1Biólogo,PhD., Instituto de Geociências, USP, São SãoPaulo,Brasil 2Geoquímico,PhD., Departamento de Solos, Universidade Massey, P. North, Nova Zelândia 3Químico, PhD., Instituto Federal de Tecnologia, Zurique, Suíça 4Professor, PhD., CERM3, Universidade da Colúmbia Britânica,Vancouver, Canadá 5Professor Titular,Livre-Docente, Instituto de Geociências, USP, São Paulo, Brasil
1生物学家，博士，圣保罗大学（USP）地球科学研究所，巴西圣保罗 2地球化学家，博士，梅西大学土壤系，新西兰北帕默斯顿 3化学家，博士，苏黎世联邦理工学院，瑞士苏黎世 4教授，博士，不列颠哥伦比亚大学CERM3，加拿大温哥华 5正教授，特许任教资格（Livre-Docente），圣保罗大学（USP）地球科学研究所，巴西圣保罗
Abstract摘要
Pesquisa conduzida nos últimos 10 anos pela Universidade Massey (Nova Zelândia), tem focalizado a fitoextração do ouro (Au) e do mercúrio (Hg) como estratégia de remediação e revegetação de solos contaminados. No caso do Au, o alvo da fitoextração é a colheita de 10 toneladas de biomassa por hectare contendo uma concentração média de 100g de Au /tonelada de peso seco. Esta colheita renderia 1 kg do Au na planta. O “eco-gold”, obtido após a extração e processamento da biomassa, valeria US$ 24,700 ao preço de US$ 700 a onça (valor de mercado para Novembro de 2007). Este artigo demonstra a viabilidade da fitoextração induzida do ouro (Au) e do mercúrio (Hg) a partir de estudos de caso da aplicação desta tecnologia em experimento de campo. O experimento piloto com a fitoextração do Au foi realizado na Mina Fazenda Brasileiro, Teofilândia, Estado da Bahia. O experimento piloto com a fitoextração do Hg foi realizado na bacia de rejeitos da Mina Tui, Te Aroha, Nova Zelândia. Os resultados obtidos para estes estudos foram promissores e viabilizaram investimentos em experimentos com a fitoextraçào do Au em escala comercial nos EUA. Uma vez que ambos Au e Hg podem ser acumulados na biomassa vegetal, o próximo passo seria investigar a viabilidade da fitoextração induzida na remediação e revitalização de áreas impactadas pelos garimpos das regiões Norte e Centro- Oeste do Brasil.
梅西大学（新西兰）近10年来开展的研究聚焦于金（Au）和汞（Hg）的植物提取，将其作为污染土壤修复与植被重建的策略。就Au而言，植物提取的目标是每公顷收获10吨生物量，其平均含量为每吨干重100 g Au。该收获量可在植物中产出1 kg Au。生物量经提取和加工后获得的“生态黄金”（eco-gold），按每盎司700美元的价格（2007年11月市场价）计算，价值24,700美元。本文通过该技术在田间试验中的应用案例研究，论证了金（Au）和汞（Hg）诱导植物提取的可行性。Au植物提取中试试验在巴伊亚州Teofilândia的Fazenda Brasileiro矿进行。Hg植物提取中试试验在新西兰Te Aroha的Tui矿尾矿库进行。这些研究取得的结果令人鼓舞，并促成了在美国开展商业规模Au植物提取试验的投资。鉴于Au和Hg均可在植物生物量中积累，下一步将研究诱导植物提取在巴西北部和中西部地区受手工采金（garimpo）影响区域的修复与复兴中的可行性。
Research carried out by Massey University in the last 10 years has focused on gold (Au) and mercury (Hg) phytoextraction as a remediation and revegetation strategy for contaminated soils. In the case of Au, the phytoextraction target is the harvest of 10 tons of biomass per hectare with an average content of 100 g of Au per ton of dry weight. This harvest would yield 1 kg of Au in the plant. The “eco-gold” obtained after processing the biomass would have a value of US$ 24,700 at an ounce price of US$ 700 (market value for November, 2007). This article demonstrates the feasibility of Au and Hg-induced phytoextraction from field-scale case studies. The Au phytoextraction experiment was carried out at Fazenda Brasileiro Mine, Teofilândia, Bahia State. The Hg phytoextraction experiment was carried out in the mining tailings area of the abandoned Tui Mine, Te Aroha, New Zealand. The results achieved for these studies were promising and prompted investments for a commercial scale Au phytoextraction operation in the USA. As both Au and Hg can be induced to accumulate in the plant biomass, the next step is to investigate the feasibility of phytoextraction for remediating and revitalizing artisanal mining areas of Northern and Central-Western regions of Brazil.
