Industrial environmental pollution as a determinant of the bioacumulation of metal(loid)s in Huelva
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Introduction: Huelva City, in SW Spain, encompasses chemical plants, refineries, fertilizer production facilities, and one of the largest phosphogypsum stacks globally, in addition to mining operations within the Iberian Pyrite Belt, that contribute to significant environmental pollution. The city faces higher mortality rates for cancers and heart diseases compared to the rest of Spain, as well as social inequalities. Understanding the sources, routes of exposure and impact of industrial and mining pollution is crucial for protecting public health and the environment, and to evaluate the potential contribution of industrial pollution to the mortality.
Objective: To study the association between the location of industrial pollution sources and their environmental pollution sites, and the bioaccumulation of metal(loid)s on Huelva City’s population.
Methology: Seventy sediment samples were collected from six different marshes in the Odiel-Tinto Estuary and one in the nearby unpolluted Piedras River Estuary in March 2021. The sediment textures were analysed, and pH, electrical conductivity (EC), and redox potential (Eh) were measured, while the concentrations of 48 chemical elements were determined. To assess the deposition of metal(loid)s in rainwater, 612 rainwater samples were collected using 17 rain gauges around the metropolitan area of Huelva from January 2021 to December 2022. pH, EC, major ions, and trace metals were detected in the soluble fraction of the rainwater. Fifty-five participants aged 20 to 85 from the city of Huelva were included in the MCC-Spain study. The elemental content of 16 metal(loid)s was analysed in toenail samples. Spatial variability in metal(loid) concentrations was studied using kriging.
Results: A unique pollution signature for PG stacks was identified, characterized by 20 elements including Gd, U, As, and Zn. AMD from mining waste deposits showed six key elements like Fe, Pb, and Mn. Sulphur marked AMD influence in the Tinto River, while beryllium indicated agricultural impact. Rainwater quality varied spatially, with enrichment of toxic metal(loid)s like As, Cr, and Ni near PG stacks, exceeding WHO guidelines for drinking water. Marine and industrial emissions also contributed to pollution. Huelva residents' toenails showed higher levels of As, Co, Cr, Ni, and Se compared to unpolluted areas, correlating with proximity to PG stacks and industrial complexes.
Conclusions: We identified distinct pollution signatures for PG stacks, separating metal exposure from other sources like AMD in the Odiel and Tinto Rivers and agricultural areas. Contributes to understanding the influence of various pollution sources in the Odiel-Tinto Estuary, establishing a baseline for assessing environmental and health impacts. Spatial variability in sediments and rainwater chemistry showed decreasing concentrations of harmful elements as distance from PG stacks increases. Higher levels of hazardous elements in Huelva residents' toenails were governed by anthropogenic factors, with distinct spatial variations in exposure. The research consistently demonstrates the influence of exposure sources on salt marsh sediments and rainfall in Huelva, identifying contamination hotspots and their impact on residents' metal(loid)s bioaccumulation. These findings underscore the need for targeted remediation efforts and continued monitoring to control the environmental and health impacts of industrial activities in Huelva.
Introducción: La ciudad de Huelva, en el suroeste de España, cuenta con plantas químicas, refinerías, instalaciones de producción de fertilizantes y uno de los mayores depósitos de fosfoyeso a nivel mundial, además de operaciones mineras dentro del Cinturón Piritoso Ibérico, que contribuyen a una contaminación ambiental significativa. La ciudad enfrenta tasas de mortalidad altas por cáncer y enfermedades cardíacas en comparación con el resto de España, así como desigualdades sociales. Conocer las fuentes, rutas de exposición e impacto de la contaminación industrial y minera es crucial para proteger la salud pública y el medio ambiente, y para evaluar la posible contribución de la contaminación industrial a la mortalidad. Objetivo: Estudiar la asociación entre la ubicación de las fuentes de contaminación industrial y sus sitios de contaminación ambiental, y la bioacumulación de metal(oid)es en la población de la ciudad de Huelva. Metodología: Se recogieron 70 muestras de sedimento de 6 marismas diferentes en el Estuario Odiel-Tinto y una en el cercano Estuario del Río Piedras, no contaminado. Se analizaron las texturas de los sedimentos, y se midieron el pH, la conductividad eléctrica (EC) y el potencial redox (Eh), y se determinaron las concentraciones de 48 elementos químicos. Para evaluar la deposición de metal(oid)es en el agua de lluvia, se recogieron 612 muestras de agua de lluvia utilizando 17 pluviómetros alrededor del área metropolitana de Huelva desde enero de 2021 hasta diciembre de 2022. Se midió pH, EC, iones principales y metales traza en la fracción soluble del agua de lluvia. Se incluyeron 55 participantes de entre 20 y 85 años de la ciudad de Huelva del estudio MCC-Spain. Se analizó el contenido elemental de 16 metal(oid)es en muestras de uñas de los pies. La variabilidad espacial en metal(oid)es se estudió utilizando kriging. Resultados: Se identificó una firma de contaminación única para los depósitos de fosfoyeso, caracterizada por 20 elementos, incluyendo Gd, U, As y Zn. El drenaje ácido de minas (AMD) de los depósitos de residuos mineros mostró seis elementos clave como Fe, Pb y Mn. El azufre marcó la influencia del AMD en el río Tinto, y el berilio indicó un impacto agrícola. La calidad del agua de lluvia varió espacialmente, con un enriquecimiento de metal(oid)es tóxicos como As, Cr y Ni cerca de los depósitos de fosfoyesos, superando las directrices de la OMS para agua potable. Las emisiones marinas e industriales también contribuyeron a la contaminación. Las uñas de los pies de los residentes de Huelva mostraron niveles más altos de As, Co, Cr, Ni y Se en comparación con áreas no contaminadas, correlacionándose con la proximidad a los depósitos de fosfoyesos y complejos industriales. Conclusiones: Se identificaron firmas de contaminación distintas para los depósitos de fosfoyeso, separando la exposición a metales de otras fuentes como la AMD en los ríos Odiel y Tinto y áreas agrícolas. Se ha establecido una línea base para evaluar los impactos ambientales y en la salud. La variabilidad espacial en la química de los sedimentos y el agua de lluvia mostró concentraciones decrecientes de elementos dañinos a medida que aumenta la distancia de los depósitos de fosfoyeso. Los niveles más altos de elementos peligrosos en las uñas de los residentes de Huelva fueron determinados por factores antropogénicos, con variaciones espaciales distintas en la exposición. Se demuestra la influencia de las fuentes de exposición en los sedimentos de marismas salinas y la lluvia en Huelva, identificando puntos críticos de contaminación y su impacto en la bioacumulación de metal(loid)s en los residentes. Estos hallazgos subrayan la necesidad de esfuerzos de remediación específicos y un monitoreo continuo para controlar los impactos ambientales y en la salud de las actividades industriales en Huelva.
