Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Groundwater Quality Assessment through Hydrogeochemical Analysis: Implications for Drinking Water and Pollution

Rajendran Gopinath, Rooby Jessy, Govindan Venkatesan

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 4

104--115

EN

The quality of groundwater and its geochemical features as a source of drinking water are under investigation in the current research. The physical characteristics, cation, and anion chemistry of 201 samples of groundwater were determined. The investigation was conducted in the Southern Indian province of Tamil Nadu, specifically, the Karur District, which is situated between 10°30′ – 11°00′ North latitude and 77°45′ – 78°30′ East longitude, and covers an area of approximately 2900.63 km2. Safe drinking water standards established by the WHO were used for comparison. The majority of samples on the Gibbs plot are inside the rock dominance zone, showing that the chemical of the rock interacts with the groundwater to affect the chemistry of the groundwater. The study region’s Piper plots reveal that most of the samples contain CaCl or CaMgCl. The WQI results for almost all samples were either "excellent" or "good", suggesting they are suitable for human consumption.

2

Multivariate statistical analysis and geospatial approach for evaluating hydro geochemical characteristics of meltwater from Shaune Garang glacier, Himachal Pradesh, India

Kumar Ramesh, Kumar Rajesh, Bhardwaj Anshuman, Singh Atar, Singh Shaktiman, Kumari Anupma, Sinha Ravindra Kumar

Acta Geophysica

|

2023

|

Vol. 71, no. 1

323--339

EN

The study focuses on the hydro-geochemistry of Shaune Garang glacier’s meltwater concerning glacial geomorphology. Seventy-nine water samples (53 in 2016 and 26 in 2017) of ablation season were analysed. The cations were dominant in the order Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+, and the anions in the order HCO3- > SO4 2- > Cl- > NO3-. The result demonstrated that HCO3 - were the abundant ions, accounting for 41.03 and 34.84% of the total ionic budget (TZ). The high ionic proportions of (Ca2+ + Mg2+) versus TZ+ and (Ca2+ + Mg2+) versus (Na+ + K+) were identified as the primary factors influencing dissolved ion chemistry in meltwater. Piper diagram shows that Ca2+–HCO3- type water is the most common, followed by Mg2+–HCO3-. In addition, a remote sensing approach has been used to find the possible source of the chemical constituents in the meltwater. The catchment geology has been mapped on various scales, including diverse rocks and unconsolidated surface materials containing “quartz and carbonate minerals”. Layered silicates (LS) and “hydroxyl-bearing minerals” are not as common as they used to be, but their availability varies greatly in the area where they are found. The distribution of LS minerals within the catchment are majorly found at lower altitudes, which implies the weathering mechanism due to the interaction of meltwater and parental rock. Multivariate analysis revealed that CO3 and SiO3 weathering, sulphate dissolution, and pyrite oxidation dominate dissolved ion concentrations. Chemometric analysis of meltwater hydro-geochemistry through principal component analysis explains 72.1% of the total variance of four PCs. PCs 1, 2, 3, and 4 explain 39.21%, 12.91%, 10.24%, and 9.74% of variance, respectively, in 2016. Similarly, in 2017, four PCs explain 69.91% of the total variance. PC 1, 2, 3, and 4 can explain 26.62%, 20.12%, 12.64%, and 10.52% of variance.

3

Geochemical and multivariate statistical study to assess the salinisation origin of the Remila plain groundwater, Khenchela Algeria

Aouidane Laiche, Belhamra Mohamed, Kheddouma Asma

Journal of Water and Land Development

|

2022

|

no. 52

145--155

EN

The aquifer system of the Remila plain (Khenchela, Algeria), covering 250 km2, is one of the semiarid regions where groundwater is heavily exploited for urban supply and irrigation. An integrated hydrochemical and statistical analysis was performed on 70 water samples to identify the main processes and the origin of salinisation of our waters. Chemical analyses indicate salinity values (TDS) ranging from 568 to 1586 mg·dm-3 with an average of 869 mg·dm-3, with sulphate being the dominant ions, especially in the north and northeastern parts of the region. The identified chemical facies are SO4-Cl-Ca in the northeastern part, SO4-Cl-Ca-Mg present in most waters, and HCO3-Ca-Mg in the southeastern part. We applied the statistical approach to group the waters into three categories using Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Clustering Analysis (HCA); 1) saline waters (23%) (TDS > 1000 mg·dm-3 and SO42-dominance), 2) moderately saline waters (51%) with HCO3- dominance, 3) moderately saline waters (26%) with a mixed facies. The binary ion diagrams used suggest that the main hydrochemical processes are: evaporites dissolution and/or precipitation, accompanied by an exchange and/or reverse exchange of ions. Additionally, another process was detected in the northeastern part of the area; the saline intrusion of Sabkha waters, favoured by intensive aquifer exploitation.

