Published March 26, 2021 | Version v1
Publication Open

Trace element contamination in the mine-affected stream sediments of Oued Rarai in north-western Tunisia: a river basin scale assessment

Creators

  • 1. National Office of Mines
  • 2. Sapienza University of Rome
  • 3. UCLouvain
  • 4. University of Carthage

Description

High-quality and accurate environmental investigations are essential for the evaluation of contamination and subsequent decision-making processes. A combination of environmental geochemical indices, multivariate analyses and geographic information system approach was successfully used to assess contamination status and source apportionment of trace elements (Ag, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, V and Zn) in surface stream sediments from the Oued Rarai basin in north-western Tunisia, containing various metal and metalloid ores. The contamination level reported in this study indicates a non-negligible potential ecological risk, mainly related to sediment transport along the river. Antimony (concentrations ranged from 0.02 to 297 mg kg-1 and Igeo > 5), arsenic (from 0.5 to 1490 mg kg-1 and Igeo > 5), lead (from 2.9 to 5150 mg kg-1 and Igeo > 5) mercury (from 0.05 to 54.4 mg kg-1 and Igeo > 5) and silver (from 0.05 to 9.4 mg kg-1 and Igeo > 5) showed the most crucial contamination. Besides, potential ecological risk index values were maximum for arsenic with a median of 302, indicating a very high to serious ecological risk (> 160). Results from correlation analysis and principal component analysis revealed three main geochemical associations related to lithologic, tectonic and anthropogenic sources. V, Cr and Cu mainly originated from natural bedrock and soil. Ag and Cd were more controlled by both natural and mining enrichments. Mercury and Pb were mostly influenced by the ancient ore-related activities at the Oued Rarai site and north-east-south-west trending faults. Finally, Sb, As, Ni and Zn were largely controlled by the siliciclastic continental Neogene sequences. Finally, the physical and chemical dynamics of the watershed system, lithological properties, mineralisation, tectonic settings and mobilisation of subsurface sediments largely controlled both concentrations and spatial patterns of trace elements in the study basin. These results need to be considered in the strategies of suitable environmental management at former and current mining sites in north-western Tunisia.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد التحقيقات البيئية عالية الجودة والدقيقة ضرورية لتقييم التلوث وعمليات صنع القرار اللاحقة. تم استخدام مزيج من المؤشرات الجيوكيميائية البيئية والتحليلات متعددة المتغيرات ونهج نظام المعلومات الجغرافية بنجاح لتقييم حالة التلوث وتوزيع المصادر للعناصر النزرة (Ag و As و Cd و Cr و Cu و Hg و Ni و Pb و Sb و V و Zn) في رواسب التيار السطحي من حوض وادي رراعى في شمال غرب تونس، والتي تحتوي على خامات معدنية ومعدنية مختلفة. يشير مستوى التلوث المبلغ عنه في هذه الدراسة إلى مخاطر بيئية محتملة لا يستهان بها، تتعلق بشكل أساسي بنقل الرواسب على طول النهر. أظهر الأنتيمون (تراوحت التركيزات من 0.02 إلى 297 مجم كجم 1 و إيجو > 5) والزرنيخ (من 0.5 إلى 1490 مجم كجم 1 و إيجو > 5) والرصاص (من 2.9 إلى 5150 مجم كجم 1 و إيجو > 5) والزئبق (من 0.05 إلى 54.4 مجم كجم 1 و إيجو > 5) والفضة (من 0.05 إلى 9.4 مجم كجم 1 و إيجو > 5) التلوث الأكثر أهمية. إلى جانب ذلك، كانت قيم مؤشر المخاطر البيئية المحتملة هي الحد الأقصى للزرنيخ بمتوسط 302، مما يشير إلى مخاطر بيئية عالية جدًا إلى خطيرة (> 160). كشفت نتائج تحليل الارتباط وتحليل المكونات الرئيسية عن ثلاث ارتباطات جيوكيميائية رئيسية تتعلق بالمصادر الحجرية والتكتونية والبشرية المنشأ. نشأت V و Cr و Cu بشكل أساسي من الصخور الطبيعية والتربة. كانت أغ و سد أكثر سيطرة من قبل كل من التخصيب الطبيعي والتعدين. تأثر الزئبق والرصاص في الغالب بالأنشطة القديمة المتعلقة بالركاز في موقع وادي رراعى والأخطاء الشائعة من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي. أخيرًا، تم التحكم في Sb و As و Ni و Zn إلى حد كبير من خلال تسلسل النيوجين القاري السيليسي. أخيرًا، تتحكم الديناميكيات الفيزيائية والكيميائية لنظام مستجمعات المياه والخصائص الحجرية والتمعدن والإعدادات التكتونية وتعبئة الرواسب تحت السطحية إلى حد كبير في كل من التركيزات والأنماط المكانية للعناصر النزرة في حوض الدراسة. يجب مراعاة هذه النتائج في استراتيجيات الإدارة البيئية المناسبة في مواقع التعدين السابقة والحالية في شمال غرب تونس.

