RESTOCAT : una nova eina per al seguiment dels treballs de restauració d'activitats extractives

Les activitats mineres provoquen un fort impacte al medi natural, però si són correctament explotades, es poden restaurar, recuperant almenys una part dels serveis ecosistèmics perduts. El protocol RESTOCAT, davant el reclam de procediments d'avaluació adequats per als tècnics implicats en aquest tipus de restauracions, és un mètode de base científica, apte i de fàcil aplicació pel personal que no té una formació específica en l'àmbit de la botànica, l'ecologia o la restauració ecològica, i que permet avaluar el progrés dels treballs que restauren ecosistemes degradats o perduts a causa d'aquestes activitats extractives.Las actividades mineras provocan un fuerte impacto en el medio natural, pero si son correctamente explotadas, se pueden restaurar, recuperando al menos una parte de los servicios ecosistémicos perdidos. El protocolo RESTOCAT, ante el reclamo de procedimientos de evaluación adecuados para los técnicos implicados en este tipo de restauraciones, es un método de base científica, apto y de fácil aplicación por el personal que no tiene una formación específica en el ámbito de la botánica, la ecología o la restauración ecológica, y que permite evaluar el progreso de los trabajos que restauran ecosistemas afectados por actividades extractivas

The Cocoon System : ecotechnology for ecological restoration and rainfed agriculture in the mediterranean basin

Ecological restoration projects of degraded natural areas or rainfed agriculture in the Mediterranean region, especially when they include the plantation of woody species, generally shown to be very expensive and inefficient, mainly due to the large number of leaks during the first summer drought. Even in cases where support irrigation is carried out, medium-term mortality rates remain high, as root systems developed under irrigation conditions present superficial growth being more vulnerable to drought episodes. One of the current initiatives to address this problem is the so-called "Cocoon". It is a 100% biodegradable device, built with recycled plant fibers. It is designed to reduce water stress for the planted seedlings during the first drought season, while also encouraging the development of a deep root system. This device has been successfully implemented in various countries around the world and in a wide range of different environmental conditions and objectives, from the restoration of areas affected by desertification to the recovery of agricultural uses in abandoned lands. Results after first summer drought demonstrate that Cocoon ecotechnology is working well, improving survival ratios and physiological state of the seedlings, despite its efficacy depends on the species and the environmental conditions of the site. Moreover, Cocoon is acting as refuge for some insects and could favor the growing of some commercially interesting fungi. In general, the perception of the agricultural and forestry owners, and the administrations involved, is very positive

RESTOQUARRY : indicators for self-evaluation of ecological restoration in open-pit mines

Several methods and criteria to evaluate and assess quarry restoration are available in the scientific literature, but they are very specialized and time consuming. Furthermore, there is a lack of evaluation tools appropriate for technicians involved in these types of activities, such as quarry engineers, restoration managers and quality control supervisors in public administration. The work presented attempts to bridge the gap between scientific knowledge and practical needs by proposing a simplified methodology (RESTOQUARRY protocol), which enables the non-scientific public to evaluate restored areas. This procedure focused on five groups of parameters for zone (homogeneous portions within the whole restored area) evaluation: geotechnical risk, drainage network, erosion and physical degradation, soil quality and vegetation status and functionality. Moreover, three groups of parameters are proposed for area (whole restoration) evaluation: landscape integration, ecological connectivity and fauna, and anthropic impacts. This protocol has been tested in 55 open-pit mines located throughout Catalonia (NE Iberian Peninsula), covering a wide range of Mediterranean climatic conditions and geological substrates. Results indicate that the proposed methodology is suitable for detecting critical parameters that can determine the success of the restoration

Segrest de carboni en pedreres rehabilitades amb sòls adobats amb fangs de depuradora