4

Climate change induced high altitude lake: Hydrochemistry and area changes of a moraine dammed lake in Leh Ladakh

Kaushik Himanshu, Ramanathan AL., Soheb Mohd, Shamurailatpam Monica Sharma, Biswal Kalyan, Mandal Arindan, Singh Chetan

Acta Geophysica

|

2021

|

Vol. 69, no. 6

2377--2391

EN

Himalayan glaciers are retreating, and glacial lakes are evolving and proliferating as a result of climate change. Glacier retreat marks in the formation and expansion, and sometimes outburst of moraine-dammed lakes. Lato Lake is one of the high-altitude and unexplored glacial lakes upstream of Gya-Miru village in the Leh-Ladakh region. This study is the first of its kind to assess hydrogeochemistry (HCO3−, SO4 2−, NO3 −, Cl−, F−, Ca2+, Mg2+, Na+, and K+) and studying the dynamics of a moraine-dammed lake in the Ladakh Himalayas. We observed substantial expansion of Lato Lake over the past 50 years between 1969 and 2019, and the areas of the lake have increased while the glacier area is reduced by 16.4% and 4.15%, respectively. The pH values ranging from 7.6 to 8.1 show slightly alkaline. HCO3 −, Ca2+, and SO4 2− were the most dominant ions during the study period 2018–19. The high (Ca2+ + Mg2+) and a low (Na+ + K+) ratio to the total cations show that Lato Lake receives ions from rock weathering, primarily from carbonate rocks. Gibbs and Na-Mixing plot also support the hydrogeochemistry of lake water was primarily controlled by rock weathering. HYSPILT backward trajectory model suggested that atmospheric input mainly originated from the seawater vapor transported by the summer monsoonal and westerly circulation systems. Results show that the lake has a substantial impact on the long-range transport of ocean water relative to local interferences.

5

Hydro-geochemical analysis of meltwater draining from Bilare Banga glacier, Western Himalaya

Kumar Ramesh, Kumar Rajesh, Singh Atar, Singh Shaktiman, Bhardwaj Anshuman, Kumari Anupma, Kumar Sinha Ravindra, Gupta Akhilesh

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 2

651--660

EN

The changing climate is affecting the melting process of glacier ice and snow in Himalaya and may influence the hydrogeochemistry of the glacial meltwater. This paper represents the ionic composition of discharge from Bilare Banga glacier by carrying out hydro-geochemical analysis of water samples of melting season of 2017. The pH and EC were measured on-site in field, and others parameters were examined in the laboratory. The abundance of the ions observed in meltwater has been arranged in decreasing order for cations as Ca2+> Mg2+ > Na+ > K+ and for anions as HCO3− > SO42− > Cl>− > NO3−, respectively. Analysis suggests that the meltwater is mostly dominated by Ca2+ and 3−. It has been observed that the ionic concentration HCO3− is dominant and Cl>− is the least in the catchment. Piper plot analysis suggests that the chemical composition of the glacier discharge not only has natural origin but also has some anthropogenic input. Hydro-geochemical heterogeneity reflected the carbonate-dominated features (Ca2+–HCO3−) in the catchment. The carbonate weathering was found as the regulatory factor to control the chemistry of the glacial meltwater due to the high enrichment ratio of (Ca2+ + Mg2+) against TZ+ and (Na+ + K+). In statistical approach, PCA analysis suggests that geogenic weathering dynamics in the catchment is associated with carbonate-dominant lithology.

6

Assessment of groundwater salinity and risk of soil degradation in Quaternary aquifer system. Example: Annaba plain, Algeria N-E

Halimi S., Rechachi H., Bahroun S., Mizane N. E., Daifallah T.

Journal of Water and Land Development

|

2018

|

no. 36

57--65

EN

Quality of water resources in Annaba plain (North East) of Algeria is facing a serious challenge due to industrialisation and excessive exploitation of water. Therefore, 29 groundwater samples were collected from this area to assess their hydrogeochemistry and suitability for irrigation purposes. The groundwater samples were analysed for distribution of chemical elements Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO3 −, Cl−, and SO4 2−. It also includes pH, electrical conductivity. The hydrochimical study has shown that the facieses are changing between a pole calcium-chloride-sulphate and sodium-chloride types. The results also showed that the salinity is the major problem with water for irrigation use (58% of samples fall into C3S1 class). As a result, the quality of the groundwater is not suitable for sustainable crop production and soil health without appropriate remediation.

PL

Jakość zasobów wodnych na równinie Annaba w północnej Algierii jest poważnie zagrożona wskutek industrializacji i nadmiernej eksploatacji wody. Było to motywem do podjęcia badań prezentowanych w niniejszej pracy. Pobrano 29 próbek wody gruntowej z tego obszaru, aby ocenić jej właściwości hydrogeochemiczne i przydatność do nawodnień. Próbki wody gruntowej analizowano pod kątem stężenia Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO3−, Cl− i SO4 2− oraz pH i przewodnictwa elektrolitycznego. Badania hydrochemiczne wykazały, że skład wody zmienia się od typu wapniowo-chlorkowo-siarczanowego do sodowo-chlorkowego. Wyniki analiz dowodzą, że zasolenie wód stanowi poważny problem ze względu na ich zastosowanie do nawodnień (58% próbek mieściło się w klasie C3S1). Uznano, że jakość wód gruntowych bez wstępnych zabiegów remediacyjnych nie jest odpowiednia do produkcji roślinnej i utrzymywania właściwego stanu gleb.