Translated Description (French)

Des enquêtes environnementales de haute qualité et précises sont essentielles pour l'évaluation de la contamination et les processus décisionnels ultérieurs. Une combinaison d'indices géochimiques environnementaux, d'analyses multivariées et d'une approche par système d'information géographique a été utilisée avec succès pour évaluer l'état de contamination et la répartition des sources d'éléments traces (Ag, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, V et Zn) dans les sédiments de surface du bassin de l'Oued Rarai dans le nord-ouest de la Tunisie, contenant divers minerais métalliques et métalloïdes. Le niveau de contamination rapporté dans cette étude indique un risque écologique potentiel non négligeable, principalement lié au transport des sédiments le long de la rivière. L'antimoine (concentrations allant de 0,02 à 297 mg kg-1 et Igeo > 5), l'arsenic (de 0,5 à 1490 mg kg-1 et Igeo > 5), le plomb (de 2,9 à 5150 mg kg-1 et Igeo > 5), le mercure (de 0,05 à 54,4 mg kg-1 et Igeo > 5) et l'argent (de 0,05 à 9,4 mg kg-1 et Igeo > 5) ont montré la contamination la plus cruciale. En outre, les valeurs de l'indice de risque écologique potentiel étaient maximales pour l'arsenic avec une médiane de 302, indiquant un risque écologique très élevé à grave (> 160). Les résultats de l'analyse de corrélation et de l'analyse en composantes principales ont révélé trois associations géochimiques principales liées aux sources lithologiques, tectoniques et anthropiques. V, Cr et Cu provenaient principalement du substrat rocheux et du sol naturels. Ag et Cd étaient plus contrôlés par les enrichissements naturels et miniers. Le mercure et le plomb ont été principalement influencés par les anciennes activités liées au minerai sur le site d'Oued Rarai et les failles à tendance nord-est-sud-ouest. Enfin, Sb, As, Ni et Zn ont été largement contrôlés par les séquences néogènes continentales siliciclastiques. Enfin, la dynamique physique et chimique du système de bassin versant, les propriétés lithologiques, la minéralisation, les paramètres tectoniques et la mobilisation des sédiments souterrains ont largement contrôlé les concentrations et les schémas spatiaux des éléments traces dans le bassin d'étude. Ces résultats doivent être pris en compte dans les stratégies de gestion environnementale appropriée sur les sites miniers anciens et actuels du nord-ouest de la Tunisie.

Translated Description (Spanish)

Las investigaciones ambientales precisas y de alta calidad son esenciales para la evaluación de la contaminación y los procesos de toma de decisiones posteriores. Se utilizó con éxito una combinación de índices geoquímicos ambientales, análisis multivariados y enfoque de sistemas de información geográfica para evaluar el estado de contaminación y la distribución de fuentes de oligoelementos (Ag, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, V y Zn) en sedimentos de corrientes superficiales de la cuenca de Oued Rarai en el noroeste de Túnez, que contienen diversos minerales metálicos y metaloides. El nivel de contaminación reportado en este estudio indica un riesgo ecológico potencial no despreciable, principalmente relacionado con el transporte de sedimentos a lo largo del río. El antimonio (concentraciones comprendidas entre 0,02 y 297 mg kg-1 e Igeo > 5), el arsénico (de 0,5 a 1490 mg kg-1 e Igeo > 5), el plomo (de 2,9 a 5150 mg kg-1 e Igeo > 5), el mercurio (de 0,05 a 54,4 mg kg-1 e Igeo > 5) y la plata (de 0,05 a 9,4 mg kg-1 e Igeo > 5) mostraron la contaminación más importante. Además, los valores potenciales del índice de riesgo ecológico fueron máximos para el arsénico con una mediana de 302, lo que indica un riesgo ecológico muy alto a grave (> 160). Los resultados del análisis de correlación y el análisis de componentes principales revelaron tres asociaciones geoquímicas principales relacionadas con fuentes litológicas, tectónicas y antropogénicas. V, Cr y Cu se originaron principalmente en el lecho de roca natural y el suelo. Ag y Cd estaban más controlados por los enriquecimientos naturales y mineros. El mercurio y el Pb se vieron influenciados principalmente por las antiguas actividades relacionadas con el mineral en el sitio de Oued Rarai y las fallas de tendencia noreste-suroeste. Finalmente, Sb, As, Ni y Zn fueron controlados en gran medida por las secuencias siliciclásticas del neógeno continental. Finalmente, la dinámica física y química del sistema de cuencas, las propiedades litológicas, la mineralización, los ajustes tectónicos y la movilización de sedimentos subsuperficiales controlaron en gran medida tanto las concentraciones como los patrones espaciales de los oligoelementos en la cuenca de estudio. Estos resultados deben considerarse en las estrategias de gestión ambiental adecuada en sitios mineros antiguos y actuales en el noroeste de Túnez.