梅西大学近10年来开展的研究聚焦于金（Au）和汞（Hg）的植物提取，将其作为污染土壤修复与植被重建的策略。就Au而言，植物提取的目标是每公顷收获10吨生物量，其平均含量为每吨干重100 g Au。该收获量可在植物中产出1 kg Au。生物量加工后获得的“生态黄金”（eco-gold），按每盎司700美元的价格（2007年11月市场价）计算，价值24,700美元。本文通过田间规模的案例研究论证了Au和Hg诱导植物提取的可行性。Au植物提取试验在巴伊亚州Teofilândia的Fazenda Brasileiro矿进行。Hg植物提取试验在新西兰Te Aroha废弃的Tui矿尾矿区进行。这些研究取得的结果令人鼓舞，并促成了在美国开展商业规模Au植物提取作业的投资。鉴于Au和Hg均可被诱导在植物生物量中积累，下一步是研究植物提取用于修复和复兴巴西北部和中西部地区手工采矿区的可行性。
1Introdução引言
A remediação de ambientes contaminados por meio de sistemas e processos vegetais (fitorremediação) movimenta um mercado de 100 a 150 milhões de dólares nos EUA, o que corresponde a 0.5 % do mercado total de remediação naquele país (Pilon-Smiths, 2005). No Brasil, a comercialização desta tecnologia é ainda incipiente, apesar da demanda por soluções mais econômicas e menos invasivas ao meio ambiente. A possibilidade de retorno econômico pela fitorremediação pode gerar investimentos do setor privado e proporcionar uma demanda para a comercialização desta tecnologia. Este retorno poderia cobrir ou subsidiar parte dos custos totais envolvidos na implantação e operação do processo de fitorremediação.
利用植物系统和过程修复污染环境（植物修复）在美国形成了1亿至1.5亿美元的市场，约占该国修复市场总额的0.5 %（Pilon-Smiths, 2005）。在巴西，尽管对更经济、对环境侵扰更小的解决方案存在需求，该技术的商业化仍处于起步阶段。植物修复带来经济回报的可能性能够吸引私营部门投资，并为该技术的商业化创造需求。这一回报可覆盖或补贴植物修复工程实施与运行所涉及的部分总成本。
A fitorremediação quando consorciada com estratégias que promovam a reutilização sustentável de áreas contaminadas pode gerar um retorno econômico ao investidor da seguinte maneira: 1) pela comercialização da madeira de árvores com potencial fitorremediador (e.g. Eucalipto, Cedro, etc); 2) pela produção de energia a partir da combustão da biomassa vegetal; 3) pelo reflorestamento visando a geração de créditos de carbono e/ou; 4) pela fitoextração visando a recuperação e venda do metal nobre extraído da biomassa sob a forma de “commodity”. Este artigo busca demonstrar a viabilidade da fitoextração a partir de estudos de caso da aplicação desta tecnologia em experimento piloto de campo.
植物修复若与促进污染场地可持续再利用的策略相结合，可通过以下方式为投资者带来经济回报：1）出售具有植物修复潜力的树木木材（如桉树、雪松等）；2）通过燃烧植物生物量生产能源；3）以产生碳信用为目标的再造林；和/或4）以回收并作为“大宗商品”出售从生物量中提取的贵金属为目标的植物提取。本文旨在通过该技术在田间中试试验中的应用案例研究，论证植物提取的可行性。
2Fitoextração植物提取
A fitoextração é o processo pelo qual metais pesados e metalóides são acumulados em tecidos aéreos de plantas com uma redução gradual da sua concentração no solo a partir de ciclos sucessivos de plantio e colheita. A colheita da biomassa remove o contaminante da área contaminada ao passo que a sua incineração reduz em até 95 % o volume do material a ser descartado, diminuindo o seu custo final de disposição (Moreno, 2005). Para que a remoção de metais seja efetiva, o processo de fitoextração vai depender de dois parâmetros-chave: A) fator de concentração (concentração de metal na planta / concentração de metal no solo) superior a 1 e; B) elevada produção de biomassa vegetal (Moreno et al., 2004).
植物提取是指通过连续的种植与收获循环，使重金属和类金属在植物地上部组织中积累，从而逐步降低其在土壤中浓度的过程。收获生物量可将污染物从污染区域移除，而焚烧生物量可使待处置物料的体积减少多达95 %，从而降低其最终处置成本（Moreno, 2005）。为使金属去除有效，植物提取过程取决于两个关键参数：A）富集系数（植物中金属浓度/土壤中金属浓度）大于1；B）植物生物量产量高（Moreno et al., 2004）。
Uma vez que os mecanismos fisiológicos responsáveis pela acumulação de íons nas plantas dependem de serviços gratuitos da natureza (energia solar e CO2 atmosférico), o custo total de remediação por meio da fitoextração pode ser vantajoso. De fato, técnicas de fitorremediação para solos contaminados nos EUA têm sido fomentadas por um décimo do custo das tecnologias comercialmente disponíveis para este fim, tais como lavagem de solos, excavação e transporte ou pump & treat (Pilon-Smiths, 2005). Dentre as limitações da fitoextração citam-se o nível de fitotoxicidade do solo, que pode inibir o crescimento e desenvolvimento das plantas, a profundidade de penetração das raízes e o tempo total para remoção dos contaminantes do solo.