7

Geostatistical analysis of space variation in underground water various quality parameters in Kłodzko water intake area (SW part of Poland)

Namysłowska-Wilczyńska B.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2016

|

Vol. 38, nr 3

15--34

EN

This paper presents selected results of research connected with the development of a (3D) geostatistical hydrogeochemical model of the Kłodzko Drainage Basin, dedicated to the spatial variation in the different quality parameters of underground water in the water intake area (SW part of Poland). The research covers the period 2011–2012. Spatial analyses of the variation in various quality parameters, i.e., contents of: iron, manganese, ammonium ion, nitrate ion, phosphate ion, total organic carbon, pH redox potential and temperature, were carried out on the basis of the chemical determinations of the quality parameters of underground water samples taken from the wells in the water intake area. Spatial variation in the parameters was analyzed on the basis of data obtained (November 2011) from tests of water taken from 14 existing wells with a depth ranging from 9.5 to 38.0 m b.g.l. The latest data (January 2012) were obtained (gained) from 3 new piezometers, made in other locations in the relevant area. A depth of these piezometers amounts to 9–10 m. Data derived from 14 wells (2011) and 14 wells + 3 piezometers (2012) were subjected to spatial analyses using geostatistical methods. The evaluation of basic statistics of the quality parameters, including their histograms of distributions, scatter diagrams and correlation coefficient values r were presented. The directional semivariogram function γ(h) and the ordinary (block) kriging procedure were used to build the 3D geostatistical model. The geostatistical parameters of the theoretical models of directional semivariograms of the water quality parameters under study, calculated along the wells depth (taking into account the terrain elevation), were used in the ordinary (block) kriging estimation. The obtained results of estimation, i.e., block diagrams allowed us to determine the levels of increased values of estimated averages Z* of underground water quality parameters.

8

Use of statistical tools in hydrogeological research

Mika A.

Geology, Geophysics and Environment

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

99

EN

Marcus Cicero said “Any man can make mistakes, but only an idiot persists in his error”. In this paper, some statistical tools are presented, which give scientists an opportunity to reduce or eliminate their mistakes and could help to assess results of high quality and their presentation. In hydrogeology and hydrogeochemistry every stage of research could cause serious errors. IBM SPSS software is a modular system designated to the data analysis or visual presentation of the results. SPSS gives a lot of possibilities to illustrate the results of chemical analysis using different plots, which can show a dependence of results from sampling points or time changes of ion concentrations. Another software, GWSDAT, is freeware, a supplement to Microsoft Excel, based on R language. This software provides trend assessment (Jones & Spence 2013) and visual presentation of results e.g. as a concentration map. The basic statistical method to evaluate the quality of the analysis is an error based on the ions balance. The values of this error can be shown on a histogram with references line (pictured the threshold value include in ruling standards). A chemical analysis result could also be illustrated on a box-and-whisker plot. Then we can show which concentrations diverge values or are higher than parametric value assigned by the regulations. The second method for quality control of the obtained analysis results is a control chart. This diagram bases on recording results of measurements of the analysed parameters e.g. concentrations of ions (Szczepańska & Kmiecik 2005). Control limit lines (Upper Control Limit and Lower Control Limit) are usually determined as three standard deviations from the mean value. Control limit-crossing is named as a single signal (S). The presence of a single signal on the control chart could be a basis to question the accuracy of analysis (Szczepańska & Kmiecik 2005). To get more reliable chemical analysis results, they should be reported with their uncertainty. The uncertainty of measurement is a parameter that characterizes the analytical method and specify the confidence interval of true value. It’s an interval in which “the real” value should be with specified probability. The total uncertainty is calculated on the basis of the uncertainty of all parameters and actions/analytical process stages, which have an impact on the result of analysis e.g. sampling, methodology, transport (Kmiecik 2011). The uncertainty enhances the reliability of the results and helps to make correct decisions e.g. during groundwater chemical status assessment. The statistical tools are helpful in the interpretation of the results, especially when they are related to the current legislation. Meanwhile, the plots and maps are useful in the presentation of the results to people, who are not related to hydrogeology (e.g. investors).

