Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of numerical methods for identification of hydrodynamic field and hydrogeochemical processes in the Quaternary multi-aquifer system

Gruszczyński T., Szostakiewicz-Hołownia M., Humnicki W., Małecki J. J., Porowska D., Stępień M.

Acta Geologica Polonica

|

2016

|

Vol. 66, no. 3

509--523

EN

The paper presents spatial analysis and numerical methods to describe the hydrodynamic and hydrochemical conditions in a groundwater system. The research was conducted in the northern part of the Białystok High Plane, eastern Poland, within a Quaternary multi-aquifer system. Spatial analysis was used for imaging the quasi-continuous structure of the system based on a discrete set of hydrogeological data. A high-resolution regional flow model was used to identify the groundwater discharge and discharge zones of the individual aquifers. Calculations have shown a marked asymmetry of the flow system. Deeply incised river valleys in the Niemen River basin more strongly affect the groundwater than the discharge zones in the valleys of the Vistula River basin. As a result, the underground watershed in deeper aquifers is clearly shifted westward in relation to the morphological watershed. The hydrodynamic conditions of the system determined by numerical methods were used to identify the points along the groundwater flow-path for the hydrochemical study. It was the basis for the identification of points located along the groundwater flow direction, which were used in the hydrochemical study. Computational schemes of water solution models were calculated for the quasi-equilibrium state of chemical reactions between the solution and the solid and gaseous phases. Presentation of the chemical reactions allowed determining the origin of changes in the concentrations of individual components dissolved in groundwater. It was found that kaolinitization, i.e. chemical weathering of feldspars and plagioclases is the basic process that most affects the groundwater chemistry.

2

Azot mineralny w płytkich wodach podziemnych Kampinoskiego Parku Narodowego

Jóźwiak K.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/1

791--795

EN

The presence of mineral forms of nitrogen in the ground waters of the Kampinoski National Park (KPN) varies considerably. The research results have shown that during the nitrogen changes within the active exchange zone, nitrification processes prevail in the KPN area and the surroundings. Denitrification processes occurs as second-rate mainly to the swamp environment. The type and intensity of specific processes depends on the genesis of the environment concerned, the content of oxygen and redox conditions. The analysis of the concentration of mineral nitrogen forms can be used to asses the degree of anthropopressure in the area of the park itself and its protection zone.

3

Formowanie się składu chemicznego wód podziemnych plejstoceńskiego poziomu wodonośnego w rejonie kopalni piasku Kotlarnia

Kaźmierczak J., Kowalczyk A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 442 Hydrogeologia z. 11

101--107

PL

Celem pracy było rozpoznanie czynników i procesów kształtujących skład chemiczny wód podziemnych plejstoceńskiego poziomu wodonośnego w warunkach maksymalnego obniżenia zwierciadła wody w rejonie kopalni piasku Kotlarnia. Badania terenowe i laboratoryjne w ramach diagnostycznego monitoringu jakości wód podziemnych i powierzchniowych wykonano w listopadzie 2009 r. Procesy hydrogeochemiczne zachodzące w rozpatrywanym poziomie wodonośnym zidentyfikowano na podstawie modelowania geochemicznego, przeprowadzonego przy użyciu programu PhreeqC. Na przeważającej części obszaru badań dominują typy wód ze znacznym udziałem jonów SO4/2–, o zróżnicowanej zawartości substancji rozpuszczonych (TDS od 100,76 do 277,28 mg/l) i charakteryzujące się zmiennym odczynem, niekiedy o wartości pH 5,09. Lokalnie występują wody o wysokiej wartości TDS do 7495,71 mg/l, należące do typu Cl–Na. Wśród głównych czynników antropogenicznych wpływających na przekształcenie składu chemicznego wód podziemnych wyróżnić można infiltrację zanieczyszczonych wód Bierawki oraz długoletnie obniżanie zwierciadła wód podziemnych na skutek drenażu górniczego. W strefie aeracji o zwiększonej miąższości dochodzi do procesu utleniania pirytu z udziałem wolnego O2 i jonów NO3–. Proces ten przyczynia się do obniżenia odczynu (pH poniżej 6,0) oraz podwyższenia stężenia jonów siarczanowych w badanych wodach podziemnych. Towarzyszą mu procesy wtórne, takie jak wymiana jonowa i wytrącanie gipsu.

EN

The paper presents factors and processes determining chemical composition of groundwater from the Pleistocene aquifer in the area of Kotlarnia sand pit in the conditions of maximal lowering of water table. Diagnostic surface- and groundwater monitoring, field and laboratory research were carried out in November 2009. Hydrogeochemical processes occurring in investigated aquifer were identified on the basis of geochemical modeling performed by using PhreeqC codes. Water from a great part of the researched Pleistocene aquifer is rich in SO4/2–, characterized by diversified mineralization (TDS from 100.76 to 277.28 mg/l) and diversified pH, often lowered to the value of 5.09. Locally, there occurs highly mineralized (TDS up to 7495.71 mg/l) groundwater of Cl–Na type. One of the most important factors in fluencing changes in the chemical composition of groundwater are loosing of polluted water from the Bierawka river and longlasting lowering of the groundwater table by mining drainage. Pyrite occurring in the unsaturated zone of increased thickness is oxidized either by O2 or NO3–. Aforementioned process is responsible for both decreased pH value (below 6.0) and increased concentration of SO42– in the examined groundwater. Secondary processes connected with pyrite oxidation, such as ion exchange or gypsum precipitation, have also been recognized.

