Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Groundwater vulnerability to pollution in degraded coal mining areas: modifying the DRASTIC method using the factor of exploitation impact on land surface

Krogulec Ewa, Bukowski Przemysław, Niedbalska Katarzyna, Trzeciak Joanna, Zabłocki Sebastian

Geology, Geophysics and Environment

|

2023

|

Vol. 49, no. 4

313--334

EN

Mining activities such as underground exploitation of hard coal deposits and open cast mining are strong factors on groundwater depending on mine life cycle phases. The impact of coal mining activities on groundwater have been reported from many countries. In this case, a vulnerability assessment was conducted base on standard DRASTIC method and its modification DRASTIC MINE (DRASTICM) method. In order to take into account, the impact of mining activities, a new parameter was added which defined the impact of coal seams on the rock mass above, including the degree of its drainage and the range of its impact. In the standard DRASTIC method, the results indicate that groundwater vulnerability with high (38.6%) and very high occurrence classes (16.9% of the area), mostly covers the central part of the cast mine. In contrast, the reclaimed area of the excavation is a low-class area. The DRASTICM method increased the vulnerability index from 3 to 24 on 95% of the area, so a new vulnerability class of extremely high was delineated, which occurred in 1.6% of the area. This indicates areas that should be treated as a priority in order to avoid pollution, and in the final stage to plan activities in the field of the reclamation of mining areas. The results showed that groundwater vulnerability assessment in coal mining areas can be significantly improved.

2

High-resolution mapping to assess risk of groundwater pollution by nitrates from agricultural activities in Wielkopolska Province, Poland

Zabłocki Sebastian, Murat-Błażejewska Sadżide, Trzeciak Joanna Alicja, Błażejewski Ryszard

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 1

41--57

EN

The purpose of this research was to determine the groundwater intrinsic vulnerability to pollution of shallow groundwater in Wielkopolska Province, Poland and to assess the risk of pollution by nitrates. Wielkopolska is known as an area where the problem of water pollution by nitrates has existed for a long time due to intensive agriculture. DRASTIC method and its optimized version as well as four other risk evaluation methods were selected to assess the risk pollution with nitrates. The results of either method did not correlate with nitrate concentrations recorded in the total of 1679 groundwater monitoring points. Therefore a new method of groundwater pollution risk assessment (NV-L) was proposed. The new method is based on optimized results of the DRASTIC system and the L parameter which considers not only land use types, but also the amount of nitrogen loading leached from soil as a result of fertilizer consumption, and from wet deposition. The final results of NV-L method showed that the largest part of the study area is covered by a very low class of pollution risk (30.6%). The high and very high classes occupy 11.6% of the area, mostly in the areas designated until 2012 as the Nitrate Vulnerable Zones. Validation of the results of all methods showed that the other methods than NV-L cannot be used as a basis for reliable assessment of the risk of groundwater pollution by nitrates, as they do not take into account the nitrogen load leached from the soil profile.

PL

Celem badań było określenie podatności wód podziemnych na zanieczyszczenie płytkich wód podziemnych w województwie wielkopolskim oraz ocena ryzyka zanieczyszczenia azotanami. Województwo wielkopolskie uważane jest za obszar, na którym od dawna znany jest problem zanieczyszczenia wód azotanami z powodu intensywnego rolnictwa. Do obliczenia indeksu podatności naturalnej wybrano metodę DRASTIC i jej zoptymalizowaną wersję, natomiast do oceny ryzyka zanieczyszczenia azotanami cztery metody będące modyfikacjami metody DRASTIC. Wynik żadnej z nich nie był skorelowany ze stężeniami azotanów odnotowanymi w 1679 punktach monitoringu wód podziemnych, dlatego zaproponowano nową metodę oceny zagrożenia wód podziemnych NV-L. Metoda opiera się na zoptymalizowanych wynikach systemu DRASTIC i parametrze L, który uwzględnia nie tylko typ użytkowania gruntów, ale także wielkość ładunku azotu, pochodzącego z wymywania z gleby nawozów mineralnych i organicznych oraz z mokrej depozycji w opadach. Wyniki metody NV-L wykazały, że największy obszar objęty jest bardzo niską klasą zagrożenia zanieczyszczeniami (30,6%). Klasa wysoka i bardzo wysoka zajmują 11,6% powierzchni, głównie na obszarach wyznaczanych do 2012 roku jako obszary szczególnie narażone na wymywanie azotu do wód powierzchniowych. Wyniki wskazują, że w procedurach zastosowanych metod oceny podatności brakowało pewnych ważnych informacji. Dlatego ich wyniki należy traktować jako szacunkowe i nie mogą one być wykorzystywane w dalszych analizach jako użyteczne narzędzie ochrony wód podziemnych. Uwzględnienie innych, nowych elementów do oceny podatności wód podziemnych lub ryzyka zanieczyszczenia, może okazać się kluczowym czynnikiem, jak miało to miejsce w przypadku metody NV-L i wykorzystania danych dotyczących ładunku azotu wymywanego z profilu glebowego.

