Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The occurrence of microplastics in freshwater systems – preliminary results from Krakow (Poland)

Połeć M., Aleksander-Kwaterczak U., Wątor K., Kmiecik E.

Geology, Geophysics and Environment

|

2018

|

Vol. 44, no. 4

391--400

EN

The results of research conducted in recent years indicates that microplastic particles are widely distributed in the aquatic environment. The investigations are mostly focused on marine waters and there is still a lack of information about their presence in both surface water and groundwater. In this paper, preliminary results of research conducted in Poland are presented. Different types of water samples were collected. Five litres of each sample were filtered through 0.4 μm glass fibre filters. In the first stage, visual identification was conducted using a stereomicroscope. Additionally, some interesting fragments were examined by means of SEM/EDS method. In the case of rivers water samples, which were characterized by a high content of organic matter and minerals, the visibility of microplastics could be reduced. In the sample from the Vistula River, some particles similar to microplastics were found. In the groundwater samples, some blue and green particles which supposed to be plastic were found by the stereomicroscope. Additional analysis with the DXR Raman Microscope method gave no clear results. The samples were too small and the plastic particles were very dispersed which prevented correct analysis. SEM analysis showed irregularly shaped particles which were considered to be microplastics. Considering the chemical composition, carbon predominated.

2

Ocena stabilności stężeń siarkowodoru w wodach leczniczych ze „Zdroju Głównego” w Krzeszowicach

Rusiniak P., Plata J., Wątor K., Kmiecik E.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2017

|

R. 56, nr 1

75--87

PL

Siarczkowe wody lecznicze w Krzeszowicach eksploatowane są z przerwami od 1780 roku. Wykorzystywane są wyłącznie w hydroterapii (kąpiele lecznicze). Od 2002 roku badania właściwości fizykochemicznych wód realizowane są przez akredytowane Laboratorium Hydrogeochemiczne Katedry Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH w Krakowie. W niniejszej pracy przedstawiono ocenę stabilności stężeń siarkowodoru, będącego składnikiem swoistym omawianej wody. Wykorzystano wyniki analiz 102 próbek wody pobranych w latach 2008–2016. Baza danych hydrogeochemicznych została zweryfikowana przy użyciu testów statystycznych i błędów liczonych wg bilansu jonowego. Ocenę stabilności przeprowadzono na podstawie kart kontrolnych pojedynczych pomiarów. Zasadnicza większość stężeń H2S mieści się w przedziale x±2σ (średnia + 2xodchylenie standardowe), zatem stężenie tego składnika należy uznać za stabilne w czasie. Z przeprowadzonej za pomocą programu GWSDAT analizy trendów wynika, że stężenie siarkowodoru nie wykazuje istotnie statystycznego trendu monotonicznego.

EN

The exploitation of sulphurous water in Krzeszowice has been taking place since 1780. The water is being used only for balneological treatment. The quality of this water has been controlled by Department of Hydrogeology and Geology Engineering (AGH University of Science and Technology, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection) since 2002. A detailed analysis of the hydrogen sulphide concentration was performed in this paper. The analysis is based on the result of 102 samples collected between 2008–2016. The box-and-whisker plot was used to assess the data differentiation. Two outliers observations were eliminated from further analysis. The Shapiro-Wilk test indicated that the data is normally distributed. The control chart was used to assess the stability of the examined hydrogen sulphide. This assessment shows that most of the values are in range x±2σ, so the concentration of hydrogen sulphide in curative water from „Zdrój Główny” may be classified as stable. The analysis performed using GWSDAT software shows that the trend is not detected.

3

Czasowa zmienność wielkości dopływów wód dołowych do wyrobisk ZG Sobieski

Karpiński M., Batko R., Kmiecik E., Tomaszewska B., Zdechlik R.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2017

|

R. 56, nr 1

49--60

PL

Zakład Górniczy Sobieski będący częścią Tauron Wydobycie S.A. zlokalizowany jest w Jaworznie, w województwie śląskim. Należy do kopalń węgla kamiennego o największym dopływie wód podziemnych do wyrobisk, wynoszącym około 60 m3/min. Decyduje o tym położenie zakładu w tzw. subregionie odkrytym, gdzie występuje łączność hydrauliczna warstw przypowierzchniowych z eksploatowanymi utworami karbonu. Na przestrzeni ponad czterdziestu lat eksploatacji zasobów złoża dopływy były wysokie, ulegając względnie niewielkim wahaniom. W pracy scharakteryzowano zmienność dopływów wód dołowych do wyrobisk ZG Sobieski, w latach 1970–2013.