由于植物积累离子的生理机制依赖于大自然的免费服务（太阳能和大气CO2），通过植物提取进行修复的总成本可能具有优势。事实上，在美国，污染土壤的植物修复技术的实施成本仅为用于同一目的的商业化技术（如土壤淋洗、挖掘与运输或抽出处理（pump & treat））成本的十分之一（Pilon-Smiths, 2005）。植物提取的局限性包括：土壤的植物毒性水平（可能抑制植物生长发育）、根系穿透深度以及去除土壤污染物所需的总时间。
A fitoextração induzida utiliza espécies vegetais com elevada produção de biomassa associado à aplicação de ligantes químicos no substrato contaminado. Esta técnica envolve as seguintes etapas: 1) plantio e crescimento de espécies em substratos contaminados, 2) aplicação de ligantes químicos específicos ao substrato após desenvolvimento da biomassa, e 3) colheita da biomassa e remoção do contaminante da área afetada. O tratamento dos substratos por ligantes químicos específicos promove a transferência do metal para a fase aquosa do solo, disponibilizando-o às plantas sob a forma de complexos solúveis. Uma vez solubilizado, o metal é absorvido pelas raízes e transportado para os tecidos aéreos. A fitoextração induzida já foi demonstrada em campo para o Pb (Blaylock, 2000). Nas seções abaixo, descrevemos dois estudos de caso para o ouro e o mercúrio.
诱导植物提取是利用高生物量植物物种，并结合向污染基质施加化学配体的技术。该技术包括以下步骤：1）在污染基质上种植并培育植物；2）生物量形成后向基质施加特定的化学配体；3）收获生物量并将污染物从受影响区域移除。用特定化学配体处理基质可促使金属转移至土壤水相，使其以可溶性络合物的形式对植物有效。金属一经溶解，即被根系吸收并转运至地上部组织。诱导植物提取已在田间针对Pb得到验证（Blaylock, 2000）。下文介绍金和汞的两项案例研究。
2.1 Estudo de caso 1: fitoextração do ouro2.1 案例研究1：金的植物提取
Este estudo foi conduzido em 2003, a partir de uma parceria estabelecida entre o Departamento de Solos da Universidade Massey (Nova Zelândia) e o Centro de Pesquisa em Minerais, Metais e Materiais (CERM3) da Universidade da Colúmbia Britânica (Canadá). A fitoextração foi utilizada com o propósito de se recuperar o ouro (Au) de pilhas de minério aurífero exauridas pelo processo de lixiviação. Estudos anteriores conduzidos pela Universidade Massey demonstraram a acumulação induzida do Au em B.juncea desenvolvida em substrato aurífero artificial após tratamento com tiocianatos (Anderson et al., 1998).
本研究于2003年开展，依托梅西大学（新西兰）土壤系与不列颠哥伦比亚大学（加拿大）矿物、金属与材料研究中心（CERM3）建立的合作。采用植物提取的目的是从经堆浸工艺耗竭的含金矿石堆中回收金（Au）。梅西大学此前的研究表明，在人工含金基质上生长的B.juncea经硫氰酸盐处理后可诱导积累Au（Anderson et al., 1998）。
O objetivo deste experimento foi demonstrar a viabilidade comercial da tecnologia da fitoextração induzida a partir da colheita de 10 toneladas por hectare com um teor médio de 100g de Au /tonelada de biomassa seca. Esta colheita renderia 1 kg de Au na planta, o qual, após extraído e processado originaria o “eco-gold”, valendo US$24,700 ao preço de US$700 a onça (valor de mercado para novembro de 2007). Este experimento de campo foi realizado com a colaboração da Companhia Vale do Rio Doce (CVRD). A metodologia e resultados deste experimento serão descritos a seguir.
本试验的目的是通过每公顷收获10吨、平均含量为每吨干生物量100 g Au的生物量，论证诱导植物提取技术的商业可行性。该收获量可在植物中产出1 kg Au，经提取和加工后即成为“生态黄金”，按每盎司700美元的价格（2007年11月市场价）计算，价值24,700美元。本田间试验在淡水河谷公司（Companhia Vale do Rio Doce，CVRD）的协作下完成。下文介绍本试验的方法与结果。
2.1.1 Material e métodos2.1.1 材料与方法
O experimento de campo foi realizado na mina de Au Fazenda Brasileiro, localizada no município de Teofilândia, Estado da Bahia. A mina está localizada no semi-árido nordestino, região que apresentou precipitação anual média de 600 mm entre os anos de 1985 a 2002. A mina iniciou suas atividades em 1988 com uma produção anual estimada em 280-420 kg de Au e encerrou em 2003, quando a Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) transferiu os direitos de exploração da mina para Yamana Gold Inc.
田间试验在巴伊亚州Teofilândia市的Fazenda Brasileiro金矿进行。该矿位于巴西东北部半干旱区，1985—2002年间该地区年均降水量为600 mm。该矿于1988年投产，年产Au估计为280-420 kg，2003年关闭，当时淡水河谷公司（CVRD）将该矿的开采权转让给Yamana Gold Inc.。
Um bloco com dimensões de 15m x 15m x 0.5m foi demarcado dentro de uma das áreas de rejeito da mina Fazenda Brasileiro. A base do bloco foi isolada com plástico impermeável e preenchida com cerca de 150 t de minério oxidado com baixo teor de Au. A estrutura do bloco foi dividida em duas metades iguais (Figura 1 a). A concentração média de Au no minério a partir da coleta de seis amostras foi de 0.66 g/t com pH médio de 8.6.
