineração, contudo a ausência de medidas de controle da poluição nas áreas mineradas concorre para a ampliação do potencial de contaminação do solo, da água e dos organismos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tempo de exposição de pilhas de estéril e rejeito que não atendem às medidas de proteção ambiental sob o estágio de contaminação do solo por metais pesados em minas de scheelita. Amostras de solo foram coletadas na camada de 0-20 cm em uma mina ativa e em uma mina desativada há quatro décadas. As amostras de solo foram submetidas às análises de granulometria, de pH e de teores dos metais pesados Fe, Mn, Cr, Ni, Cd, Cu, Zn e Pb. Os incrementos nos teores de metais pesados em níveis similares nas minas ativa e desativada indicam que mesmo um menor tempo de exposição das pilhas de estéril e rejeito tem efeito prejudicial quando não são adotadas medidas de proteção e recuperação ambiental. Esses incrementos alertam para o risco de contaminação das áreas adjacentes às minas em decorrência de erosões tanto eólicas quanto hídricas durante os eventos chuvosos intermitentes característicos da região semiárida. Os teores de Cd, Cu e Pb superiores aos valores de investigação agrícola indicam que há risco à saúde humana e que é necessária a remediação das áreas mineradas.

ABSTRACT Heavy metals contribution is inherent to mining activity, however the absence of pollution control measures in mined areas contributes to the expansion of the contamination potential of soil, water, and organisms. The aim of this work was to evaluate the effect of exposure time of tailings and overburden deposition without environmental protection measures over soil heavy metal contamination stage in scheelite mines. Soil samples were obtained from 0-20 cm depth in active scheelite mine and in deactivated scheelite mine since four decades ago. Soil samples were submitted to analyses of particle-size, pH and contents of heavy metals Fe, Mn, Cr, Ni, Cd, Cu, Zn, and Pb. The increases of heavy metals contents at similar levels in active and deactivated mines indicate that even a smaller exposure time of overburden and tailings has a harmful effect when environmental protection and recovery measures were not adopted. These increases alert to the contamination risk of adjacent areas due to wind erosion and hydric erosion during the intermittent rainy events of semi-arid region. Cd, Cu, and Pb contents higher than values of agricultural investigation indicate that there is a risk to human health and that there is need for remediation of mined areas.

O monitoramento dos teores de metais pesados nas áreas com uso intensivo de insumos agrícolas é de grande importância para a sustentabilidade agrícola e para a segurança alimentar. O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores totais de metais pesados em solo e planta em áreas de mangueira com diferentes tempos de cultivo (6, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17, 19 e 26 anos), em Petrolina (PE). Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm e de folhas de mangueira na fase vegetativa. Áreas de vegetação nativa (caatinga), adjacentes às áreas cultivadas, foram utilizadas para comparação. As concentrações totais de metais pesados (Cu, Cr, Fe, Zn, Mn, Ni e Pb) foram determinadas em solos e folhas. O cultivo de mangueira proporcionou acúmulo superficial dos metais Cu e Zn e redução dos teores de Ni, Pb, Mn e Fe, tanto em superfície como em subsuperfície. As áreas cultivadas apresentaram contaminação por Cu, Zn e Cr, devendo ser feitos monitoramentos nessas áreas para evitar impactos ambientais. Os diferentes tipos de manejo das empresas no cultivo de manga proporcionaram deficiência e excesso de alguns micronutrientes nas áreas avaliadas. Ferro e Mn, no entanto, supriram a nutrição mineral da mangueira em todas as áreas. A presença de Cr nas folhas de mangueira sugere a necessidade de investigação da ocorrência desse metal nessas áreas cultivadas.