EN

The Sobieski Coal Mine is located in Jaworzno in the Sielesia Province. The water inflow is the highest among all hard coal mines in Poland and has reached 60 m3/min. It is determined by the location of the mine in the uncovered hydrogeological subregion, where there are hydraulic connections between the surface and exploited carbon layers are present. For more than forty years of exploitation inflows were high, yielding relatively small fluctuations. The paper presents the characteristic of the variability of the water inflows into Sobieski hard coal mine, in the years 1970–2013.

4

Modelowanie hydrogeochemiczne wód termalnych eksploatowanych z trzech ujęć geotermalnych w Bańskiej Niżnej (Podhale)

Sekuła K., Tomaszewska B., Wątor K., Kmiecik E., Mika A.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 11/1

1014--1018

EN

The exploitation of thermal waters from the Triassic, Jurassic and carbonate Eocen is conducted by PEC Geothermia Podhalańska with three wells: Bańska PGP-1, Bańska PGP-3 and Bańska IG-1. The groundwater discharge rates from each well change over time, depending on the energy requirements of the heating installation. As a consequence, the proportions of water exploited by the wells and mixed in the heating system are fluctuating. This paper presents results ofphysicochemical research of water from geothermal wells, which were carried out under various operating conditions. The data were used to evaluate changes in the hydrogeochemical specificity of water exploited from individual wells and mixed in the installation. Hydrogeochemical modelling was performed with the analysis of changes of ion speciation depending on the exploitation parameters. Consideration is given to the results obtained during the summer, when the water extraction rate is lower (providing energy coverage for hot water) and in the winter, when the extraction rate is considerably higher (for heat and hot water supply). The results of the modelling allow identification of the impact of the performance parameters of the wells on the water characteristics of the system before and after geothermal heat exchangers.

5

Analiza możliwości wykorzystania wód podziemnych z utworów czwartorzędowych w systemach geotermii niskotemperaturowej Małopolski. Część II. Przykład ujęcia Zawoja-3

Mazurkiewicz J., Kmiecik E., Tomaszewska B.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 11/1

995--999

EN

The paper presents the assessment of utilizing Quaternary groundwater in low-temperature geothermal systems based on the example of intake 1/828/3 Zawoja-3, located in the south-western part of the Małopolska Province. Based on the data on the water yield and water temperature, the thermal power potential of the water intake as the lower source for the heat pump was estimated. Using the empirical formula method and the relevant requirements indicated by manufacturers of heat pumps, the assessment of the groundwater quality of the Zawoja-3 intake with reference to its potential of scale formation and corrosivity were made (based on the 2000-2014 water analysis from the groundwater monitoring database). Moreover, the assessment of the stability ofphysical and chemical parameters indicated by manufacturers of heat pumps as beingimportant for the proper operation of installations was presented. The analysis has shown that the Zawoja-3 intake has a potential to utilizeQuaternary groundwater in low-temperature geothermal systems. However, for the safe and long-term operation of the system, it is recommended to use an intermediate heat exchanger before the heat pump.

6

Analiza czynników wpływających na zmiany składu chemicznego wód przeznaczonych do spożycia

Wątor K., Kmiecik E., Postawa A.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 11/2

1388--1392

EN

Drinking water samples were collected from 501 points in five cities located in south Poland - Kraków, Myszków, Jaworzno, Racibórz and Kamienna Góra, using the random daytime sam-pling method (RDT). All samples were collected by trained samplers from randomly chosen buildings, at random hours and without prior flushing. Analysis of chemical composition of water samples was conducted at the certified Hydrogeochemical Laboratory of AGH - University of Science and Technology in Kraków. Concentrations of selected trace elements (As, Cr, Zn, Al, Cd, Mn, Cu, Ni, Pb, Fe) and major ions (Na, Ca, Mg, K, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃¯) were measured. The principal component analysis was performed. The dimension reduction was made on the basis of major ions. Two principal components were used: the first one was dependent on the concentration of Cľ , SO₄^2-, NaandK, and the second one included the concentration of Mg, Ca and HCO^-. The analysis indicated a diversity of the results in virtue of sampling site. Three groups of results were clearly indicated: the first one represented water samples from Kraków and Kamienna Góra, the second one - samples from Myszków and Racibórz, and the third group was were the samples collected in Jaworzno. This diversity results from the type of water intake (groundwater and surface water), manner of water water supply systems.

