Identification of hazards for water environment in the Upper Silesian Coal Basin caused by the discharge of salt mine water containing particularly harmful substances and radionuclides

• Autorzy: Bondaruk J. , Janson E. , Wysocka M. , Chałupnik S.

Identyfikatory

DOI

10.1016/j.jsm.2016.01.001

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Upper Silesian urban-industrial agglomeration is one of the most industrialized areas in Europe. The intense industrialization should be attributed mostly to the presence of coal and other minerals deposits and its extraction. Mining areas of hard coal mines comprise approximately 25% of the total catchment area of watercourses in the area of Upper Silesian Coal Basin, including the river basin of the Upper Oder River and the Little Vistula River. The mining, its scope and depth, duration of mining works, extraction systems being used and the total volume of the drainage fundamentally affect the conditions of groundwater and surface water in the studied area. In this paper, an overall characteristics of the coal mining industry in the area of USCB was made, including the issues of its influence on water environment in the light of the requirements of the Water Framework Directive (WFD) and its guidelines transposed into Polish law. An analysis of the collected data, obtained from collieries, relating to the quantity and quality of water flowing into the workings and discharged to surface watercourses, was performed. An approach to the requirements for wastewater discharge into the environment by these enterprises was presented regarding the physicochemical parameters, possible harmful substances and radionuclides measured in mine waters. The main goal of the paper is to recognize the condition of surface water bodies in the area of Upper Silesian Coal Basin and to make the assessment of the biological condition using Ecological Risk Assessment and bioindication methods.

Słowa kluczowe

EN

mine drainage; pressure on water bodies; radionuclides; particularly harmful substances; bioindication

PL

odwadnianie kopalni; presja na zbiorniki wodne; radionuklidy; szczególnie szkodliwe substancje; bioindykacja

• Wydawca: Elsevier ; Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Journal of Sustainable Mining
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 14, iss. 4
• Strony: 179--187
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz.

Twórcy

autor

Bondaruk J.

• Central Mining Institute, Department of Water Protection, Poland

autor

Janson E.

• Central Mining Institute, Department of Water Protection, Poland

autor

Wysocka M.

• Central Mining Institute, Silesian Centre for Environmental Radioactivity, Poland

autor

Chałupnik S.

• Central Mining Institute, Silesian Centre for Environmental Radioactivity, Poland

