Analiza stężeń żelaza (Fe) i manganu (Mn) w odciekach i wodach kopalnianych (na przykładzie obiektów z górnośląskiego zagłębia węglowego)

Eksploatacja i przeróbka węgla kamiennego prowadzi do zasadniczych zmian
w rzeźbie terenu i stosunkach wodnych obszarów górniczych. Przekształcenia środowiska wodnego mają charakter wielokierunkowy i dotyczą zarówno zmian ilościowych, jak i jakości wody. W niniejszym artykule przedstawiono jeden
z aspektów wpływu działalności górniczej na degradację hydrosfery, jakim są zmiany jakości wód. Do badań wytypowano obiekty związane z działalnością górniczą, które negatywnie oddziałują na hydrosferę. Są to zarówno składowiska odpadów górniczych jak i sztolnie wodne. Wszystkie obiekty położone są na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). Ze składowisk odpadów górniczych (w specyficznych układach hydrogeologicznych) mogą wypływać skoncentrowane strumienie wód odciekowych. Zjawiska takie występują najczęściej
w przypadku depozycji odpadów w dolinach rzecznych. Wypływy tego typu mogą mieć stały lub okresowy charakter. Ilość odcieków uzależniona jest od wielu czynników z pośród, których najważniejsze to: wysokość odpadów oraz stopień zagęszczenia odpadów na składowisku. Odcieki charakteryzuje duża mineralizacja będąca następstwem ługowania zdeponowanych odpadów. Do badań wytypowano również stare sztolnie wodne, które do dnia dzisiejszego są aktywnym elementem drenażu górotworu. Ze sztolni wypływają wody kopalniane, które również cechuje podwyższona mineralizacja. Jest ona następstwem ługowania skał
w starych wyrobiskach górniczych. Oprócz obiektów górniczych do badań wytypowano również naturalne źródła karbońskie, które stanowią tło hydrogeochemiczne. Wykazano, że zarówno odcieki, jak i wody kopalniane cechuje podwyższone stężenie Fe i Mn w stosunku do wód naturalnych źródeł, wytypowanych jako obiekty kontrolne. Średnie stężenie żelaza w odciekach wykazuje duże zróżnicowanie i zmienia się od  5,97 mg dm-3 do 0,45 mg dm-3.  Również mangan wykazuje duże zróżnicowanie, którego średnie stężenie zmienia się od 4,49 mg dm-3 do 1,0 mg dm-3.  Dlatego też badane obiekty stanowią ognisko zanieczyszczenia hydrosfery zarówno żelazem (Fe) jak i manganem (Mn).

Pełny tekst (pdf)

[1] Czaja S.: Zmiany stosunków wodnych w warunkach silnej antropopresji na przykładzie konurbacji katowickiej). Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 1999, s. 189.

[2]    Dojlido J.: Chemia wód powierzchniowych, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok, 1995, s. 342.

[3]    Griffiths D.:  Head First. Statystyka. Edycja Polska, Wydawnictwo Helion, 2010,
s. 712.

[4] Gutry-Korycka M, Werner-Więckowska H.: Przewodnik do hydrograficznych badań terenowych. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe; 1989, s. 275.

[5] Jankowski A. T.: Antropogeniczne zmiany stosunków wodnych na obszarze uprzemysłowionym i urbanizowanym (na przykładzie Rybnickiego Okręgu Węglowego). Katowice, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, 1986, s. 277.

[6] Jankowski A.T., Molenda T., Rzętała M.: Antropogeniczne źródła zwałów górnictwa węgla kamiennego. [w:] Stan i antropogeniczne zmiany jakości wód w Polsce t. II. Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, 2002, s. 113-118.

[7] Machowski R., Ruman M.: Zanieczyszczenia wód na obszarze Górnośląskiego Związku Metropolitarnego. [w:] Górnośląski Związek Metropolitarny. Zarys geograficzny. Red. R. Dulias, A. Hibszer. Sosnowiec PTG, 2008, s. 82-89.

[8] Macioszczyk A.: Hydrogeochemia, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1987, s.475.

[9] Macioszczyk A., Dobrzyński D.: Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych. Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa, 2002, s. 448.

[10] Molenda T.: Problemy ochrony i renaturalizacji dolin małych rzek w obszarach uprzemysłowionych [w:] Michalczyk Z. (red): Renaturyzacja obiektów przyrodniczych – aspekty ekologiczne i gospodarcze, Wydawnictwo UMCS, Lublin, 2000, s. 189 – 197.

[11] Molenda T.: Charakterystyka hydrograficzno-hydrochemiczna wypływów wód odciekowych wybranych składowisk odpadów przemysłowych [w:] Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej – Górnictwo z. 272, 2006, s. 95-103.

[12] Molenda T., Jankowska-Nitkiewicz A.: Sulphates and chlorides as indicators of anthropogenic changes of surface waters quality [w:] Polish Journal of Environmental Studies, vol. 15 5d, 2006, pp.680-684.

[13] Molenda T.; 2011 Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania zmian właściwości fizyczno-chemicznych wód w pogórniczych środowiskach akwatycznych. Na przykładzie regionu górnośląskiego i obszarów ościennych. Katowice, Uniwersytet Śląski, 2011, s. 136.

[14] Molenda T.: Siarczany (SO42-) i chlorki (CL-) jako wskaźniki górniczego zanieczyszczenia wód (na przykładzie zlewni Rowu Murckowskiego, Katowice), Kształtowanie Środowiska Geograficznego i Ochrona Przyrody na Obszarach Uprzemysłowionych i Zurbanizowanych 44:57-63 Uniwersytet Śląski, Katowice, 2012, 57-63.

[15] Rosik – Dulewska Cz.: Podstawy gospodarki odpadami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, s. 305.

[16] Stępniewska Z., Pytlak A., Buk J., Bojarczuk G., 2010: Lechability of heavy metals (Fe, Zn and Ni) from coal mine rock. Proceedings of ECOpole, Vol. 4, no 2,2012, pp. 279-284.

[17] Quick J.M.: Analiza statystyczna w środowisku R, Helion, Gliwice, 2012, s. 280.