Abstract :

The Santa Cruz River Valley in southern Arizona is known for metal production and has historically been impacted by extensive mining. Activities related to mining and smelting have led to the accumulation of various metal(loid)s like arsenic, mercury, lead, and cadmium in soil and water. Many contaminants originate from tailing piles that release heavy metals into nearby streams and groundwater. These environmental disturbances have far-reaching social and ecological consequences for local communities. This project will conduct transformative research to understand and mitigate soil metal contamination and particulate emissions in degraded arid regions through phytoremediation. Utilizing interdisciplinary approaches integrating plant biology, soil chemistry, and microbiology, we seek to identify native plant species capable of thriving in metal-contaminated soils. We will also investigate soil microbial taxa that influence important plant-metal interactions. Extensive surveys of herbarium specimens will be followed by systematic elemental composition screening of plant samples from the Santa Cruz River Valley using a handheld X-ray fluorescence (pXRF) analyzer. Greenhouse experiments will then evaluate metal tolerance and accumulation capabilities of selected native plants, investigate plant-microbe interactions, and assess soil dynamics to enhance phytoremediation effectiveness. Collaborations with industry stakeholders and regulatory agencies will translate our findings into actionable strategies for environmental restoration and sustainable land management. The project's outcomes will substantially advance the scientific basis of phytoremediation, empowering communities to restore their environments. Ultimately, the project aims to enhance the resilience and biodiversity of arid ecosystems while mitigating the adverse impacts of mining activities on the environment and public health.

Translated abstract :

La vallée de la rivière Santa Cruz dans le sud de l'Arizona est connue pour la production de métaux et a historiquement été impactée par une exploitation minière extensive. Les activités liées à l'exploitation minière et à la métallurgie ont conduit à l'accumulation de divers métaux et métalloïdes tels que l'arsenic, le mercure, le plomb et le cadmium dans le sol et l'eau. De nombreux contaminants proviennent des résidus de traitement qui libèrent des métaux lourds dans les cours d'eau et les eaux souterraines voisines. Ces perturbations environnementales ont des conséquences sociales et écologiques profondes pour les communautés locales. Ce projet mènera une recherche transformative pour comprendre et atténuer la contamination des sols par les métaux et les émissions de particules dans les régions arides dégradées par le biais de la phytoremédiation. En utilisant des approches interdisciplinaires intégrant la biologie végétale, la chimie des sols et la microbiologie, nous cherchons à identifier des espèces végétales indigènes capables de prospérer dans des sols contaminés par les métaux. Nous étudierons également les taxons microbiens du sol qui influencent les interactions importantes entre les plantes et les métaux. Des enquêtes approfondies sur des spécimens d'herbier seront suivies d'un dépistage systématique de la composition élémentaire des échantillons végétaux de la vallée de la rivière Santa Cruz à l'aide d'un analyseur de fluorescence X portable (pXRF). Des expériences en serre évalueront ensuite la tolérance aux métaux et les capacités d'accumulation des plantes indigènes sélectionnées, étudieront les interactions entre les plantes et les microorganismes, et évalueront la dynamique du sol pour améliorer l'efficacité de la phytoremédiation. Des collaborations avec les parties prenantes de l'industrie et les organismes de réglementation traduiront nos résultats en stratégies d'action pour la restauration environnementale et la gestion durable des terres. Les résultats du projet feront progresser de manière significative les bases scientifiques de la phytoremédiation, permettant aux communautés de restaurer leurs environnements. En fin de compte, le projet vise à renforcer la résilience et la biodiversité des écosystèmes arides tout en atténuant les impacts négatifs des activités minières sur l'environnement et la santé publique.