Metal speciation in river bed sediments within the polish part of Muskau Arch geopark

• Autorzy: Skoczyńska-Gajda S. , Labus M.

Warianty tytułu

PL

Formy występowania metali w rzecznych osadach dennych w polskiej części geoparku Łuk Mużakowa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The object of the investigation was metal contamination of bottom sediments of the Skroda and Chwaliszówka rivers, which are the right contributaries of the Lusatian Neisse river, draining the territory of the so called "anthropogenic lake district". The district came into existence as a result of mining activities in the border of Silesia and Lusatia, which date from the half of 19th century to 1974. The district includes about 100 reservoirs, of the total area of over 150 ha, which are from about 30 to 100 years old. The rocks accompanying the Miocene coal-bearing formations were deposited on waste dumps. The dumps form embankments of the aquifers arising as a result of post-exploitation mining subsidence. The streams dewatering waste dumps inflow directly or indirectly to the Chwaliszówka and Skroda rivers. The pyrite is the mineral present in mine waste material. The pyrite weathering products inflow into surface waters and affect adversely the water quality. In the last stage of migration the pollutants are accumulated in the bottom sediments of rivers and lakes. The samples of bottom sediments of the two rivers were analysed by means of a five-step sequential extraction procedure performed for the partitioning of selected trace metals (Fe, Mn, As, Cr and Al). It was determined that the bottom sediments of the two analysed rivers contain significant concentrations of aluminium and iron. The concentrations of other metals (Mn, Cr and As) are in the range of geochemical background of water sediments in Poland. Concentrations of arsenium, chromium and manganese, which are bound to easy-available fractions (I - exchangeable and II - bound to carbonates) are not significant, so it could be assumed that they are not expected to be released and they do not threaten the river ecological system. There is, however, the possibility of the aluminium and iron re-mobilisation, taking into account the high concentrations of easy-available fractions of these metals in the sediment. Fe and Al are potential source of water contamination, and re-mobilisation of these metals will produce the aggravation of quality parameters of river waters.

PL

Przedmiotem badań był stopień zanieczyszczenia metalami osadów dennych rzek Skroda i Chwaliszówka, prawobrzeżnych dopływów Nysy Łużyckiej, odwadniających obszar tzw. "pojezierza antropogenicznego". Pojezierze to powstało na pograniczu Śląska i Łużyc wskutek działalności górniczej, obejmującej eksploatację węgla brunatnego, prowadzonej od połowy XIX w. do roku 1974. Tworzy je ok. 100 akwenów o łącznej powierzchni ponad 150 ha, o wieku od ok. 30 do powyżej 100 lat. Skały towarzyszące mioceńskim formacjom węglonośnym, zostały zdeponowane jako odpady pogórnicze na zwałowiskach, tworzących obwałowania zbiorników wodnych, które formowały się w poeksploatacyjnych nieckach zapadliskowych. Odcieki ze zwałowisk zasilają bezpośrednio i pośrednio zarówno wody tych zbiorników, jak również wody Chwaliszówki i Skrody. Produkty wietrzenia pirytu, obecnego w odpadach górniczych, przechodzą do wód i wpływają negatywnie na ich parametry jakościowe. W końcowym etapie migracji substancje te zostają zaakumulowane w osadach dennych zbiorników i rzek. Pobrane z obu rzek osady denne poddano pięciostopniowej sekwencyjnej ekstrakcji, oznaczając zawartości metali: Fe, Mn, As, Cr oraz Al. Stwierdzono, że osady charakteryzują się znacznymi stężeniami metali: glinu i żelaza. Koncentracje pozostałych metali w osadach: manganu, chromu i arsenu mieszczą się w granicach tła hydrogeochemicznego osadów wodnych Polski. Stężenia arsenu, chromu i manganu, związanych w postaci frakcji łatwo dostępnych (wymiennej - I i węglanowej - II) są niewielkie, dlatego też można przyjąć, że są one trwale unieruchomione w osadach i nie stanowią większego zagrożenia dla ekosystemu rzek. Istnieje jednak możliwość wtórnej mobilizacji z osadów glinu i żelaza, ze względu na wysokie stężenia tych metali, związanych z frakcjami łatwo dostępnymi. Metale te stanowią potencjalne źródło zanieczyszczenia środowiska wodnego, ich ponowne uruchomienie może spowodować pogorszenie parametrów jakościowych wód rzek.

