Metal phytotoxicity thresholds in copper smelter-contaminated soils

Inglés. ABSTRACT: Environmental problems associated with non-ferrous smelter operations are a problem in many countries around the world. Copper production in Armenia has resulted in metal contamination of soils and general degradation of environmental quality. In this study we attempted to determine the thresholds of phytotoxicity of metals in soils contaminated by a copper smelter in Armenia. The studied soils were sampled in the Alaverdi valley, located ~200 km north of Yerevan. The range of metal concentrations in the studied soils was very wide, e.g., total copper in the soil was 87-5885 mg kg-1. Most soils had nearly neutral pH (6.9 士 0.57), and average organic matter content (6.3 士 1.9). Some soils were saline. Perennial ryegrass root elongation was used as an operational method to assess phytotoxicity. We calculated a contamination index for each soil studied and plotted root length as a function of soil contamination index. Root growth was mainly affected by the contamination index based on total metal concentration, while the contamination index based on extractable metal concentration proved to be a weak predictor. Soil organic matter had a stimulatory (positive) effect, whereas electrical conductivity had a toxic (negative) effect on root growth. Despite these confounding factors, we were able to derive phytotoxicity thresholds for metals (EC10, EC25, EC50) based on the contamination index. In conclusion, we discuss the practical importance of this study and future research needs concerning contaminated soils in the Alaverdi Valley.

Español; castellano. RESUMEN: Los problemas ambientales asociados a las operaciones de fundición de metales no ferrosos son unapreocupación en muchos países del mundo. La producción de cobre en Armenia ha resultado en la contaminación por metales de los suelos y la degradación general de la calidad ambiental. En este estudio se intentó determinar los umbrales de fitotoxicidad de los metales en suelos contaminados por una fundición de cobre en Armenia. Los suelos analizados fueron muestreados en el valle de Alaverdi, ubicado ~200 km al norte de Ereván. El rango de concentraciones de metales en los suelos estudiados resultó muy amplio. Por ejemplo, el cobre total en el suelo fue de 87-5885 mg kg-1. La mayoría de los suelos tenían un pH casi neutro (6,9 士 0,57)) y un contenido medio de materia orgánica (6,3 士 1,9). Algunos suelos eran salinos. La elongación de la raíz del ballica perenne se utilizó como un método operativo para evaluar la fitotoxicidad. Se calculó un índice de contaminación para cada suelo estudiado y se graficó la longitud de la raíz en función del índice de contaminación del suelo. El crecimiento de las raíces se vio afectado principalmente por el índice de contaminación basado en la concentración total de metales, mientras que el índice de contaminación basado en la concentración de metales extraíbles demostró ser un predictor débil. La materia orgánica del suelo tuvo un efecto estimulante (positivo), mientras que la conductividad eléctrica tuvo un efecto tóxico (negativo) sobre el crecimiento de las raíces. A pesar de estos factores de confusión, se logró derivar umbrales de fitotoxicidad para metales (EC10, EC25, EC50) basados en el índice de contaminación. En conclusión, se destaca la importancia práctica de este estudio y las futuras necesidades de investigación sobre los suelos contaminados en el valle de Alaverdi.