Riesgos para la salud humana por arsénico y metales pesados en suelos/sedimentos costeros potencialmente contaminados

Abstract

Resumen La Tesis Doctoral “Riesgos para la salud humana por arsénico y metales pesados en suelos/sedimentos costeros potencialmente contaminados” se presenta bajo la modalidad de “Compendio de Publicaciones”: Aportación 1. Potential bioavailability assessment and distribution of heavy metal(oids) in cores from Portman Bay (SE, Spain). Publicada mayo 2019. https://doi.org/10.1144/geochem2018-054. Aportación 2. Assessment of risk from lead intake in mining areas: proposal of indicators. Publicada Junio2021. https://doi.org/10.1007/s10653-021-00995-y Aportación 3. Uptake of potentially toxic elements by edible plants in experimental mining Technosols: preliminary assessment. Publicada Octubre 2021. Environ Geochem Health (2022) 44:1649–1665. https://doi.org/10.1007/s10653-021-01091-x Las zonas costeras son las más dinámicas de la Tierra, donde interactúan el suelo, la atmósfera, el mar y el agua dulce. Son zonas muy vulnerables, con gran diversidad de ambientes y recursos, proclives al asentamiento de poblaciones a lo largo de la historia. En el mundo hay numerosas zonas minero metálicas abandonadas conque tienen influencia en zonas costeras y que han dejado un legado de terrenos abandonados contaminados por arsénico y metales pesados, bien por vertido directo o dispersados por vía hídrica y eólica. Más de 23 millones de personas viven en llanuras de inundación afectadas por minas tanto activas como inactivas. Una gran parte de estas zonas mineras tan degradadas necesitan ser recuperadas por su alto nivel de riesgo para la salud humana y de los ecosistemas. La toma de decisiones para su recuperación pivota sobre la caracterización del riesgo, es muy compleja, surgiendo cantidad de lagunas de onocimiento, e incertidumbres asociadas. Las experiencias de esta Tesis doctoral, se han llevado a cabo en la Región de Murcia, en función de diferentes escenarios, con los objetivos y conclusiones siguientes: Objetivo principal: “Aportaciones a la resolución de incertidumbres para el cálculo/estimación del riesgo para la salud humana por elementos potencialmente tóxicos, por arsénico y metales pesados, en especial el plomo, en suelos/ sedimentos contaminados por actividades mineras abandonadas en zonas costeras”. Objetivos parciales: - Caracterización de los residuos procedentes de la minería de sulfuros en la Bahía de Portmán y estimar riesgo potencial para la salud humana por arsénico y metales pesados.- Estimar/calcular las dosis de exposición al riesgo para la salud humana asociado a la ingesta de Plomo, y proponer un nuevo algoritmo para la sectorización de estos emplazamientos. - Calcular la transferencia de arsénico y metales pesados del suelo a las plantas comestibles por las personas y animales, en suelos experimentales afectados por la minería, para ver la accesibilidad. Conclusiones generales:El mejor conocimiento de la fuente contaminante facilita la identificación de elementos críticos y disminuye el nivel de incertidumbre. La mineralogía, junto al pH, granulometría y bioaccesibilidad son excelentes indicadores de riesgo de las zonas minero-metálicas El algoritmo en función de la peligrosidad de la fuente propuesto para la estimación/cálculo del riesgo por ingesta de plomo para la salud humana ha resultado ser válido para la evaluación de las zonas costeras con influencia minero-metálica. En los suelos de cultivo afectados, se recomienda que se realicen proyectos piloto o de demostración antes de emprender un nuevo cultivo. Los Tecnosoles obtenidos con filler calizo o residuos de la construcción han demostrado ser una tecnología adecuada para la rehabilitación/recuperación in situ de los suelos afectados por la minería. En función de los resultados globales, se propone una sectorización para la priorización de actuaciones de recuperación de zonas mineras abandonadas, en este caso aplicado a la Sierra Minera de Cartagena-La Unión.

The PhD thesis, entitled "Human health risks from arsenic and heavy metals in potentially contaminated coastal soils/sediments", is presented as a "Compendium of Publications". Contribution 1: Potential bioavailability assessment and distribution of heavy metal(oids) in cores from Portman Bay (SE, Spain). Published in May 2019. https://doi.org/10.1144/geochem2018-054 Contribution 2: Assessment of risk from lead intake in mining areas: proposal of indicators. Published in June 2021.https://doi.org/10.1007/s10653-021-00995-y Contribution 3: Uptake of potentially toxic elements by edible plants in experimental mining Technosols: preliminary assessment. Published in October 2021. https://doi.org/10.1007/s10653-021-01091-x Coastal zones represent the most dynamic areas on Earth, where the interaction of soil, atmosphere, sea and freshwater is particularly pronounced. They are highly vulnerable areas, characterised by a great diversity of environments and resources, and have been settled by populations throughout history. A considerable number of abandoned metal mining sites are located around the globe, with a notable impact on coastal regions. These sites have collectively left a legacy of brownfield areas contaminated by arsenic nd other heavy metals, either through direct dumping or through the dispersal of contaminants by water and wind. More than 23 million individuals reside in floodplains that have been affected by both active and inactive mines. A significant proportion of these highly degraded mining areas require reclamation due to their elevated risk to human and ecosystem health. The decision-making process for recovery is dependent on the accurate characterisation of risk, which is inherently complex due to the existence of numerous knowledge gaps and associated uncertainties. The experiences of this doctoral thesis were conducted in the Region of Murcia, across a range of scenarios, with the following objectives and conclusions in mind: Main objective: The objective of this research is to contribute to the resolution of uncertainties in the calculation and estimation of the risk to human health posed by potentially toxic elements, such as arsenic and heavy metals, particularly lead, in soils and sediments contaminated by abandoned mining activities in coastal areas. Partial objectives:The characterisation of waste from sulphide mining in Portmán Bay and the estimation of potential risk to human health from arsenic and heavy metals are the subjects of this study.It is necessary to estimate and calculate the exposure doses to human health risk associated with lead intake, and to propose a new algorithm for the sectorisation of these sites.Calculate the in vivo doses of arsenic and heavy metals transferred from soil to edible plants in experimental areas affected by mining and to propose an in situ remediation technology for agricultural soils. General conclusions: A more comprehensive understanding of the contaminant source enables the identification of critical elements and reduces the level of uncertainty. Mineralogy, in conjunction with pH, granulometry and bioaccessibility, constitutes an excellent set of risk indicators for metal-mining areas. The proposed source hazard-based algorithm for the estimation/calculation of the risk to human health from lead intake has been validated for the assessment of coastal areas with a mining-metallic influence. It is recommended that pilot or demonstration projects be carried out on affected cultivated soils before new cultivation is undertaken. Technosols obtained with limestone filler or construction waste have been demonstrated to be a suitable technology for in situ rehabilitation/reclamation of mining-affected soils. The results of the study indicate that a sectorisation approach is a suitable methodology for the prioritisation of actions for the recovery of abandoned mining areas. This approach has been applied to the Sierra Minera de Cartagena-La Unión.