Files

s10653-021-00887-1.pdf.pdf

Files (4.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6ef0242adab61a2be0eb23acc6f23c56
4.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تلوث العناصر النزرة في رواسب مجرى وادي رراعى المتأثرة بالألغام في شمال غرب تونس: تقييم لحجم حوض النهر
Translated title (French)
Contamination par des éléments traces dans les sédiments de cours d'eau affectés par les mines de Oued Rarai dans le nord-ouest de la Tunisie : une évaluation à l'échelle du bassin hydrographique
Translated title (Spanish)
Contaminación por oligoelementos en los sedimentos del arroyo afectado por la mina de Oued Rarai en el noroeste de Túnez: una evaluación de la escala de la cuenca fluvial

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3136827709
DOI
10.1007/s10653-021-00887-1

Is supplement to
https://openalex.org/W2980324057 (Other)
https://openalex.org/W2115292139 (Other)
https://openalex.org/W3161490740 (Other)
https://openalex.org/W2103719544 (Other)
https://openalex.org/W2062272648 (Other)
https://openalex.org/W2040448197 (Other)
https://openalex.org/W2910007660 (Other)
https://openalex.org/W2036756363 (Other)
https://openalex.org/W2049317151 (Other)
https://openalex.org/W2950981203 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W171169024
  • https://openalex.org/W584747801
  • https://openalex.org/W1124482187
  • https://openalex.org/W1480537257
  • https://openalex.org/W1522818930
  • https://openalex.org/W1966039409
  • https://openalex.org/W1966969707
  • https://openalex.org/W1972143096
  • https://openalex.org/W1972568665
  • https://openalex.org/W1974534948
  • https://openalex.org/W1975949032
  • https://openalex.org/W1978761294
  • https://openalex.org/W1989493698
  • https://openalex.org/W1994873569
  • https://openalex.org/W1998582560
  • https://openalex.org/W2001425933
  • https://openalex.org/W2001908200
  • https://openalex.org/W2008031852
  • https://openalex.org/W2020190731
  • https://openalex.org/W2027251387
  • https://openalex.org/W2032133694
  • https://openalex.org/W2037618510
  • https://openalex.org/W2039532202
  • https://openalex.org/W2039853942
  • https://openalex.org/W2040980722
  • https://openalex.org/W2041046256
  • https://openalex.org/W2042429002
  • https://openalex.org/W2044767423
  • https://openalex.org/W2047369299
  • https://openalex.org/W2047371588
  • https://openalex.org/W2053611347
  • https://openalex.org/W2062726805
  • https://openalex.org/W2066102294
  • https://openalex.org/W2066758226
  • https://openalex.org/W2067065647
  • https://openalex.org/W2076467772
  • https://openalex.org/W2076981172
  • https://openalex.org/W2078131935
  • https://openalex.org/W2086719526
  • https://openalex.org/W2088298220
  • https://openalex.org/W2089154549
  • https://openalex.org/W2091394029
  • https://openalex.org/W2097360484
  • https://openalex.org/W2101278152
  • https://openalex.org/W2111410742
  • https://openalex.org/W2111671349
  • https://openalex.org/W2120056507
  • https://openalex.org/W2124334214
  • https://openalex.org/W2127888210
  • https://openalex.org/W2141753810
  • https://openalex.org/W2149602337
  • https://openalex.org/W2194662738
  • https://openalex.org/W2205771288
  • https://openalex.org/W2345606026
  • https://openalex.org/W2415010993
  • https://openalex.org/W2496811134
  • https://openalex.org/W2534743147
  • https://openalex.org/W2563884470
  • https://openalex.org/W2724123266
  • https://openalex.org/W2755652814
  • https://openalex.org/W2768577733
  • https://openalex.org/W2803286512
  • https://openalex.org/W2914957828
  • https://openalex.org/W2940438817
  • https://openalex.org/W2988830081
  • https://openalex.org/W3033040016
  • https://openalex.org/W3094492123
  • https://openalex.org/W4256515963
  • https://openalex.org/W4300625438