9

Brom jako potencjalne zagrożenie jakości środowiska wodnego w rejonach eksploatacji górniczej

Winid B.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 2

135--153

PL

Brom w wodach słabo zmineralizowanych występuje w niewielkich ilościach. Średnia zawartość bromków w wodach powierzchniowych i podziemnych strefy aktywnej wymiany na ogół nie przekracza 200 μg/dm3 (0,2 mg/dm3). W większych ilościach jony te mogą występować w wodach zmineralizowanych, ale także w niektórych swoistych wodach leczniczych, wodach termalnych oraz solankach. Bromki w wodach gruntowych i powierzchniowych mogą być wynikiem dopływu zasolonych wód podziemnych. W obszarach eksploatacji górniczej gospodarka wodami zasolonymi (złożowymi, kopalnianymi i produkcyjnymi) może wpływać na wzrost zawartości bromków w wodach powierzchniowych i płytkich wodach podziemnych. Bromki w ilościach znacznie przekraczających 1 mg/dm3 rejestrowane są w odciekach i zanieczyszczonych wodach rejonów składowisk odpadów komunalnych i przemysłowych. Obecność bromków w wodach poddawanych ozonowaniu i chlorowaniu może spowodować utworzenie bromianów, które są związkami kancerogennymi, a także szeregu związków organicznych zawierających brom, które mogą mieć działanie mutagenne. Problem powstawania bromianów dotyczy wód o zawartości powyżej 50 μg/dm3 (0,05 mg/dm3). W artykule zamieszczono dane dotyczące zawartości bromków w wodach o różnej mineralizacji. Omówiono antropogeniczne przyczyny występowania bromków z uwzględnieniem górnictwa i procesu szczelinowania hydraulicznego. Z doświadczeń eksploatacji gazu łupkowego stanu Pensylwania (USA) wynika, że konsekwencją procesu szczelinowania hydraulicznego może być obecność wód o podwyższonej zawartości bromków i problem ich utylizacji. Zwiększone zawartości bromków w wodach powierzchniowych obszarów pozostających pod wpływem eksploatacji górniczej można wiązać z wodami produkcyjnymi, ale również z innymi (poza górniczymi) ogniskami zanieczyszczeń. Zwrócono uwagę na niewielką ilość danych dotyczących zawartości bromków w wodach Polski, co jest spowodowane tym, że składnik ten nie jest uwzględniony w procedurze badania jakości wód. Znajomość tła pozwoliłaby w przyszłości na dokładniejszą ocenę stanu środowiska także przy poszukiwaniach i ewentualnej eksploatacji gazu łupkowego.

EN

Fresh water normally contains limited quantities of bromine. The average content of bromine in the surface and groundwater active exchange zone generally does not exceed 200 μg/dm3 (0.2 mg/dm3). Mineralized waters, including some specific therapeutic waters, thermal waters, and brines, may contain bromides in amounts greater than in ordinary groundwater. Bromides will penetrate into groundwater and surface water due to salty groundwater inflow. In areas of mining operations, the management of salty water (formation, mining, and production) may affect an increase in the bromide content in surface and shallow groundwater. Leachates and contaminated water from landfills and municipal storage may also contain bromide in much larger quantities than 1 mg/dm3. The presence of bromide in water undergoing ozonation and chlorination can result in the creation of bromate, a carcinogenic compound, as well as a number of organic compounds containing bromine which may have mutagenic effects. Bromate formation occurs in waters with bromide concentrations greater than 50 μg/dm3. This article presents examples of bromide contents in waters of varied mineralization levels. It describes anthropogenic sources of bromides related to mining and hydraulic fracturing. The experiences of the state of Pennsylvania (USA) with shale gas operations indicate that hydraulic fracturing processes may result in the presence of water with a higher level of bromide and problems with its disposal. Increased content of bromide in surface water in areas of mining operations may be linked to production waters, but also to other sources of pollution, apart from mining. Attention is drawn to the scarcity of available data on bromide content in Polish waters, which results from bromide presently not being included in water quality testing procedures. Additional data on bromide water concentrations would allow for a more accurate assessment of the environment prior to potential exploration and exploitation of shale gas.

10

Zmiany parametrów wód kopalnianych Lubelskiego Zagłębia Węglowego (LZW) podczas intensywnej eksploatacji i ich wpływ na jakość wód rzeki Świnki

Ciosmak M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2012

|

Nr 28

20-31

PL

Podobnie jak inne dziedziny przemysłu, górnictwo węgla kamiennego jest czynnikiem, aktywnej antropopresji i w sposób istotny wpływają na otoczenie. Lubelskie Zagłębie Węglowe spośród innych ośrodków górnictwa węglowego znajduje się w sytuacji wyjątkowej. Bardzo blisko kopalń LZW znajdują się obszary cenne przyrodniczo, jak park narodowy, parki krajobrazowe i liczne rezerwaty. W związku z tym istnieje obowiązek stałej kontroli stanu środowiska w otoczeniu trzech czynnych kopalń o bardzo dużej intensywności prowadzonego procesu wydobywczego. Zarządzanie środowiskiem w LZW wymaga odpowiedniej modyfikacji tego procesu dla ograniczenia rozmiarów antropopresji. Środkiem Centralnego Rejonu Węglowego przepływa rzeka Świnka, będąca odbiornikiem oczyszczonych wód kopalnianych. Ponad 80% ogólnej ilości przyjmowanych wód są to wody z drenażu na poziomie 640 i 754 mppt. Jakość tych wód jest bardzo dobra z uwagi na brak kontaktu z samą technologią wydobywczą i zanieczyszczeniami z powierzchni terenu. Do nich dołącza się ścieki z obiektów kopalnianych, głównie biur i w niewielkim stopniu z produkcji. Przedstawione wybrane parametry wód kopalnianych i rzeki Świnki w piezometrach obserwacyjnych R1, R2 i R3, pokazują wpływ na środowisko wodne procesu wzrastającej aktywności wydobycia węgla oraz to, że zarówno prowadzone stałym tempem wydobycie, jak i po włączeniu kolejnych kopalń Nadrybie i Stefanów, a z tym również intensyfikacja wydobycia, nie mają istotnego negatywnego wpływu na jakość wody rzeki Świnki.