3

Causes of groundwater level and chemistry changes in an urban area; a case study of Warsaw, Poland

Krogulec Ewa, Gruszczyński Tomasz, Kowalczyk Sebastian, Małecki Jerzy J., Porowska Dorota, Sawicka Katarzyna, Trzeciak Joanna, Wojdalska Anna, Zabłocki Sebastian, Zaszewski Daniel

Acta Geologica Polonica

|

2022

|

Vol. 72, no. 4

495--517

EN

The presented studies focus on changes in groundwater levels and chemistry, and the identification of important factors influencing these changes on short- and long-term scales in urban areas. The results may be useful for rational and sustainable groundwater planning and management in cities. The studies concerned three aquifers: (1) the shallow Quaternary aquifer, (2) the deep Quaternary aquifer, and (3) the Oligocene aquifer in the capital city of Warsaw (Poland). The spatial variability of groundwater recharge was determined and its changes in time were characterized. The characteristics of groundwater levels were based on long-term monitoring series. The results indicate that urban development has caused overall reduction in infiltration recharge (from 54 to 51 mm/year), which is particularly clear in the city suburbs and in its centre, where land development has significantly densified during the last 30 years. Studies of groundwater levels indicate variable long-term trends. However, for the shallowest aquifer, the trends indicate a gradual decrease of the groundwater levels. In the case of the much deeper Oligocene aquifer, groundwater table rise is observed since the 1970s (averagely c. 20 m), which is related with excessive pumping. Based on the studied results, the groundwater chemistry in the subsurface aquifer indicates strong anthropogenic influence, which is reflected in multi-ionic hydrogeochemical types and the occurrence of chemical tracers typical of human activity. The Oligocene aquifer is characterized by a chemical composition indicating the influence of geogenic factors.

4

Ocena stopnia antropopresji wód podziemnych w rejonach poszukiwania i eksploatacji złóż węglowodorów

Krogulec Ewa, Sawicka Katarzyna, Zabłocki Sebastian

Przegląd Geologiczny

|

2020

|

Vol. 68, nr 4

242--248

EN

The aim of the study was to propose a range of interpretation of the results of qualitative groundwater monitoring by using geochemical indicators to assess the degree of anthropogenic groundwater pollution. The location, scope and frequency of groundwater testing dedicated to the possibility of indicating the degree of pressure resulting from the activity in the field of hydrocarbon exploration and exploitation is proposed. On the basis of multistage monitoring research in the area of hydrocarbon exploration and exploitation, the qualitative groundwater base state was determined and change trends were characterized at each subsequent testing stage. Anthropogenic transformations of groundwater chemistry are the result of many overlapping factors, which is why the reason of water quality change is difficult to identify. The very statement of the presence of high values of physico-chemical parameters in waters does not have to prove the influence of the monitored object on their composition. It is proposed to use geochemical indicators: enrichment factor, pollution factor, geoaccumulation factor, and pollution load indicator to assess the degree of anthropogenic pollution of groundwater in the area of hydrocarbon exploration and exploitation. The geochemical indicators, which are proposed for use, enable the identification of substances of anthropogenic origin in waters and the detection of even the initial degree of anthropopressure on their composition in specific mining activities.

5

Hydrogeochemical modeling of water injection into an oil and gas well under high-pressure high-temperature (HPHT) conditions

Krogulec Ewa, Sawicka Katarzyna, Zabłocki Sebastian

Acta Geologica Polonica

|

2020

|

Vol. 70, no. 3

419--433

EN

Approximately 80% of water extracted from oil and gas deposits in Poland is disposed of by injection into the rock matrix. The aim of the model research was to predict both the hydrochemical reactions of water injected into wells for its disposal and the hydrogeochemical processes in the reservoir formation. The purpose of hydrogeochemical modeling of the hydrocarbon formation was also to determine the potential of formation waters, injection waters, and their mixtures to precipitate and form mineral sediments, and to determine the corrosion risk to the well. In order to evaluate saturation indices and corrosion ratios, the geochemical programs PHREEQC and DownHole SAT were used. The results of hydrogeochemical modeling indicate the possible occurrence of clogging in the well and the near-well zone caused mainly by the precipitation of iron compounds (iron hydroxide Fe(OH)3 and siderite FeCO3) from the formation water due to the presence of high pressures and temperatures (HPHT). There is also a high certainty of the precipitation of carbonate sediments (calcite CaCO3, strontianite SrCO3, magnesite MgCO3, siderite FeCO3) from the injection water within the whole range of tested pressures and temperatures. The model simulations show that temperature increase has a much greater impact on the potential for precipitation of mineral phases than pressure increase.

