Ocena zanieczyszczenia osadów antropogenicznych zbiorników wodnych w centralnej części Wyżyny Katowickiej

Pasieczna, A.; Bojakowska, I.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ocena zanieczyszczenia osadów antropogenicznych zbiorników wodnych w centralnej części Wyżyny Katowickiej

Autorzy

Pasieczna A. , Bojakowska I.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Assessment of sediment pollution of anthropogenic water reservoirs in the central part of the Katowice Upland (southern Poland)

Języki publikacji

Abstrakty

The paper deals with sediments of anthropogenic reservoirs from the central part of the Katowice Upland. Over most of the area, the original relief was considerably altered due to many-years’ mining of hard coal, historical mining and processing of zinc-lead ores, smelting of iron and non-ferrous metals, and chemical and machinery industries. The changes in land surface give rise to mining collapse areas transformed to water reservoirs. Sediment samples (103 samples in total) were collected form artificial lakes, ponds and settling ponds. Samples were air-dried, sieved through a 0.2-mm nylon sieve and digested in aqua regia. Contents ofAg, Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P Pb, S, Sn, Sr, Ti, Vand Zn in the samples were determined by the ICP-OES method. Mercury content was measured using the CV-AAS method. To assess the extent of sediment contamination the Index of Geoaccumulation (Igeo) and the ecotoxicological (Threshold Effect Concentration and Probable Effect Concentration) criterion were used. The sediments show very different chemical compositions. The content of trace elements varies from values lower than the regional geochemical background of the Silesian-Cracow region to extremely high concentrations. Distribution of many toxic chemical elements is characterized by high spatial variability and a strong dependence on the location of pollution sources. About 60% of analysed samples were heavily contaminated due to the very high concentration of cadmium (up to 905.9 mg/kg), lead (up to 25,081 mg/kg) and zinc (up to 45,361 mg/kg) as well as arsenic (up to 2,220 mg/kg), chromium (up to 901 mg/kg) and mercury (up to 11.80 mg/kg). Due to the concentration of metals (TEC and PEC values) almost 80% of the sediments can be harmful to aquatic organisms, as well as to wild animals that consume them. The main cause of harm is the very high concentrations of cadmium, lead and zinc, less of silver, arsenic, chromium, copper and nickel.

Słowa kluczowe

zanieczyszczenie osadów osady antropogeniczne zbiorniki wodne metale ciężkie bioakumulacja Katowice

sediment pollution anthropogenic reservoir water reservoirs heavy metals index of geoaccumulation Katowice Upland

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Przegląd Geologiczny

Rocznik

2016

Tom

Vol. 64, nr 10

Strony

806--813

Opis fizyczny

Bibliogr., 35 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pasieczna A.

izabela.bojakowska@pgi.gov.pl.

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Bojakowska I.