EN

Hard coal mining technology is a factor which main directions of active human impact has a significant influence on the environment. Such situation is very difficult for Lublin Coal Basin. Valuable natural objects, such as national park, reserves, view parks, natural monuments, under the legal protection are just the mines. It imposes to the LCB management, the permanent control of environmental condition, round the tree intensive working mines, also mining technology suitably modification to reduce impact of this industry. There is Świnka river, flowing by the CCR centre. This river takes treated waste waters from LCB. More than 80% of the whole absorbed waters are waters from special drainage, two main intakes at 640 and 754 m under the surface. Quality of such waters is very good. The have no hydraulic contact and impact from the ground level. Waste waters from offices and technological objects are connected to these waters, but their quantity is low. Selected mine water and in Świnka river's water parameters received from R1, R2 and R3 observation piezometers, show the range of impact to waters the active exploitation in LCB. They also indicate that as stable working mines as progressive technology, after connected Nadrybie and Stefanów mines, have no negative influence to Świnka river's water.

11

Hydrogeochemical modelling of chloride mineral water from Rabka spa (Carpathian Mountains, Poland)

Rajchel L., Czop M.

Geological Quarterly

|

2012

|

Vol. 56, No. 4

681--690

EN

Rabka has resources of chloride water, currently accessible in nine boreholes with depths from 20 to 1215 m. The waters are of the Cl-Na+I+(Fe) type, and in the Rabka IG 2 borehole of the Cl-Na+I+21°C type, while their total dissolved solids (TDS) contents vary between 17.2 and 24.6 g/dm3. These therapeutic waters are associated with the Carpathian flysch strata of the strongly disturbed zone of tectonic contact between the Magura Nappe with the underlying Fore-Magura Group of units. This structure is also a trap for hydrocarbons, and so strong methane (CH4) emanations are present in Rabka both at the surface and in the boreholes providing mineral water. The strong tectonic disturbances of the study area considerably hinder the flow of underground water, extend the water resistance time at the water-rock contact and significantly limit the possibility of water exchange within the water-bearing system. Such conditions of hindered flow and limited water exchange control the unique chemical composition of the chloride water at Rabka. The components dissolved in these waters originate from the primary synsedimentary water (elision stage) accumulated in the rock matrix, from which they filter into the flow of water (infiltration stage) of various geneses, i.e., palaeoinfiltration, infiltration and dehydration, moving through the water-bearing system of the mineral water of Rabka. Modelling with the Geochemist’s Workbench Standard 8.0 program has demonstrated the proposed origin of the mineral water in Rabka.

12

Porównanie wybranych statystycznych metod analizy danych hydrogeochemicznych na przykładzie kenozoicznych poziomów wodonośnych w obszarze zlewni Gwdy

Kotowski T.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 447

15--24

PL

W pracy zaprezentowano porównanie wybranych metod wnioskowania statystycznego, stosowanych w badaniach hydrogeochemicznych. Metody statystyczne zostały zastosowane w celu wstępnej identyfikacji procesów formowania składu chemicznego wód poziomów mioceńskiego i głębokiego plejstoceńskiego na obszarze zlewni Gwdy. W rezultacie przeprowadzonej analizy skupień otrzymano trzy grupy (skupienia) czynników kształtujących skład chemiczny wód podziemnych. W wyniku analizy składowych głównych i analizy czynnikowej wyróżniono zbiory dwóch czynników kształtujących skład chemiczny wód podziemnych. Wszystkie zastosowane metody okazały się wrażliwe na występowanie anomalii hydrogeochemicznych. Z tego względu, w przypadku analizy skupień i analizy składowych głównych, niemożliwe było dokonanie w pełni poprawnego opisu chemizmu wód podziemnych w obszarze badań. Najlepsze rezultaty osiągnięto przy zastosowaniu analizy czynnikowej. Wyniki analiz statystycznych odniesiono do rezultatów dodatkowych badań: składu izotopowego wody, stężeń siarczanów, trytu oraz badań mikrobiologicznych. Zastosowane metody statystyczne okazały się pomocne, jednakże interpretacja uzyskanych, szczególnie zróżnicowanych danych, jest utrudniona.

