{"id":{"repo_id":"upc-spain","oai_identifier":"oai:repositorio.upct.es:10317/24869"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/upc-spain/oai:repositorio.upct.es:10317/24869","repository":{"repo_id":"upc-spain","name":"Universidad Politécnica de Cartagena","base_url":"http://repositorio.upct.es/oai/request"},"display":{"title":"Fuentes, comportamiento y evaluación del riesgo ambiental de metales pesados y elementos de tierras raras en el distrito minero de Mazarrón, Sureste de España","abstract":"[ES] Las actividades mineras han generado problemas ambientales persistentes en numerosas regiones del mundo debido a la acumulación y dispersión de elementos potencialmente tóxicos (PTEs) y elementos de tierras raras (REEs) en los suelos y los ecosistemas. El distrito minero de Mazarrón, en el sureste de España, constituye un ejemplo claro de una zona gravemente afectada por la actividad minera. Esta tesis doctoral integra tres estudios que evalúan las fuentes, la distribución espacial, la movilidad y los riesgos ecológicos de los PTEs y REEs, así como el potencial de las plantas nativas para la recuperación sostenible de suelos contaminados. El primer estudio examinó la distribución vertical y el comportamiento geoquímico de metales y metaloides en residuos mineros abandonados. Se registraron condiciones fuertemente ácidas (pH < 4) y concentraciones muy elevadas de Cd, Zn y Pb, claramente por encima de los límites internacionales de calidad del suelo. También se observó una asociación geoquímica consistente entre los REEs y los metales pesados, lo que indica que tanto el fondo geológico como las actividades mineras antropogénicas influyen en sus patrones de presencia y enriquecimiento. El segundo estudio analizó los suelos naturales y la vegetación nativa que crece en las proximidades de las balsas de residuos, con el fin de evaluar el potencial de estas especies para su uso en fitorremediación de zonas contaminadas por metales. Entre las especies estudiadas, Piptatherum miliaceum mostró una notable capacidad para ser empleada en programas de fitoestabilización, especialmente para Cd, Cu, As y Pb. Por el contrario, Salsola oppositifolia presentó características adecuadas para su uso en programas de fitoextracción de Zn, Cd, Mn y Mo. Estos resultados subrayan la importancia de las plantas halófitas nativas en la mejora de la calidad del suelo y en la reducción de la dispersión de metales en entornos mineros semiáridos. El tercer estudio evaluó los suelos y residuos mineros mediante técnicas geoquímicas y geoestadísticas. Los índices aplicados (Igeo, CF, PLI y RI) evidenciaron contaminación severa a extrema, con el Cd como el elemento de mayor biodisponibilidad y riesgo ecológico. La acidez y la salinidad del suelo se confirmaron como los principales factores que controlan la movilidad y distribución de los metales. En conjunto, los tres estudios mejoran la comprensión de la dinámica ambiental de los PTEs y REEs en zonas mineras. La tesis propone el control del pH, la inmovilización de metales y el uso de especies nativas tolerantes como estrategias esenciales para mitigar la contaminación y promover la rehabilitación sostenible del distrito minero de Mazarrón.[ENG] Mining activities have generated persistent environmental problems worldwide through the accumulation and dispersion of potentially toxic elements (PTEs) and rare earth elements (REEs) in soils and surrounding ecosystems. The Mazarrón mining district in southeastern Spain is a clear example of a landscape strongly affected by historical extraction practices. This PhD thesis integrates three complementary studies that examine the sources, spatial distribution, mobility, and ecological risks of PTEs and REEs, as well as the potential of native plant species to support the sustainable recovery of contaminated soils. The first study investigated the vertical distribution and geochemical behavior of metal(loid)s and REEs in abandoned mine tailings. The tailings showed highly acidic conditions (pH < 4) and extremely elevated concentrations of Cd, Zn, and Pb, frequently surpassing international soil quality thresholds. A strong geochemical association between REEs and major metals was observed, indicating that both geological background and historical mining activities play key roles in controlling their enrichment and distribution. The second study analyzed natural soils and native vegetation growing near the tailings ponds to evaluate their suitability for phytoremediation in metal-contaminated areas. Among the species studied, Piptatherum miliaceum demonstrated a notable capacity for phytostabilization, particularly for Cd, Cu, As, and Pb. In contrast, Salsola oppositifolia showed favorable traits for the phytoextraction of Zn, Cd, Mn, and Mo. These findings