Zmienność składu chemicznego kwaśnych wód spływu powierzchniowego z czynnej hałdy odpadów górniczych reprezentujących osady krakowskiej serii piaskowcowej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Bauerek, A.; Bebek, M.; Frączek, R.; Paw, K.; Kasperkiewicz, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zmienność składu chemicznego kwaśnych wód spływu powierzchniowego z czynnej hałdy odpadów górniczych reprezentujących osady krakowskiej serii piaskowcowej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Autorzy

Bauerek A. , Bebek M. , Frączek R. , Paw K. , Kasperkiewicz W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Variability of chemical composition of acidic runoff waters from anactive spoil heap of mining wastes representing sediments of the Cracow Sandstone Series of the Upper Silesian Coal Basin

Języki publikacji

Abstrakty

Analysis of physical and chemical properties of water runoff samples collected in the vicinity of a spoil heap near the coal mine in Libiąż showed that they represented a classic example of acid mine drainage. For the first time in the Upper Silesian Coal Basin, it has been documented that rainwater in contact with a surface layer of waste containing pyrite (FeS2) and scarce carbonate phases, produces strongly acidified wastewater. This process is accompanied by a dramatic increase in the concentration of dissolved ions (eg. Cl-, SO , Fe, Al, Mn). Further geochemical changes occur in the ditch collecting water runoff at the base of the heap. At this stage, oxidation of pyrite catalyzed by bacteria, followed by hydrolysis of iron Fe3+ to form goethite (FeO(OH)) leads to conversion of the less acidic (pH 2.6-3.5), short-time retention runoff water into the aggressive stagnant runoff water (pH 2.1-2.8). Further disintegration of Carboniferous claystones occurs in the acidic stagnant water environment, leading to the decomposition of mineral phases containing heavy metals dispersed in the rock matrix and to mobilization of Zn, Ni, Cu, Cd, Co, and Cr.

Słowa kluczowe

kwaśne wody kopalniane AMD odpady górnicze Górnośląskie Zagłębie Węglowe metale ciężkie siarczany

acid mine drainage AMD coal mining waste Upper Silesian Coal Basin heavy metals sulphates

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Przegląd Geologiczny

Rocznik

2017

Tom

Vol. 65, nr 7

Strony

450--458

Opis fizyczny

Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bauerek A.

a.bauerek@gig.eu

Główny Instytut Górnictwa, pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Bebek M.

Główny Instytut Górnictwa, pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Frączek R.

TAURON Wydobycie S.A., ZG „Janina”, ul. Górnicza 23, 32-590 Libiąż

autor

Paw K.

TAURON Wydobycie S.A., ZG „Janina”, ul. Górnicza 23, 32-590 Libiąż

autor

Kasperkiewicz W.

