Published June 26, 2024 | Version v1
Publication Open

Native plant species growing on the abandoned Zaida lead/zinc mine site in Morocco: Phytoremediation potential for biomonitoring perspective

Creators

  • 1. Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny
  • 2. Mohammed V University
  • 3. Université Laval

Description

This study aims to assess the level of metal contamination and the ecological risk index at the abandoned Zaida Pb/Zn mining site in eastern Morocco and identify native plant species found on the site that can be used in site rehabilitation through phytoremediation strategies. Samples from seven native and abundant plant species at the site, along with their rhizospheric soils, were collected and analyzed using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) to determine the concentrations of various metal(loid)s, including As, Cu, Ni, Cd, Sb, Zn, and Pb. Indicators of soil pollution and ecological risks were also assessed, including the enrichment factor (EF), pollution index (PI), and ecological risk index (ERI). The Biological Accumulation Coefficient (BAC), Translocation Factor (TF), and Biological Concentration Factor (BCF) of plant samples were calculated. The results reveal polymetallic soil contamination, with notably higher concentrations of Pb, Cu and Zn, reaching respectively 5568 mg kg−1 DW, 152 mg kg− 1 DW, and 148 mg kg−1 DW, indicating a significant potential ecological risk. The enrichment factor (EF) was also assessed for each metal(loid)s, and the results indicated that the metal contamination was of anthropogenic origin and linked to intensive mining activities in Zaida. These findings are supported by the pollution index (PI) ranging from 1.6 to 10.01, which reveals an extremely high metal(loid)s pollution level. None of the plant species exhibited a hyperaccumulation of metal(loid)s. However, Artemisia herba alba demonstrated a strong capacity to accumulate Pb in its aboveground parts, with a concentration of 468 mg kg− 1 DW. Stipa tenacissima , Retama spherocarpa , and Astragalus armatus , showed a significant Pb accumulation in their roots reaching 280, 260, and 256 mg kg− 1 DW.respectively. Based on BAC, TF, and BCF, Stipa tenacissima exhibited potential for Ni and Cd phytostabilization, as well as the ability for Zn phytoextraction. Additionally, Artemisia herba alba displayed the capability to phytoextract Cd and had a high propensity to translocate all the studied metal(loid)s. Astragalus armatus has the potential to be used in the phytostabilization of Zn and Ni, as well as for the phytoextraction of As and Sb. These native species from the Zaida site, although not hyperaccumulators, have the potential to contribute significantly to the phytoextraction or phytostabilization of potentially toxic elements (PTEs). Moreover, they can serve as vegetative cover to mitigate the erosion and dispersion of metal(loid)s.

