Recuperación de terrenos contaminados por metales pesados y arsénico mediante técnicas de fioestabilización

Consecuencia de la intensa actividad industrial, especialmente las explotaciones de minería metálica, existe en Asturias gran superficie de terrenos baldíos con elevada concentración de elementos contaminantes en el suelo como son los metales pesados y As, suponiendo una importante fuente de riesgo. Más allá de las técnicas físicas habituales, se encuentran en auge, por su menor coste y sus efectos positivos sobre el medio, la aplicación de técnicas fitocorrectoras, surgiendo la necesidad de búsqueda de especies tolerantes, que mejoren la calidad del suelo y permitan el éxito en el establecimiento de la técnica. La aplicación de la técnica fioestabilizadora, que consiste en la inmovilización de los metales pesados y As en el suelo, mediante el empleo de especies y agregado de enmiendas, ha sido el propósito general de estudio; evaluando su impacto sobre la calidad del suelo, y su efecto sobre la disponibilidad de los metales y As. Se han desarrollado estudios a escala de campo en dos emplazamientos catalogados como contaminados en el Principado de Asturias (la antigua explotación de Mercurio “El Terronal” y la clausurada fábrica de fertilizantes “NitrAstur”), con la implementación de parcelas experimentales que contenían especies nativas que resultaron de interés (Betula celtiberica, Salix atrocinerea, Medicago lupulina, Lotus corniculatus, Lotus hispidus, Calluna vulgaris). Los diferentes ensayos experimentales consistieron en la aplicación de enmiendas orgánicas e inorgánicas en diferentes concentraciones con el fin de optimizar la efectividad del método además de modificar los procesos de interacción del sistema suelo-planta. A escala de invernadero se establecieron ensayos de germinación no sólo complementarios a los establecidos a escala real, sino que se empleó además terreno y especies que resultaron de interés en la evaluación y valoración del estado de un tercer emplazamiento que es la mina “La Torre” de Olicio; lo cual permitió conocer el efecto de las elevadas concentraciones de elementos contaminantes sobre el crecimiento y desarrollo de las especies. Además, resultó necesario evaluar la evolución natural del medio. Se establecieron para ello cuadrantes de seguimiento que han permitido conocer la importancia y diversidad de las especies que se desarrollan sin ningún tipo de mecanismo inductivo. Se completaron los estudios de evolución natural con el estudio en profundidad de la especie Equisetum telmateia dominante en la antigua mina “La Soterraña”. El estudio previo a la implementación de los ensayos ha condicionado el éxito de la técnica. Las especies empleadas no mostraron problemas de adaptación en los suelos y la aplicación de la técnica ha contribuido a la mejora de la calidad del suelo, sobre el crecimiento de especies vegetales y a la reducción de la disponibilidad de los metales pesados y As en el terreno (condicionada por factores edáficos como pH, la materia orgánica y la concentración de Nitrógeno y Potasio). De la totalidad de los ensayos establecidos, en el emplazamiento de “El Terronal”, el sauce endémico de la Península Ibérica Salix atrocinerea se seleccionó como la especie más interesante en la fitoestabilización del emplazamiento de “El Terronal”. Mientras que el abedul endémico del Noroeste Ibérico Betula celtiberica es una especie de interés en el establecimiento de ensayos fitoestabilizadores en la antigua fábrica de fertilizantes “NitrAstur”, por su comportamiento metalófito exclusor, junto con la leguminosa pratense Lotus corniculatus. Se han identificado además especies que por su comportamiento hiperacumulador de metales pesados y metaloides, resultan de interés en la aplicación de la tecnología de fitoextracción, el brezo Calluna vulgaris mostró un comportamiento hiperacumulador de As, Hg y Pb al igual que la leguminosa Lotus hispidus, la cual ha mostrado una reducción significativa de su capacidad de acumulación de As con la adición de enmienda inorgánica, que en contraposición supuso un aumento de la translocación de Hg, Pb y Cu. La cola de caballo o Equisetum telmateia mostró un elevado potencial de fitoextracción de Hg, pero resultó ser de interés en la estabilización y/o inmovilización del As en su sistema radical. La reducción de la disponibilidad de los elementos contaminantes del terreno, la mejora que la aplicación de la técnica ha provocado sobre la calidad del suelo y la identificación de especies vegetales de carácter exclusor de metales pesados y As, avalan la aplicación de la técnica de fitoestabilización en la recuperación de terrenos fuertemente contaminados por metales pesados y As

Screening of Pioneer Metallophyte Plant Species with Phytoremediation Potential at a Severely Contaminated Hg and As Mining Site

Phytoremediation of mine soils contaminated by potentially toxic elements (PTEs) requires the use of tolerant plants given the specific conditions of toxicity in the altered soil ecosystems. In this sense, a survey was conducted in an ancient Hg-mining area named “El Terronal” (Asturias, Spain) which is severely affected by PTE contamination (As, Hg, Pb) to obtain an inventory of the spontaneous natural vegetation. A detailed habitat classification was performed and a specific index of coverage was applied after a one-year quadrat study in various sampling stations; seven species were finally selected (Agrostis tenuis, Betula celtiberica, Calluna vulgaris, Dactylis glomerata, Plantago lanceolata, Salix atrocinerea and Trifolium repens). A total of 21 samples (3 per plant) of the soil–plant system were collected and analyzed for the available and total concentrations of contaminants in soil and plants (roots and aerial parts). Most of the studied plant species were classified as non-accumulating plants, with particular exceptions as Calluna vulgaris for Pb and Dactylis glomerata for As. Overall, the results revealed interest for phytoremediation treatments, especially phytostabilization, as most of the plants studied were classified as excluder metallophytes