La actual problemática del cambio climático hace necesaria la búsqueda de alternativas viables para intentar paliarlo. Una de las múltiples opciones es contribuir a la reducción del CO2 atmosférico secuestrando carbono (C) en el suelo. La recuperación de espacios degradados, como los afectados por actividades extractivas, permiten incrementar el C orgánico secuestrado en el suelo al mismo tiempo que se restaura la zona. Así pues, en el presente trabajo se estudian los cambios cuantitativos y cualitativos en el C orgánico del suelo de una cantera de calizas dolomíticas rehabilitado mediante tierras enmendadas con lodos de depuradora. Concretamente, se han comparado parcelas restauradas con una mezcla de tierra y lodos de depuradora urbana con otras restauradas solo con tierra de la zona (control). Se dispone de muestras recogidas en noviembre de 1996 y otras recogidas en primavera de 2014. De estas, se ha analizado el C oxidable con dicromato de potasio (C orgánico total) y también otras formas de carbono más estables como el C no hidrolizable con ácido clorhídrico y el C insoluble en medio alcalino (huminas). Los resultados muestran que el contenido de C orgánico en las parcelas tratadas con lodos y en las parcelas de control ha aumentado significativamente pasados los dieciocho años. También se ha observado que los suelos tratados con lodos de depuradora presentan valores más altos de C no hidrolizable y de C insoluble en medio alcalino que las parcelas control. Así pues, considerando el periodo de 1996-2014, la restauración usando lodos de depuradora como enmienda del suelo ha supuesto un secuestro neto de 26 Mg C · ha–1 en comparación con los 19 Mg C · ha–1 en el suelo de control. Por lo tanto, se puede afirmar que la aplicación de lodos puede contribuir a acelerar y aumentar el secuestro de C en suelos restaurados en los que se han llevado a cabo actividades extractivas.The current issue of climate change requires a search for viable alternatives to try to alleviate it. One of the many options is to contribute to the reduction of atmospheric CO2 sequestering carbon (C) in the soil. Rehabilitation of degraded areas, such as those affected by mining activities, increases the amount of organic C sequestered in the soil when these areas are recovered. In this paper, quantitative and qualitative changes over a period of 18 years in soil organic C of a dolomitic limestone quarry are presented. This site was partially rehabilitated by using a mixture of the local (control) soil amended with sewage sludge or soil alone. The study compares samples collected in November 1996 and others in the spring of 2014. Of these, the C oxidizable with potassium dichromate (total organic C) and other more stable C fractions, such as C non-hydrolysable with hydrochloric acid and C insoluble in alkaline media (humin), were analyzed. The results show that the content of organic C in sludge-treated plots and control plots has increased significantly after 18 years. It has also been observed that the sewage sludge-treated soils have higher values of insoluble C and recalcitrant C than the control plots. Thus, considering the period 1996-2014, soil rehabilitation using sewage sludge represents a net sequestration of 26 MgC·ha-1 compared to 19 MgC·ha-1 in the control plots. Therefore, the application of sewage sludge can help to accelerate and to increase carbon sequestration in soils of rehabilitated mining sites.La problemàtica actual del canvi climàtic fa necessària la recerca d'alternatives viables per a intentar pal·liar-lo. Una de les múltiples opcions és contribuir a la reducció del CO2 atmosfèric segrestant carboni (C) en el sòl. La recuperació d'àrees degradades, com les afectades per activitats extractives, pot permetre incrementar el C orgànic segrestat en el sòl al mateix temps que es restaura la zona. En aquest treball s'han estudiat els canvis quantitatius i qualitatius, en divuit anys, del C orgànic del sòl en una pedrera de calcàries dolomítiques rehabilitat mitjançant terres adobades amb fangs de depuradora. Concretament, s'han comparat parcel·les adobades amb una mescla de terra i fangs de depuradora urbana amb d'altres de restaurades només amb terra de la zona (control). Es disposa de mostres agafades el novembre de l'any 1996, un mes després de l'estesa de les terres, i d'altres de la primavera del 2014. S'ha analitzat el C oxidable amb dicromat de potassi (C orgànic total) i també altres formes més estables del carboni, com el C no hidrolitzable amb àcid clorhídric i el C insoluble en medi alcalí (humines). Els resultats mostren que el contingut de C orgànic ha augmentat significativament passats divuit anys tant en parcel·les tractades amb fangs de depuradora com en les parcel·les de control. També s'ha observat que els sòls tractats amb fangs presenten valors més elevats de C no hidrolitzable i de C insoluble en medi alcalí que les parcel·les de control. Així doncs, considerant el període 1996-2014, la restauració usant fangs de depuradora com a esmena del sòl ha suposat un segrest net de 26 Mg C · ha–1en comparació dels 19 Mg C · ha–1 en el sòl de control. Per tant, es pot afirmar que l'aplicació de fangs pot contribuir a accelerar i augmentar el segrest de C en sòls restaurats que han sofert activitats extractives