在Fazenda Brasileiro矿的一处尾矿区内划定一个15m x 15m x 0.5m的试验区块。区块底部用不透水塑料膜隔离，并填入约150 t低品位氧化矿石。区块分为相等的两半（图1 a）。根据6个样品测定，矿石中Au的平均浓度为0.66 g/t，平均pH为8.6。
O bloco foi fertilizado com uréia e fertilizante NPK (5 kg cada). As duas metades do bloco foram divididas em 5 leiras, cada uma com de 5m de largura. Sementes de Brassica juncea (mostarda indiana) e Zea mays (milho) foram plantadas alternadamente em cada uma das leiras (Figura 1 b). O bloco foi irrigado duas vezes por dia usando um sistema de irrigação por dispersão. O tratamento químico do bloco objetivou induzir a acumulação do Au pelas plantas e ocorreu seis semanas após o plantio das espécies. Este consistiu na aplicação de cianeto de sódio (NaCN) e cianeto de potássio (KCN) a 0.15g/kg de minério (Figura 1 c). Os ligantes químicos foram aplicados sob a forma solúvel (400L por tratamento) com o auxílio de uma bomba elétrica com vazão aproximada de 0.55 L/s. As soluções foram irrigadas a partir de dois tanques, cada um com capacidade para 1000L. A biomassa aérea foi coletada uma semana após o tratamento químico (Figura 1 d) . O material foi seco em estufa a 70 oC, pesado em balança analítica e empacotado. Amostras de minério foram coletadas de seis locações distintas no bloco (0-10 cm de profundidade) antes e depois do tratamento químico. Todas as amostras foram analisadas para o teor de Au no Departamento de Solos da Universidade Massey por um espectrofotômetro de absorção atômica.
区块施用尿素和NPK肥料（各5 kg）。区块两半各分为5条垄，每垄宽5m。Brassica juncea（印度芥菜）和Zea mays（玉米）的种子在各垄上交替播种（图1 b）。区块采用喷灌系统每天灌溉两次。区块的化学处理旨在诱导植物积累Au，于播种后六周进行，即以0.15g/kg矿石的用量施加氰化钠（NaCN）和氰化钾（KCN）（图1 c）。化学配体以溶液形式（每个处理400L）借助流量约为0.55 L/s的电动泵施加。溶液由两个容量各为1000L的水箱进行灌施。化学处理一周后收获地上部生物量（图1 d）。样品在70 oC烘箱中烘干，用分析天平称重后包装。化学处理前后在区块内6个不同位置采集矿石样品（0-10 cm深度）。所有样品均在梅西大学土壤系采用原子吸收分光光度计测定Au含量。
2.1.2 Resultados2.1.2 结果
A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para a fitoextração induzida do Au na Mina Fazenda Brasileiro. Os valores médios para a concentração de Au foram significativamente mais elevados em B. juncea do que em Z. Mays .A aplicação de NaCN promoveu uma concentração de Au nos tecidos aéreos quase 60 vezes superior aos valor médio deste metal encontrado no minério. Este ligante foi mais eficaz que o KCN para ambas as espécies testadas.
表1给出了Fazenda Brasileiro矿Au诱导植物提取的结果。B. juncea中Au浓度的平均值显著高于Z. Mays .施加NaCN使地上部组织中Au浓度达到矿石中该金属平均值的近60倍。对于两种供试物种，该配体的效果均优于KCN。
O período de seis semanas não foi suficiente para que as plantas atingissem máxima produção de biomassa. Sob condições ideais, B. juncea pode produzir de 10 a 15 t/ha, ao passo que Z. mays pode produzir até 30 t/ha. Portanto, períodos maiores para o desenvolvimento das plantas, variando de 10 a 24 semanas, seriam necessários para que B. juncea e Z. mays pudessem atingir máxima produção de biomassa.
六周的时间不足以使植物达到最大生物量产量。在理想条件下，B. juncea可产生10至15 t/ha生物量，而Z. mays可达30 t/ha。因此，B. juncea和Z. mays需要更长的生长期（10至24周）才能达到最大生物量产量。
O percentual de recuperação do Au por leira plantada foi calculado como um produto da concentração média de Au na biomassa e do seu peso seco. Já a massa total de Au no perfil do minério foi calculada assumindo-se uma profundidade de 15 cm (estabelecido de acordo com o comprimento médio das raízes na sexta semana do ciclo de cultivo), uma densidade média de 1.3 g/cm3 e uma concentração média de Au de 0.6 g/t. O maior percentual de recuperação de Au pela técnica da fitomineração foi ao redor de 18% (Tabela 1). Este valor encontra-se dentro da faixa de 10% a 20% para a recuperação do Au a partir de plantas crescidas em substrato aurífero sob condições de casa de vegetação (Anderson et al., 2005). Dentro deste cenário, seriam necessários de 3 a 4 ciclos de cultivo para que a fitoextração atingisse eficiência similar à técnica da lixiviação em pilhas.
