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A field experiment evaluated the effects of surface applications of two industrial by-products (sugar foam and phosphogypsum) to an acidic Ultisol of the temperate zone in Spain to ameliorate topsoil and subsurface acidity and potential aluminium (Al) toxicity. The by-products were applied in single and combined amendments and at two different rates. Two years after their application, it was determined that applications at a low rate of sugar foam and sugar foam + phosphogypsum increased the pH and the exchangeable calcium (Ca) and reduced the exchangeable Al in the surface horizon of the soil while only a significant reduction of exchangeable Al was obtained in the subsurface horizon. Long-term amelioration of acidity and potential Al toxicity were only achieved upon the addition of these treatments at high rate. The addition of sugar foam at a high rate provides an effective practice for long-term acidity amelioration from the surface downward.

A series of incubation and leaching experiments were performed to assess the feasibility of two industrial byproducts (phosphogypsum —PG— and sugar foam —SF—, rich in gypsum and calcium carbonate, respectively) to reduce the potential leachability of As, Cd, and Tl in an acidic soil. The effectiveness of the treatments (SF and PG+SF) was evaluated in response to the addition of a chelating agent (DTPA solution) or weak acidification (acetic acid at pH 4.93, TCLP solution) and the resulting sorption mechanisms as a function of treatment was estimated through the application of a sequential extraction procedure. Both amendments induced a significant increment in the soil retention capacity of the three elements. The subsequent leaching tests indicated that those columns treated with SF and PG+SF significantly reduced the amount of element leached regardless the experiments were performed with DTPA or an acidifying solution. The results of the sequential extraction procedure revealed that amending contaminated soils with both SF and PG+SF results in a redistribution of the three toxic elements from soluble and exchangeable pools (FI) to the Al, Fe and Mn (hydr)oxide (FII) fraction Overall, the addition of these amendments to an acid soil contaminated with As, Cd, and Tl reduced their mobility and potential leachability.

Los elementos traza son frecuentes en el medio ambiente. Proceden de fuentes tanto naturales como antrópicas. Aunque ciertos elementos son esenciales para el crecimiento animal y vegetal (micronutrientes), si se presentan en concentraciones superiores a las necesarias pueden llegar a ser tóxicos. Los elementos están sujetos a un conjunto de procesos biogeoquímicos en las superficies reactivas de los minerales de la arcilla, de los óxidos e hidróxidos metálicos, de las sustancias húmicas y de las raíces y microorganismos. Estos procesos controlan la solubilidad, movilidad, biodisponibilidad y toxicidad de los elementos en el medio. Para reducir el riesgo que la presencia en el suelo de estos elementos en concentraciones altas supone para la conservación del entorno, en los últimos años, se están desarrollando con especial énfasis científico, distintas técnicas de retención in situ de elementos tóxicos mediante la adición de productos enmendantes al suelo. Mediante la aplicación de estas enmiendas, la concentración en el suelo de los elementos tóxicos no disminuye pero se puede conseguir una reducción significativa de su movilidad potencial y biodisponibilidad, minimizando así el riesgo de que alcancen la cadena trófica o contaminen de forma casi irreversible las reservas hídricas., Para este fin, se han empleado distintos materiales para paliar la contaminación del suelo por elementos tóxicos tales como caliza, caliza dolomítica, oxi-hidróxidos de Ca, Mg, Fe, Al y Mn, fosfatos y fertilizantes fosfatados, roca fosfórica, zeolitas y cemento, entre otros. Sin embargo, una opción contemplada en los últimos años es la utilización de subproductos industriales de distinta procedencia con una triple finalidad: 1. Aumentar la capacidad de retención de elementos tóxicos en suelos y sedimentos para prevenir los procesos de contaminación o para recuperar zonas contaminadas. 2. Modificar la forma química de las especies contaminantes para reducir su toxicidad potencial. 3. Dar una vía de utilización controlada a dichos residuos y reducir el riesgo potencial asociado a su almacenamiento en vertederos. Algunos de los subproductos industriales empleados como alternativa a las técnicas tradicionales de remediación de suelos son el fosfoyeso, la beringita, el barro rojo, la espuma de azucarería, el residuo dolomítico de convertidor o el yeso rojo. El uso de estos residuos se justifica por un lado, porque en su composición química y mineralógica, predominan las fases minerales y orgánicas que componen otros materiales utilizados tradicionalmente, y por otro, porque contienen ligandos que modifican la especiación química de los elementos o promueven reacciones de sorción de los mismos en la matriz del suelo.

To asses the efficiency of two by-products (phosphogypsum (PG) and sugar foam (SF), rich in gypsum and calcium carbonate, respectively) in the immobilization of three toxic elements (As, Cd and Tl) in an acidic soil, batch-scale sorption and desorption experiments were conducted after 18 months of in situ amendment application. The Langmuir isotherms applied for sorption studies showed that the estimated maximum sorption capacity of the elements was highest in the SFtreated samples. The amount of element retained and the percentage of extraction after TCLP tests indicated that those samples amended with sugar foam (SF and PG + SF) had the potential to immobilize As, Cd and Tl in an acidic soil with low sorptive capacity. In addition to sorption and desorption experiments, scanning electron microscopy in back-scattered electron mode (SEM-BSE) showed the formation of Al-hydroxy polymers which provides the soil with additional sorption capacity. The three target elements were associated with the Al-hydroxy polymers, probably through direct coordination or the formation of ternary complexes. By means of statistical analysis it has been found that sorption processes of As, Cd and Tl in this soil mainly depend on the treatment, whereas desorption is an element-dependent process.