4

Skład chemiczny wód podziemnych w rejonie zatopionej kopalni piasku Kuźnica Warężyńska w świetle badań modelowych

Jakóbczyk S., Kowalczyk A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/1

165-173

PL

Po prawie 40 latach eksploatacji piasków podsadzkowych kopalnia Kuźnica Warężyńska w Dąbrowie Górniczej została zatopiona i obecnie wyrobisko funkcjonuje jako zbiornik przeciwpowodziowy. Celem badań było rozpoznanie składu chemicznego wód podziemnych plejstoceńskiego poziomu wodonośnego wokół odkrywki. Wyniki przeprowadzonych analiz chemicznych wód oraz modelowania geochemicznego z wykorzystaniem programu Phreeqc wykazują przestrzenne zróżnicowanie składu chemicznego wód podziemnych w rejonie kopalni, co może być spowodowane zarówno czynnikami antropogenicznymi, jak i niejednorodnością składu geochemicznego warstwy wodonośnej. Mineralizacja badanych wód waha się od 150 do 1200 mg/l, wartości pH od 5,0 do 7,2. Zmiany warunków hydrodynamicznych (odwadnianie, a następnie zatopienie kopalni) mogły wywołać lub zintensyfikować przebieg takich procesów, jak utlenianie siarczków i materii organicznej, wytrącanie gipsu, redukcję tlenków manganu czy desorpcję niklu i kadmu.

EN

The pit Kuźnica Warężyńska (Dąbrowa Górnicza) has been a place of extracting stowing sand for nearly 40 years but now it is flooded and functions of a flood control reservoir. The aim of this study was to recognize chemical composition of groundwater of the Pleistocene aquifer around the pit. The results of chemical analyses and geochemical modelling by means of Phreeqc show spatial diversity of chemical composition of groundwater, what is mainly caused by anthropogenic activity (agriculture, municipal sewage) as well as geochemical heterogeneity of the quaternary aquifer. Groundwater around the pit is characterized by pH ranging from 5,0 to 7,2 and by total dissolved solids from 150 to 1200 mg/l. Furthermore, chemical analyses indicated increased concentration of Ni, Cd ang Mn in water. Hydrodynamic changes could initiate or intensify some hydrogeochemical processes like sulfides and organic matter oxidation, calcite dissolution and gypsum precipitation during draining the aquifer, but also Mn-oxides reduction and Ni and Cd desorption after pit flooding.

5

Analiza czynników formujących skład chemiczny wód podziemnych na stacjach badawczych w Warszawie i Radostowie

Porowska D., Małecki J. J.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/2

379-386

PL

Badania były prowadzone w stacji zlokalizowanej w Warszawie (centralna część Polski) i Radostowie (północna część Polski). Wody podziemne z warstw czwartorzędowych, oligoceńskich i mioceńskich, ujmowane za pomocą piezometrów lub studni wierconych, analizowano w okresie od 1991 do 2007 r. W Warszawie skład chemiczny wód podziemnych wykazywał pionową zmienność. Wody najpłytszej strefy charakteryzowały się typem hydrochemicznym HCO3-C1-(SO4)-Ca-(Na), natomiast strefy najgłębszej - HCO3-Cl-Na-Ca. W Radostowie wody wykazywały mniejszą zmienność w profilu pionowym i głównie charakteryzowały się typem HCO3-Ca-(Mg). Czynnikami wpływającymi na zróżnicowanie składu chemicznego wód podziemnych obu stacji są inne procesy hydrogeochemiczne, wynikające z odmiennych warunków zasilania i drenażu.

EN

The research was conducted at the research station in Warsaw (central Poland) and Radostowo (northern Poland). Groundwater of Quaternary, Miocene and Oligocene aquifers, collected from piezometers and wells, was examined during a 17-years period of 1991-2007. In Warsaw, the chemical composition of groundwater changes with depth. The shallowest water samples are of HCO3-C1-(SO4)-Ca-(Na) types, whereas the deepest ones are represented by HCO3-Cl-Na-Ca types. In Radostowo, the vertical distribution of hydrogeochemical type of groundwater was constant: HCO3-Ca-(Mg). The difference in groundwater recharge within the Major Groundwater Basin and the diversification of hydrogeochemical processes are the major factors controlling the chemical composition of water.