每条种植垄的Au回收率按生物量中Au平均浓度与其干重的乘积计算。矿石剖面中Au的总量则按以下假设计算：深度15 cm（依据栽培周期第六周时根系的平均长度确定）、平均容重1.3 g/cm3、Au平均浓度0.6 g/t。植物采矿技术的最高Au回收率约为18%（表1）。该值处于温室条件下含金基质上生长植物的Au回收率范围（10%至20%）之内（Anderson et al., 2005）。在此情景下，植物提取需要3至4个栽培周期才能达到与堆浸技术相近的效率。
Embora as metas de fitoextração do Au não tenham sido atingidas na Mina Fazenda Brasileiro, os resultados obtidos com este estudo foram promissores e viabilizaram investimentos no planejamento e operação de experimentos em escala comercial nos EUA (Figura 2).
尽管Fazenda Brasileiro矿未达到Au植物提取的目标，但本研究取得的结果令人鼓舞，并促成了在美国规划和运行商业规模试验的投资（图2）。
| Tratamento处理 | [Au] na planta mg/kg植物中 [Au] mg/kg | Biomassa produzida Kg生物量 产量 Kg | Biomassa equivalente T/ha折合 生物量 T/ha | Massa Au na planta Mg植物中 Au质量 Mg | Massa Au no bloco mg区块中 Au质量 mg | Au recuperado %Au 回收率 % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| B. juncea | ||||||
| NaCN | 39±1.1 | 0.83 | 5.55 | 32.4 | 176 | 18.4 |
| KCN | 30±3.4 | 0.97 | 3.24 | 29.1 | 354 | 8.2 |
| Z. mays | ||||||
| NaCN | 20±1.5 | 1.12 | 3.75 | 22.4 | 354 | 6.4 |
| KCN | 10±2.9 | 0.74 | 4.95 | 7.4 | 176 | 4.2 |
2.2 Estudo de caso 2: fitoextração do mercúrio2.2 案例研究2：汞的植物提取
Esse estudo foi conduzido em 2004, nos rejeitos da Mina Tui, localizado na face noroeste do Monte Te Aroha, cidade de Te Aroha, Ilha Norte da Nova Zelândia. Experimentos anteriores conduzidos em casa de vegetação na Universidade Massey demonstraram a acumulação induzida do Hg em B. juncea a partir do tratamento de rejeitos desta mina com o ligante tiosulfato de amônio (Moreno et al., 2004). A sequência deste estudo buscou testar a viabilidade da fitoextração induzida em nível de campo visando à aplicação futura desta tecnologia em escala comercial.
本研究于2004年在Tui矿尾矿中开展，该矿位于新西兰北岛Te Aroha镇Te Aroha山的西北坡。梅西大学此前开展的温室试验表明，用硫代硫酸铵配体处理该矿尾矿可诱导B. juncea积累Hg（Moreno et al., 2004）。本研究的后续工作旨在检验诱导植物提取在田间水平上的可行性，以期将来在商业规模上应用该技术。
2.2.1 Material e métodos2.2.1 材料与方法
A Mina Tui esteve ativa entre os anos de 1967 a 1974, com capacidade de extrair e processar até 100 toneladas por dia de minério. O rendimento médio da mina era de até 10 toneladas de concentrado contendo principalmente Pb (7%), Cu (0.6%) e Zn (17%) além de quantidades inferiores de Hg, Cd, Au e Ag. Os principais minérios presentes no subsolo de Tui são a esfalerita (ZnS), galena (PbS), calcopirita (CuFeS2) e pirita (FeS2). Os rejeitos da Mina Tui foram depositados a céu aberto cobrindo uma área equivalente a 100.000 m3 (Figura 3 a). O pH ácido dos rejeitos da mina Tui (na faixa de 3 a 4) deve-se à produção in situ da drenagem ácida. O teor de Hg varia de 0.3 a 3.95 mg de Hg por kg de rejeito.
Tui矿于1967年至1974年间运营，每天可开采和处理多达100吨矿石。该矿的平均产量为每天多达10吨精矿，主要含Pb（7%）、Cu（0.6%）和Zn（17%），以及少量Hg、Cd、Au和Ag。Tui地下的主要矿石矿物为闪锌矿（ZnS）、方铅矿（PbS）、黄铜矿（CuFeS2）和黄铁矿（FeS2）。Tui矿尾矿露天堆放，覆盖面积相当于100.000 m3（图3 a）。Tui矿尾矿呈酸性（pH 3至4），这是由于原位产生的酸性排水所致。Hg含量为每kg尾矿0.3至3.95 mg Hg。
Foram demarcados 3 blocos dentro da bacia de rejeitos, cada um desses com dimensões de 5m x 5m (Figura 3 b). Os blocos foram fertilizados com NPK a uma taxa de 75g/m2 e tiveram o pH corrigido para 5-6 por meio da adição de carbonato de cálcio. Composto orgânico foi adicionado a uma taxa de 3.2 L/m2. Cerca de 75g de sementes de B .juncea foram plantadas em duas leiras de 5m de comprimento x 0.5 m de largura x 0.15 m de profundidade. Após a semeadura, amostras de rejeito (n = 4) foram coletadas de cada bloco (0-15 cm de profundidade). O tratamento químico dos blocos, realizado após o crescimento da biomassa, consistiu na adição de solução de tiosulfato de sódio (Na2S2O3) a uma concentração de 5g/kg de rejeito. O tiosulfato de sódio foi escolhido para o estudo de campo por que o tiosulfato de amônio não é comercializado no atacado. Relativo à capacidade de solubilização do Hg, contudo, experimentos de laboratório mostraram que o sal de sódio não é significativamente diferente do sal de amônio (P > 0.05). O tratamento controle consistiu de amostras de plantas que foram coletadas de cada uma das leiras previamente à aplicação do ligante químico. A biomassa de cada bloco foi coletada duas semanas após o tratamento químico. A solubilidade do Hg na fração líquida das amostras coletadas foi determinada através de testes laboratoriais na presença do tiosulfato de sódio. Todas as amostras foram analisadas para o teor de Hg no Departamento de Solos da Universidade Massey por um gerador de hidretos acoplado a um espectrofotômetro de absorção atômica.