highlight the relevance of native halophytic species in improving soil conditions and limiting metal dispersion in semi-arid mining environments. The third study provided an integrated environmental assessment of soils and mine wastes using geochemical and geostatistical tools. Indices such as the Geo-accumulation Index (Igeo), Contamination Factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Ecological Risk Index (RI) revealed severe to extreme contamination across the district. Cadmium showed the highest bioavailability and ecological risk, whereas Pb and Zn, although abundant, exhibited comparatively lower mobility. Soil acidity and salinity emerged as the dominant factors controlling metal distribution and behavior. Taken together, the three studies offer a comprehensive understanding of the environmental dynamics of PTEs and REEs in mining-affected landscapes. The thesis highlights the importance of pH stabilization, metal immobilization, and the use of tolerant native species as essential strategies for mitigating contamination and promoting the sustainable rehabilitation of the Mazarrón mining district.","abstract_html":"[ES] Las actividades mineras han generado problemas ambientales persistentes en numerosas regiones del mundo debido a la acumulación y dispersión de elementos potencialmente tóxicos (PTEs) y elementos de tierras raras (REEs) en los suelos y los ecosistemas. El distrito minero de Mazarrón, en el sureste de España, constituye un ejemplo claro de una zona gravemente afectada por la actividad minera. Esta tesis doctoral integra tres estudios que evalúan las fuentes, la distribución espacial, la movilidad y los riesgos ecológicos de los PTEs y REEs, así como el potencial de las plantas nativas para la recuperación sostenible de suelos contaminados. El primer estudio examinó la distribución vertical y el comportamiento geoquímico de metales y metaloides en residuos mineros abandonados. Se registraron condiciones fuertemente ácidas (pH &lt; 4) y concentraciones muy elevadas de Cd, Zn y Pb, claramente por encima de los límites internacionales de calidad del suelo. También se observó una asociación geoquímica consistente entre los REEs y los metales pesados, lo que indica que tanto el fondo geológico como las actividades mineras antropogénicas influyen en sus patrones de presencia y enriquecimiento. El segundo estudio analizó los suelos naturales y la vegetación nativa que crece en las proximidades de las balsas de residuos, con el fin de evaluar el potencial de estas especies para su uso en fitorremediación de zonas contaminadas por metales. Entre las especies estudiadas, Piptatherum miliaceum mostró una notable capacidad para ser empleada en programas de fitoestabilización, especialmente para Cd, Cu, As y Pb. Por el contrario, Salsola oppositifolia presentó características adecuadas para su uso en programas de fitoextracción de Zn, Cd, Mn y Mo. Estos resultados subrayan la importancia de las plantas halófitas nativas en la mejora de la calidad del suelo y en la reducción de la dispersión de metales en entornos mineros semiáridos. El tercer estudio evaluó los suelos y residuos mineros mediante técnicas geoquímicas y geoestadísticas. Los índices aplicados (Igeo, CF, PLI y RI) evidenciaron contaminación severa a extrema, con el Cd como el elemento de mayor biodisponibilidad y riesgo ecológico. La acidez y la salinidad del suelo se confirmaron como los principales factores que controlan la movilidad y distribución de los metales. En conjunto, los tres estudios mejoran la comprensión de la dinámica ambiental de los PTEs y REEs en zonas mineras. La tesis propone el control del pH, la inmovilización de metales y el uso de especies nativas tolerantes como estrategias esenciales para mitigar la contaminación y promover la rehabilitación sostenible del distrito minero de Mazarrón.[ENG] Mining activities have generated persistent environmental problems worldwide through the accumulation and dispersion of potentially toxic elements (PTEs) and rare earth elements (REEs) in soils and surrounding ecosystems. The Mazarrón mining district in southeastern Spain is a clear example of a landscape strongly affected by historical extraction practices. This PhD thesis integrates three complementary studies that examine the sources, spatial distribution, mobility, and ecological risks of PTEs and REEs, as well as the potential of native plant species to support the sustainable recovery of contaminated soils. The first study investigated the vertical distribution and geochemical behavior of metal(loid)s and REEs in abandoned mine tailings. The tailings showed highly acidic conditions (pH &lt; 4) and extremely elevated concentrations of Cd, Zn, and Pb, frequently surpassing international soil quality thresholds. A strong geochemical