6

Podatność wód podziemnych w warunkach suszy hydrogeologicznej w płytkich systemach hydrogeologicznych

Krogulec Ewa, Sawicka Katarzyna, Zabłocki Sebastian

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2019

|

nr 475, Hydrogeologia z. 16

101--108

PL

Badania podatności wód podziemnych przeprowadzono w dolinie Wisły, na obszarze płytkiego występowania wód podziemnych. Wykonano analizę zmian stanów wód podziemnych w celu identyfikacji wartości średnich oraz wartości najniższych w wieloleciu 1999–2013. Na modelu hydrodynamicznym określono wartości zasilania infiltracyjnego odpowiadające stanom średnim w wieloleciu oraz stanom najniższym w warunkach suszy hydrogeologicznej. Przeprowadzono wariantową ocenę podatności wód podziemnych na zanieczyszczenia przy zastosowaniu metody DRASTIC, przyjmując do obliczeń średnie i najniższe stany wód podziemnych i odpowiadające im wartości zasilania infiltracyjnego. Mapy podatności dla obu wariantów podatności: podatności średniej (A) oraz w warunkach suszy hydrogeologicznej (B), przedstawiają zróżnicowanie przestrzenne występowania poszczególnych klas podatności. W wariancie A największą powierzchnię zajmuje średniowysoka i średnia klasa podatności. W okresie suszy hydrogeologicznej największą powierzchnię zajmuje średnia klasa podatności. Wyniki badań potwierdzają potrzebę wariantowej oceny podatności, szczególnie w płytkich systemach hydrogeologicznych, w których objęte są ochroną zróżnicowane ekosystemy, w tym ekosystemy zależne od wód podziemnych.

EN

The study of groundwater vulnerability was carried out in the Vistula river valley, in the area of shallow groundwater occurrence. An analysis of groundwater level changes was preformed to identify average values and the lowest values in the period of 1999–2013. On the hydrodynamic model, infiltration rate was determined corresponding to average groundwater levels and the lowest levels representing hydrogeological drought. A variant evaluation of groundwater vulnerability to pollutions was done using the DRASTIC method, assuming the average and the lowest groundwater levels and the corresponding infiltration rates for the calculation. The vulnerability maps for both vulnerability options: medium (A) and hydrogeological drought conditions (B), show the spatial diversity of individual vulnerability classes. In Variant A, the medium and medium high classes occupy the largest area. During the hydrogeological drought the medium class is the largest area. The research results support the need for a variant susceptibility assessment, especially in shallow hydrogeological systems in which diverse ecosystems are protected, including groundwater-dependent ecosystems.

7

Odtworzenie stanu retencji wód podziemnych i powierzchniowych w wybranych lokalizacjach dawnych zbiorników piętrzących na podstawie metod modelowych (wschodnie Mazowsze)

Zabłocki Sebastian

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2019

|

nr 476, Hydrogeologia z. 17

133--140

PL

W artykule przeanalizowano dokumenty oraz programy związane z zagadnieniem małej retencji w zlewni Osownicy zlokalizowanej na obszarze wschodniego Mazowsza. Na podstawie mapy topograficznej z 1915 r. odwzorowano poziom i zasięg piętrzenia wód powierzchniowych w miejscach, gdzie na początku XX w. znajdowały się dwa zbiorniki retencyjne. Funkcjonowanie tych zbiorników i ich wpływ na wody podziemne określono przez symulacje modelowe przepływu wód podziemnych w wariancie reprezentującym obecne warunki hydrogeologiczne, czyli stan przed piętrzeniem wód powierzchniowych oraz w wariancie odtwarzania tych zbiorników, czyli po ich spiętrzeniu. Wyniki wskazują na znaczny zasięg oddziaływania zbiorników na wielkość zasobów wód podziemnych poziomu przypowierzchniowego, którego poziom zwierciadła podniesienie się maksymalnie o 3 m. W granicach zasięgu znacznemu przekształceniu ulegnie bilans wód podziemnych, a względny przyrost ich zasobów wyniesie średnio 41–52%. Zbiorniki będą miały również wpływ na wielkość zasobów odnawialnych niższego poziomu o charakterze użytkowym. Obliczono również potencjał energetyczny, który mógłby zostać wykorzystany do zaspokojenia potrzeb gospodarstw domowych w sieci lokalnej.

EN

The article presents analysis of documents and programs related to the issue of small retention in the Osownica catchment located in eastern Mazovia. Based on the topographic map from 1915, the level and extent of surface water damming have been mapped in places where two retention reservoirs were located at the beginning of the 20th century. The functioning of these reservoirs and their impact on groundwater were determined by model simulations of groundwater flow in a variant representing the current hydrogeological conditions – the state before damming the surface waters, and in a variant of recreating these reservoirs ˗ after damming them. The results indicate a significant range of impact of the reservoirs on the volume of groundwater resources of the first aquifer, the groundwater table level will rise by a maximum of 3 m. Within the limits of the reservoir influence, the groundwater balance will undergo a significant transformation, and the relative increase of groundwater resources will amount to an average of 41–52%. The reservoirs will also have an impact on the volume of renewable resources of the lower aquifer. Energy potential has also been calculated, which can be used to meet the needs of households in the vicinity of the reservoirs.