Barite (BaSO₄) has high density and low solubility. Therefore, it generally does not pose environmental risks. However, in wetland soils under anoxic conditions (i.e., redox potential less than -100 mV), sulfate can be used as a final electron acceptor during the oxidation of organic matter, being reduced to the sulfide. In this condition, Ba can become bioavailable and become a risk to the environment and living beings. The general objective was to investigate the dynamics of BaSO₄ in flooded soils, relationships between carbon sources and rates, and the addition of oxidizing agents (manganese oxide). The thesis begins in chapter two with a study that evaluated the effect of different carbon sources (sewage sludge, rice straw, and rice straw biochar) on the reduction of barite and its effect on the attenuation of the microbial community exposed to the Ba. The relative abundance of Proteobacteria and Pseudomonadaceae decreased in soils contaminated with Ba. Organic additives differed in their potential for the recovery of soil microbial communities. The relative abundance of Pseudomonadaceae in soils contaminated with Ba was recovered by adding biochar, while sewage sludge and rice straw recovered the relative abundance of Firmicutes. Chapter three assessed whether different carbon rates from wastes with different C/N ratios (peat, sewage sludge, and rice straw) affect the geochemical environment. The organic additives differed in their potential to act as an electron source for barite dissolution. The rate, but mainly the source of organic additive, affects the reductive dissolution of barite and, subsequently, the mobility of Ba in barite-contaminated flooded environments. Applying sewage sludge in soils contaminated with barite resulted in higher pH and the lowest redox potential, favoring the highest Ba precipitated as sulfide and the lowest Ba dissolved in the soil solution. The opposite behavior was observed for the soil with rice straw. Applying 1% of C as rice straw combined with the cultivation of plant species capable of phytoextracting Ba could increase the removal of Ba from soils. In comparison, applying 5% of C as sewage sludge can immobilize Ba as sulfide minerals, decreasing their mobility in contaminated soils. Chapter four evaluated the effect of pyrolysis temperature (350°C, 550°C, and 750°C) of sugarcane straw biochar on the bioavailability of Ba. The application of rice straw biochar submitted to a high temperature of pyrolysis (750°C) resulted in an increase in soil pH and a more oxic environment, which did not favor the reduction of sulfate and, subsequently, the dissolution of Ba and its maintenance in bioavailable fractions (i.e., Ba-EX). In contrast, biochar pyrolyzed at a low temperature (350°C) resulted in lower redox potentials, thus increasing the availability of Ba in the soil due to the reductive dissolution of barite. Chapter five sought to evaluate the effect of manganese oxides with different reactivity and their application rates in the geochemical environment, thus affecting the reduction of sulfate and, consequently, the availability of Ba. The application of manganese oxyhydroxides also affected the reductive dissolution of barite and possibly the oxidation of sulfides. Differences in the oxidation states of Mn oxyhydroxides led to different reactivity and oxidation potentials of sulfides. Mn oxyhydroxide application also affected soil fatty acid biomarkers related to the sulfur cycle, which may impact both barite reduction and sulfide oxidation.

A barita (BaSO₄) possui alta densidade e baixa solubilidade. Por isso, geralmente não oferece riscos ambientais. No entanto, nos solos de áreas úmidas sob condições anóxicas (isto é, potencial redox menor que - 100 mV), o sulfato pode ser usado como aceptor final de elétrons durante a oxidação da matéria orgânica, sendo reduzida ao sulfeto. Nesta condição, o Ba pode se tornar biodisponível e se tornar um risco ao ambiente e seres vivos. O objetivo geral foi investigar a dinâmica da BaSO₄ em solos alagados, relações entre fontes e taxas de carbono e adição do agentes oxidantes (óxido de manganês). A tese tem início no capítulo dois com um estudo que avaliou o efeito de diferentes fontes de carbono (lodo de esgoto, palha de arroz e biochar de palha de arroz) na redução da barita e bem como seu efeito na atenuação da comunidade microbiana exposta ao Ba. A abundância relativa de Proteobacteria e Pseudomonadaceae diminuiu em solos contaminados com Ba. Os aditivos orgânicos diferiram em seu potencial de recuperação das comunidades microbianas do solo. A abundância relativa de Pseudomonadaceae em solos contaminados com Ba foi recuperada pela adição de biochar, enquanto o lodo de esgoto e a palha de arroz recuperaram a abundância relativa de Firmicutes. O capítulo três, avaliou se diferentes taxas de carbono de resíduos com diferentes razões C/N (turfa, lodo de esgoto e palha de arroz) afetam o ambiente geoquímico. Os aditivos orgânicos diferiram em seu potencial para atuar como fonte de elétrons para a dissolução da barita. A taxa, mas principalmente a fonte de aditivo orgânico, afeta a dissolução redutiva do barita e, posteriormente, a mobilidade do Ba em ambientes inundados contaminados com barita. A aplicação de lodo de esgoto em solos contaminados com barita resultou em maior pH e o menor potencial redox, favorecendo o maior teor de Ba precipitado como sulfeto e o menor teor de Ba dissolvido na solução do solo. O comportamento inverso foi observado para o solo com palha de arroz. A aplicação de 1% de C como palha de arroz aliada ao cultivo de espécies vegetais capazes de fitoextrair Ba poderá aumentar a remoção de Ba dos solos, enquanto a aplicação de 5% de C como lodo de esgoto tem potencial para imobilizar Ba como minerais sulfetados, diminuindo sua mobilidade em solos contaminados. O capitulo quatro, avaliou efeito da temperatura de pirolise (350°C, 550°C e 750°C) do biochar de palha de cana-de-açúcar na biodisponibilidade de Ba. A aplicação do biochar de palha de arroz submetido a alta temperatura de pirólise (750°C) resultou em aumento do pH do solo e um ambiente mais óxico, o que desfavoreceu a redução de sulfato e, posteriormente, a dissolução de Ba e sua manutenção em frações biodisponíveis (i.e., Ba-EX). Em contraste, o biochar pirolisado em baixa temperatura (350°C) resultou em menores potenciais redox, aumentando assim a disponibilidade de Ba no solo devido à dissolução redutiva da barita. O capitulo cinco, buscou avaliar o efeito de óxidos de manganês com diferentes reatividades, assim como suas taxas de aplicação no ambiente geoquímico, afetando assim a redução do sulfato e consequentemente a disponibilidade de Ba. A aplicação de oxihidróxidos de manganês também afetou a dissolução redutiva da barita e possivelmente a oxidação de sulfetos. As diferenças nos estados de oxidação dos oxihidróxidos de Mn levaram a diferentes reatividades e potenciais de oxidação de sulfetos. A aplicação de oxihidróxido de Mn também afetou os biomarcadores de ácidos graxos no solo relacionados ao ciclo do enxofre, o que pode impactar tanto na redução de barita quanto na oxidação de sulfetos.