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

1. BLODAU C. 2006 - A review of acidity generation and consumption in acidic coalmine lakes and their watersheds. Sci. Total Environ., 369: 307-332.
2. BOJAKOWSKA I. & GLIWICZ T. 2003 - Wyniki geochemicznych badań osadów wodnych Polski w latach 2000-2002. Bibl. Monitoringu Środowiska, Warszawa: 46-81.
3. BOJAKOWSKA I. & KRASUSKA J. 2014 - Copper and other trace elements in sediments of lakes near Konin (Poland). J. Elemental., 1:31-40.
4. CÁNOVAS C.R., PEIFFER S., MACÍAS F., OLÍAS M. & NIETO J.M. 2015 - Geochemical processes in a highly acidic pit lake of the Iberian Pyrite Belt (SW Spain). Chem.Geol., 395: 144-153.
5. CUDAK J. & WANTUCH A. 2009 - Chorzów. [W:] Nowicki Z. (red.) Wody podziemne miast Polski. Państw. Inst. Geol., Warszawa: 58 -71.
6. CHYLAT A. (red.) 2003 - Program ochrony środowiska dla gminy Świętochłowice. Beskidzki Fundusz Ekorozwoju S.A., Bielsko-Biała.
7. EARY L.E. 1999 - Geochemical and equilibrium trends in mine pit lakes. Appl. Geochem., 14: 963-987.
8. FÖRSTNERU. 1989 - Contaminated sediments. Springer-Verlag. FRIESE K. 2002 - Depth distribution of heavy metals in lake sediments from lignite mine pit lakes of Lusatia (Germany). Stud. Quatern., 21: 197-205.
9. GOROL M. 2011 - Poeksploatacyjne deformacje profilu rzeki skutkujące powstaniem zawodnień terenu. Górnictwo i geologia, 6 (4): 19-26.
10. GOVILP.K., SORLIE J.E., SUJATHAD., KRISHNA A.K., MURTHYN.N. & RAMAMOHAN K. 2012 - Assessment of heavy metal pollution in lake sediments of Katedan Industrial Development Area, Hyderabad, India. Environ. Earth Sci., 66: 121-128.
11. HARNISCHMACHER S. 2007 - Anthropogenic impacts in the Ruhr district (Germany): a contribution to anthropogeomorphology in a former mining region. Geogr. Fis. Dinam. Quat., 30: 185-192.
12. HINWOOD A. L., HEYWORTH J., TANNER H. & McCULLOUGH C. 2012 - Recreational Use of Acidic Pit Lakes-Human Health Considerations for Post Closure Planning. J. Water Res. Protect., 4: 1061-1070. http://pl.wikipedia.org/wiki/Historia_Chorzowa. http://swiony.pl/p,s,historia.html. http://www.hutabatory.com.pl. https://pl.wikipedia.org/wiki/Chropaczów.
13. HOTH N., FELDMANN H., RINKER A., GLOMBITZA F. & HÄFNER F. 2005 - Reductive processes within lignite dumps-chance of a long-term natural attenuation process. Geoderma, 11 (129): 19-31.
14. HRDINKA T. 2007 - Typology and potential utilization of anthropogenic lakes in mining pits in the Czech Republic. Limnol. Rev., 7: 47-53.
15. JACHIMKO B. & KASPRZAK M. 2011 - Zmiany składu chemicznego wód kopalnianego zbiornika zapadliskowego. Rocz. Ochrona Środow., 13: 1753-1766.
16. KLEIN S.M. & JACOBS L.A. 1995 - Distribution of mercury in the sediments of Onondaga Lake, N.Y. Water, Air, and Soil Pollution, 80: 1035-1038
17. KONDRACKI J. 2000 - Geografia regionalna Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
18. KONSENCJUSZ D., CHUDY K. & WORSA-KOZAK M. 2012 - Zmienność stężenia żelaza i siarczanów w profilach pionowych Kolorowych Jeziorek w Wieściszowicach (Rudawy Janowickie) - wyniki wstępne. Biul. Państw. Inst. Geol., 451, Hydrogeologia, 13: 1-145.
19. LABUS K. & SKOCZYŃSKA-GAJDA S. 2013 - Origin of sulfates in the post-mining lakes in the eastern part of Muskau Arch (Polish-German borderland). Geol. Quart., 57 (3): 561-566.
20. LAGAUZÈRE S., MOREIRA S. & KOSCHORRECK M. 2011 - Influence of bioturbation on the biogeochemistry of littoral sediments of an acidic post-mining pit lake. Biogeosciences, 8: 339-352.
21. LIS J. & PASIECZNA A., 1995 - Atlas geochemiczny Górnego Śląska 1 : 200 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
22. MAC DONALD D., INGERSOLL C. & BERGER T. 2000 - Development and evaluation of consensus-based sediment development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems. Arch. Environ. Contam. Toxicol., 39: 20-31.
23. MACHOWSKI R. 2010 - Przemiany geosystemów zbiorników wodnych powstałych w nieckach osiadania na Wyżynie Katowickiej. Pr. Nauk. UŚl.,2811.
24. MARQUES E.D., SELLA S.M., BIDONE E.D. & SILVA-FILHO E.V. 2010 - Geochemical behavior and dissolved species control in acid sand pit lakes, Sepetiba sedimentary basin, Rio de Janeiro, SE Brazil. J. South Amer. Earth Sci., 30: 176-188.
25. MUCHA D. 2010 - Kanalizacja Rawy i otwartych kanałów ściekowych. Gosp. Wodna, 5: 209-215.
26. PLEWNIAK J. 2007 - Wpływ eksploatacji węgla na powierzchnie leśne w obszarze górniczym „Szczygłowice” w nadleśnictwie Rybnik. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 4 (2): 245-261.
27. RZĘTAŁA M. & JAGUŚ A. 2012 - New lake district in Europe: origin and hydrochemical characteristics. Water Environ. J., 26 (1): 108-117.
28. QUANYUAN W., JIEWU P., SHANZHONG Q., YIPING L., CONGCONG H., TINGXIANG L. & LIMEI H. 2009 - Impacts of coal mining subsidence on the surface landscape in Longkou city, Shandong Province of China. Environ. Earth Sci., 59: 783-791.
29. SCHULTZE M. & BOEHRER B. 2008 - Development of two meromictic Pit Lakes - a case study from the Former Lignite Mine Merseburg-Ost, Germany. Limnologica, 40: 148-155.
30. SHEVENELL L.A. 2000 - Water quality in pit lakes in disseminated gold deposits compared to two natural, terminal lakes in Nevada. Environ. Geol., 39 (7): 807-815.
31. SHEVENELL, L., CONNORS, K.A. & HENRY, C.A. 1999 - Controls on pit lake water quality at sixteen open-pit mines in Nevada. Appl. Geochem., 14: 669-687.
32. SKOCZYŃSKA-GAJDA S. & LABUS K. 2011 - Zagadnienie drenażu kwaśnych wód na terenach po eksploatacji węgla brunatnego - Łuk Mużakowa. Biul. Państw. Inst. Geol. 445, Hydrogeologia z. 12/2: 643-650.
33. TEMPEL R. N., SHEVENELL L. A., LECHLER P. & PRICE J. 2000 - Geochemical modeling approach to predicting arsenic concentrations in a mine pit lake. Appl. Geochem., 15 (4): 475-492.
34. WANTUCH A. & CUDAK J. 2009 - Świętochłowice. [W:] Nowicki Z. (red.), Wody podziemne miast Polski Państw. Inst. Geol., Warszawa: 404 -417.
35. WYCZÓŁKOWSKI J. 1957 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski 1 : 50 000, ark. Zabrze. Wyd. Geol., Warszawa.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-0cc0d29d-9d40-4657-9b4a-007f66c56e24