The 2019 Brumadinho tailings dam collapse: Possible cause and impacts of the worst human and environmental disaster in Brazil

On 25th January 2019, the tailings dam of the Brumadinho iron mine operated by Vale S/A failed catastrophically. The death toll stood at 259 and 11 people remained missing as of January 2020. This tragedy occurred three years after Mariana’s tailings dam rupture – the most significant tailing dam disaster in Brazilian history. Thus far, a systematic investigation on the cause and effect of the failure has yet to be conducted. Here, we use satellite-driven soil moisture index, multispectral high-resolution imagery and Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) products to assess pre-disaster scenarios and the direct causes of the tailings dam collapse. A decreasing trend in the moisture content at the surface and the full evanescence of pond water through time (2011–2019) suggest that the water was gradually penetrating the fill downwards and caused the seepage erosion, saturating the tailings dam. Large-scale slumping of the dam (extensional failure) upon the rupture indicates that the materials of the fill were already saturated. InSAR measurements reveal a dramatic, up to 30 cm subsidence in the dam (at the rear part) within the past 12 months before the dam collapse, signifying that the sediments had been removed from the fill. Although the information on the resistance level of the tailings dam to infiltrations is not available, these pieces of evidence collectively indicate that the seepage erosion (piping) is the primary cause for the chronic weakening of the structure and, hence, the internal “liquefaction” condition. Upon the collapse, the fully saturated mud tailings flowed down the gentle slope area (3.13 × 10⁶ m²), where 73 % were originally covered by tree, grass or agricultural tracts. The toxic mud eventually reached the Paraopeba River after travelling 10 km, abruptly increasing the suspended particulate matter (SPM) concentration and the toxic chemical elements in the river, immediately affecting the local livelihoods that depend on its water. The Paraopeba River is a major tributary of the San Francisco River, the second-longest river in Brazil reaching the Atlantic Ocean. We anticipate that the environmental repercussions of this toxic seepage will be felt throughout the entire basin, especially riverine communities located downstream.     

氯化物型盐碱地池塘底泥中水溶性盐的分布特征

1997－1999年夏天，对位于黄河下游的氯化物型盐碱地池塘底泥中的水溶性盐进行了分析。结果表明：底泥中的含盐量，SO^2-4,Ca^2 ,Mg^2 含量是随着塘龄的增加而升高，而其余离子基本不随塘龄的增加而变化。各离子的垂直分布为“泥－土”混合层的含量较低，“水－泥”交界层含量较高。     

浙江近海夜光藻的分布及其生态学特点

本文利用历次夜光藻调查资料，阐述了其在浙江近岸海域的分布特点，丰度高峰主要出现在春秋季，夏季亦存在暴发性增殖的可能性，冬季则基本见不到夜光藻的踪迹。杭州湾口等水体浑浊区是夜光藻的低丰度区，仅在春夏季有零星出现，这与水体透明度低、悬浮泥沙含量高及强烈的水动力因子等密切相关。在时间尺度上，夜光藻丰度呈上升趋势，根本原因是海域富营养化加剧的结果。     

厦门西港海域硅酸盐浓度的变化特征

对１９８７年厦门西港赤潮调查表层海水硅酸盐等资料的研究表明，该海区表层海水中硅酸盐浓度的分布一般呈由湾口朝湾内降低的趋势，这在浮游植物繁盛的春季更为明显，硅酸盐浓度的日较差值春季明显高于冬季的。受浮游植物活动和咸淡水消长的综合影响，硅酸盐浓度呈明显的季节变化，介于１３．９－７２．４μｍｏｌ／ｄｍ＾３之间，春季为低值期，冬季为高值期，春夏季大，小潮时硅酸盐浓度呈显著变化，一般为小潮时的高于大潮时，文     

浙江南部近海沉积物柱状样中脂类生物标志物的组成及形态分布

分析了浙江南部近海(东海陆架泥质区)沉积物柱状样中游离态和碱不稳定结合态脂类生物标志物的组成.沉积物中的脂肪酸呈现以C16脂肪酸为主峰的单峰形分布趋势,具明显偶碳优势,除表层沉积物中脂肪酸以游离态为主外,结合态为柱状样中脂肪酸的主要存在形态,脂肪酸的垂直分布主要由降解作用控制;以甾醇和脂肪醇为主体的醇酮组分主要以游离态...     