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

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى تقييم مستوى التلوث المعدني ومؤشر المخاطر البيئية في موقع تعدين Zaida Pb/Zn المهجور في شرق المغرب وتحديد أنواع النباتات المحلية الموجودة في الموقع والتي يمكن استخدامها في إعادة تأهيل الموقع من خلال استراتيجيات المعالجة النباتية. تم جمع عينات من سبعة أنواع نباتية أصلية ووفيرة في الموقع، إلى جانب تربتها الجذرية، وتحليلها باستخدام مطياف كتلة البلازما المقترن حثيًا (ICP - MS) لتحديد تركيزات المعادن المختلفة (loid)s، بما في ذلك As و Cu و Ni و Cd و Sb و Zn و Pb. كما تم تقييم مؤشرات تلوث التربة والمخاطر البيئية، بما في ذلك عامل الإثراء (EF)، ومؤشر التلوث (PI)، ومؤشر المخاطر البيئية (ERI). تم حساب معامل التراكم البيولوجي (BAC) وعامل النقل (TF) وعامل التركيز البيولوجي (BCF) لعينات النبات. كشفت النتائج عن تلوث التربة المؤلفة من عدة معادن، مع تركيزات أعلى بشكل ملحوظ من الرصاص والنحاس والزنك، حيث وصلت على التوالي إلى 5568 ملغم من الكيلوغرامات-1 DW، و 152 ملغم من الكيلوغرامات-1 DW، و 148 ملغم من الكيلوغرامات-1 DW، مما يشير إلى وجود مخاطر بيئية محتملة كبيرة. كما تم تقييم عامل التخصيب (EF) لكل معدن(loid)s، وأشارت النتائج إلى أن التلوث المعدني كان من أصل بشري ومرتبط بأنشطة التعدين المكثفة في Zaida. هذه النتائج مدعومة بمؤشر التلوث (PI) الذي يتراوح من 1.6 إلى 10.01، والذي يكشف عن مستوى تلوث معدني(لود) مرتفع للغاية. لم يظهر أي من الأنواع النباتية تراكمًا مفرطًا للمعادن(اللويدات). ومع ذلك، أظهرت Artemisia herba alba قدرة قوية على تراكم الرصاص في أجزائها فوق الأرض، بتركيز 468 ملغ كغ-1 DW. أظهر Stipa tenacissima و Retama spherocarpa و Astragalus armatus تراكمًا كبيرًا للرصاص في جذورهم يصل إلى 280 و 260 و 256 مجم كجم-1 DW. على التوالي. استنادًا إلى BAC و TF و BCF، أظهر Stipa tenacissima إمكانات للتثبيت النباتي لـ Ni و Cd، بالإضافة إلى القدرة على الاستخراج النباتي للزنك. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت Artemisia herba alba القدرة على الاستخراج النباتي Cd وكان لديها ميل كبير لنقل جميع المعادن المدروسة (loid)s. لدى Astragalus armatus القدرة على استخدامها في التثبيت النباتي للزنك والنيكل، وكذلك للاستخراج النباتي لـ As و Sb. هذه الأنواع المحلية من موقع زايدا، على الرغم من أنها ليست مفرطة التراكم، لديها القدرة على المساهمة بشكل كبير في الاستخراج النباتي أو التثبيت النباتي للعناصر السامة المحتملة (PTEs). علاوة على ذلك، يمكن أن تكون بمثابة غطاء نباتي للتخفيف من تآكل وتشتت المعادن(اللويد).

Translated Description (French)

Cette étude vise à évaluer le niveau de contamination par les métaux et l'indice de risque écologique sur le site minier abandonné de Zaida Pb/Zn dans l'est du Maroc et à identifier les espèces végétales indigènes trouvées sur le site qui peuvent être utilisées dans la réhabilitation du site grâce à des stratégies de phytoremédiation. Des échantillons de sept espèces végétales indigènes et abondantes sur le site, ainsi que de leurs sols rhizosphériques, ont été recueillis et analysés à l'aide de la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) pour déterminer les concentrations de divers métaux(loid), y compris As, Cu, Ni, Cd, Sb, Zn et Pb. Les indicateurs de pollution des sols et de risques écologiques ont également été évalués, y compris le facteur d'enrichissement (FE), l'indice de pollution (IP) et l'indice de risque écologique (IRE). Le coefficient d'accumulation biologique (BAC), le facteur de translocation (TF) et le facteur de concentration biologique (BCF) des échantillons de plantes ont été calculés. Les résultats révèlent une contamination polymétallique des sols, avec des concentrations notablement plus élevées de Pb, Cu et Zn, atteignant respectivement 5568 mg kg−1 DW, 152 mg kg− 1 DW et 148 mg kg−1 DW, indiquant un risque écologique potentiel important. Le facteur d'enrichissement (FE) a également été évalué pour chaque métal(loid)s, et les résultats ont indiqué que la contamination par les métaux était d'origine anthropique et liée à des activités minières intensives à Zaida. Ces résultats sont étayés par l'indice de pollution (IP) allant de 1,6 à 10,01, qui révèle un niveau de pollution par les métaux(loid) extrêmement élevé. Aucune des espèces végétales ne présentait d'hyperaccumulation de métal(loid). Cependant, Artemisia herba alba a démontré une forte capacité à accumuler du Pb dans ses parties aériennes, avec une concentration de 468 mg kg− 1 DW. Stipa tenacissima , Retama spherocarpa et Astragalus armatus ont montré une accumulation significative de Pb dans leurs racines atteignant 280, 260 et 256 mg kg− 1 DW.respectivement. Sur la base du BAC, du TF et du BCF, Stipa tenacissima présentait un potentiel de phytostabilisation du Ni et du Cd, ainsi que la capacité de phytoextraction du Zn. De plus, Artemisia herba alba a montré la capacité de phytoextraire le Cd et avait une forte propension à translocaliser tous les métaux étudiés (loid). Astragalus armatus a le potentiel d'être utilisé dans la phytostabilisation du Zn et du Ni, ainsi que pour la phytoextraction de l'As et du Sb. Ces espèces indigènes du site de Zaida, bien que non hyperaccumulatrices, ont le potentiel de contribuer de manière significative à la phytoextraction ou à la phytostabilisation d'éléments potentiellement toxiques (PTE). De plus, ils peuvent servir de couverture végétale pour atténuer l'érosion et la dispersion des métaux(loid).

