Identification of processes controlling chemical composition of pit lakes waters located in the eastern part of Muskau Arch (Polish-German borderland)

• Autorzy: Lutyńska S. , Labus K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2015-0031

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja procesów kształtujących skład chemiczny wód zbiorników zlokalizowanych na obszarach pogórniczych we wschodniej części Łuku Mużakowa (pogranicze polsko-niemieckie)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Exploitation of lignite within the area of Muskau Arch, carried out from the mid-nineteenth century, contributed to the transformation of the natural environment and changes in water regime. In the post-mining subsidences pit lakes were formed. The chemical composition of waters is a consequence of the intensive weathering of pyrite (FeS2), which is present in Miocene lignite-bearing rock forming the embankments of the lakes. This process leads to the formation of Acid Mine Drainage (AMD) and finally acidification of lake waters. This paper presents results of the identification of hydrogeochemical processes affecting the chemistry of waters from these reservoirs carried out using the speciation and statistical (cluster and factor) analyses. Cluster analysis allowed to separate from the analyzed group of anthropogenic reservoirs 7 subgroups characterized by a similar chemical composition of waters. The major processes affecting the chemistry of waters were identified and interpreted with help of factor and speciation analysis of two major parameters (iron and sulfur).

PL

Eksploatacja węgla brunatnego prowadzona w rejonie Łuku Mużakowa od połowy XIX w. przyczyniła się do przeobrażenia środowiska naturalnego obszaru i zmian w stosunkach wodnych. W poeksploatacyjnych nieckach zapadliskowych formowały się zbiorniki wodne, tworząc tzw. „pojezierze antropogeniczne”. Skład chemiczny wód jest konsekwencją wietrzenia pirytu (FeS2), obecnego w mioceńskich utworach węglonośnych tworzących obwałowania zbiorników. Intensywny proces utleniania siarczku doprowadził do powstania kwaśnego drenażu - Acid Mine Drainage (AMD) i w efekcie do zakwaszenia wód jezior. W artykule zaprezentowano rezultaty identyfi kacji procesów hydrogeochemicznych wpływających na chemizm wód ww. zbiorników, przeprowadzonej z wykorzystaniem analizy statystycznej (analiza skupień i analiza czynnikowa) i specjacyjnej. Analiza skupień pozwoliła na wydzielenie z rozpatrywanej grupy zbiorników antropogenicznych 7 podgrup cechujących się zbliżonym składem chemicznym wód. Dla zdefi niowania głównych procesów decydujących o chemizmie wód zbiorników zastosowano analizę czynnikową oraz analizę specjacyjną dwóch głównych składników wód (żelaza i siarki).

Słowa kluczowe

EN

Muskau Arch; acid mine drainage; pit lakes; statistical analysis; speciation analysis

PL

Łuk Mużakowa; kwaśny drenaż; zbiornik antropogeniczny; chemizm wód; analiza statystyczna; analiza specjacyjna

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 41, no. 3
• Strony: 60--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lutyńska S.

• Silesian University of Technology, Poland Faculty of Mining and Geology Institute for Applied Geology

autor

Labus K.

• Silesian University of Technology, Poland Faculty of Mining and Geology Institute for Applied Geology

Bibliografia

• [1] Chełmicki, W. (2002). Water. Resources, degradation, protection, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002. (in Polish)
• [2] Guller, C., Thyne, G.D., McCray, J.E. & Turner, A.K. (2002). Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classifi cation of water chemistry data, Hydrogeology Journal, 10 (4), pp. 455-474.
• [3] Jędrczak, A. (1997). The chemical composition of surface water, Zeszyty naukowe Politechniki Zielonogórskiej 114, Inżynieria Środowiska 6, Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej 1997. (in Polish)
• [4] Koźma, J. & Kupetz, M. (2008). The transboundary Geopark Muskau Arch (Geopark Łuk Mużakowa, Geopark Muskauer Faltenbogen), Przegląd Geologiczny, 56, pp. 692-698.
• [5] Labus, K. & Skoczyńska, S. (2013). Origin of sulphates in the post-mining lakes in the eastern part of Muskau Arch (Polish-German borderland), Geological Quarterly, 57 (3), pp. 561-566.
• [6] Labus, K. & Siwek, P. (2003). Application of the statistical analysis methods to the description of hydrogeochemical phenomenon illustrated with an example of chemism of mine waters from south-west part of GZW, Współczesne Problemy Hydrogeologii, 11, pp. 201-201. (in Polish)
• [7] Paradysz, J. (2005). Statistics, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej, Poznań 2005. (in Polish)
• [8] Parkhurst, D. & Appelo, C.A.J. (1999). User’s Guide to PHREEQC (Version 2) - A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations, U.S. Geological Survey, U.S.Department of the Interior.
• [9] Skoczyńska-Gajda, S. & Labus, M. (2011). Metal speciation in river bed sediments within the Polish part of Muskau Arch Geopark, Archives of Environmental Protection, 37 (3), pp. 87-99.
• [10] Skoczyńska-Gajda, S. & Labus, K. (2011). The problem with acid mine drainage in the area of brown coal extraction - Muskau Arch, Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 445, pp. 643-650. (in Polish)
• [11] StatSoft (2005). Statistics and data mining in science research, Warszawa-Kraków 2005. (in Polish)
• [12] Wróbel, I. (1997). The changing landscacpes, Zeszyty naukowe Politechniki Zielonogórskiej 114, Inżynieria Środowiska 6, Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, 1997. (in Polish)
• [13] Zeliaś, A. (2000). Statistical methods, Polskie Wydawnictwa Ekonomiczne, Warszawa 2000. (in Polish)