TAURON Wydobycie S.A., ZG „Janina”, ul. Górnicza 23, 32-590 Libiąż

Bibliografia

1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION 1998 - Acidity (2310)/Titration method, 20th ed. [W:] Clesceri L.S., Greenberg A.E. & Eaton A.D. (red.), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, Washington DC: 2.24-2.26.
2. BAGIŃSKA B. & MACIOSZCZYK A. 1986 - Graficzne metody odwzorowania i klasyfikacji chemizmu wód podziemnych na podstawie trójkątów Fereta i układów trójkątno-rombowych. Prz. Geol., 34 (11): 655-660.
3. BAUEREK A., BEBEK M., SRACEK O. & SMIEJA-KRÓL B. 2013 - Chemical composition of surface runoff from flotation wastes of Zn-Pb ore formation of the Mississippi Valley-type, Olkusz, Southern Poland. J. Geochem. Exp., 132: 54-62.
4. BAUEREK A. & ŁĄCZNY M. J. 2010 - Zanieczyszczenie wód spływu powierzchniowego ze skarpy osadnika odpadów poflotacyjnych rud Zn-Pb typu doliny Mississippi w Bolesławiu k. Olkusza. Prz. Geol., 58 (1): 54-59.
5. BAYLESS E.R. & OLYPHANT G.A. 1993 - Acid-generating salts and their relationship to the chemistry of groundwater and storm runoff at an abandoned mine site in southwestern Indiana U.S.A. J. Contaminant Hydrol., 12: 313-328.
6. CRAVOTTA III C.A. 1994 - Secondary iron-sulfate minerals as source of sulfate and acidity: Geochemical evolution of acidic ground water at a reclaimed surface coal mine in Pennsylvania. [W:] Alpers C. N. & Blowes D.W. (red.), Environmental geochemistry and sulfide oxidation. Washington, Am. Chem, Soc.: 345-364.
7. CRAVOTTA III C.A. & BRADY K.B.C. 2015 - Priority pollutants and associated constituents in untreated and treated discharges from coal mining or processing facilities in Pennsylvania, USA. Appl. Geochem., 62: 108-130.
8. EPA U.S. 1994 - Technical Document. Acid Mine Drainage Prediction. U.S. Environmental Protection Agency.
9. GABZDYL W. & GOROL M. 2008 - Geologia i bogactwa mineralne Górnego Śląska i obszarów przyległych. Gliwice.
10. GÓRECKI J. 1985 - Siarka w polskich złożach węgla kamiennego. Gosp. Surow. Miner., 1 (1): 111-131.
11. GŁÓWNY Urząd Statystyczny 2015 - Ochrona środowiska. Warszawa.
12. JEZIERSKI P. 2002 - Chemizm wód podziemnych i ich dynamika na obszarze Rudaw Janowickich (Sudety). Praca doktorska. ING UWroc.
13. JEZIERSKI P., SZYNKIEWICZ A. & JĘDRYSEK M.O. 2006 - Natural and anthropogenic origin sulphate in an mountainous groundwater system: S and O isotope evidences. Water, Air Soil Poll., 173 (1-4): 81-101.
14. JĘDRCZAK A. 1997 - Zbiorniki acidotroficzne. [W:] Greinert H., Pojezierze antropogeniczne w dorzeczu Nysy Łużyckiej. Zesz. Nauk. Politechniki Zielonogórskiej, 114 (6): 49-79.
15. LATTERMOSERB.G. 2010-MineWastes. Characterization, treatment and environmental impacts. Berlin, Springer-Verlag.
16. LUTYŃSKA S. & LABUS L.2015- Identification of processes controlling chemical composition of pit lakes waters located in the eastern part of Muskau Arch (Polish-German borderland). Arch. Environ. Prot., 41 (3): 60-69.
17. MIGASZEWSKI Z.M., GAŁUSZKA A., PASŁAWSKI P. & STARNAWSKA E. 2007 - An Influence of Pyrite Oxidation on Generation of Unique Acidic Pit Water: A Case Study, Podwiśniówka Quarry, Holy Cross Mountains (South-Central Poland). Pol. J. Environ. Stud., 16 (3): 407-421.
18. MOLENDA T. 2011 - Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania zmian właściwości fizyczno-chemicznych wód w pogórniczych środowiskach akwatycznych. Na przykładzie regionu górnośląskiego i obszarów ościennych. Katowice, Uniwersytet Śląski. Wyd. GNOME.
19. MOLENDA T. 2014 - Physical-Chemical Properties of Coal Mine Waters of Old Adits and Spring Waters. Pol. J. Environ. Stud., 23 (2): 393-399.
20. OLYPHANT G.A., BAYLESS E.R. & HARPERD. 1991- Seasonaland weather-related controls on solute concentrations and acid drainage from a pyritic coal-refuse deposit in southwestern Indiana U.S.A. J. Contaminant Hydrol., 7: 219-236.
21. PARKHURST D.L. & APPELO C.A.J. 1999 - Guide to PHREEQC (version 2)-A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations, Water-Resources Investigations Report 99-4259, US Geol. Surv.
22. PLUTA I. 2004 - Kwaśne wody w kopalniach południowo-zachodniego obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Prz. Gór., 2: 20-23.
23. PLUTA I. 2009 - Powstawanie i neutralizacja kwaśnych wód w kopalni Niwka-Modrzejów na Górnym Śląsku. Biul. Państw. Inst. Geol., 436: 361-366.
24. SKOCZYŃSKA-GAJDA S. & LABUS L.2011- Zagadnienie drenażu kwaśnych wód na terenach po eksploatacji węgla brunatnego - Łuk Mużakowa. Biul. Państw. Inst. Geol., 445: 643-650.
25. SZCZEPAŃSKA-PLEWA J., STEFANIAK S. & TWARDOWSKA I. 2010 - Coal mining waste management and its impact on the grondwater chemical status exemplified in the Upper Silesia Coal Basin (Poland). Biul. Państw. Inst. Geol., 441: 157-166.
26. SZCZEPAŃSKA J. & TWARDOWSKA I. 1999 - Distribution and environmental impact of coal-mining wastes in Upper Silesia, Poland. Environ. Geol., 38 (3): 249-258.
27. TWARDOWSKA I., ALLEN H.E., KETTRUP A.F. & LACY J.L. 2004 - Solid Waste: Assessment, Monitoring and Remediation, Elsevier.
28. WATZLAF G., SCHROEDER K., KLEINMANN R., KAIRIES C. & NAIRN R. 2004. The Passive Treatment of Coal Mine Drainage. Washington DC., U.S. Department of Energy.
29. YOUNGER P.L. 1995 - Hydrogeochemistry of mine waters flowing from abandoned coal workings in County Durham. J. Engin. Geol. Hydrogeol., 28: 101-113.
30. ŻERO E. 1956 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : 50 000. Arkusz Chrzanów (971). Warszawa, Państw. Inst. Geol.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-31bb8bd9-1745-4949-b0c8-162216826300