Evaluación y seguimiento de la restauración de zonas afectadas por minería

Visión revisada y ampliada del Protocol per a l'avaluació de la restauració d'activitats extractives, publicado en junio de 201

Monitoring opencast mine restorations using Unmanned Aerial System (UAS) imagery

Altres ajuts: Joan-Cristian Padró is a recipient of the FI-DGR scholarship grant (2016B_00410). Xavier Pons is a recipient of the ICREA Academia Excellence in Research Grant (2016-2020).Open-pit mine is still an unavoidable activity but can become unsustainable without the restoration of degraded sites. Monitoring the restoration after extractive activities is a legal requirement for mine companies and public administrations in many countries, involving financial provisions for environmental liabilities. The objective of this contribution is to present a rigorous, low-cost and easy-to-use application of Unmanned Aerial Systems (UAS) for supporting opencast mining and restoration monitoring, complementing the inspections with very high (<10 cm) spatial resolution multispectral imagery, and improving any restoration documentation with detailed land cover maps. The potential of UAS as a tool to control restoration works is presented in a calcareous quarry that has undergone different post-mining restoration actions in the last 20 years, representing 4 reclaimed stages. We used a small (<2 kg) drone equipped with a multispectral sensor, along with field spectroradiometer measurements that were used to radiometrically correct the UAS sensor data. Imagery was processed with photogrammetric and Remote Sensing and Geographical Information Systems software, resulting in spectral information, vegetation and soil indices, structural information and land cover maps. Spectral data and land cover classification, which were validated through ground-truth plots, aided in the detection and quantification of mine waste dumping, bare soil and other land cover extension. Moreover, plant formations and vegetation development were evaluated, allowing a quantitative, but at the same time visual and intuitive comparison with the surrounding reference systems. The protocol resulting from this research constitutes a pipeline solution intended for the implementation by public administrations and privates companies for precisely evaluating restoration dynamics in an expedient manner at a very affordable budget. Furthermore, the proposed solution prevents subjective interpretations by providing objective data, which integrate new technologies at the service of scientists, environmental managers and decision makers

Drone-Based Identification of Erosive Processes in Open-Pit Mining Restored Areas

Altres ajuts: European Union LIFE20 PRE/IT/000007Unmanned Aerial Systems, or drones, are very helpful tools for managing open-pit mining operations and developing ecological restoration activities. This article presents a method for identifying water erosion processes in active quarries by means of drone imagery remote sensing, in the absence of pre-existing imagery or mapping for comparison. A Digital Elevation Model (DEM) with a spatial resolution (SR) >10 cm and an orthophoto with an SR >2.5 cm were generated from images captured with a drone and their subsequent photogrammetric processing. By using Geographical Information Systems tools to process the DEM, a detailed drainage network was obtained, the areas of detected water erosion were separated, and the watersheds in the gullies identified. Subsequently, an estimated DEM before the erosive processes was reconstructed by interpolating the gully ridges; this DEM serves as a reference for the relief before the erosion. To calculate the volume of eroded material, the DEM of Differences was calculated, which estimates the volume difference between the previously estimated DEM and the current DEM. Additionally, we calculated the material necessary for the geomorphological adaptation of the quarry and the slope map, which are two valuable factors closely related to the monitoring of erosive processes. The results obtained allowed us to identify the erosion factors quickly and accurately in this type of mining. In the case of water-filled quarries, it would be important to characterize the subsurface relief. Essentially, the presented method can be applied with affordable and non-invasive materials to create digital grid maps at 10 cm resolution, obtaining data ready for 3D metrics, being a very practical landscape modelling tool for characterizing the restoration evolution of open-pit mining spaces