Słowa kluczowe

EN

river environment; bottom sediments; waste material; Muskau Arch

PL

środowisko rzeczne; osad denny; metale; odpady pogórnicze; Łuk Mużakowa

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 3
• Strony: 87--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Skoczyńska-Gajda S.

autor

Labus M.

• Faculty of Mining and Geology, Institute for Applied Geology, Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Asani A., U. Kołodziejczyk: Hydrografia obszaru pojezierza antropogenicznego w rejonie Łęknicy w województwie lubuskim, Uniwersytet Zielonogórski, Zielona Góra 2006.
• [2] Bartczak E., A. Gancarz: Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski 1:50000 (Arkusz Łęknica, Trzebiel), Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 2001.
• [3] Bojakowska I., T. Gliwicz, K. Małecka: Wyniki geochemicznych badań osadów wodnych Polski w latach 2003-2005, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 2006.
• [4] Ciesielczuk T., G. Kusza, M. Kowalska-Góralska, M. Senze: Aluminium and Selenium content in soils of industrial area in Opole (Southern Poland), Archives of Environmental Protection, 37 (1), 2011.
• [5] Dyjor S., Z. Chlebowski: Budowa geologiczna polskiej części Łuku Mużakowa, Acta Universiatis Wratislaviensis Pr. Geolog. Mineral, III No 192, 3-37 (1973).
• [6] Jędrczak A.: Skład chemiczny wód pojezierza antropogenicznego w Łuku Mużakowskim, Wyd. Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Zielonej Górze, Zielona Góra 1992.
• [7] Jędrczak A. (red.): Skład chemiczny wód powierzchniowych, Zeszyty naukowe nr 114, Inżynieria Środowiska 6, Pojezierze Antropogeniczne w dorzeczu Nysy Łużyckiej, Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej 1997.
• [8] Kupetz M.: The Muskauer Faltenbogen - a large scale glaciotectonic feature and its geomorphological texture on the Earth's surface, Zesz. Nauk. 130, Budownictwo 38, Uniwersytet Zielonogórski 2003. 93-114.
• [9] Labus M., A. Mrowiec: Osady denne rzeki Skródy i ich rola w obiegu metali w środowisku, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego nr 139, Inżyniera Środowiska 19, Zielona Góra 2010, 67-80.
• [10] Lis J., A. Pasieczna: Atlas geochemiczny Polski, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 1995.
• [11] Słowik M., T. Sobczyński, Z. Młynarczyk: Changes of chosen chemical elements concentration in alluvial sediments: an example of the lower course of the Obra river (Western Poland), Archives of Environmental Protection, 35(1), 2009.
• [12] Sobczyński T.: Phosphorus release from lake bottom sediments affected by abiotic factors, Archives of Environmental Protection, 35(2), 2009.
• [13] Sobera R., J. Koźma: Landschaftspark "Muskauer Faltenbogen" - die bestehende juristische Schutzform, [w:] Geopark Muskauer Faltengogen - Eine Chance zur Entwicklung des Tourismus, Deutsch- Polnische Konferenz, Łęknica, 2006, 76-79.
• [14] Tessier A., P. Campbell, M. Bisson: Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals, Analytical Chemistry, Vol. 51, No.7, 844-851 (1979).
• [15] Wróbel I.: Zmieniające się krajobrazy, Zeszyty naukowe nr 114, Inżynieria Środowiska 6, "Pojezierze Antropogeniczne w dorzeczu Nysy Łużyckiej", Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, 1997.