association between REEs and major metals was observed, indicating that both geological background and historical mining activities play key roles in controlling their enrichment and distribution. The second study analyzed natural soils and native vegetation growing near the tailings ponds to evaluate their suitability for phytoremediation in metal-contaminated areas. Among the species studied, Piptatherum miliaceum demonstrated a notable capacity for phytostabilization, particularly for Cd, Cu, As, and Pb. In contrast, Salsola oppositifolia showed favorable traits for the phytoextraction of Zn, Cd, Mn, and Mo. These findings highlight the relevance of native halophytic species in improving soil conditions and limiting metal dispersion in semi-arid mining environments. The third study provided an integrated environmental assessment of soils and mine wastes using geochemical and geostatistical tools. Indices such as the Geo-accumulation Index (Igeo), Contamination Factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Ecological Risk Index (RI) revealed severe to extreme contamination across the district. Cadmium showed the highest bioavailability and ecological risk, whereas Pb and Zn, although abundant, exhibited comparatively lower mobility. Soil acidity and salinity emerged as the dominant factors controlling metal distribution and behavior. Taken together, the three studies offer a comprehensive understanding of the environmental dynamics of PTEs and REEs in mining-affected landscapes. 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El segundo estudio analizó los suelos naturales y la vegetación nativa que crece en las proximidades de las balsas de residuos, con el fin de evaluar el potencial de estas especies para su uso en fitorremediación de zonas contaminadas por metales. Entre las especies estudiadas, Piptatherum miliaceum mostró una notable capacidad para ser empleada en programas de fitoestabilización, especialmente para Cd, Cu, As y Pb. Por el contrario, Salsola oppositifolia presentó características adecuadas para su uso en programas de fitoextracción de Zn, Cd, Mn y Mo. Estos resultados subrayan la importancia de las plantas halófitas nativas en la mejora de la calidad del suelo y en la reducción de la dispersión de metales en entornos mineros semiáridos. El tercer estudio evaluó los suelos y residuos mineros mediante técnicas geoquímicas y geoestadísticas. Los índices aplicados (Igeo, CF, PLI y RI) evidenciaron contaminación severa a extrema, con el Cd como el elemento de mayor biodisponibilidad y riesgo ecológico. La acidez y la salinidad del suelo se confirmaron como los principales factores que controlan la movilidad y distribución de los metales. En conjunto, los tres estudios mejoran la comprensión de la dinámica ambiental de los PTEs y REEs en zonas mineras. La tesis propone el control del pH, la inmovilización de metales y el uso de especies nativas tolerantes como estrategias esenciales para mitigar la contaminación y promover la rehabilitación sostenible del distrito minero de Mazarrón.[ENG] Mining activities have generated persistent environmental problems worldwide through the accumulation and dispersion of potentially toxic elements (PTEs) and rare earth elements (REEs) in soils and surrounding ecosystems. The Mazarrón mining district in southeastern Spain is a clear example of a landscape strongly affected by historical extraction practices. This PhD thesis integrates three complementary studies that examine the sources, spatial distribution, mobility, and ecological risks of PTEs and REEs, as well as the potential of native plant species to support the sustainable recovery of contaminated soils. The first study investigated the vertical distribution and geochemical behavior of metal(loid)s and REEs in abandoned mine tailings. The tailings showed highly acidic conditions (pH < 4) and extremely elevated concentrations of Cd, Zn, and Pb, frequently surpassing international soil quality thresholds. A strong geochemical association between REEs and major metals was observed, indicating that both geological background and historical mining activities play key roles in controlling their enrichment and distribution. The second study analyzed natural soils and native vegetation growing near the tailings ponds to evaluate their suitability for phytoremediation in metal-contaminated areas. Among the species studied, Piptatherum miliaceum demonstrated a notable capacity for phytostabilization, particularly for Cd, Cu, As, and Pb. In contrast, Salsola oppositifolia showed favorable traits for the phytoextraction of Zn, Cd, Mn, and Mo. These findings highlight the relevance of native halophytic species in improving soil conditions and limiting metal dispersion in semi-arid mining environments. The