Bibliografia

• 1. Adamczyk, A. F. (1999). Wpływ czynników naturalnych i antropogenicznych na jakość i ilość wód dopływających do ujęcia wód pitnych w KWK “Saturn” w 1997r. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 15(2), 73-89.
• 2. Adamczyk, A. F., & Haładus, A. (1994). Wpływ dużych ognisk zanieczyszczeń na wody podziemne w intensywnie drenowanym zbiorniku (S część GZWP 454 Olkusz - Zawiercie). In Metodyczne podstawy ochrony wód podziemnych. Kraków: Archiwum Akademii Górniczo-Hutniczej.
• 3. Adamczyk, A. F., Haładus, A., Szczepański, A., & Wątor, L. (1992). Możliwości lokowania zasolonych wód kopalnianych w nieczynnych wyrobiskach na przykładzie KWK Silesia. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 8(2), 269-282.
• 4. Adamczyk, A. F., Haładus, A., Szczepański, A., & Zdechlik, R. (2000). Conceptual dewatering project for closed hard-coal mines of the Sosnowiec sub-system. In 7th International Mine Water Association Congress “Mine Water and the Environment”. Ustroń, Poland.
• 5. Bromek, T., & Żmij, M. (1992). Koncepcja zagospodarowania zasolonych wód kopalnianych poprzez zatrzymywanie ich w nieczynnych wyrobiskach. In Materiały Sympozjum Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska “Odpady przemysłowe i komunalne, ich występowanie i utylizacja”. Archiwum WIOŚ Katowice.
• 6. Budaszewski, J. (1964). Problemy odsalania wód dołowych Rybnickiego Okręgu Węglowego. Biuletyn Biur Projektów Przemysłu Węglowego, 9(5-6), 38-40.
• 7. Bukowski, P. (2000). Water storage capacity of rock massif on forecasting the flooding process in mine workings. In 7th International Mine Water Association Congress “Mine Water and the Environment”. Ustroń Poland.
• 8. Buła, Z., Chmura, A., Jureczka, J., Różkowski, A., & Wagner, J. (1994). Ocena możliwości wtłaczania słonych wód kopalnianych do zbiornika warstw dębowieckich (trzeciorzęd) w południowej części regionu górnośląskiego. In 5 Konferencja Problemy geologii i ekologii w górnictwie podziemnym, Szczyrk 1994 (pp. 229-241). Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa.
• 9. Cempiel, E. (1997). Wpływ poeksploatacyjnych deformacji górotworu na zmiany położenia zwierciadła wód podziemnych (pp. 7-19). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Seria Górnictwo Z.235 Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• 10. Centeno, L., Lee, G., & Faure, G. (2001). Radium-226 in coal-mine effluent, Perry County, Ohio e Abstract. In Proc. of Annual Meeting of Geological Society of America, Boston.
• 11. Chałupnik, S. (1996). Kopalnie jako źródło skażeń promieniotwórczych środowiska. In Konferencja Naukowo- Szkoleniowa: Naturalna promieniotwórczość w środowisku. Prace Głównego Instytutu Górnictwa. Seria Konferencje, Nr 7 (pp. 131-143).
• 12. Chałupnik, S. (2007). Rad w wodach kopalń na Górnym Śląsku - metody badań, ocena wpływu na środowisko, zapobieganie skażeniom. In Radium in mine water in Upper Silesia - Research methods, assessment of the impact on the environment, prevention against contamination (p. 185). Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa.
• 13. Chałupnik, S., Michalik, B., Wysocka, M., Skubacz, K., & Mielnikow, A. (2000). Contamination of settling ponds and rivers as a result of discharge of radium - bearing waters from Polish coal mines. Journal of Environmental Radioactivity, 54(1), 85-98.
• 14. Chałupnik, S., & Wysocka, M. (2003). Wpływ odprowadzania wód radowych z kopalń na skażenie środowiska wodnego. (The impact of radium water drainage from mines on pollution of water environment). In Prace Głównego Instytutu Górnictwa Seria: Górnictwo i Środowisko Nr 2 (pp. 49-58).
• 15. Chmura, A., & Różkowski, J. (1998). Wpływ górnictwa i gospodarki komunalnej na warunki hydrogeologiczne w rejonie Rybnika, (The impact of mining and municipal services on the hydrogeological conditions in the area of Rybnik). In A. T. Jankowski, A. Kowalczyk, J. Kropka, & A. Witkowski (Eds.), Hydrogeologia obszarów zurbanizowanych i uprzemysłowionych (pp. 57-69). Wydawnictwa Uniwersytetu Śląskiego.
• 16. Cowart, J. B. (1981). Uranium isotopes and Ra-226 content in the deep groundwater of the tri-state region, USA. Journal of Hydrology, 54.
• 17. Czaja, S. (2005). Zmiany powierzchniowej sieci hydrograficznej i reż imu odpływu wód na obszarze Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego [Changes of the surface hydrographic network and the regime of water outflow in the Upper Silesian Industrial Region]. In A. Kowalczyk, & A. Różkowski Sosnowiec (Eds.), Hydrogeologia obszarów zurbanizowanych i uprzemysłowionych (vol. 2, pp. 23-33). Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego.