Translated Description (Spanish)

Este estudio tiene como objetivo evaluar el nivel de contaminación metálica y el índice de riesgo ecológico en el sitio minero abandonado de Zaida Pb/Zn en el este de Marruecos e identificar las especies de plantas nativas que se encuentran en el sitio que se pueden utilizar en la rehabilitación del sitio a través de estrategias de fitorremediación. Se recolectaron muestras de siete especies de plantas nativas y abundantes en el sitio, junto con sus suelos rizosféricos, y se analizaron mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para determinar las concentraciones de varios metales(loid), incluidos As, Cu, Ni, Cd, Sb, Zn y Pb. También se evaluaron los indicadores de contaminación del suelo y los riesgos ecológicos, incluido el factor de enriquecimiento (FE), el índice de contaminación (IP) y el índice de riesgo ecológico (IRE). Se calcularon el Coeficiente de Acumulación Biológica (BAC), el Factor de Translocación (TF) y el Factor de Concentración Biológica (BCF) de las muestras de plantas. Los resultados revelan contaminación polimetálica del suelo, con concentraciones notablemente más altas de Pb, Cu y Zn, alcanzando respectivamente 5568 mg kg−1 DW, 152 mg kg− 1 DW y 148 mg kg−1 DW, lo que indica un riesgo ecológico potencial significativo. El factor de enriquecimiento (FE) también se evaluó para cada metal(loid), y los resultados indicaron que la contaminación metálica era de origen antropogénico y estaba vinculada a actividades mineras intensivas en Zaida. Estos hallazgos están respaldados por el índice de contaminación (IP) que oscila entre 1,6 y 10,01, lo que revela un nivel de contaminación de metales(loid) extremadamente alto. Ninguna de las especies de plantas mostró una hiperacumulación de metales(loid). Sin embargo, Artemisia herba alba demostró una fuerte capacidad para acumular Pb en sus partes aéreas, con una concentración de 468 mg kg− 1 DW. Stipa tenacissima , Retama spherocarpa y Astragalus armatus , mostraron una acumulación significativa de Pb en sus raíces alcanzando 280, 260 y 256 mg kg− 1 DW. respectivamente. Basado en BAC, TF y BCF, Stipa tenacissima mostró potencial para la fitoestabilización de Ni y Cd, así como la capacidad para la fitoextracción de Zn. Además, Artemisia herba alba mostró la capacidad de fitoextraer Cd y tenía una alta propensión a translocar todos los metales(loid) estudiados. Astragalus armatus tiene el potencial de ser utilizado en la fitoestabilización de Zn y Ni, así como para la fitoextracción de As y Sb. Estas especies nativas del sitio Zaida, aunque no son hiperacumuladoras, tienen el potencial de contribuir significativamente a la fitoextracción o fitoestabilización de elementos potencialmente tóxicos (PTE). Además, pueden servir como cobertura vegetativa para mitigar la erosión y dispersión de los metales(loid).