EN

Comparison of selected methods of hydrogeochemical statistical analysis is presented in the paper. Statistical methods were applied to initially identify the formation processes of groundwater chemical composition within the Gwda river basin. As a result of a cluster analysis, three cluster sets of factors forming the chemical composition of the groundwater were distinguished. A set of two factors forming the chemical composition of the groundwater was distinguished as a result of a principal component analysis and a factor analysis. All the statistical methods used were found out to be susceptible upon hydrogeochemical anomalies. The observed susceptibility of the cluster analysis and the principal component analysis allowed a fully correct description of the formation of the groundwater chemical composition in the study area. The best results were achieved using the factor analysis, but this method is also susceptible upon the anomaly cases. The results of the statistical analysis were compared with the research results of additional factors such as the isotopic composition of water and concentrations of sulfates and tritium. The statistical methods appeared to be helpful. However, the interpretation of research results without the additional factors is intractable, especially in the case of hydrogeochemical anomalies.

13

Hydrogeochemia sekwestracji CO2 w poziomach wodonośnych – wstępne badania modelowe i eksperymentalne

Labus K., Bujok P.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 445 Hydrogeologia z. 12/1

355--362

PL

W artykule przedstawiono wnioski z modelowania i eksperymentów wykonanych w celu określania hydrogeochemicznych efektów sekwestracji CO2 w poziomach solankowych karbonu południowej części GZW. Symulacje polegały na testowaniu odpowiednich modeli opisujących interakcje gaz–woda–skała. Badania eksperymentalne prowadzono w specjalnie do tego celu skonstruowanym, prototypowym, reaktorze umożliwiającym reakcję pomiędzy próbką skały a płynem złożowym oraz gazem CO2, w zadanym czasie przy ciśnieniu i temperaturze odpowiadającym warunkom złożowym. Analizy próbek poddanych eksperymentowi pozwoliły na potwierdzenie przyjętych scenariuszy mineralnej sekwestracji CO2 w poziomach wodonośnych GZW. Prowadzone prace, pozwoliły także na przeprowadzenie testów oraz modyfikacje reaktora badawczego.

EN

The paper presents conclusions of modeling and experiments focused on assessment of hydrogeochemical effects of carbon dioxide sequestration in saline aquifers of the Upper Silesian Coal Basin (USCB). The relevant models of gas-rock-water interactions ware tested. laboratory experiments were conducted with the use of autoclave that was constructed for the purpose of the project,. The procedure allowed the reactions between CO2 , rock and pore water in PVT conditions equivalent to the real aquifer environment. Examinations of reacted rock samples confirmed, in general, the modeled scenarios of mineral CO2 sequestration in the analyzed part of the USCB. The experiments allowed for the tests and modifications of the prototype autoclave.

14

Wstępne wyniki badań hydrogeochemicznych, izotopowych i modelowych dla zlewni Gwdy

Kotowski T., Śmietański L.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 442 Hydrogeologia z. 11

121--127

PL

W pracy zaprezentowano wstępne wyniki badań hydrogeochemicznych, izotopowych i modelowych wykonanych w zlewni Gwdy. Przedmiotem badań były głównie głębokie poziomy wodonośne miocenu i dolnego plejstocenu. Analizę zmienności chemizmu wód podziemnych w profilu pionowym przeprowadzono na podstawie wskaźników hydrogeochemicznych r(Cl/Cl+HCO3) i r(Na/Na+Ca). Wykonano m.in. oznaczenia δ18O, δ2H, δ13C i 14C. Wyniki badań hydrogeochemicznych i izotopowych wskazują na istnienie silnej więzi hydraulicznej między poziomami wodonośnymi plejstocenu i miocenu w obszarze zlewni Gwdy. Dla zobrazowania zlewniowego systemu krążenia wód podziemnych oraz oszacowania czasu przebywania wód w systemie wodonośnym wykonano na przekrojach hydrogeologicznych dwa uproszczone modele hydrodynamiczne A–A’ i B–B’. Uzyskane wyniki badań wskazują na znaczne natężenie pionowej składowej przepływu w strefie zasilania.

EN

Preliminary results of hydrogeochemistry, isotope and model researches are presented in the paper. The main objects of the research were the deep Miocene and Pleistocene aquifers. Based on hydrogeochemical ratios r(Cl/Cl+HCO3) and r(Na/Na+Ca) the variability of chemical composition of groundwater was investigated. Within the study area the determination of δ18O, δ2H, δ13C and 14C in groundwater was made. The results of the analysis indicate strong hydraulic connection between Pleistocene and Miocene aquifers. Two simple 2D groundwater flow models were made along the two hydrogeological cross-section lines A–A’ and B–B’. Generally, the obtained results indicate dominating vertical recharge within the groundwater recharge area.

