Recovery of rare earth elements from acid mine drainage by co-precipitation with Al and Fe oxyhydroxides

[ES]Las tierras raras (TR) son utilizadas para diferentes aplicaciones en todo el mundo en nuevas tecnologías que son fundamentales para la sociedad. Las TR se consideran materias primas críticas y estratégicas en el escenario globalizado actual y la preocupación por ellas cada vez se acrecienta más. La búsqueda de nuevas fuentes de TR es un problema actual y los investigadores están tratando de desarrollar métodos para reciclarlas y recuperarlas a partir de fuentes secundarias. El drenaje ácido de minas (DAM) es potencialmente una fuente secundaria importante de TR, dado que este efluente puede contener una cantidad considerable de estos elementos de gran valor. Además, como el DAM es un problema ambiental grave y exige tratamiento antes de ser descargado en el medioambiente, conseguir la recuperación de metales a la par que el control de la contaminación es algo crucial para lograr la sostenibilidad. En el estado de Minas Gerais-Brasil se encuentra una mina de uranio cerrada que produce un DAM rico en TR. Este sitio peculiar fue seleccionado para realizar el estudio debido a sus características geoquímicas sui generis. En este escenario, esta investigación tuvo como objetivo evaluar la coprecipitación de TR de los efluentes de DAM utilizando oxihidróxidos de Al y Fe como principales agentes coprecipitantes. La aplicación del modelo geoquímico ‘PHREEQC’ al sistema de DAM indicó que Ln3+, LnSO4+ y LnF2+ son las especies de TR dominantes a un pH 3.5. La neutralización del DAM con KOH produjo un precipitado amorfo que contenía 14% de óxidos de TR. El precipitado contiene polímeros de Al13 que son los responsables de la eliminación de las TR cuando el pH se eleva a 8, promoviendo así la adsorción y el atrapamiento de las TR simultáneamente. La extracción secuencial reveló que el 60% de las TR pueden ser lixiviadas del precipitado utilizando ácido acético. A continuación, se estudió el papel del hierro en la coprecipitación de TR y uranio en los precipitados de Fe-Al en el DAM. Se concluyó que la presencia y la cantidad de Fe en la solución inicial pueden influir positivamente en la eficiencia de eliminación de TR, especialmente en ambientes ácidos. La influencia causada por la adición de Fe fue irrelevante cuando el pH del DAM se elevó a valores iguales a 7-8. La eliminación de uranio no resultó influenciada por la adición de Fe en el DAM antes de la neutralización del pH. Los resultados de la extracción secuencial mostraron que, cuanto mayor es la cantidad de Fe en los precipitados, menos lábiles tienden a ser las TR. Los estudios de espectroscopía Mössbauer del 57Fe revelaron que las TR pueden ocupar posiciones del hierro en la estructura de los precipitados amorfos. Posteriormente, se estudió la influencia de Ca y Zn solubles en la coprecipitación de TR en precipitados de aluminio amorfos. Se concluyó que el Ca ejerce una influencia negativa en la coprecipitación así como en la adsorción de Pr y Eu en precipitados de aluminio amorfo. Por otro lado, la presencia de Ca en la solución no influyó en la coprecipitación y adsorción de los elementos Nd y Sm. Finalmente, un estudio sobre la recuperación de TR de DAM por coprecipitación con polímeros de Al13 usando Ca(OH)2 para el control del pH mostró que aproximadamente el 90% de las TR presentes en la muestra de DAM pueden ser recuperadas por coprecipitación en precipitados de aluminio amorfos. El precipitado contiene aproximadamente el 7% de óxidos de TR. Los resultados del experimento de lixiviación ácida muestran que alrededor del 60%, 65% y 85% de las TR pueden extraerse de los precipitados usando HCl 2 mol L-1, H2SO4 1,7 mol L-1 y CH3COOH 2 mol L-1, respectivamente. También se estimó el potencial económico de la recuperación de TR considerando una muestra de DAM del sitio estudiado, revelando el gran potencial del tratamiento de DAM combinado con la producción de TR, en consonancia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas

Pervasive gaps in Amazonian ecological research

Biodiversity loss is one of the main challenges of our time,1,2 and attempts to address it require a clear un derstanding of how ecological communities respond to environmental change across time and space.3,4 While the increasing availability of global databases on ecological communities has advanced our knowledge of biodiversity sensitivity to environmental changes,5–7 vast areas of the tropics remain understudied.8–11 In the American tropics, Amazonia stands out as the world’s most diverse rainforest and the primary source of Neotropical biodiversity,12 but it remains among the least known forests in America and is often underrepre sented in biodiversity databases.13–15 To worsen this situation, human-induced modifications16,17 may elim inate pieces of the Amazon’s biodiversity puzzle before we can use them to understand how ecological com munities are responding. To increase generalization and applicability of biodiversity knowledge,18,19 it is thus crucial to reduce biases in ecological research, particularly in regions projected to face the most pronounced environmental changes. We integrate ecological community metadata of 7,694 sampling sites for multiple or ganism groups in a machine learning model framework to map the research probability across the Brazilian Amazonia, while identifying the region’s vulnerability to environmental change. 15%–18% of the most ne glected areas in ecological research are expected to experience severe climate or land use changes by 2050. This means that unless we take immediate action, we will not be able to establish their current status, much less monitor how it is changing and what is being lostinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Pervasive gaps in Amazonian ecological research

Biodiversity loss is one of the main challenges of our time,1,2 and attempts to address it require a clear understanding of how ecological communities respond to environmental change across time and space.3,4 While the increasing availability of global databases on ecological communities has advanced our knowledge of biodiversity sensitivity to environmental changes,5,6,7 vast areas of the tropics remain understudied.8,9,10,11 In the American tropics, Amazonia stands out as the world's most diverse rainforest and the primary source of Neotropical biodiversity,12 but it remains among the least known forests in America and is often underrepresented in biodiversity databases.13,14,15 To worsen this situation, human-induced modifications16,17 may eliminate pieces of the Amazon's biodiversity puzzle before we can use them to understand how ecological communities are responding. To increase generalization and applicability of biodiversity knowledge,18,19 it is thus crucial to reduce biases in ecological research, particularly in regions projected to face the most pronounced environmental changes. We integrate ecological community metadata of 7,694 sampling sites for multiple organism groups in a machine learning model framework to map the research probability across the Brazilian Amazonia, while identifying the region's vulnerability to environmental change. 15%–18% of the most neglected areas in ecological research are expected to experience severe climate or land use changes by 2050. This means that unless we take immediate action, we will not be able to establish their current status, much less monitor how it is changing and what is being lost