Environmental Forensic Study and Remediation Feasibility in an Abandoned Industrial Site

An environmental forensic study was developed in a former industrial area in southern Spain. Previous information about the site revealed arsenic and hydrocarbons affection exceeding soil screening levels. A full characterisation of arsenic affection was thus performed. In this regard, the bioavailable fractions, arsenic speciation and grain-size distribution were determined. Two different polluted types of soils/fillers were identified. The first one is affected by non-bioavailability As(V) concentrations on the finer fraction, and the other one is affected by As(III) and As(V) with higher bioavailability than the other case, affecting all grain-size fractions homogeneously. Notably the textures are very heterogeneous within the site. On the other hand, hydrocarbons affection was also studied. Cuantitative and cualitative organic analyses revealed the presence of organic products with differing degree of degradation (naphthas). An additional microbiological study revealed regular microbial counts for a non-fertilized soil, and an edaphological characterization showed alkaline soils with low levels of nutrients and natural organic matter. The information gathered was used to evaluate remediation feasibility. Soil washing was selected as an interesting possibility for arsenic removal, although grain-size distribution must be studied carefully because of high variability. As regards as organics, bioremediation is a valuable option due to the suitable microbiology and the type of hydrocarbons found, together with the usual low costs of techniques such as landfarming or biopiles

Reconstrucción paleoambiental de la Turbera de Las Conchas (Asturias, N. España) a partir del registro de Pb y tierras raras

Se analizó el contenido inorgánico en el registro de 3.2 m de la Turbera ombrotrófica de Las Conchas (Llanes, Asturias) que comprende los últimos 8000 años cal BP. El registro del Pb presenta oscilaciones a lo largo del sondeo, habiéndose podido discriminar el origen natural (litogénico) o antrópico. En la base del registro (ca. 8000-7000 años cal BP), coincidiendo con la presencia de lutitas, el Pb es de origen principalmente litogénico, mientras que hay máximos que estarían ligados a contaminación antrópica, principalmente derivada de explotaciones mineras y al desarrollo industrial. Existen un incremento de la concentración del Pb en 240 cm (ca. 5000 años cal BP) y 150 cm (ca. 3300 años cal BP) que pudieran estar originados por deforestación o actividades agrícolas, aunque no se descarta que pudieran ser valores anómalos. Entre 100 cm y 80 cm (ca. 2400- 2000 años cal BP) existe un aumento significativo de la concentración de Pb que podría relacionarse con la actividad minera del Pb en la época romana (cf. Martínez Cortizas et al., 1997, 2002; Gallego et al., 2013). De hecho, se estima que el 60% de la producción romana del Pb provenía de España (Nriagu, 1983) y en las cercanías de la zona de estudio se explotaron minas (Rodríguez Terente et al., 2006). Con la caída del Imperio Romano la concentración de Pb decrece alcanzando valores mínimos. Desde los 30 cm (ca. 500 años cal BP) se inicia una tendencia ascendente, posiblemente ligada a la explotación de minas en zonas cercanas (cf. Rodríguez Terente et al. 2006). En la parte superior del registro se alcanzan valores de 75 mg/kg, lo que se relaciona con el inicio de la revolución industrial y la introducción de la gasolina con plomo en la década de 1920, la mayor fuente de emisiones en España a partir de la década de 1970 (Rubio, 2005). Asimismo, hay que considerar la existencia de una planta metalúrgica de Zn y Pb en Avilés y en un radio de 100 km se encuentran las minas de Pb-Zn de Reocín. Aunque en otros estudios de turberas los valores de Pb a techo del registro descienden (Kempter, 1997; Bränvall et al., 1999; Shotyk, 2002; Weiss et al., 2002; Martínez-Cortizas et al., 2002) considerándose un fenómeno de carácter global, no es así en este caso pudiendo deberse a la falta de registro de los últimos años. De hecho, actualmente Las Conchas es una pradera donde pasta el ganado. Además, el contenido en cenizas, que presenta valores más elevados en la parte superior del sondeo (Ortiz et al., 2016) y las dataciones de carbono-14 indican la probable existencia de hiatos. La concentración de tierras raras (REE) muestra similitudes con el registro de Pb. Cabe señalar que las REE ligeras tienen una abundancia significativamente mayor que las pesadas. Las concentraciones más altas se observan en la base del registro coincidiendo con la presencia de lutitas. Es destacable el aumento significativo de REE en la época Romana, aunque entre 120-100cm (ca. 2700-2400 años cal. BP) también se observa un incremento, coincidiendo con un aumento del Pb litogénico. Asimismo, en los 30 cm superiores se produce un incremento de la concentración de REE, aunque no tan pronunciado como en el caso del Pb antropogénico, pero con alta correlación con el Pb litogénico. A techo del registro se observa un descenso de REE. La anomalía de Ce presenta valores cercanos a la unidad, indicando condiciones reductoras en consonancia con las características de la turbera