Introducción: La ciudad de Huelva, en el suroeste de España, cuenta con plantas químicas, refinerías, instalaciones de producción de fertilizantes y uno de los mayores depósitos de fosfoyeso a nivel mundial, además de operaciones mineras dentro del Cinturón Piritoso Ibérico, que contribuyen a una contaminación ambiental significativa. La ciudad enfrenta tasas de mortalidad altas por cáncer y enfermedades cardíacas en comparación con el resto de España, así como desigualdades sociales. Conocer las fuentes, rutas de exposición e impacto de la contaminación industrial y minera es crucial para proteger la salud pública y el medio ambiente, y para evaluar la posible contribución de la contaminación industrial a la mortalidad. Objetivo: Estudiar la asociación entre la ubicación de las fuentes de contaminación industrial y sus sitios de contaminación ambiental, y la bioacumulación de metal(oid)es en la población de la ciudad de Huelva. Metodología: Se recogieron 70 muestras de sedimento de 6 marismas diferentes en el Estuario Odiel-Tinto y una en el cercano Estuario del Río Piedras, no contaminado. Se analizaron las texturas de los sedimentos, y se midieron el pH, la conductividad eléctrica (EC) y el potencial redox (Eh), y se determinaron las concentraciones de 48 elementos químicos. Para evaluar la deposición de metal(oid)es en el agua de lluvia, se recogieron 612 muestras de agua de lluvia utilizando 17 pluviómetros alrededor del área metropolitana de Huelva desde enero de 2021 hasta diciembre de 2022. Se midió pH, EC, iones principales y metales traza en la fracción soluble del agua de lluvia. Se incluyeron 55 participantes de entre 20 y 85 años de la ciudad de Huelva del estudio MCC-Spain. Se analizó el contenido elemental de 16 metal(oid)es en muestras de uñas de los pies. La variabilidad espacial en metal(oid)es se estudió utilizando kriging. Resultados: Se identificó una firma de contaminación única para los depósitos de fosfoyeso, caracterizada por 20 elementos, incluyendo Gd, U, As y Zn. El drenaje ácido de minas (AMD) de los depósitos de residuos mineros mostró seis elementos clave como Fe, Pb y Mn. El azufre marcó la influencia del AMD en el río Tinto, y el berilio indicó un impacto agrícola. La calidad del agua de lluvia varió espacialmente, con un enriquecimiento de metal(oid)es tóxicos como As, Cr y Ni cerca de los depósitos de fosfoyesos, superando las directrices de la OMS para agua potable. Las emisiones marinas e industriales también contribuyeron a la contaminación. Las uñas de los pies de los residentes de Huelva mostraron niveles más altos de As, Co, Cr, Ni y Se en comparación con áreas no contaminadas, correlacionándose con la proximidad a los depósitos de fosfoyesos y complejos industriales. Conclusiones: Se identificaron firmas de contaminación distintas para los depósitos de fosfoyeso, separando la exposición a metales de otras fuentes como la AMD en los ríos Odiel y Tinto y áreas agrícolas. Se ha establecido una línea base para evaluar los impactos ambientales y en la salud. La variabilidad espacial en la química de los sedimentos y el agua de lluvia mostró concentraciones decrecientes de elementos dañinos a medida que aumenta la distancia de los depósitos de fosfoyeso. Los niveles más altos de elementos peligrosos en las uñas de los residentes de Huelva fueron determinados por factores antropogénicos, con variaciones espaciales distintas en la exposición. Se demuestra la influencia de las fuentes de exposición en los sedimentos de marismas salinas y la lluvia en Huelva, identificando puntos críticos de contaminación y su impacto en la bioacumulación de metal(loid)s en los residentes. Estos hallazgos subrayan la necesidad de esfuerzos de remediación específicos y un monitoreo continuo para controlar los impactos ambientales y en la salud de las actividades industriales en Huelva.
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