7

Metodyka opróbowania ujęć wód termalnych – aspekty techniczne

Korzec K., Kmiecik E., Mika A., Tomaszewska B., Wątor K.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2016

|

R. 55, nr 1

75--87

PL

W artykule przedstawiono metodykę poboru próbek wód termalnych z trzech otworów eksploatacyjnych Bańska PGP-1, Bańska PGP-3, Bańska IG-1 oraz instalacji ciepłowni geotermalnej. Zaproponowano rozwiązania konstrukcyjne podłączeń wężyka używanego do poboru do króćców próbobiorczych znajdujących się w punktach pomiarowych, wykonane z łatwo dostępnych i tanich materiałów. Zaprezentowano również schemat chłodzenia wód termalnych bez kontaktu z powietrzem w celu wykonania pomiaru parametrów nietrwałych w systemie on-line za pomocą miernika z elektrodami dostosowanymi do niższego zakresu temperatur niż temperatura wód termalnych. Przedstawione rozwiązania zweryfikowano za pomocą eksperymentu pomiarowego oraz sprawdzono pod kątem obowiązujących norm i wytycznych.

EN

This paper presents the methodology of sampling three exploiting wells (Bańska PGP-1, Bańska PGP-3, Bańska IG-1) and the element of the installation of the thermal heating station. The designed solutions were presented by connecting sampling tube to the sampling spigots located at the measurement points, made from commonly available and inexpensive materials. The scheme of cooling the geothermal waters without contact with the air in order to perform an on-line measurement of the instable parameters, using gauges with electrodes adapted to the lower temperature than the temperature of the thermal waters was also presented. The proposed solutions were verified by means of the measurement experiment and were checked according to the applicable and relevant standards and guidelines.

8

Wpływ metod analiz na niepewność oznaczeń chlorowców w wodach powierzchniowych zlewni górnej Odry i w wodach kopalnianych do niej odprowadzanych

Dwornik M., Kmiecik E., Bebek M.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/1

705--709

EN

In this paper the total uncertainty and its components (geochemical, sampling and analytical) were assessed with use of the empirical approach. For uncertainty estimation there were used results from analyses of normal and control (duplicate) samples, which were collected within monitoring of Upper Odra River Basin surface water and coalmine water inducted to it. Moreover, the influence of analyses method on the measurement uncertainty was examined. Results of ICP-MS, IC and titration methods were compared. The assessment of total uncertainty and its components was shown on the example of halogens (Cl −, Br − and I −) results delivered from normal and duplicate samples analyses.

9

Ocena stabilności składu chemicznego wód termalnych ujmowanych otworem Bańska PGP-1 w Bańskiej Niżnej, Podhale

Kmiecik E., Korzec K.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/1

830--833

EN

This paper presents an analysis of trends in the chemical composition of thermal waters exploited by Bańska PGP-1 well. Trends have been assessed for major ions (SOM4 2–, Cl –, Na+, Ca 2+), which determine the hydrogeochemical type of water. Assessment of trends was performed using GWSDAT software, using the results of the chemical composition conducted in the years 2001–2014. This assessment shows that the chemical composition of thermal water from Bańska PGP-1 can be classified as stable.

10

Analiza trendów zmian składu chemicznego wód leczniczych z ujęcia b-13 w Busku-Zdroju z wykorzystaniem programu GWSDAT

Wątor K., Kmiecik E.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/2

1125--1130

EN

Curative water is the groundwater characterized by natural variation of physical and chemical parameters (Ustawa, 2011). Curative character valuation for natural resource (including curative water) should be made on the basis of documented investigations continuing at least three years (Rozporządzenie, 2006). Analysis of stability of chemical composition should also involve trend analysis. When trend is detected it could threaten the loss of the curative properties of water. In this paper authors present analysis of trends in chemical composition of therapeutic water from B-13 Anna intake (Busko-Zdrój region). The type of these water is chloridesodium, sulfide, iodide [Cl–Na, H2S, I]. The 33 results of chemical composition analysis were used in trend analysis. All these analysis were performed in years 1983–2012. Trend analysis was performed with use of GWSDAT software (Jones & Spence, 2013).

11

Analiza możliwości wykorzystania wód podziemnych z utworów czwartorzędowych w systemach geotermii niskotemperaturowej na obszarze Małopolski. Część I

Mazurkiewicz J., Kmiecik E., Tomaszewska B.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/2

926--930

EN

The paper presents the possibilities of utilization of Quaternary groundwater in low-temperature geothermal systems in Małopolska. Water as a heat source must fulfill the relevant requirements for physicochemical parameters. In this paper, physicochemical parameters of water used in low temperature systems: pH, electrical conductivity, chloride, sulphate, oxygen, iron and manganese have been evaluated. Data for this study were obtained from the Polish Hydrogeological Survey (PSH is carried out by the Polish Geological Institute – National Research Institute). The analysis showed that Małopolska has potential to use Quaternary groundwater in low temperature systems.