海洋功能区划与海洋生态红线关系探讨

海洋生态红线制度是我国"五位一体"文明建设的具体要求。为进一步在自然科学与人文科学的联结点上探求深入开展生态红线工作的可能性,文章对比了实施多年的海洋功能区划与历史新阶段提出的海洋生态保护红线的概念和内涵,剖析了两者之间的区别与联系,指出海洋功能区划与海洋生态红线区划在法律地位和管控制度等方面具有一致性,在划分目标、空间管理及划分方法上具有差异性,海洋功能区划以"使用"为主,海洋生态红线以"保护"引领。在此基础上,建议未来海洋生态红线工作的开展可从海洋功能区划借鉴经验,建立完善的管控评估制度,确立生态保护红线的优先地位,处理好海洋功能区划与海洋生态红线区划的关系。同时,海洋生态红线区划应以维持海洋生态系统结构稳定和提高海洋生态系统服务功能为目标,将区域资源环境承载力评估作为一项参考指标,限制低承载区的开发利用,保证海洋生态环境健康可持续发展。     

胶州湾女姑山水域夏季赤潮高发期浮游植物群落结构特征

根据 1998年 5～ 8月夏季赤潮高发期间 ,胶州湾女姑山水域浮游植物群落结构的种群组成特征和演替变化对赤潮的发生和种群变动特点进行初步研究。结果表明 ,夏季女姑山水域的浮游植物主要由硅、甲藻组成 ,硅藻在细胞和物种丰度上都占优势。浮游植物优势种在调查期间出现明显的演替现象 ,水温的升高和营养条件的变化是引起物种演替的主要原因。浮游植物细胞丰度在夏季呈明显的增长趋势 ,从 5月份 6.3× 10 5个cell/m3 增至 8月份的 6.7× 10 6个cell/m3 ;其中 ,由于赤潮的爆发 ,细胞丰度的最高峰出现在 7月份 ,为 1.5× 10 7个 /m3 。在赤潮爆发期间 ,赤潮原因种高齿状藻和中肋骨条藻发生了明显的演替现象 ,不同细胞大小的优势种和营养条件的变化是发生物种演替的主要原因。叶绿素a的浓度和细胞丰度的变化共同反映了赤潮发生的全部过程。     

赤潮影响因素研究进展

通过对赤潮发生的生物、化学、物理等影响因素研究现状的分析,认为赤潮生物是引发赤潮的内在因素,化学因素是赤潮发生的物质基础,而物理因素则是提供赤潮发生的环境条件。在赤潮生物存在的前提下,化学和物理因素都可以限制赤潮的发生,所以,将生物学、化学与物理海洋学耦合仍旧是赤潮研究需要解决的问题。在分析了现有研究状况的基础上,从不同角度提出了赤潮的研究方向。     

金衢盆地第四纪红土沉积粒度组成特征

浙江金衢盆地第四纪红土分布广泛,是开展红土与全球变化研究的理想场所之一。汤溪红土沉积剖面的粒度组成研究表明:砂(>63μm)含量极少,平均1.58%,粉砂(4~63μm)和黏粒(<4μm)为众数粒组,其含量的平均值分别为48.51%和49.91%,频率曲线呈双峰式,推测红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤作用;均质红土与网纹红土具有相似的粒度分布特征,但网纹红土的分选更为复杂,底部有近源物质的混入;汤溪红土粒度的纵向变化旋回和纵向变化趋势,可能指示了中更新世以来南方气候的不稳定性和气候逐渐变干冷的趋势。     

2018年秦皇岛风暴潮前后岸基站及浮标主要水质参数变化分析

对2018年8月秦皇岛风暴潮期间3个入海口岸基站及邻近海域浮标的监测数据进行分析,结果显示:风暴潮导致入海口水体中COD、总磷、总氮和氨氮含量均明显升高;风暴潮2 d之后,3个入海口邻近海域均发生赤潮,此次赤潮的发生与风暴潮导致陆源入海污染物骤然大幅升高有关。此次风暴潮导致秦皇岛人造河口、大蒲河口和七里海3个岸基监测站的COD监测日均值最高分别达到15.83 mg/L、8.70 mg/L和7.92 mg/L,约升高至前期的2倍、1.5倍和2倍;人造河口总氮变化不大,大蒲河口和七里海总氮升高30%左右;大蒲河口总磷变化不大,人造河口总磷为前期的3.5倍,升高幅度最大,七里海总磷为风暴潮之前两日的2倍,但未超过前一周的最高浓度;风暴潮当天及第二天,人造河口、大蒲河口、七里海氨氮日均值陆续达到最高,分别为2.34 mg/L、1.11 mg/L和0.12 mg/L,分别为风暴潮前两日的7倍、3.5倍和10倍。风暴潮过后,入海口临近海域发生赤潮,浮标监测到叶绿素a最高值为76.4μg/L,pH和溶解氧也大幅升高。分析表明,此次风暴潮导致的入海口污染物突然大幅升高为风暴潮之后的赤潮发生提供了充足的营养基础。