在尾矿库内划定3个区块，每个区块面积为5m x 5m（图3 b）。各区块按75g/m2的用量施用NPK肥料，并通过添加碳酸钙将pH调至5-6。有机堆肥的施用量为3.2 L/m2。将约75g B .juncea种子播种于两条长5m x 宽0.5 m x 深0.15 m的垄中。播种后，从每个区块采集尾矿样品（n = 4）（0-15 cm深度）。生物量生长后对区块进行化学处理，即按每kg尾矿5g的浓度添加硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液。田间研究选用硫代硫酸钠，是因为硫代硫酸铵没有批量销售。然而，实验室试验表明，就Hg的溶出能力而言，钠盐与铵盐之间无显著差异（P > 0.05）。对照处理为施加化学配体之前从各垄采集的植物样品。化学处理两周后收获各区块的生物量。采集样品液相中Hg的溶解度通过添加硫代硫酸钠的实验室测试测定。所有样品均在梅西大学土壤系采用氢化物发生-原子吸收分光光度计测定Hg含量。
2.2.2 Resultados2.2.2 结果
Os resultados obtidos para a fitoextração induzida do Hg estão mostrados na Figura 4 e na Tabela 2. A adição de Na2S2O3 aos rejeitos aumentou a solubilidade do Hg, levando a um incremento na acumulação do Hg nos tecidos aéreos de B. juncea. A concentração de Hg solúvel na fração líquida aumentou proporcionalmente à concentração de Na2S2O3 adicionado aos rejeitos (Figura 4). O tratamento com o tiosulfato induziu um aumento significativo na concentração de Hg na porção aérea das plantas relativo ao tratamento controle, o qual teve valores de Hg inferiores ao nível de detecção. A concentração de Hg nos ramos de B .juncea foi mais elevada no bloco número dois, com média obtida de 9.77 mg/kg (Tabela 2).
Hg诱导植物提取的结果见图4和表2。向尾矿中添加Na2S2O3提高了Hg的溶解度，从而增加了B. juncea地上部组织对Hg的积累。液相中可溶性Hg浓度随尾矿中Na2S2O3添加浓度成比例增加（图4）。与对照处理（其Hg含量低于检出限）相比，硫代硫酸盐处理使植物地上部Hg浓度显著增加。B .juncea茎叶中Hg浓度以2号区块最高，平均值为9.77 mg/kg（表2）。
Tabela 2. Resultados da fitoextração induzida do Hg após a aplicação do Na2S2O3 (a 5 g/kg ) em blocos delimitados dentro da área de rejeitos da Mina Tui*.表2. 在Tui矿尾矿区内划定的区块中施加Na2S2O3（5 g/kg）后Hg诱导植物提取的结果*。
| Bloco区块 | [Hg] na | Biomassa生物量 | Biomassa生物量 | [Hg] Removido[Hg] 去除量 |
|---|---|---|---|---|
| planta (mg/kg) | produzida (kg, DW) | equivalente (t/ ha) | (g/ ha) | |
| 1 | 2.99 ±0.5 | 0.19 | 0.38 | 1.14±0.2 |
| 2 | 9.77±1.2 | 1.24 | 2.49 | 24.39 ±3.1 |
| 3 | 2.93±0.7 | 1.16 | 2.33 | 6.84±1.7 |
*Valores são a média ± 1 desvio padrão de 5 repetições
*数值为5次重复的平均值 ± 1个标准差
As estimativas para produção de biomassa nos rejeitos da Mina Tui indicaram um rendimento entre 0.3 e 2.5 toneladas de matéria seca por hectare (Figura 4). A acumulação do Hg nos tecidos aéreos obteve médias que variaram de 2.9 a 9.77 mg/kg (Tabela 2). Os baixos valores para produção de biomassa e para acumulação do Hg (principalmente nos blocos 1 e 3) determinaram uma baixa eficiência de fitoextração. O valor máximo para a remoção do Hg foi obtido no bloco dois, com média de cerca de 25 g por hectare (Tabela 2).