12

Program badań dla określenia potencjału geotermii niskotemperaturowej bazującej na wodach podziemnych Małopolski

Mazurkiewicz J., Kmiecik E., Tomaszewska B.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2013

|

R. 52, nr 2

45--58

PL

Małopolska posiada potencjalne zasoby niskotemperaturowej energii geotermalnej, której wykorzystanie może przyczynią się do zrównoważonego rozwoju regionu. Wynika to z możliwości zagospodarowania zasobów zwykłych wód podziemnych, występujących na głębokości do około 500 m p.p.t., których temperatura na wypływie z ujęcia jest niższa od 20°C. W pracy scharakteryzowano warunki geologiczne i hydrogeologiczne analizowanego regionu i zaprezentowano podstawowe założenia dla programu badań ukierunkowanego na określenie możliwości wykorzystania wód podziemnych, w niskotemperaturowych systemach energetycznych, wspomaganych pompami ciepła. W kolejnym etapie prac, szczegółowej ocenie poddane zostaną parametry hydrogeologiczne i hydrogeochemiczne (w tym termiczne) w poszczególnych zbiornikach wodonośnych oraz uwarunkowania sozologiczne badanego regionu. Podjęte działania pozwolą na wskazanie obszarów najbardziej perspektywicznych dla wykorzystania w geotermii niskotemperaturowej.

EN

Malopolska region has the low-temperature geothermal resources, which usage may contribute in the development of the region. This results from the potential of usage of groundwater resources, occurring at a depth of approximately 500 m below the ground. At that depth the temperature outlet of the intake is lower than 20°C. This paper contains an analysis of geological and hydrogeological conditions of the studied region and the basic principles for a research program, which is focused on the possibility of use of groundwater in the low-temperature energy systems based on heat pumps. In a further stage the hydrogeological and hydrogeochemical parameters in various reservoirs and sozological conditions will be evaluated. The analysis will identify the most promising areas in this regard.

13

Efektywność stosowania powszechnie dostępnych materiałów odpadowych jako barier ochronnych środowiska wodnego w składowiskach siarczkowych odpadów metali nieżelaznych

Miszczak E., Twardowska I., Kmiecik E., Szczepańska-Plewa J.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 4

91--98

PL

Celem przedstawionych badań było określenie efektywności barier/warstw ochronnych z materiałów odpadowych (popiołów elektrownianych i komunalnych osadów ściekowych) jako sorbentów metali z kwaśnych wycieków infiltrujących przez warstwę siarczkowych odpadów z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych (na przykładzie odpadów z flotacji rud miedzi). Doświadczenia prowadzono jako porównawcze badania przepływowe w symulowanym cyklu 4-letnim na dwóch kolumnach wypełnionych odpadami pomiedziowymi o miąższości 1m – referencyjnej R oraz doświadczalnej z barierami d. Kolumny zasilano porcjowo symulowanym polimetalicznym roztworem ARD (Acid Rock Drainage) o pH 1,5 i najwyższych stwierdzonych stężeniach metali. Badane bariery wykazały wysoką efektywność sorpcji kationów mobilnych metali (Mn, Ni, Zn, Cd), wspomagającą naturalną zdolność krzemianowych odpadów pomiedziowych do wiązania metali o niskiej ruchliwości – Cu, Cr, Pb i Fe. Zastosowanie barier spowodowało również obniżenie dolnych granicznych wartości pH dla fazy sorpcji całkowitej metali mobilnych oraz dla sorpcji w fazie przejścia wszystkich metali. Stwierdzono, że przy zastosowaniu barier przy powszechnie występujących niższych stężeniach metali śladowych i pH>4 w ARD i wodach porowych składowisk odpadów rud metali nieżelaznych oraz znaczącej zdolności wiązania metali o niskiej mobilności przez te odpady, zagrożenie uwalniania metali śladowych z tych składowisk praktycznie nie będzie występowało.

EN

This study was performed to assess the efficiency of barriers/protective layers of waste materials (power-plant fly ash and municipal sewage sludge) as metal sorbents from acid solutions infiltrating the layer of sulfide wastes from flotation dressing of non-ferrous metal ores, on the basis of wastes from copper ore flotation. The study was carried out as comparative flow-through experiments in a simulated 4-year cycle on two columns filled with flotation wastes in the layers of 1m thick – reference column R and experimental column with barriers d. The barriers showed high-efficiency sorption of labile metal cations (Mn, Ni, Zn, Cd), supporting the natural ability of silicate wastes from flotation of copper ores to bind metals of low mobility (Cu, Cr, Pb, Fe). In addition, the application of barriers caused a decrease in the lower limit of pH values for the full sorption phase of labile metals as well as for a break-through phase of all of the tested metals. At commonly lower metal concentrations and pH>4 in ARD and pore waters in disposal sites of non-ferrous ore wastes, as well as significant binding capacity of the low mobility metals by these wastes, the application of protective barriers would practically eliminate the hazard of trace metals release from disposal sites.

