Ocena rozkładu specjacji i wartości wskaźników nasycenia w wodach zawartych w utworach mokradłowych na podstawie modelowania geochemicznego

• Autorzy: Jóźwiak Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/22.2022.11.2

Warianty tytułu

EN

Assessment of speciation distribution and saturation indices' values in water contained in wetland formations based on geochemical models

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Model geochemiczny jest odwzorowaniem matematycznym zawierającym różnorodne dane (m.in. chemiczne, mineralogiczne, termodynamiczne) stworzonym w celu uproszczonego opisu procesów zachodzących w środowisku. Przy badaniu procesów hydrogeochemicznych pierwszym etapem prac jest stworzenie hipotezy kształtowania się składu chemicznego wód (tzw. model koncepcyjny). Na bazie zweryfikowanego modelu koncepcyjnego można przystąpić do drugiego etapu - modelowania geochemicznego. W pracy wykonano modele należące do dwóch głównych typów modeli geochemicznych - modele specjacyjno-rozpuszczalnościowe oraz modele odwrotne. Wykonane modele odwrotne pozwoliły na jakościowy i ilościowy opis procesów zachodzących w badanych środowiskach. W obliczeniach założono zachodzenie reakcji: rozpuszczania/wytrącania, wymiany jonowej, utleniania i redukcji, tworzenia i rozkładu faz gazowych, parowania terenowego, efekty zmian temperatury i mieszania się wód. Jakościowe kierunki zachodzenia procesów rozpuszczania i wytrącania określono pośrednio na podstawie wskaźników nasycenia (SI) uzyskanych na drodze modelowania specjacyjno-rozpuszczalnościowego. Przyjęto założenie, że zmienność mineralogiczna występująca w badanych pasach bagiennych jest niewielka, więc dopływające wody powinny mieć analogiczny skład jak wody obserwowane, a ich chemizm kształtowany powinien być przez te same czynniki i procesy. W pracy przedstawiono wyniki rozkładu specjacji w wodach pochodzących z gleb murszowatych właściwych, murszowatych murszastych oraz mineralno-murszowych. Analizie poddano zawartość węgla, siarki, chlorków, azotu nieorganicznego, fosforu, fluoru, sodu, potasu, magnezu, wapnia i żelaza. Przeanalizowano również możliwość rozpuszczania szkieletu skalnego przez wody obecne w poszczególnych typach gleb za pomocą wskaźnika nasycenia (SI).

EN

A geochemical model is a mathematical representation containing different data (including chemical, mineralogical, thermodynamical data) created as a simplified description of processes taking place in the environment. While examining hydro-geochemical processes, the first stage is devoted to forming a hypothesis of how the chemical composition of water is shaped (the so-called conceptual model). Based on a verified conceptual model, geochemical modelling is the next stage. The article contains models belonging to two main groups of geochemical models - speciation-dissolution models and inverse models. The completed inverse models allowed for a quantitative and qualitative description of the processes taking place in the examined environments. Calculations assumed the reactions of: dissolving/precipitation, ion exchange, oxidation and reduction, creation and decomposition of gas phases, evapotranspitation, temperature variations and water exchange effects. The qualitative directions of the dissolution and precipitation processes were determined indirectly based on the saturation indices (SI) obtained by speciation-dissolution mathematical modelling. The author assumed that the mineralogical variability in the examined marshy strips is low, therefore the inflowing water should have the same composition as the observed water and its chemistry should be shaped by the same factors and processes. The article presents the results of the speciation distribution in water originating from proper muck, muckuous and mineral-muck soils. The analysis includes also contents of carbon, sulphur, chlorides, non-organic nitrogen, phosphorus, fluorine, sodium, potassium, magnesium, calcium and iron. It also verifies the possibility of the rocky frame being dissolved by water present in different soil types using the saturation index (SI).

Słowa kluczowe

PL

modelowanie geochemiczne; wody podziemne; murszenie

EN

geochemical modelling; underground water; moorshing process

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gospodarka Wodna
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 11
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jóźwiak Krzysztof

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

• https://orcid.org/0000-0003-4538-5955

Bibliografia

• [1] Bieniek A., Łachacz A. 2012. Ewolucja gleb murszowych w krajobrazie sandrowym. W: A. Łachacz (red.) Współczesne Problemy Kształtowania i Ochrony Środowiska. Wybrane problemy ochrony mokradeł, 111-131. Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie.
• [2] Jóźwiak K. 2007. The early stage of the anthropopression in the groundwater of Kampinoski National Park. W XI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Hydrogeochemia”, 77-84. Bratysława, 7-9.06.2007 r.
• [3] Jóźwiak K. 2004. Zastosowanie modelowania hydrogeochemicznego do oceny przekształceń składu chemicznego wód podziemnych wybranych odkrytych zbiorników czwartorzędowych. Rozprawa doktorska.
• [4] Jóźwiak K., Solovey T. 2007. Quality of shallow groundwater in the Vistula valley (Warsaw area). W: Materiały konf. 14 Słowackiej Konferencji Hydrogeologicznej, 18-19. Bańska Bystrzyca, wrzesień 2007.
• [5] Krogulec E. 2004. Ocena podatności wód podziemnych na zanieczyszczenia w jednostce dolinnej w aspekcie warunków hydrodynamicznych, 177. Warszawa: Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego.
• [6] Krogulec E., Pomianowski P., 2002. „Warunki hydrogeologiczne KPN - nowe dane z badań geofizycznych”. Przegl. Geol. 49(4): 312-316.
• [7] Macioszczyk A., Witczak S. 1999. „Współczesne Problemy Hydrogeologii". Biuletyn PIG (388): 139-156.
• [8] Macioszczyk A. Dobrzyński D. 2002. Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych, 448. Warszawa: Wyd. Nauk. PWN.
• [9] Macioszczyk A., Krogulec E., Jóźwiak K. 2012. Wody podziemne Kampinoskiego Parku Narodowego, 166. Wyd. WSEiZ.
• [10] Okruszko T., Mioduszewski W., Kucharski L. 2011. Ochrona i renaturalizacja mokradeł Kampinoskiego Parku Narodowego, 204. Warszawa: Wyd. SGGW.
• [11] Okruszko T. i in. 2011. Opracowanie metod odtworzenia pierwotnych warunków wodnych Kampinoskiego Parku Narodowego w celu powstrzymania degradacji przyrodniczej i poprawienia staniu bioróżnorodności. Projekt finansowany w ramach norweskiego mechanizmu finansowego.
• [12] Solovey T., Jóźwiak K. 2008. Mineralne formy azotu w wodach podziemnych Kampinoskiego Parku Narodowego. W: Woda, Środowisko, Obszary Wiejskie. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej „Stan melioracji i użytków zielonych na tle potrzeb produkcji zwierzęcej i ochrony środowiska oraz priorytetów PROW na lata 2007-2013". 27-28 maja 2008 r., Falenty.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).