Trazabilidad de elementos potencialmente peligrosos en humedales con influencia minera
- Autores: Carmen Hernandez
- Directores de la Tesis: María José Martínez Sánchez (dir. tes.), María del Carmen Pérez Sirvent (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Isabel González-Díez (presid.), María de la Luz García Lorenzo (secret.), Concepción Marcos Diego (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
- Resumen
La trazabilidad de elementos químicos potencialmente peligrosos (EPT) para la salud y los ecosistemas es uno de los temas que mayor relevancia actual para los investigadores dentro del campo multidisciplinar del análisis de riesgos (AR). En este trabajo se entiende "trazabilidad" como destino y transporte de EPTs en el suelo, rizosfera y planta en sistemas críticos como son humedales desarrollados en zonas de influencia minera. El estudio comprende no solo EPTs típicos como arsénico, plomo, cadmio, zinc, cobre y manganeso, sino también otros como silicio, hierro y fósforo que tienen un papel esencial en estos procesos.
Las experiencias desarrolladas en esta Tesis están relacionadas con los trabajos llevados a cabo por el grupo de investigación Contaminación de Suelos (E48-08 de la Universidad de Murcia) en el contexto del Proyecto Piloto de restauración de los suelos contaminados de la Bahía de Portmán (Murcia, España) iniciados en el año 2008.Pretenden aportar una solución viable y ecoeficiente al problema de los drenajes de aguas acidas que se producen en las inmediaciones de la bahía, que incidirían negativamente en ella una vez restaurada.
Diseño de la Experiencia Los experimentos se llevaron a cabo en dos estanques (7x3 m). En uno de ellos se depositó arena negra obtenida de la Bahía mientras que el otro contenía una mezcla de arena amarilla de la misma zona mezclada con un relleno calizo. En los dos estanques se añadió agua para obtener humedales artificiales. Por otra parte, se prepararon macetas (15 conjuntos) que contenían mezclas de arenas negras, arenas amarillas, relleno calizo y turba en diferentes proporciones. Las macetas, colocadas en los estanques se emplearon para cultivar tres diferentes plantas (Iris pseudacorus, Juncus effusus y Phragmites australis). Cada experiencia se hizo en triplicado. Los resultados que se presentan en la Memoria corresponden al total de 135 experiencias (15x3x3) El esquema general de la metodología fue: 1.- Estudio de la rizosfera. Parámetros físico-químicos generales. Determinaciones analíticas para obtener los niveles de EPTs. Mineralogía. Estudios de movilidad.
2.- Estudio de las plantas (tallo y raíz). Niveles de EPTs, Si y P. Obtención de los coeficientes de bioacumulación. Estudio mediante microscopía de barrido electrónico con sonda para microanálisis 3.- Tratamiento estadístico de los datos para obtener correlaciones y conclusiones Una vez aplicada la metodología se alcanzaron las conclusiones, entre ellas: El comportamiento de los EPTs en las diferentes rizosferas depende en gran medida de la proporción de arena y de su tipo, así como de la proporción de material calizo Los niveles de ETP fueron más altos en la raíz para las plantas cultivadas en las macetas que contenían arenas amarillas.
Se encontró silicio tanto en la parte aérea como en la raíz de los tres tipos de plantas. Fue más abundante para Phragmites seguida de Juncus El comportamiento de los EPTs en las plantas puede explicarse utilizando predictores obtenidos por aplicación de procedimientos de regresión lineal Los factores de bioconcentración dependen de cada elemento y del tipo de planta, además de su contenido en rizosfera El empleo de la microscopía de barrido electrónico con microanálisis basado en EDX es una herramienta muy útil que ha permitido estudiar la situación e interacciones de dichos elementos en la planta Esta memoria contiene un gran número de medidas analíticas u observaciones experimentales que se discuten poniendo de relieve las correlaciones entre los diferentes factores. Los datos y la discusión que se presentan aquí facilitan la modelización de sistemas similares emplazados en otros lugares con influencia minera.
The traceability of potentially toxic (harmful) chemical elements (PTEs) both for human health and ecosystems is a relevant research subject in risk analysis. The term "traceability" is used here in the meaning of fate and transport of PTEs in the soil, rizosphere and plants grown in wetlands developed in areas influenced by mining activities. The study deals with typical PTEs (arsenic, lead, cadmium, zinc, copper and manganese) as well as with other elements (silicon, iron and phosphorus) that playan essential role in these processes.
The experiments here outlined and studied in depth are related with the research line started in 2008 by the Group E48-08 of the University of Murcia (Contamination of soils) in the framework of the Pilot Project for the remediation of the Portman Bay (Murcia, Spain). The ultimate goal is to obtain a better understanding of the mechanisms involved in the soil-biota transfer of ETPs and the influence of the most relevant factors, thus providing the basis for a reliable, ecoefficient way to overcome the problems posed by the acid mine drainages (AMD) in the neighboringof the Bay. On the contrary, the AMDs would have a negative effect on the remediated zone.
Design of the experiments The experiments were carried out in two ponds (7x3 meters). Black sand obtained from the Bay was deposited in one of the ponds, the other containing a mixture of yellow sand from the same zone mixed with a calcareous filler. Water was incorporated to the ponds to simulate wetlands. On the other hand, pots were prepared by mixing, in different proportions, black or yellow sands obtained from the Bay with the calcareous filler and turba. A total of 15 sets of pots were used. The pots were placed inside the artificial wetlands and used for growing three plants (namely Iris pseudacorus, Juncus effuses and Phragmites australis). Each experiment was made in triplicate and so the results here presented correspond to the total 135 experiments set.
The methodology followed comprised: 1.- Study of the rizosphere. General physico-chemical parameters.Analytical determinations to obtain the levels of EPTs. Mineralogy. Mobilization studies.
2.- Study of the plants (stem and root). Levels of EPTs, Si and P. Bioaccumulation coefficients. Study by means of scanning electron microscopy with microanalysis 3.- Statistical treatment of the data to obtain correlations and conclusions In this way, several conclusions were reached: The behavior of the different rizospheres is critically dependent on the proportion of sand and stabilizing filler The levels of ETPs in root are higher for the plants growing in pots containing yellow sands Silicon was present in the three type of plants both in the aerial part and in root, the abundance being the highest for Phragmites, followed by Juncus The behavior of EPTs in the plants can be explained by means of predictors obtained by applying linear regression procedures.
The bioconcentration factors depend, not only of the level in the rizosphere, but on the particular element and plant.
The use of scanning electron microscopy with microanalysis based on EDX is confirmed to be a valuable tool to identify the preferential locations and interactions of EPTs in plants.
The memory contains a large number of analytical measurements and observations that are discussed in depth emphasizing the correlations among the experimental factors. The data and discussion here presented facilitate the modelization of systems in other places with similar environmental problems.