14

Ocena stanu chemicznego wód podziemnych w zlewni Sękówki

Kmiecik E., Zdechlik R., Drzymała M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 456 Hydrogeologia z. 14/1

287--291

PL

Ramowa Dyrektywa Wodna (DRW, 2000) wymaga ustanowienia dwóch programów monitoringu wód podziemnych: stanu ilościowego i stanu chemicznego. Sieć monitoringu dla oceny stanu chemicznego wód podziemnych powinna pozwolić na przeprowadzenie oceny w każdym dorzeczu oraz wykrycie długoterminowych trendów zmian jakości wód. W niniejszym artykule zaprezentowano ocenę stanu chemicznego wód podziemnych, przeprowadzoną zgodnie ze wskazaniami RDW, dla wytypowanego obszaru – południowej części zlewni potoku Sękówka, na podstawie wyników własnych terenowych i laboratoryjnych badań monitoringowych. Wyniki badań laboratoryjnych poddano weryfikacji na podstawie błędu analizy wyliczonego według bilansu jonowego. Określono typy hydrogeochemiczne wód zgodnie z klasyfikacją Szczukariewa-Prikłońskiego. Ocenę stanu chemicznego wód podziemnych przeprowadzono w układzie punktowym i obszarowym zgodnie z wytycznymi przepisów polskich (RMŚ, 2008) i UE (RDW, 2000).

EN

Water Framework Directive (RDW, 2000) requires establishing two programmes, which should cover monitoring of the chemical and quantitative status of groundwaters. The monitoring network for the chemical status assessment of groundwaters shall be designed so as to provide a comprehensive overview of chemical status within each river basin and shall permit identification of long-term trends of variations in groundwater quality. In this paper the chemical status assessment of groundwater of the south part of Sękówka River catchment area was presented, conducted in accordance with above requirements and using own field and laboratory research results. Laboratory results were verified on the base of analyses errors calculated as per the ionic balance. The hydrogeochemical types were specified in accordance with the Szczukariew-Prikłoński classification. The chemical status assessment of groundwater was conducted in point and area configuration, according to Polish (RMŚ, 2008) and UE (RDW, 2000) regulations.

15

Interakcja odpadów powęglowych i odpadów elektrownianych oraz jej wpływ na chemizm roztworów porowych w składowisku

Stefaniak S., Miszczak E., Kmiecik E., Szczepańska-Plewa J., Twardowska I.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 456 Hydrogeologia z. 14/2

555--561

PL

Celem przedstawionych badań było rozpoznanie charakteru interakcji odpadów górnictwa węglowego i odpadów elektrownianych na przykładzie składowiska odpadów elektrownianych Przezchlebie, gdzie po upływie 12 lat od momentu zamknięcia składowiska wystąpiło zakwaszanie odwodnionych odpadów elektrownianych i roztworów porowych oraz faza III wietrzenia, określana jako faza przesuniętego w czasie intensywnego uwalniania makroskładników i pierwiastków śladowych. Składowisko to po upływie 15 lat od momentu zamknięcia zostało przykryte warstwą odpadów powęglowych o miąższości od 1 do 3 m. Opróbowanie i badania wykonano po 13 latach od przykrycia składowiska. W pracy skoncentrowano się na badaniu (przy użyciu ICP-MS) roztworów porowych wydzielanych z próbek pobranych wzdłuż pionowych profili składowiska i symulacji hydrogeochemicznej wyników przy użyciu komputerowego programu hydrogeochemicznego USGS/PHREEQC Interactive v. 2.15.0. Stwierdzono, że przykrycie warstwy odpadów elektrownianych znajdujących się na etapie III procesów wietrzeniowych, świeżymi odpadami górniczymi i zasilanie ich wodami infiltracyjnymi z nadległej warstwy odpadów górniczych spowodowały ponowną alkalizację materiału i powrót stanu procesów równowagowych do etapu II (rozpuszczania się), a nawet etapu I (wymywania). Należy przypuszczać, że skutki zaznaczającego się zakwaszania warstwy odpadów powęglowych uwidocznią się w warstwie popiołów znacznie później, ale też ich intensywność, z uwagi na wystąpienie zewnętrznego czynnika zakwaszającego (kwaśnych wód infiltracyjnych), może być znacznie większa niż obserwowana w układzie naturalnym odpadów elektrownianych.