Arsenic ecotoxicity in soils and its relationchip with the prevention value

Embora o conceito de áreas contaminadas não seja novidade, no Brasil o gerenciamento de áreas contaminadas é relativamente recente. Entre as ferramentas utilizadas no gerenciamento de áreas contaminadas estão os valores orientadores, adotados para subsidiar decisões, não só visando a proteção da qualidade dos solos e das águas subterrâneas, como também o controle da poluição. Em Minas Gerais, segundo a Deliberação Normativa COPAM Nº 166, de 29/06/2011, em consonância com a Resolução do CONAMA N° 420 de 28/12/2009, os valores orientadores são concentrações de substâncias químicas que fornecem orientação sobre a qualidade e as alterações do solo e da água subterrânea . São considerados três valores, denominados: 1) Valor de Referência de Qualidade (VRQ) que é determinado a partir do background natural dos solos de uma região; 2) Valor de Prevenção (VP) que é a concentração de determinada substância no solo acima da qual podem ocorrer alterações prejudiciais à qualidade do solo e da água subterrânea e 3) Valor de Investigação (VI) que é a concentração de determinada substância no solo ou na água subterrânea acima da qual existem riscos potenciais, diretos ou indiretos, à saúde humana. Os VP vigentes foram obtidos por meio de revisão da literatura nacional, considerando-se que o VP seria igual a menor concentração que causa alguma fitotoxicidade, bem como as concentrações máximas permitidas para aplicação de lodo em solos agrícolas (CETESB, 2001). As fontes consultadas, no entanto, remetem a trabalho realizado no Japão ( Heavy Metals in soils of Japan de Kitagishi, 1981), para estabelecer o limite máximo permitido para As em solos de várzea como sendo 15 mg kg-1 (VP vigente para As). O risco ecotoxicológico calculado para organismos do solo não foi considerado, pois esta informação não estava disponível na literatura nacional. Visando a definição do risco ecotoxicológico do elemento Arsênio (As) para organismos do solo em MG foram testados, conforme as normas para ensaios de toxidez aguda para plantas superiores ISO 11.269-2:2005, seis solos divididos em dois grupos: 1) Baixo background de As: um LATOSSOLO VERMELHO distroférrico (LVdf); um LATOSSOLO AMARELO distrófico (LAd) e um CAMBISSOLO HÁPLICO Tb distrófico (CXbd), onde foram testados os efeitos de doses crescentes de As (0, 15, 150, 1500 e 3000 mg kg-1); 2) Elevado background de As: dois NEOSSOLO LITÓLICO distrófico, do município de Paracatu, MG, com teor de As maior que 2000 mg kg-1 (Formação Paracatu) (RLd -A e RLd -B); e um NEOSSOLO LITÓLICO distrófico proveniente de Santa Bárbara, MG (RLd -SB) (Formação Bandada de Ferro; BIF Supergrupo Rio das Velhas) (teor de As = 28 mg kg-1). No primeiro grupo também foi avaliado o efeito do tempo de incubação (24h e 6 semanas) de uma fonte solúvel de As sobre a toxidez para soja (Glicyne max) e sorgo (Sorghum bicolor), a capacidade máxima de adsorção de arsênio (CMA-As) determinada por meio de isotermas de Langmuir e a adsorção deste elemento no solo. A avaliação da adsorção foi realizada por meio de extração sequencial proposta por Wenzel, 2001. Também foi realizado um teste preliminar de toxidez de As para minhocas terrestres (Eisenia andrei). A dose de As que causou redução de 50% do crescimento (EC50) das plântulas de soja e sorgo mostrou-se dependente da capacidade máxima de adsorção de Arsênio (CMA-As), a qual é dependente do teor e do tipo de argila de cada solo. A EC50 variou de 120 a 2500 mg kg-1, sendo o solo LAd, com a menor CMA-As, incubado por 24 h, a condição mais restritiva e o solo LVdf, com a maior CMA-As, incubado por seis semanas, a condição menos restritiva. As formas mais lábeis, consideradas biodisponíveis, do As adicionado foram significativamente diminuídas com o passar do tempo. Em contrapartida, as formas menos lábeis aumentaram com o tempo de incubação. Os solos com elevado background apresentaram a maior parte do As apenas em formas menos lábeis e, como consequência não mostraram toxidez aguda às plantas de soja e sorgo cuja biomassa não diferiu significativamente do controle. Diante destes resultados, são discutidos valores de prevenção (VP) para As, segundo metodologia Holandesa de Avaliação de Risco Preliminar, condizentes com a realidade das condições ambientais do Estado de Minas Gerais. Os valores obtidos, variaram desde 20 mg kg-1, para a condição mais restritiva, até 258 mg kg-1, para o solo com maior capacidade de adsorção de As. Verificou-se, também, que este valor tende a ser ainda maior para o caso de contaminação natural ou geogênica, muito comum no Estado de Minas Gerais, em relação ao valor vigente na legislação estadual que é igual a 15 mg kg-1.Although the conception of contaminated areas is not new in Brazil, managing contaminated areas is a relatively recent activity. Among the tools used in the management of contaminated areas are the guiding values, adopted to support decisions, not only in order to protect the quality of soil and groundwater, as well as pollution control. In Minas Gerais, according to COPAM Normative Resolution N° 166, dated 29 June 2011, in line with the CONAMA Resolution N°. 420 of 28.12.2009, the guiding values are "concentrations of chemicals that provide guidance on quality and changes in soil and groundwater." Three values are considered: 1) Quality Reference Value (VRQ) which is determined from the natural background soil of a region, 2) Prevention Value (VP) which is the concentration of a substance in soil above changes which may occur detrimental to of soil and groundwater quality, and 3) Research Value (VI) which is the concentration of a substance in soil or groundwater above which there are potential risks, direct or indirect, to human health. The current VP was obtained through national literature review, considering that the VP would equal "the lowest concentration that causes some phytotoxicity as well as the maximum permissible concentrations for sludge application in agricultural soils" (CETESB, 2001). The sources consulted, however, refer to work done in Japan ("Heavy Metals in soils of Japan" to Kitagishi, 1981), to establish the maximum allowable limit for As in lowland soils as 15 mg kg-1 (current VP for As). The ecotoxicological risk calculated for soil organisms was not considered, as this information was not available in the national literature. Aiming ecotoxicological risk definition of the element Arsenic (As) for soil organisms in Minas Gerais state were tested according to the acute toxicity standard tests ISO - 11269-2:2005, six soils divided into two groups: 1) Low background of As: two OXISOLS (LVdf and LAd) and an Inceptisol (CXbd), in which have been tested increasing doses of As (0, 15, 150, 1500 and 3000 mg kg - 1) 2 ) High background of As: two Udorthents of Paracatu, MG; As level > 2000 mg kg -1 (Paracatu Formation) (RLd-P1 and RLd-P2) and a Udorthent from Santa Barbara, MG (RLd-SB) (Banded Iron Formation; BIF - Supergroup Rio das Velhas) (As = 28 mg kg -1). In the first group was also evaluated the effect of incubation time (24 hours and 6 weeks) of a soluble source of As on the toxicity over soy (Glicyne max), sorghum (Sorghum bicolor) and earthworms (Eisenia andrei), the maximum arsenic adsorption capacity (CMA-As), determinated bt Langmuir isotherms and also soil arsenic adsorption. In this case, the evaluation of soil arsenic adsorption was performed by sequential extraction proposed by Wenzel, 2001. The dose that caused a 50% growth reduction (EC 50) of soybean and sorghum seedlings was dependent of the CMA-As, which is dependent of the content and type of clay of each soil. The EC 50 ranged from 120 to 2500 mg kg -1, where the soil LAd with the smallest CMA-As, incubated for 24 h was the most restrictive condition while the soil LVdf, with the greatest CMA-As, incubated for six weeks was the less restrictive condition. The most labile, considered bioavailable form of added arsenic significantly decreased over time. In contrast, less labile forms increased with incubation time. The soils with high background showed that the greatest part of arsenic is contented only in less labile forms and, consequently, showed no acute toxicity for soybean and sorghum biomass, which did not significantly differs from the control. With these results we discussed the prevention values (VP) for As, following the Dutch Preliminary Risk Assessment methodology, commensurate with the environmental conditions of Minas Gerais state. The values obtained ranged from 20 mg kg -1 for the most restrictive conditions, up to 258 mg kg -1 for soil with higher arsenic adsorption capacity. It was also found that this value tends to be higher in case of natural or geogenic contamination, very common in Minas Gerais, in relation to the prevailing value in the state law, that is equal to 15 mg kg -1.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerai

Relações entre Atributos do Solo e Vegetações da Região Ecotonal do Médio Rio São Francisco, Brasil

A região do Médio São Francisco representa um amplo espaço territorial, com marcante sazonalidade climática, diversidade de rochas, paisagens, solos, e, consequentemente, formações vegetais. No entanto, as relações entre as características edáficas e suas formações vegetais são pouco esclarecidas. Este estudo apresenta uma relação dos atributos edáficos, determinante para o estabelecimento de savana-estépica, savana-estépica florestada, savana, floresta estacional semidecidual e floresta estacional decidual nessa região, com base na análise de 166 perfis de solos. Em geral, os solos sob savana foram mais lixiviados e arenosos, álicos e restrito aos topos das paisagens; e os sob savana-estépica foram eutróficos, porém sódicos ou solódicos, e rasos, sempre associados às partes mais baixa da paisagem. A floresta estacional semidecidual apresentou forte variação dos atributos edáficos, indicando que sua ocorrência se baseia, principalmente, na disponibilidade de água. Houve grande semelhança entre os solos de savana-estépica florestada e floresta estacional decidual, sendo todos geralmente eutróficos, alcalinos e bem desenvolvidos, e suas diferenças restritas ao aspecto fisionômico da vegetação. Os domínios fitogeográficos do semiárido apresentaram-se pedologicamente bem diferenciados, sendo as savanas (cerrados) e savana-estépica (caatingas) similares às suas respectivas áreas nucleares. Além disso, as florestas estacionais deciduais evidenciaram atributos edáficos bem contrastantes com os domínios vizinhos, destacando essas formações como uma entidade fitogeográfica distinta.The Middle São Francisco River valley is a vast territorial area with marked seasonal change and diversity of lithology, landscapes, soil, and vegetation. However, the relationships between soil characteristics and plant communities are poorly known. In this study, we show the relationships between key soil properties that determine the establishment of savanna-steppe, wooded savanna-steppe, savanna, semideciduous forest, and deciduous forest in this region through analysis of 166 soil profiles. In general, savanna soils are much more leached, Al-saturated, and sandier, and they are located in the highlands of the regional landscape. Savanna-steppe soils are eutrophic, yet sodic or solodic and shallow, always associated with lowlands. The semideciduous forests are highly variable in terms of soil properties, and their distribution seems to be controlled by water availability. There is great similarity between wooded savanna-steppe soils and deciduous forest soils, which are overall eutrophic, alkaline, and well developed, so that phytophisiognomy is the main difference between these two formations. The semiarid phytogeography of this ecotonal zone is highly influenced by soil properties, with great soil contrasts between savanna (Cerrado) and savanna-steppe (Caatinga), which are very similar to their respective core reference areas. In comparison to the neighboring Caatinga and Cerrado, the deciduous forests have highly contrasting soil properties, highlighting them as a separate phytogeographic entity