6

Rola strefy aeracji w kształtowaniu składu chemicznego płytkich wód podziemnych wybranych środowisk hydrogeochemicznych

Małecki J. J.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

1998

|

nr 381

1-219

PL

Najintensywniejsze współdziałanie między wodami opadowymi, powierzchniowymi i podziemnymi zachodzi w obrębie strefy aeracji. Jest to strefa największej aktywności procesów fizykochemicznych zachodzących między roztworem a środowiskiem skalnym. Głównym obiektem badań były wody opadowe, przesiąkowe i gruntowe oraz ich środowisko geologiczne (gleby i skały). Do badań eksperymentalnych wytypowano trzy obszary o odmiennych warunkach przyrodniczych, w których procesy zachodzące w strefie aeracji przebiegają w sposób naturalny, nie modyfikowany bezpośrednią ingerencją człowieka. Stacja Białystok reprezentowała Wysoczyznę Białostocką, stacja Kampinos - Kotlinę Warszawską, a stacja Hala Gąsienicowa - Tatry. W pracy omówiono teoretyczne podstawy i wybór metod badawczych oraz uzyskane wyniki badań dotyczące infiltracji, parowania, sposobu gromadzenia wód przesiąkowych, fizykochemicznych właściwości gleb i skał, modeli stanu równowagi chemicznej wód podziemnych, parametrów fizykochemicznych wód opadowych, przesiąkowych i gruntowych oraz wyniki laboratoryjnych badań eksperymentalnych. Określenie roli strefy aeracji w kształtowaniu składu chemicznego płytkich wód podziemnych wybranych środowisk hydrogeochemicznych, wymagało przeprowadzenia interdyscyplinarnych badań obejmujących wszystkie elementy środowiska charakteryzujące wytypowane do badań stacje doświadczalne. Obliczono czas przesączania się wód infiltracyjnych przez strefę aeracji, stwierdzono, że w kształtowaniu chemizmu wód opadowych podstawowe znaczenie ma udział źródeł kontynentalnych, wykazano wpływ parowania terenowego na stopień naturalnego zagęszczenia infiltrujących wód opadowych. Obliczono wskaźniki nasycenia wód (SI) względem podstawowych składników gleb i skał. Stwierdzono, że na terenie stacji Białystok istnieją sprzyjające warunki do przebiegu procesów jonowymiennych i intensywnego ługowania szkieletu gruntowego, czego konsekwencją jest radykalna modyfikacja chemizmu wód przesiąkowych w stosunku do opadów. W konsekwencji wody gruntowe dziedziczą hydrochemiczny charakter zmodyfikowanych wód infiltracyjnych. W Kampinosie jednolite wykształcenie utworów strefy aeracji i saturacji, nie poddających się ługowaniu, sprawia że wody gruntowe mają skład chemiczny w znacznym stopniu zależny od wód opadowych. Na Hali Gąsienicowej kwaśne środowisko i duży udział substancji organicznych prowadzi do radykalnej modyfikacji chemizmu wód przesiąkowych, w których następuje wielokrotny wzrost stężeń metali. Nie przenosi się to na chemizm wód gruntowych, które w znacznym stopniu dziedziczą charakter wód opadowych. Uzyskane wyniki badań mogą być translokowane na obszary o podobnych cechach środowiskowych.

EN

The zone of aeration is characterized by very intensive interaction between rainwater, surface water and ground water. The most intensive physico-chemical activity processes occurs between aqueous solution and rock environment. This study focused on interaction between rainwater, seepage water and soil water, and their geologic environment (soils and rocks). Three areas located in different natural environments were selected for experimental study. In all areas natural processes occurring in the zone of aeration were not modified by direct human activity. An experimental station in Białystok represents the Białystok Upland, a station at Kampinos - the Warsaw Basin, and a station at the Hala Gąsienicowa-the Tatra Mts. This work contains a discussion of theoretical background, research methods selected and results obtained which all refer to field and laboratory study of infiltration, evaporation, flow of seepage water, physico-chemical properties of soils and rocks, equilibrium models of reaction for ground water, physical and chemical properties of rainwater, surface water, and ground water. A goal aimed at defining the role of the zone of aeration in forming chemical composition of shallow ground water in the studied hydrogeochemical environments required an interdisciplinary approach which would characterize various environmental aspects of the experimental study areas. In this work, the calculation is presented of contact time of seepage water through the zone of aeration. Also, a conclusion is drawn that the share of continental sources is of essential importance in forming the chemical composition of rainwater. The results demonstrated clearly effects of evapotranspiration from soil surfaces on increased concentrations of all dissolved in water constituents. Saturation indexes calculated with respect to major mineral, were used to characterize changes in chemical composition of the infiltrating water. Ion-exchange and intensive leaching of soil skeleton were the most dominant processes which modified significantly chemical composition of seepage water in relation to rainfall at the Białystok station. Subsequently, soil water inherit hydrochemical character from modified seepage water. At the Kampinos station, geological material in the zone of aeration and the zone of saturation is homogeneous and unaffected by leaching; thus chemistry of soil water is significantly more dependent on chemical composition of rainwater. At the Hala Gąsienicowa station, acid environment and high content of organic matter radically modified chemical composition of seepage water, and increased concentration of metals several times. Soil water remained relatively unaffected by these processes and retained, to considerable extent, chemical characteristics of rainwater. The results obtained from the study may be applied to other areas of similar environmental characteristics.