Resumen de Trees as sentinels of metallic pollution induced by mining along the Odiel River (Southern Iberian Peninsula)

Annick Delapierre, Juan Antonio Ballesteros Cánovas, Jorge Buzzi Marcos, Vera Slaveykova, Markus Stoffel

• español

  La actividad minera es responsable de vertidos de aguas enriquecidas con ácidos y metales. La liberación de metales es especialmente preocupante debido a su toxicidad y persistencia en los ecosistemas. La detección y delimitación sistemática de zonas contaminadas en la llanura de inundación puede contribuir a una mejor gestión de dichas zonas en relación con el ciclo hidrológico. En este trabajo se analiza si los árboles, que crecen en diferentes posiciones geomorfológicas, registran la absorción de metales durante eventos de inundaciones. Para ello, se aplicaron análisis dendroquímicos a veinticinco ejemplares de la especie Pinus pinaster Ait. que crecen en las orillas del río Odiel (suroeste de España). También se analizaron cinco árboles de referencia que crecen alejados del cauce del río. Los árboles fueron muestreados con una barrena de Pressler (diámetro 1 cm) y las muestras fueron dendrocronológicamente fechadas, aislando bloques de 5 años que coincidían con eventos de inundaciones. Las concentraciones de metales tóxicos en muestras de árboles se midieron en dichos bloques mediante espectrometría de masas de plasma (ICPM). Los resultados revelan una clara correlación entre la acumulación de metales tóxicos y la ubicación geomorfológica de los árboles. La absorción de elementos metálicos fue mucho mayor en los árboles ubicados en el banco de orilla que en los árboles que crecen en las barras de sedimentos. Por otro lado, en los árboles más alejados del canal principal del río solo detectamos señales químicas después de las mayores inundaciones, pero no después de eventos más pequeños. Concluimos que la posición del árbol condiciona la señal dendroquímica asociada a procesos fluviales, aunque todavía se requieren más estudios para discernir los vínculos con eventos de inundaciones.

• English

  Mining activity is often responsible for the drainage of acid or metal-enriched waters to fluvial systems. The release of metals is especially disturbing due to the toxicity and persistence of these products and their accumulation in the biosphere. Hence, a systematic detection and delimitation of highly polluted floodplains and linkages between pollution and high-flow stages would likely assist the improvement of land management and ease the design of mitigation or rehabilitation measures. Here we test how trees growing in different geomorphic positions along a fluvial system uptake metal during floods and how these uptakes can be documented “a posteriori”. To this end, we apply dendrogeochemical analyses to twenty Pinus pinaster Ait. trees growing on the banks of Odiel River (south-western Spain) as well as to five reference trees growing outside the river channel. In the field, trees were sampled with a large-diameter (1 cm) increment borer. In the lab, tree-ring series were dendrochronologically cross dated and separated into 5-yr blocks, so that wood blocks contained the dates of major floods. Then, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICPM) was employed to evaluate toxic metal concentrations in trees. Results point to clear correlations between the accumulation of toxic metals and the geomorphic position of trees within the fluvial network. We show that morphological units along a river exert control on toxic metal concentrations in trees, with uptake being much higher in trees located on meander cut banks than in trees growing on point-bar structures. Besides, we detect chemical signatures in trees located farthest away from the main river channel after the largest floods, but not in the aftermath of smaller events. We conclude that tree position is the single-most important determinant for metallic pollution in an environment controlled by fluvial processes, but also find that more studies are still needed to determine linkages with individual floods and interactions of metal uptake in roots via the water table in the river corridor.