EN

This study was aimed at elucidating the mode of interaction of coal mining waste and coal ash, exemplified in the Przezchlebie fly ash impoundment, where 12 years after closure, acidification of dewatered material and pore solutions occurred, along with development of the phase III of weathering defined as time-delayed extensive release of macro-components and trace elements. 15 years after closure, the impoundment was covered with a layer of coal mining waste, 1–3 m thick. Sampling along vertical profiles was performed 13 years later. The study was focused on analysis (with use of ICP-MS) of pore solutions extracted from the samples and hydrogeochemical simulation of the obtained data with use of the USGS/PHREEQC Interactive v. 2.15.0 computer program. It was found that the cover of coal ash at the stage III of weathering transformations with freshly generated sulfidic mining waste and infiltration of water from the upper layer of coal mining wastes resulted in the renewed alkalization of coal ash and recurrence of a state of equilibrium processes to the phase II (dissolution), and even to the phase I (wash-out). Presumably, the effects of a marked acidification of the coal mining waste layer will be shown in the coal ash much later, but the process intensity due to occurrence of an external source of acidification (acid rock drainage- ARD) might be considerably stronger than that observed in the natural system.

16

Ocena wpływu zmiany próbobiorcy na niepewność związaną z opróbowaniem w monitoringu wód podziemnych

Kmiecik E., Podgórni K.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/1

253-260

PL

Dyrektywy Unii Europejskiej RDW (2000) oraz DWP (2006) nakładają na państwa członkowskie konieczność oszacowania niepewności (poziomu ufności) i dokładności, również związanych z procesem opróbowania, otrzymanych w ramach monitoringu wyników. W niniejszej pracy dokonano oceny wpływu zmiany próbobiorcy na niepewność związaną z opróbowaniem. W tym celu wykonano dwie serie opróbowania wód podziemnych ze zdroju Królewskiego w Krakowie. Dwóch próbobiorców (J i K) pobierało w taki sam sposób próbki kontrolne (normalne i dublowane), które następnie były analizowane w tym samym laboratorium za pomocą takiej samej metody (PN-EN ISO 17294-2:2006, PN-EN ISO 17294-1:2007). Laboratorium ma wdrożony system jakości zgodny z normą PN-EN ISO/IEC 17025:2005. Oszacowanie niepewności całkowitej i jej składowych przeprowadzono oddzielnie dla każdego próbobiorcy. Szczegółowej analizie poddano wyniki oznaczeń żelaza (granica oznaczalności żelaza metodą ICP-MS wynosi 0.01 mg/1). W celu identyfikacji obserwacji odstających wykorzystano wykres rozrzutu oraz karty: rozstępu i różnic (NORDTEST, 2006). Do obliczenia wariancji całkowitej, udziałów wariancji geochemicznej, opróbowania i analitycznej oraz niepewności standardowej (u), rozszerzonej (U) i względnej (U') wykorzystano program ROBAN. W obu przypadkach (seria J i K) dominuje wariancja geochemiczna. Niepewność związana z opróbowaniem wynosi dla serii J 13% (przy średniej zawartości żelaza w analizowanych próbkach 775,69 micro/g/1), a niepewność całkowita 50,42%. (f391,10 micro/g/I). W przypadku serii K, niepewność związana z opróbowaniem ma mniejszą wartość - 4% (przy średniej zawartości żelaza 890,18 micro/g/1), podobnie jak niepewność całkowita - 30,32% (f269,90 micro/g/1). W obu przypadkach oszacowana dla stężeń żelaza ze zdroju Królewskiego w Krakowie niepewność całkowita nie będzie wpływać na ocenę stanu chemicznego.