Files

journal.pone.0305053&type=printable.pdf

Files (1.6 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
md5:0a4bc87119cb6fc945c2937fb26bcdcb
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أنواع النباتات المحلية التي تنمو في موقع منجم زايدا المهجور للرصاص/الزنك في المغرب: إمكانات المعالجة النباتية لمنظور الرصد الحيوي
Translated title (French)
Espèces végétales indigènes poussant sur le site minier abandonné de plomb/zinc de Zaida au Maroc : potentiel de phytoremédiation pour une perspective de biosurveillance
Translated title (Spanish)
Especies de plantas nativas que crecen en el sitio abandonado de la mina de plomo/zinc Zaida en Marruecos: potencial de fitorremediación para la perspectiva de biomonitoreo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400036042
DOI
10.1371/journal.pone.0305053

Is supplement to
https://openalex.org/W3133777734 (Other)
https://openalex.org/W3006263856 (Other)
https://openalex.org/W2560185654 (Other)
https://openalex.org/W2476619929 (Other)
https://openalex.org/W2387948512 (Other)
https://openalex.org/W2374244214 (Other)
https://openalex.org/W2358559456 (Other)
https://openalex.org/W2351655436 (Other)
https://openalex.org/W2087330495 (Other)
https://openalex.org/W2029989169 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1039450719
  • https://openalex.org/W146573260
  • https://openalex.org/W1675645684
  • https://openalex.org/W1871487767
  • https://openalex.org/W1959418883
  • https://openalex.org/W1972568665
  • https://openalex.org/W1992598811
  • https://openalex.org/W1993036604
  • https://openalex.org/W2008329955
  • https://openalex.org/W2016982501
  • https://openalex.org/W2022263253
  • https://openalex.org/W2037292625
  • https://openalex.org/W2079853088
  • https://openalex.org/W2091575974
  • https://openalex.org/W2093631885
  • https://openalex.org/W2111882653
  • https://openalex.org/W2113190038
  • https://openalex.org/W2123755076
  • https://openalex.org/W2144725022
  • https://openalex.org/W2146221826
  • https://openalex.org/W2151779191
  • https://openalex.org/W2157845544
  • https://openalex.org/W2167299681
  • https://openalex.org/W2168745285
  • https://openalex.org/W222374937
  • https://openalex.org/W2266877935
  • https://openalex.org/W2314616128
  • https://openalex.org/W2336618334
  • https://openalex.org/W2413173915
  • https://openalex.org/W2468081463
  • https://openalex.org/W2473805057
  • https://openalex.org/W2537680688
  • https://openalex.org/W2565813131
  • https://openalex.org/W2569077212
  • https://openalex.org/W2733452455
  • https://openalex.org/W2768609873
  • https://openalex.org/W2791434180
  • https://openalex.org/W2793597247
  • https://openalex.org/W2811510895
  • https://openalex.org/W2896221133
  • https://openalex.org/W2901332387
  • https://openalex.org/W2909895631
  • https://openalex.org/W2913187714
  • https://openalex.org/W2914382686
  • https://openalex.org/W2914545537
  • https://openalex.org/W2922548001
  • https://openalex.org/W2944768012
  • https://openalex.org/W2980349747
  • https://openalex.org/W2981470681
  • https://openalex.org/W3024920437
  • https://openalex.org/W3062247113
  • https://openalex.org/W3096196854
  • https://openalex.org/W3100869974
  • https://openalex.org/W3123356907
  • https://openalex.org/W3145186799
  • https://openalex.org/W3164921576
  • https://openalex.org/W3208261418
  • https://openalex.org/W340130256
  • https://openalex.org/W4200487098
  • https://openalex.org/W4229331766
  • https://openalex.org/W4308581016
  • https://openalex.org/W4323569667
  • https://openalex.org/W4378834856
  • https://openalex.org/W4382792295
  • https://openalex.org/W4388944591
  • https://openalex.org/W4390172211