Copper metallurgical slags: mineralogy, bio/weathering processes and metal bioleaching

8.6  Cu isotopes in biogeoscience: current application and 
perspectives 
Anthropogenic  origin  of  Cu  in  the  environment  occurs  in  a  wide  range  of  concentrations, 
whereby  an industrial input carries an important  responsibility.  Its  natural abundance occurs 
nevertheless at ppm level in the earth crust (Parker, 1967). In spite of essential involvement in 
many  geological  and  biological  processes,  its  distribution  in  the  environment  might  affect 
microbial  and  plant  communities.  Undesirable  effect  of  Cu  on  biotic  systems  might  be  an 
example,  especially  when  its  concentrations  reach  abnormal  content  above  the  metabolic 
requirements  or  exceeds  accumulation  capacity  and  becomes  toxic.  In  order  to  decipher  the 
origin  of  Cu  in  the  environment  as  well  as  the  biogeochemical  processes  that  drive  its 
migration, isotopic techniques can be used. Two stable isotopes of Cu (63 and 65) present in 
the environment  are being fractionated depending on the conditions  and  processes involved. 
For  this  reason,  Cu  fingerprinting  isotopic  fractionation  has  already  been  applied  in 
environmental  sciences  and  emerged  wide  range  of  aspects  dedicated  to:  complexation  with 
organic  ligands  (Ryan  et  al.,  2014),  adsorption  onto  bacteria/algae  and  (oxy)hydroxides 
(Pokrovsky  et  al.,  2008),  precipitation,  bacterial  intracellular  incorporation  (Mathur  et  al., 
2005;  Navarrete et  al.,  2011), acid  mine drainage (Kimball  et  al.,  2009), mineral  dissolution 
(Wall et al., 2011), rock weathering (Fernandez and Borrok, 2009), ore formation (Larson et 
al.,  2003),  plant  assimilation  (Jouvin  et  al.,  2009;  Navarrete  et  al.,  2011;  Weinstein  et  al., 
2011),  ocean  and  river  processes  (Vance  et  al.,  2008;  Borrok  et  al.,  2008)  and  soil 
contamination (Ettler et al., 2011).  
Therefore,  an  application  of  isotopic  technique  for  tracking  back  Cu  of  industrial  and  slag-
released  origin  could  be  interesting  for  understanding  its  mobility  path,  biotic  acquisition 
mechanisms  and  other  processes  included.  Furthermore,  an  application  of  Cu-slags  as 
supplementary  materials  in  hydraulic  structures  might  affect  aquatic  environment  through 
metal release (Schmukat et al., 2012). Thus, implementation of isotopic approach could be a 
prospective  for  capability  of  tracing  critical  load  of  Cu  in  water  resulting  from  engineering 
Cu-slag reuse.  

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CHAPTER 8: GENERAL DISCUSSION AND PERSPECTIVES
 
 
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