EN

According to European Union directives (RDW, 2000; DWP, 2006) the identification and determination of uncertainty - also this associated with sampling, preservation and transport of samples - is an important part of the overall groundwater monitoring effort. In this work, the influence of sampler on the uncertainty estimation is taken into account. Two independent people (sampler J and K) were taken normal and duplicate samples from Królewski spring using the same sampling protocols. The same analytical method was used - ICP-MS (PN-EN ISO 17294-2:2006, PN-EN ISO 17294-1:2007). All samples were analyzed in hydrogeochemical laboratory which has implement extensive quality assurance and analytical quality control programs. Calculation of uncertainty and its components for this two operators has been shown in details for iron, Fe (limit of determination: 0.01 mg/1). To identificate the outliers, scatter plot, chart of differences and range chart were used (according to NORDTEST, 2006). To calculate the total variance separated into three parts (geochemical, sampling and analytical variance), standard (u), expanded (U) and relative (U') uncertainty for each of these components, ROBAN software was used. In both sampling capaigns the geochemical variance is dominating in the monitored well. For J campaign, sampling uncertainty amounts 13% (with average iron concentration 775.69 žg/1) and total uncertainty is 50.42%. (f 391.10 micro/g/1). For K campaign, sampling uncertainty is smaller - 4% (with average iron concentration 890.18 micro/g/1) and total uncertainty too - 30.32% (f 269.90 micro/g/1). In both cases, estimated total uncertainty has not influence on estimation of groundwater chemical status of Królewski spring.

17

Ocena stabilności składu chemicznego wód leczniczych ze Zdroju Głównego w Krzeszowicach

Szczepańska-Plewa J., Kmiecik E., Drzymała M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/2

497-506

PL

Zdrój Główny w Krzeszowicach ujmuje wody podziemne z utworów mioceńskich. Eksploatacja ujęcia prowadzona jest z przerwami od 1780 roku. Wody te wykorzystywane są wyłącznie na cele lecznictwa balneologicznego. Badania jakości wód ze Zdroju Głównego w Krzeszowicach prowadzone są przez Katedrę Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH od 2002 roku. Próbki pobierane są w odstępach miesięcznych. Składniki chemiczne (17 składników) oznaczane są w laboratorium KHGI metodą ICP-AES (PN-EN ISO 11885:2001), natomiast H2S oznaczany jest w akredytowanym laboratorium Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Krakowie, zgodnie z normąPN-C-04566.03:1982. W okresie od 31.01.2004 do 31.03.2008 pobrano ogółem 51 próbek. Ocenę stabilności składu chemicznego wód ze Zdroju Głównego w Krzeszowicach przeprowadzono dla trzech składników głównych, decydujących o typie hydrogeochemicznym: S04/2-, Ca2+, Mg2+ oraz składnika swoistego - siarkowodoru (H2S). Do identyfikacji obserwacji odstających zastosowano wykresy skrzynkowe. W celu weryfikacji rozkładu opisującego dane wykorzystano test Shapiro-Wilka. Ocenę stabilności oznaczeń przeprowadzono z wykorzystaniem metody kart kontrolnych (Szczepańska, Kmiecik,1998, 2005). Z przeprowadzonej analizy uzyskano następujące wnioski: stężenia głównych składników: SO4/2-, Ca2+ i Mg2+ w wodach ze Zdroju Głównego w Krzeszowicach mieszczą się w przedziale x+=2delta a zatem należy je uznać za stabilne; składniki te wpływają na typ hydrogeochemiczny wody - ich stężenia stanowią więcej niż 20% mval; stwierdzono rosnący trend wartości stężeń siarkowodoru w czasie, jednak na podstawie analizy przeprowadzonej z wykorzystaniem programu GWSTAT stwierdzono, że z prawdopodobieństwem 95% nie jest on statystycznie istotny.

EN

Zdrój Główny in Krzeszowice intakes sulfide waters from Miocene deposit. Exploitation of this intake has run since the 1780. Water from Zdrój Główny is being used only for balneological treatment. Since the 2002 Department of Hydrogeology and Geology Engineering (AGH - University of Science and Technology) has led up continuous monitoring of its water quality. Average interval between consecutive samplings was ca. one month. Samples were filtered through membrane filter (0.45 micro/m) and transported to laboratory. Chemical analyses of 17 elements were performed with ICP-AES method (PN-EN ISO 11885:2001) and H2S determination were performed in the accredited laboratory according to norm PN-C-04566.03:1982. Between January 2004 and March 2008 51 samples were collected. The assessment of stability was performed for components, which influence on the hydrogeochemical type of water: SO4/2- , Ca2+, Mg2+ and H2S (RMZ, 2006). To identify and reject outliers there were used Box-and-Whisker Plots. Verification of data distribution was made on the base of results from the Shapiro-Wilk Test. Control charts (Szczepańska, Kmiecik, 1998, 2005) were used to assess the stability of examined components. On the basis of this analysis the following information was derived: the content of SO4/2- , Ca2+ and Mg2+ in water from Zdrój Główny in Krzeszowice is stable (most of values are in range x- 2delta x+ 2delta); SO4/2-, Ca2+, Mg2+ influences on the hydrogeochemical type of water (their content is greater than 20% mval); the upward trend for H2S was detected, however detailed analysis with GWstat programme showed, that this trend is statisticaly non-significant (for 95% confidence level).