对Tui矿尾矿上生物量产量的估算表明，其产量为每公顷0.3至2.5吨干物质（图4）。地上部组织中Hg积累的平均值为2.9至9.77 mg/kg（表2）。生物量产量和Hg积累量较低（尤其是区块1和3）导致植物提取效率较低。Hg去除量的最大值出现在2号区块，平均约为每公顷25 g（表2）。
A limitada produção de biomassa pode ser explicada pelas condições extremamente fitotóxicas dos rejeitos da Mina Tui, os quais contêm, além do Hg, concentrações variadas de Zn, Cd, Pb, As e Ag. A baixa acumulação do Hg nos tecidos aéreos, por outro lado, pode ter sido influenciada pelos baixos valores de Hg solúvel encontrado nos blocos amostrados (valor máximo de 0.6 mg/kg) (Figura 4). Uma vez que a acumulação do Hg nos tecidos aéreos é uma função da concentração de Hg solúvel no substrato (Moreno, 2005), baixos valores de Hg solúvel no substrato induzem uma baixa acumulação de Hg na planta. Entretanto, o fator de concentração de Hg (concentração de metal na planta/ concentração de metal no substrato) obtido para o bloco dois foi superior a 3, o que é um resultado promissor para esse estudo.
生物量产量有限可归因于Tui矿尾矿极强的植物毒性条件，尾矿中除Hg外还含有不同浓度的Zn、Cd、Pb、As和Ag。另一方面，地上部组织中Hg积累较低，可能受到所采样区块中可溶性Hg含量较低（最大值为0.6 mg/kg）的影响（图4）。由于地上部组织中Hg的积累是基质中可溶性Hg浓度的函数（Moreno, 2005），基质中可溶性Hg含量低导致植物中Hg积累低。然而，2号区块的Hg富集系数（植物中金属浓度/基质中金属浓度）大于3，这是本研究一个令人鼓舞的结果。
É importante mencionar o experimento de campo com a fitoextração do Hg conduzido em Almadén, na Espanha, aonde se obteve média máxima de 0.71 g/ha para a remoção do Hg com o plantio de Hordeum vulgare (cevada) (Rodriguez, et al., 2003). Este valor representa apenas 3% do valor máximo obtido para a remoção do Hg dos rejeitos da Mina Tui com a utilização da fitoextração induzida. A estratégia utilizada para a remoção do Hg no experimento de Almadén não envolveu a adição de ligantes químicos ao substrato, o que demonstra ser essa tecnologia capaz de aumentar a eficiência de remoção do Hg pelas plantas.
值得一提的是在西班牙Almadén开展的Hg植物提取田间试验，该试验种植Hordeum vulgare（大麦），Hg去除量的最高平均值为0.71 g/ha（Rodriguez, et al., 2003）。该值仅为Tui矿尾矿采用诱导植物提取所获Hg最大去除量的3%。Almadén试验中去除Hg所采用的策略未涉及向基质添加化学配体，这表明该技术能够提高植物对Hg的去除效率。
Durante a fitoextração, podem ocorrer perdas do Hg para a atmosfera como resultado da volatilização do vapor Hg (0). Esse processo pode ocorrer a partir da redução do Hg (II) a Hg (0) pela ação de bactérias presentes na rizosfera das plantas, ou pode ser induzido a partir da incidência da luz solar na superfície do solo (redução fotoquímica) (Moreno et al., 2005). Após a aplicação dos tioligantes, o mercúrio mobilizado pode lixiviar na coluna do solo sob a forma de complexos solúveis. A lixiviação pode contribuir com perdas significativas do Hg no sistema solo-planta e ocasionar um risco de contaminação de águas subterrâneas (Moreno et al., 2004). Ambos os processos de volatilização e lixiviação devem ser investigados com grande profundidade em estudos de campo de forma a se determinar a magnitude e importância dos impactos ambientais advindos da utilização desta tecnologia.
在植物提取过程中，Hg可能因Hg (0)蒸气挥发而损失至大气中。该过程可由植物根际细菌将Hg (II)还原为Hg (0)引起，也可由太阳光照射土壤表面诱导（光化学还原）（Moreno et al., 2005）。施加硫配体后，被活化的汞可能以可溶性络合物的形式在土柱中淋溶。淋溶可造成土壤-植物系统中Hg的显著损失，并带来地下水污染风险（Moreno et al., 2004）。挥发和淋溶两个过程均应在田间研究中深入探究，以确定该技术应用所产生环境影响的程度和重要性。
3Remediação e revitalização de áreas impactadas pelo garimpo do ouro受手工采金影响区域的修复与复兴
A fitoextração poderia ser aplicada para a remediação de rejeitos contaminados pelo Hg em áreas de mineração artesanal ou garimpos no Brasil e em muitos países da América Latina, Ásia e África. A técnica do amalgamento utilizada pelos garimpeiros para a extração do Au, por exemplo, não é 100% eficiente e, frequentemente gera rejeitos contendo ambos, Hg e Au. O descarte deste rejeito em solos produz áreas contaminadas com elevados níveis de ambos os elementos (Figura 5 a). Por exemplo, estima-se que os rejeitos contaminados pelo Hg do garimpo de Serra Pelada, na região Norte do Brasil, contenham perto de 50 toneladas de Au (Coomigasp, 2007). O Hg apresenta propriedades geoquímicas muito similares ao Au e ambos os metais podem se tornar solúveis na presença de tioligantes (ligantes químicos contendo o enxofre como grupo funcional). A técnica da fitoextração induzida pode ser utilizada para acumular Au e Hg nos tecidos de espécies vegetais desenvolvidas em rejeitos de garimpo que contenham ambos os elementos em concentrações não-fitotóxicas.