Relações entre Atributos do Solo e Vegetações da Região Ecotonal do Médio Rio São Francisco, Brasil

RESUMO A região do Médio São Francisco representa um amplo espaço territorial, com marcante sazonalidade climática, diversidade de rochas, paisagens, solos, e, consequentemente, formações vegetais. No entanto, as relações entre as características edáficas e suas formações vegetais são pouco esclarecidas. Este estudo apresenta uma relação dos atributos edáficos, determinante para o estabelecimento de savana-estépica, savana-estépica florestada, savana, floresta estacional semidecidual e floresta estacional decidual nessa região, com base na análise de 166 perfis de solos. Em geral, os solos sob savana foram mais lixiviados e arenosos, álicos e restrito aos topos das paisagens; e os sob savana-estépica foram eutróficos, porém sódicos ou solódicos, e rasos, sempre associados às partes mais baixa da paisagem. A floresta estacional semidecidual apresentou forte variação dos atributos edáficos, indicando que sua ocorrência se baseia, principalmente, na disponibilidade de água. Houve grande semelhança entre os solos de savana-estépica florestada e floresta estacional decidual, sendo todos geralmente eutróficos, alcalinos e bem desenvolvidos, e suas diferenças restritas ao aspecto fisionômico da vegetação. Os domínios fitogeográficos do semiárido apresentaram-se pedologicamente bem diferenciados, sendo as savanas (cerrados) e savana-estépica (caatingas) similares às suas respectivas áreas nucleares. Além disso, as florestas estacionais deciduais evidenciaram atributos edáficos bem contrastantes com os domínios vizinhos, destacando essas formações como uma entidade fitogeográfica distinta

NEOTROPICAL CARNIVORES: a data set on carnivore distribution in the Neotropics

Mammalian carnivores are considered a key group in maintaining ecological health and can indicate potential ecological integrity in landscapes where they occur. Carnivores also hold high conservation value and their habitat requirements can guide management and conservation plans. The order Carnivora has 84 species from 8 families in the Neotropical region: Canidae; Felidae; Mephitidae; Mustelidae; Otariidae; Phocidae; Procyonidae; and Ursidae. Herein, we include published and unpublished data on native terrestrial Neotropical carnivores (Canidae; Felidae; Mephitidae; Mustelidae; Procyonidae; and Ursidae). NEOTROPICAL CARNIVORES is a publicly available data set that includes 99,605 data entries from 35,511 unique georeferenced coordinates. Detection/non-detection and quantitative data were obtained from 1818 to 2018 by researchers, governmental agencies, non-governmental organizations, and private consultants. Data were collected using several methods including camera trapping, museum collections, roadkill, line transect, and opportunistic records. Literature (peer-reviewed and grey literature) from Portuguese, Spanish and English were incorporated in this compilation. Most of the data set consists of detection data entries (n = 79,343; 79.7%) but also includes non-detection data (n = 20,262; 20.3%). Of those, 43.3% also include count data (n = 43,151). The information available in NEOTROPICAL CARNIVORES will contribute to macroecological, ecological, and conservation questions in multiple spatio-temporal perspectives. As carnivores play key roles in trophic interactions, a better understanding of their distribution and habitat requirements are essential to establish conservation management plans and safeguard the future ecological health of Neotropical ecosystems. Our data paper, combined with other large-scale data sets, has great potential to clarify species distribution and related ecological processes within the Neotropics. There are no copyright restrictions and no restriction for using data from this data paper, as long as the data paper is cited as the source of the information used. We also request that users inform us of how they intend to use the data