UAS remote sensing products for supporting extraction management and restoration monitoring in open-pit mines

Accurate mapping of open-pit mine areas is a prerequisite for the efficient resource management of extractive companies, but also detailed mapping is a requirement for public administrations, especially regarding the monitoring of restored areas. In previous works, our team has contributed to a better knowledge of the use of Unmanned Aerial Systems (UAS) technologies for soil/vegetation restoration monitoring purposes, and in this work, we present a novel protocol to support combined interests of both private companies and governmental agencies. We introduce a case study in which we show the capability of multispectral sensors onboard of a low-weight multicopter to describe land cover typologies in restored areas (such as grass, scrubs, trees, topsoil and mine spoils) by applying remote sensing and GIS techniques. Moreover, we assess the capability of digital terrain models (Digital Elevation Model, Digital Surface Model, Digital Slope Model) derived from photogrammetric techniques, to provide useful and fast topographic information for the proper management of open-pit mine exploitation and restoration. By applying these techniques, we present a cost-effective workflow adequate to monitor land cover dynamics in restored areas, but also volumetric changes in stockpiles, waste dumps and extraction faces. This combined approach, supporting both environmental and industrial needs, aims to enhance the collaboration between sectors, establishing synergies, reducing costs by sharing knowledge, and adding transparency to their relation

Avaluació de les potencialitats d'ús d'esmenes orgàniques en tecnosòls per a la restauració de talussos d'infraestructures viàries