18

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.

19

Hydrodynamic modelling, environmental tracers and hydrochemistry of a confined sandy aquifer (Kędzierzyn-Głubczyce Subtrough, SW Poland)

Witczak S., Szklarczyk T., Kmiecik E., Szczepańska J., Zuber A., Różański K., Duliński M.

Geological Quarterly

|

2007

|

Vol. 51, No 1

1-16

EN

Sarmatian sands and bur ied Pleis to cene val leys of the Kedzierzyn-Głubczyce Subtrough represent one of the main aquifers in southern Poland ( MGWB-332 - Major Ground Water Basin). This aquifer is intensively exploited, supplying tap water for the human population and for industry in the whole area; but, being confined, it has no influence on the ground water ecosystems. Two Ground Water Bodies (GWB-128 and GWB-129), introduced by administrative decisions according to EUDirectives, approximately cover the area of MGWB-332. The present study is related to the eastern part, the Sarmatian and buriedval eys sands of MGWB-332, i.e. to the most im - portant part of the multiaquifer GWB-129 which in profile consists of Holocene and Pleistocene sands, confined Sarmatian and Pleistocene buried valley sands, and Badenian sands. The presence and influence of deeper permeable formations is not addressed. The Sarmatian and Badenian aquifers are recharged and drained mainly by vertical seepages. Hydrodynamic modelling of the whole Kędzierzyn-Głubczyce Subthrough and tracer data indicate modern ages at the out crops of the Sarmatian under the Pleistocene deposits and mid to early Holocene ages close to the Odra River valley. Waters are of the HCO3-Ca type, changing at the centre of the Sarmatian to the SO4-Ca type due to the contribution of ascending sulphate water from the Badenian strata, whereas water in the buried Quaternary valley is of the HCO3-Na type, which means no significant contribution of ascending waters. Polluted modern waters occur only at the north west ern boundary in the area of the hydrogeological window. The quality of waters and their hydrochemistry result from water-rock in teractions and seepage exchanges with overlying and underlying aquifers belonging to the same GWB. Natural distributions of most major, minor and trace constituents are very wide, exemplifying difficulties in defining the quality of water in aunique way for the whole aquifer and particularly for the investigated multi-aquifer GWB.

20

Prognozowanie zmian jakości wód podziemnych w układzie przestrzennym z wykorzystaniem sieci neuronowych

Kmiecik E.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2004

|

nr 412, Hydrogeologia z. 6

5-70

PL

Zastosowanie sieci neuronowych do prognozowania zmian jakości wód w układzie przestrzennym oparte zostało na istniejącej bazie danych, zawierającej wyniki uzyskane w ramach regionalnego monitoringu jakości wód podziemnych RMWP przeprowadzonego dla zlewni górnej Wisły w latach 1993-1994 (Witczak i in., 1994a, b). Wyniki oznaczeń terenowych i laboratoryjnych (55) wskaźników fizykochemicznych (nieorganicznych i organicznych) wód poddano weryfikacji z zastosowaniem parametrów kontroli jakości oraz statystycznej analizy rozkładu tych wskaźników. Na zweryfikowanej bazie danych przeprowadzono próby predykcji wartości wskaźników fizykochemicznych wód dla punktu monitoringowego o określonych współrzędnych oraz klasyfikacji punktu monitoringowego (na podstawie wyników oznaczeń wskaźników fizykochemicznych) do obszaru o określonym użytkowaniu terenu. Uzyskane wyniki badań wskazują, że sieci neuronowe można z powodzeniem wykorzystać do prognozowania zmian jakości wód w układzie przestrzennym. Warunkiem jednak, by uzyskiwane prognozy cechowały się wysokim stopniem wiarygodności, jest konieczność weryfikacji danych wejściowych wprowadzanych do modelu.

EN

This paper presents using neural networks in spatial prediction of groundwater quality changes on the base of existing database. This database consists of results of regional groundwater quality monitoring of the upper Vistula river basin carried out in 1993-1994 (Witczak et al., 1994a, b). Data (the results of field and laboratory determinations of physicochemical indicators of groundwater quality) was verified using quality control parameters and statistical analysis. On the verified database were conducted predictive trials to provide values of physicochemical indicators for the monitoring sites with known coordinates and monitoring site classification (on the base of physicochemical indicators values) to the area of known type of land-use. The results of such a study show that neural networks can be succesfully used for spatial prediction of changes in groundwater quality. The condition for reliability of the prognoses is verification of input data loaded to the model.