third study provided an integrated environmental assessment of soils and mine wastes using geochemical and geostatistical tools. Indices such as the Geo-accumulation Index (Igeo), Contamination Factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Ecological Risk Index (RI) revealed severe to extreme contamination across the district. Cadmium showed the highest bioavailability and ecological risk, whereas Pb and Zn, although abundant, exhibited comparatively lower mobility. Soil acidity and salinity emerged as the dominant factors controlling metal distribution and behavior. Taken together, the three studies offer a comprehensive understanding of the environmental dynamics of PTEs and REEs in mining-affected landscapes. 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El segundo estudio analizó los suelos naturales y la vegetación nativa que crece en las proximidades de las balsas de residuos, con el fin de evaluar el potencial de estas especies para su uso en fitorremediación de zonas contaminadas por metales. Entre las especies estudiadas, Piptatherum miliaceum mostró una notable capacidad para ser empleada en programas de fitoestabilización, especialmente para Cd, Cu, As y Pb. Por el contrario, Salsola oppositifolia presentó características adecuadas para su uso en programas de fitoextracción de Zn, Cd, Mn y Mo. Estos resultados subrayan la importancia de las plantas halófitas nativas en la mejora de la calidad del suelo y en la reducción de la dispersión de metales en entornos mineros semiáridos. El tercer estudio evaluó los suelos y residuos mineros mediante técnicas geoquímicas y geoestadísticas. Los índices aplicados (Igeo, CF, PLI y RI) evidenciaron contaminación severa a extrema, con el Cd como el elemento de mayor biodisponibilidad y riesgo ecológico. La acidez y la salinidad del suelo se confirmaron como los principales factores que controlan la movilidad y distribución de los metales. En conjunto, los tres estudios mejoran la comprensión de la dinámica ambiental de los PTEs y REEs en zonas mineras. La tesis propone el control del pH, la inmovilización de metales y el uso de especies nativas tolerantes como estrategias esenciales para mitigar la contaminación y promover la rehabilitación sostenible del distrito minero de Mazarrón.[ENG] Mining activities have generated persistent environmental problems worldwide through the accumulation and dispersion of potentially toxic elements (PTEs) and rare earth elements (REEs) in soils and surrounding ecosystems. The Mazarrón mining district in southeastern Spain is a clear example of a landscape strongly affected by historical extraction practices. This PhD thesis integrates three complementary studies that examine the sources, spatial distribution, mobility, and ecological risks of PTEs and REEs, as well as the potential of native plant species to support the sustainable recovery of contaminated soils. The first study investigated the vertical distribution and geochemical behavior of metal(loid)s and REEs in abandoned mine tailings. The tailings showed highly acidic conditions (pH < 4) and extremely elevated concentrations of Cd, Zn, and Pb, frequently surpassing international soil quality thresholds. A strong geochemical association between REEs and major metals was observed, indicating that both geological background and historical mining activities play key roles in controlling their enrichment and distribution. The second study analyzed natural soils and native vegetation growing near the tailings ponds to evaluate their suitability for phytoremediation in metal-contaminated areas. Among the species studied, Piptatherum miliaceum demonstrated a notable capacity for phytostabilization, particularly for Cd, Cu, As, and Pb. In contrast, Salsola oppositifolia showed favorable traits for the phytoextraction of Zn, Cd, Mn, and Mo. These findings highlight the relevance of native halophytic species in improving soil conditions and limiting metal dispersion in semi-arid mining environments. The third study provided an integrated environmental assessment of soils and mine wastes using geochemical and geostatistical tools. Indices such as the Geo-accumulation Index (Igeo), Contamination Factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Ecological Risk Index (RI) revealed severe to extreme contamination across the district. Cadmium showed the highest bioavailability and ecological risk, whereas Pb and Zn, although abundant, exhibited comparatively lower mobility. Soil acidity and salinity emerged as the dominant factors controlling metal distribution and behavior. Taken together, the three studies offer a comprehensive understanding of the environmental dynamics of PTEs and REEs in mining-affected landscapes. 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