• 18. Czop, M., Motyka, J., & Szuwarzyński, M. (2005). Wstępne wyniki badań odbudowy stosunków wodnych w rejonie zlikwidowanej kopalni KWK Siersza [Preliminary results of reconstruction of acquatic environment in the liquidated hard coal mine Siersza]. In A. Sadurski, & A. Krawiec (Eds.), Współczesne problemy hydrogeologii (vol. 12, pp. 127-132). Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika s.
• 19. Dickson, B. L. (1985). Radium isotopes in saline seepages, southwestern Yilgarn, Western Australia. Geochimica and Cosmochemica Acta, 49.
• 20. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council, of 23 October 2000, establishing a framework for the Community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities 22.12.2000, L 327.
• 21. Fernandes, H. M., & Franklin, M. R. (2002). Acid mine drainage as an important mechanism of natural radiation enhancement in mining areas. Vienna: IAEA-Tecdoc-1271.
• 22. Gans, I. (1981). Radium in waste water from coal mines and other sources in FRG. Bombay, India: Second Symposium on Natural Radiation Environment.
• 23. Gott, G. B., & Hill, J. W. (1953). Radioactivity in some oil fields of southeastern Kansas. U.S: Geological Survey Bulletin, 988E.
• 24. Gzyl, G., & Banks, D. (2007). Verification of the “first flush” phenomenon in mine water from coal mines in the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Journal of Contaminant Hydrology, 92(2007), 66-86.
• 25. Jerez Vegueria, S. F., Godoy, J. M., & Miekeley, N. (2002). Environmental impact studies of barium and radium discharges by produced waters from “Bacia de Campos” oilfield offshore platforms, Brazil. Journal of Environmental Radioactivity, 62.
• 26. de Jesus, A. S. M. (1984). Behaviour of radium. In Waterways and aquifers. Vienna: IAEA Tecdoc 310.
• 27. Kleczkowski, A. S., & Wilk, Z. (1962). Problem wtłaczania wód słonych w górotwór. Rozważania wstępne. (The problem of injection of saline water in the rock mass. Preliminary considerations). In Materiały Konferencji Ministerstwa Górnictwa i Energetyki i Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa (pp. 1-6).
• 28. Kleczkowski, A. S., & Wilk, Z. (1964). Charakterystyka hydrogeologiczna nowego okręgu węglowego we wschodniej części Zagłębia Śląsko-Krakowskiego. (Hydrogeological characteristics of a coal district in the eastern part of the Silesian-Cracow Basin). In Materiały na XXXVII Zjazd Polskiego Towarzystwa Geologicznego, Katowice SITG (pp. 186-205).
• 29. Kolb, W. A., & Wojcik, M. (1984). Enhanced radioactivity due to natural oil and gas production. In Proc. of 6th International IEPA Congress.
• 30. Magdziorz, A. (1993). Bezodpadowe technologie odsalania wód kopalnianych z odzyskiem surowców chemicznych - doświadczenia i praktyka GIG (Non-waste technology of mine water desalination with the recovery of chemical raw materials - experience and practice of GIG). In Międzynarodowa Konferencja “Ekologiczne aspekty podziemnej eksploatacji złóż kopalin użytecznych” (pp. 108-116). Szczyrk, Katowice: Główny Instytut Górnictwa s.
• 31. Marchacz, W., Malinowski, T., Orczyk, M., & Sieradzki, A. (1966). Klasyfikacja wód kopalnianych oraz zakres możliwości ich wykorzystania dla zaopatrzenia osiedli i przemysłu w wodę . (Classification of mine water and the extent of its use for supplying housing estates and industry in water). Przegląd Górniczy, 22(7-8), 293-298.
• 32. Moise, T., Starinsky, A., Katz, A., & Kolodny, Y. (2000). Ra isotopes and Rn in brines and groundwaters of the Jordan-Dead Sea Rift Valley: enrichment, retardation and mixing. Geochemica and Cosmochemica Acta, 64.
• 33. Paridaens, J., & Vanmarcke, H. (2002). Radium contamination of the Laak rivers bank as a consequence of phosphate industry in Belgium. Vienna: IAEA-Tecdoc-1271.
• 34. Pluta, I. (2002). Pochodzenie siarczanów w wodach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w świetle badań izotopowych 34S i 18O. (The origin of sulphates in the water of the Upper Silesian Coal Basin in light of isotopic tests 34S and 18O). Przegląd Górniczy, 3, 35-43.
• 35. Pluta, I. (2004). Kwaśne wody w kopalniach południowozachodniego obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. (Acidic water in the mines of the south-western area of the Upper Silesian Coal Basin). Przegląd Górniczy, 2, 20-23.
• 36. Pluta, I. (2007). Uwarunkowania zagrożeń geogenicznych i gazowych w kopalniach południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w aspekcie badań genetycznych wód dopływających do kopalń Pniówek I Zofiówka. (Conditions of geological and gas hazards in the mines of south-western part of Upper Silesian Coal Basin in terms of genetic testing of waters flowing into the mines Pniówek I Zofiówka). In XIII Sympozjum Współczesne Problemy Hydrogeologii, Kraków - Krynica.