15

Procesy kształtujące chemizm wód podziemnych lokalnego systemu krążenia naruszonego eksploatacją górniczą – szyb Teodor, NE część niecki śródsudeckiej

Chudy K., Chudy A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 442 Hydrogeologia z. 11

15--20

PL

W artykule przedstawiono zmienność składu chemicznego wód podziemnych płytkiego systemu krążenia wypływających poprzez szyb Teodor w miejscowości Jugów Pniaki. Omówiono czynniki wpływające na zmienność: rozpuszczanie węglanów, wietrzenie siarczków oraz minerałów krzemianowych. Analiza stosunków molowych wapnia, magnezu i wodorowęglanów wskazuje na dominację rozpuszczania dolomitu lub kalcytu w zależności od pory roku. Analiza wskaźnika nasycenia (SI) wobec wybranych faz mineralnych zawierających w składzie żelazo wykazuje, iż woda jest przesycona w stosunku do getytu (α-FeOOH) oraz w kwietniu i grudniu 2004 r. w stosunku do słabo krystalicznego ferrihydrytu (Fe(OH)3).

EN

The objective of the investigation, results of which are presented in this article, was to provide information about water chemistry changing in shallow groundwater zone located in Jugów Pniaki village. These changes are the consequence of carbonate dissolution, sulphide and silicate weathering. Calcium, magnesium and carbonates molar ratio show that dolomite or calcite dissolutions dominate in chosen seasons. Saturation Index show that water are undersaturated to goethite and undersaturated to ferrihydrite in April and December 2004.

16

Ocena niepewności oznaczeń wskaźników chemicznych wód na podstawie granicy wykrywalności (LOD) i praktycznej granicy wykrywalności (PLOD)

Kmiecik E., Postawa A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/1

261-267

PL

W pracy przedstawiono przykład zastosowania granicy wykrywalności (LOD) i praktycznej granicy wykrywalności (PLOD) do oceny niepewności wyników badań jakości wód przeznaczonych do spożycia przez ludzi pod kątem zawartości metali. Do szczegółowej analizy wybrano 4 metale: Al, Mn, Cu, Pb. Na bazie przeprowadzonych dwóch serii opróbowania i pobieranych w tym samym czasie próbek ślepych oceniono wartości granicy wykrywalności (LOD) i praktycznej granicy wykrywalności (PLOD). Oznaczenia zawartości wykonano za pomocą metody ICP-MS. Uzyskane rezultaty pozwalają stwierdzić, że praktyczne granice wykrywalności dla glinu są 10 i 3-krotnie niższe od 10% wartości granicznej, w przypadku manganu 11 i 9-krotnie niższe, a w przypadku miedzi - 67 i 198-krotnie. Spełniają zatem wymagania zawarte w DWP (2006) i RMZ (2007). Oznacza to, że wymienione wskaźniki można oznaczać w wodach przeznaczonych do spożycia przez ludzi metodą ICP-MS. W przypadku ołowiu praktyczna granica wykrywalności w jest bliska 10% wartości granicznej tego parametru podanej w przepisach dotyczących jakości wód przeznaczonych do spożycia (DWD, 1998; RMZ, 2007). Dla tego wskaźnika niezwykle istotne jest oszacowanie niepewności związanej z opróbowaniem, szczególnie z osobą próbobiorcy. W szacowaniu niepewności oznaczeń laboratoria powinny uwzględniać etapy procedury analitycznej wykonywane poza laboratorium, a w przypadku kiedy próbkę dostarcza klient, informować go o niepewności wynikającej z procesu poboru próbek i j ej możliwym wpływie na końcowy wynik wykonanych oznaczeń chemicznych.

EN

Authors describe examples of implementation of limit of detection (LOD) and practical limit of detection (PLOD) for the estimation of uncertainty involved in sampling and analytical processes during drinking water quality monitoring. Practical limit of detection is one of the most important parameters characterising performance of laboratory methods used during drinking water quality monitoring. According to drinking water directive (98/83/EC) laboratory must be capable of measuring concentrations equal to the parametric value with trueness, precision and limit of detection that is usually equal 10% of parametric value. As examples results of 4 metal monitoring results were used (Al, Mn, Cu, Pb). Two series of samples were taken. Achieved practical limits of detection for Cu and Mn are significantly lover from required (by 2-3 orders of magnitude). In case of lead practical limit of detection is determined, in one set of samples, fails to comply with required precision, which may suggest possible problems with sampling process quality. Sampling process is very often important source of uncertainty influencing final result and in general quality of results achieved. Practical limit of detection is (PLOD) a very useful tool for assessment of quality of whole monitoring procedure starting from sampling through samples preservation and transportation and laboratory procedures.