El present treball avalua les possibilitats d'ús (com a esmena orgànica de sòls) del residu generat a la digestió anaeròbica de la fracció orgànica no selectiva dels residus municipals sòlids. L'estudi se centra a avaluar si la preparació de tecnosòls utilitzats en la restauració/rehabilitació de talussos d'infraestructures viàries és una opció vàlida de valorització d'aquest tipus de residu. Es fa un seguiment d'un cas d'estudi consistent en unes parcel·les experimentals ubicades al talús emplaçat al marge dret (direcció Barcelona) del pk 22+650 de l'autopista C-16. L'objectiu principal del seguiment és l'avaluació de l'efecte que té sobre el sòl i la vegetació (en comparació a un control amb sòl no esmenat) l'aplicació de digest procedent de Plantes de Tractament Mecànica-Biològic (o Ecoparcs). El treball fa una revisió dels aspectes ambientals de l'aprofitament de residus orgànics urbans, en un context d'economia circular, i es discuteixen els riscos associats a aquesta pràctica, així com els aspectes que s'haurien de reglamentar. S'estudien amb més detall els digestos i els bioestabilitzats generats als Ecoparcs, constituïts bàsicament per la fracció orgànica del rebuig dels residus municipals sòlids (contenidor gris), la qual ha estat seleccionada a partir de procediments mecànics i estabilitzada per mitjà d'una digestió anaeròbica (digest) o bé d'un compostatge (bioestabilitzat). A Catalunya es produeixen anualment al voltant de 190.000 tones d'aquestes esmenes (unes 10.000 de digest), que actualment es gestionen mitjançant una via de tractament finalista (majoritàriament dipòsits controlats). El digest és potencialment valoritzable com a esmena orgànica a partir del seu ús en la preparació de tecnosòls per a la restauració d'espais degradats, per exemple, a causa de la construcció d'infraestructures terrestres o l'emplaçament d'activitats extractives i abocadors. Aquest potencial és determinat, principalment, pel seu contingut de matèria orgànica i nutrients. L'ús d'aquestes esmenes permet la utilització de terres sobrants (i estèrils de rebuig) d'obres com a substrat edàfic per a la preparació de tecnosòls que faciliten la restauració ecosistèmica dels espais; sempre que es compleixin uns mínims de qualitat, tan de les menes com del substrat edàfic. Aquest mètode de recuperació ecosistèmica es presenta com una bona alternativa per a valoritzar uns materials (el digest procedent d'Ecoparcs) que en l'actualitat adquireixen de forma sistemàtica la categoria de residu i són destinats a tractaments finalistes. La seva valorització material mitjançant la preparació de tecnosòls contribuiria a reduir la quantitat d'aquests residus abocada a dipòsits controlats (o incinerada), i aproxima el digest cap a la possibilitat d'adquirir la categoria de producte mitjançant la seva incorporació al mercat; la qual cosa reduiria a l'administració pública els costos derivats de la seva gestió o, si més no, els compensaria total- o parcialment en funció dels beneficis derivats del seu valor afegit. Els resultats del seguiment realitzat al talús de l'autopista demostren uns efectes clars sobre el desenvolupament vegetal després de l'aplicació del digest, que no han estat, però, significatius a curt termini sobre les propietats físiques del sòl. Així, l'addició de l'esmena afavoreix un ràpid creixement de les espècies herbàcies i minimitza el risc d'erosió. També s'han trobat diferències en la composició florística entre els tractaments i els controls, i s'ha vist que l'ús de digest no limita l'entrada espontània d'espècies autòctones. Tot i que el contingut de nitrogen aportat és força elevat, no s'han evidenciat exportacions a les aigües subterrànies. En termes generals es constata que el digest té una bona aptitud per a ser utilitzat com a esmena orgànica per a la preparació de tecnosòls. Aquest mètode de valorització, mal que de moment es realitzi fora del mercat (així que el digest no pot adquirir la categoria de producte), contribueix a disminuir la quantitat de digest destinada a dipòsits controlats. A més, l'ús de tecnosòls preparats amb digest es pot estendre a la recuperació d'espais degradats per talussos d'infraestructures ferroviàries, abocadors, explotacions de recursos o aeroports, entre d'altres D'acord amb els resultats obtinguts, es recomana la realització de noves proves pilot d'aplicació de digest procedent d'Ecoparcs per a la preparació de tecnosòls, per tal de restaurar espais degradats per activitats antròpiques com les esmentades, en les quals el substrat edàfic no té una qualitat suficient. Les proves pilot s'hauran de realitzar sota condicionants en relació a la dosificació i la qualitat de les esmenes i les propietats dels substrats minerals a esmenar, així com les característiques hidrogeològiques de l'emplaçament

Determination of EC₅₀ values for Cu, Zn, and Cr on microorganisms activity in a Mediterranean sandy soil

Ecotoxicity of three potentially toxic metals (PTM) (Cu, Zn, and Cr) in a slightly acidic sandy soil is tested using the soil respiration test (OECD-217) in order to determine EC₅₀ values for the carbon transformation activity of microorganisms. Addition of an organic amendment of Populus leaves is also crossed with metal spiking in order to investigate possible interaction with metal toxicity. Soil respiration is measured at day 1 and 28 after the soil spiking with the PTM to assess short-term effects on soil microbial activity. Of the three metals tested, Cu shows the highest toxicity at the longest exposure times (day 28) and Zn shows a strong inhibitory effect in the short-term (day 1), even though later toxicity diminish significantly. Cr is the least toxic studied PTM. Organic amendment outweighs any adverse effects of these metals, increasing soil respiration, even in the treatments with high doses of metals