• 37. Raporty o stanie środowiska w województwie śląskim w latach. (2004-2013). Reports on the state of the environment in the Silesian province in the years 2004-2013. Śląski Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska. http://www.katowice.pios.gov.pl/ raporty/raport/index1.html.
• 38. Razowska-Jaworek, L., & Pluta, I. (2005). Przegląd występowania kwaśnych wód kopalnianych w różnych rejonach górniczych świata. (Overview of the prevalence of acid mine drainage in different mining regions of the world). Przegląd Górniczy, 5(2005), 31-37.
• 39. Rogoż , M. (1997). Mine waters in the Silesian coal mines and problems of their utilisation (Dębieńsko Coal Mine). In Guide to excursion I Ecological impast of underground coal mining and activities of associated industries. XIII International Congress on Carboniferous - Permian (pp. 23-26). Wydawnictwo Państwowego Instytutu Geologicznego.
• 40. Różkowski, A. (2006). Czynniki kształtujące przeobrażenia środowiska hydrochemicznego strefy wymiany w utworach karbonu północno - wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). (Factors shaping the transformation of the hydrochemical environment of exchange zone in the Carboniferous formations north - eastern part of Upper Silesian Coal Basin (USCB)). In Hydrogeochemia '06, X międzynarodowa konferencja naukowa: Aktualne problemy hydrogeochemii, Sosnowiec - Złoty Potok (pp. 95-98).
• 41. Różkowski, A. (Ed.). (2004). Środowisko hydrogeochemiczne karbonu produktywnego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (Hydrogeochemical environment of productive Carboniferous of the Upper Silesian Coal Basin) (p. 175). Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
• 42. Różkowski, A., Pacholewski, A., & Witkowski, A. (2005). Kształtowanie się chemizmu zwykłych wód podziemnych w regionie górnośląskim w warunkach aktywnej antropopresji (The development of the chemistry of fresh groundwater in the Upper Silesian region in terms of active anthropopressure). Przegląd Geologiczny, 53(9), 742-752.
• 43. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28.06.2002 w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Regulation of the Minister of Economy of 28.06.2002 on occupational health and safety, traffic management and specialized fire protection in underground mines) (Dz.U. 2002 nr 139 poz. 1169).
• 44. Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi z dnia 18 listopada 2014r. (Regulation of the Minister of Environment on conditions to be met when introducing waste into water or ground of 18 November 2014) (Dz. U. z 2014 poz. 1800).
• 45. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 maja 2014r. (Dz. U. poz. 596 z 2014) w sprawie dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. (Regulation of the Minister of the Environment of 8th May 2014. (Journal of Laws, item. 596 of 2014) on hydrogeological and geologicalengineering documentation).
• 46. Szmajda, P. (1994). Teoretyczne podstawy bioindykacji. Teoria i praktyka badań ekologicznych [The theoretical basis of bioindication. Theory and practice of ecological research] (pp. 9-25). Poznań - Polska i ODU: Wykłady Międzynarodowej Ekologicznej Szkoły Letniej UAM. Norfolk-Wirginia. Wydawnictwo Sorus (4), szkice 3.
• 47. Tomza, I., & Lebecka, J. (1981). Radium-bearing waters in coal mines: occurrence, methods of measurements and radiation hazard. In Int. Conf. On Radiation Hazards in Mining, Golden, Colorado. Traczewska, T. M. (2011). Biologiczne metody oceny skażenia środowiska [Biological methods to assess environmental contamination]. Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• 48. Walker, C. H., Hopkins, S. P., Sibly, R. M., & Peakal, D. B. (2002). Podstawy ekotoksykologii [The elements of ecotoxicology]. In Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2002.
• 49. Wiegand, J. W., & Feige, S. (2002). Origin of radium in highly mineralized waters. Vienna: IAEA-Tecdoc-1271.
• 50. Witczak, S., & Adamczyk, A. (1995). Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania. (The catalogue of selected physical and chemical indicators of pollution of groundwater and methods of its determination). Biblioteka Monitoringu Środowiska PIOŚ Warszawa, II, 579.
• 51. Załęska-Radziwiłł, M. (2007). Badania ekotoksykologiczne w procesie ekologicznej oceny ryzyka w środowisku wodnym [Ecotoxicological studies in the environmental assessment of risk in the aquatic environment]. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. no. 52.
• 52. Zimny, H. (2006). Ekologiczna ocena stanu środowiska. Bioindykacja i biomonitoring [Ecological assessment of the state of the environment. Bioindication and biomonitoring]. Warszawa: Agencja Reklamowo-Wydawnicza Arkadiusz Grzegorczyk.