17

Hydrogeochemia szczaw zapadliska Kudowy

Wiktorowicz B.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/2

523-528

PL

W artykule przedstawiono wyniki ilościowej analizy związku środowiska skalnego ze składem chemicznym szczaw i wód kwasowęglowych występujących w obrębie zapadliska Kudowy. Do realizacji pracy wykorzystano modelowanie hydrogeochemiczne, które przeprowadzono przy użyciu programu komputerowego WATEQ4F. Stan nasycenia ilościowo oceniony został przez wskaźnik nasycenia SI. Interpretację stanu nasycenia ograniczono do najważniejszych minerałów skałotwórczych budujących ośrodek wodonośny, Stwierdzono, że minerałami decydującymi o równowadze hydrogeochemicznej szczaw i wód kwasowęglowych Kudowy-Zdroju są kalcyt, dolomit, grupa skaleni i illit.

EN

The paper presents the results of hydrogeochemical modelling of CO2-rich waters from the Kudowa area. The analysis of water saturation was based on calculations carried out with the use of the WATEQ4F code. The saturation state was estimated quantitatively using the Saturation Index (SI). Interpretation of the saturation state was limited to the most important rock-forming minerals. Minerals regulating the hydrogeochemical equilibrium in COZ-rich waters in Kudowa Spa are principally calcite, dolomite, feldspars and illite.

18

Hydrogeochemistry and vulnerability of ground water in the moraine upland aquifers of the Gdańsk region (Northern Poland)

Pruszkowska M., Malina G.

Geological Quarterly

|

2008

|

Vol. 52, No 3

291-291

EN

The focus of this study was on determination and comparison of natural and current hydrogeochemical features of the groundwater, in order to evaluate changes of water quality and to identify the origin of these changes. Both natural processes and anthropogenic stress affect the chemical composition of groundwater were recognised. In both aquifer groups groundwater chemical composition dem on strates some similarities and is formed by the same kinds of natural processes, which are taking place already in the upper zones of the shallow aquifers, where groundwater is saturated with respect to most of carbon ate and clay minerals, as well as minerals containing Fe exp. 2+ ions. During seepage into deeper aquifers, water is being enriched with Fe exp. 2+ and Mn exp. 2+ ions and in some places with SO4exp.2 - and Mg exp.2+ as well. The types and intensity of human activities, as well as the vulnera ility of aquifers to contamination, were concluded to play an important role in generating the observed changes in the chemical character is tics of the groundwater. They effect on changes of hydrogeochemical back ground values (e.g. TDS, N-com pounds), the current in crease of maximum concentrations of N-com pounds, chlorides, sulphates, magnesium and TDS (total dissolved solids).

19

Zawartość Na, Ca, Cl i proporcje między tymi składnikami jako wskaźnik pochodzenia przejawów wodnych w złożu Wieliczka

Winid B., Witczak S.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2007

|

T. 33, z. 4

421-438

PL

Procesy kształtujące chemizm wód (w większości solanek) Kopalni Soli Wieliczka mogą być opisane za pomocą związków między poszczególnymi jonami. Wody infiltracyjne dopływające do złoża ługują jego rozpuszczalne składniki, przede wszystkim halit. Dlatego też podstawowymi składnikami chemicznymi wód rejonów złóż soli są jony Na+ i Cl-. W wypadku wód, których mineralizacja związana jest z ługowaniem złóż soli kamiennej, wartość wskaźnika [wzór] powinna wynosić około 1, ponieważ takie proporcje między jonami występują w kryształach soli kamiennej. Wartości tego wskaźnika (w zdecydowanej większości wycieków oscylujące wokół 1), a także proporcje między zawartością Na+, Ca2+ i Cl- przedstawione na diagramie "deficyt Na - nadmiar Ca" wskazują, że głównym czynnikiem decydującym o chemizmie tych wód jest proces rozpuszczania halitu. Świadczy to o infiltracyjnym charakterze przejawów wodnych złoża Wieliczka.

EN

Processes which affect the chemical components of waters (mostly brines) of the Wieliczka Salt Mine can be described by the relationships between the main ions. Infiltration waters leaking into the deposit are dissolving its soluble components, primarily halite (NaCl). Na+ and Cl- are the main chemical components of water connected with the salt deposit. For water mineralized by the dissolution of salt, the molar ratio [formula] is close to 1 because such proportions between ions appear in crystals of the rock-salt. The proportion between Na+ and Ca2+ reflects the following processes: ion exchange, evaporation, dissolution and precipitation of the halite, calcium sulphates and carbonates, and also dolomitization and dedolomitization. Hence these processes can be represented by the diagram "deficit Na - excess Ca". The diagram shows evidence of infiltrating origin of water circulating in the the Wieliczka salt deposit.

20

Charakterystyka chemizmu wód podziemnych Gór Kruczych (Sudety Środkowe) na podstawie badań źródeł

Stępień M.

Przegląd Geologiczny

|

2006

|

Vol. 54, nr 11

1002-1006

EN

The paper presents new data on groundwater chemistry of the Krucze Mts., based upon detailed fieldwork and laboratory tests conducted in 2002–2004. Eleven springs (including an ascending one) were found within the study area. Spatial diversity of chemical composition and physico-chemical properties of groundwater was observed. An attempt of explaining the variability pattern is offered.