The monitoring of heavy metal concentrations in areas under intensive agriculture is essential for the agricultural sustainability and food safety. This paper evaluates the total contents of heavy metals in soils and mango trees in orchards of different ages (6, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17, 19, and 26 years) in Petrolina, Pernambuco, Brazil. Soil samples were taken from the layers 0-20 cm and 20-40 cm, and mango leaves were collected in the growth stage. Areas of native vegetation (Caatinga) adjacent to the cultivated areas were used for comparison. The total concentrations of heavy metals (Cu, Cr, Fe, Zn, Mn, Ni, and Pb) were determined in soils and leaves. In general, mango cultivation led to Cu and Zn accumulation in the soil surface and to a reduction in the contents of Ni, Pb, Mn, and Fe in surface and subsurface. Since contamination by Cu, Zn, and Cr was detected, these areas must be monitored to prevent negative environmental impacts. For instance, the presence of Cr in mango tree leaves indicates the need to investigate the source of the element in these orchards. The management strategies of the different companies led to deficiency or excess of some metals in the evaluated areas. However, the Fe and Mn levels were adequate for the mineral nutrition of mango in all areas.

O crescente acúmulo de metais pesados em solos, como conseqüência de atividades antrópicas, tem causado grande interesse nos estudos de extratores destes elementos, bem como no estabelecimento de seus níveis tóxicos críticos em solos. Um experimento foi realizado em casa de vegetação com os objetivos de: (a) estudar a eficiência de diferentes extratores (DTPA, EDTA, Mehlich-1 e Mehlich-3) na avaliação da disponibilidade de Cd e Zn para plantas de milho cultivadas em solo corrigido e não corrigido com calcário; (b) avaliar o efeito da aplicação de Cd e Zn no crescimento e acúmulo desses metais em plantas de milho, e (c) identificar sintomas visuais de toxidez e alterações anatômicas em folhas e raízes de milho expostas a esses metais. Para tanto, plantas de milho foram cultivadas durante 30 dias em um Argissolo Vermelho-Amarelo que recebeu doses crescentes de Cd (0, 1, 3, 5, 10 e 20 mg kg-1) ou de Zn (0, 10, 30, 50, 100 e 150 mg kg-1) com ou sem uma dose de calcário necessária à elevação do pH a 6,0. Ao final do período de cultivo, as plantas foram analisadas quanto aos teores de Cd e Zn, os quais foram correlacionados com os teores desses no solo por ocasião do plantio. Correlações altamente significativas foram encontradas entre todos os extratores testados e os teores de metais absorvidos pelas plantas. O aumento das doses de metais promoveu redução da produção de biomassa, além de aumentar o conteúdo destes metais nas plantas. Os níveis críticos tóxicos de Cd para o Argissolo variaram de 8,7 a 13,1 mg kg-1, enquanto para Zn esses valores situaram-se entre 74,1 e 110,7 mg kg-1, respectivamente, para solos com e sem calagem, dependendo do extrator considerado. Os sintomas visuais de toxidez de Cd foram clorose, encarquilhamento e enrolamento de folhas. Para Zn, os sintomas tóxicos mais comuns foram clorose internerval e marginal, associada à necrose no ápice e margens das folhas. O aumento da lignificação das paredes celulares da epiderme e colênquima, do tecido vascular e da endoderme foi associado a níveis críticos tóxicos de Cd e de Zn no solo.

A greenhouse experiment was carried out to evaluate: (a) the soil Cd and Zn availability to maize plants with and without liming, using the DTPA, EDTA, Mehlich-1, and Mehlich-3 extractants; (b) The effect of Cd and Zn doses on plant growth and metal accumulation in maize; and (c) toxicity symptoms and anatomical changes in leaves and roots exposed to Cd and zinc. Maize was grown for 30 days in soil contaminated with either Cd (0, 1, 3, 5, 10, 20 mg kg-1) or Zn (0, 10, 30, 50, 100, 150 mg kg-1). Highly significant correlations were found between all extractants tested and metal plant contents. The metal addition to soil reduced biomass production and increased Cd and Zn plant contents. The critical toxicity value for Cd in soil varied from 8.7 to 13.1 mg kg-1, whereas for Zn this value lied between 74.1 to 110.7 mg kg-1, depending on liming and extractant type. Interveinal and marginal chlorosis together with necrosis in the leaf apex and along the margins were observed for Zn treatments. On the other hand, leaf chlorosis, shriveling and curling were the most common symptoms in cadmium-damaged plants. Increased cell wall lignification in vascular tissues, epidermis, collenchyma, and endoderm cells were associated to critical toxicity values of Cd and Zn in soil.