植物提取可用于修复巴西以及拉丁美洲、亚洲和非洲许多国家手工采矿区（garimpo）中受Hg污染的尾矿。例如，采金者提取Au所用的汞齐化技术效率并非100%，常产生同时含有Hg和Au的尾矿。这些尾矿弃置于土壤中，形成两种元素含量均很高的污染区域（图5 a）。例如，据估计，巴西北部Serra Pelada采金区受Hg污染的尾矿中含有近50吨Au（Coomigasp, 2007）。Hg的地球化学性质与Au非常相似，两种金属在硫配体（以硫为官能团的化学配体）存在下均可溶解。诱导植物提取技术可用于使生长在同时含有这两种元素（浓度不具植物毒性）的采金尾矿上的植物组织积累Au和Hg。
A recuperação do Au da planta e venda do “eco-gold” como “commodity” (com a disposição adequada da cinza residual enriquecida com Hg) poderia estimular a remediação dos rejeitos de mina pelos próprios garimpeiros. A tecnologia da fitoextração induzida poderia ser transferida para cooperativas de garimpeiros ou organizações não-governamentais, as quais poderiam gerenciar e investir os ganhos obtidos na reabilitação de áreas contaminadas (remediação, controle da erosão e revegetação) e na revitalização da comunidade de garimpeiros (obras de infra-estrutura, saneamento, postos de saúde e escolas) (Figura 5 b).
从植物中回收Au并将“生态黄金”作为“大宗商品”出售（同时对富含Hg的残余灰分进行妥善处置），可激励采金者自行修复矿山尾矿。诱导植物提取技术可转让给采金者合作社或非政府组织，由其管理所得收益，并将其投资于污染区域的恢复（修复、侵蚀控制和植被重建）以及采金者社区的复兴（基础设施工程、卫生设施、卫生站和学校）（图5 b）。
4Conclusões结论
Os estudos de caso descritos nesse artigo indicam ser a fitoextração induzida uma tecnologia viável com potencial de utilização na remediação e revitalização de áreas contaminadas. Além disso, os resultados para a acumulação induzida do Au e do Hg em plantas demostraram que é possível transpor para a realidade os resultados obtidos em escala de laboratório ou casa de vegetação.
本文所述案例研究表明，诱导植物提取是一项可行的技术，具有应用于污染区域修复与复兴的潜力。此外，植物对Au和Hg的诱导积累结果表明，可以将实验室或温室规模所获得的结果转化为实际应用。
O ineditismo deste trabalho reside na demonstração de uma técnica relativamente simples e barata de descontaminação de solos que permite transferir elementos poluentes e ou metais nobres de uma matriz inorgânica e mineral (solos e substratos) para uma matriz orgânica e autotrófica (plantas). No processo, ocorre a concentração de elementos nos tecidos vegetais, gerando um resíduo de baixo volume de descarte.
本研究的创新之处在于展示了一种相对简单且廉价的土壤去污技术，该技术可将污染元素和/或贵金属从无机矿物基质（土壤和基质）转移至有机自养基质（植物）。在此过程中，元素在植物组织中富集，产生体积小的待处置残余物。
A fitoextração induzida pode ser utilizada em conjunto com tecnologias convencionais de remediação para atingir os padrões estabelecidos pelas agências ambientais estaduais de acordo com o uso pretendido do solo. Uma outra utilização viável seria na revegetação de pilhas exauridas ou de rejeitos de mineração como parte do programa de recuperação de áreas degradadas (PRAD).
诱导植物提取可与常规修复技术结合使用，以达到州环境机构根据土地预期用途所制定的标准。另一可行的用途是作为退化区域恢复计划（PRAD）的一部分，用于已耗竭矿石堆或采矿尾矿的植被重建。
Contudo, previamente à implementação desta tecnologia em escala comercial, estudos adicionais com a fitoextração induzida do Hg devem ser realizados com os seguintes objetivos: 1) investigar a estabilidade e mobilidade do complexo Hg-ligante na coluna do solo visando determinar o risco de contaminação de águas subterrâneas e; 2 ) quantificar o processo de volatilização do vapor Hg (0) a partir de ensaios piloto no campo.
然而，在商业规模实施该技术之前，应针对Hg诱导植物提取开展进一步研究，目标如下：1）研究Hg-配体络合物在土柱中的稳定性和迁移性，以确定地下水污染风险；2）通过田间中试量化Hg (0)蒸气的挥发过程。
Agradecimentos致谢
Ao CNPq pela bolsa de pós-doutorado (PDJ) concedida ao primeiro autor. Os autores também agradecem o Sr. Alcides Paiva, o Sr. José Cerqueira e o Sr. Bob Toes pelo apoio técnico recebido durante a realização dos experimento na Mina Fazenda Brasileiro e na Mina Tui.
感谢CNPq向第一作者提供博士后奖学金（PDJ）。作者还感谢Alcides Paiva先生、José Cerqueira先生和Bob Toes先生在Fazenda Brasileiro矿和Tui矿开展试验期间提供的技术支持。
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