Zanieczyszczenie wód spływu powierzchniowego ze skarpy osadnika odpadów poflotacyjnych rud Zn-Pb typu doliny Mississippi w Bolesławiu k. Olkusza

(1)

Zanieczyszczenie wód sp³ywu powierzchniowego ze skarpy osadnika odpadów

poflotacyjnych rud Zn-Pb typu doliny Mississippi w Boles³awiu k. Olkusza

Arkadiusz Bauerek

1

, Jacek M. £¹czny

1

Contaminated water runoff from dam slopes of tailings pond of flotation plant of Zn-Pb Mississippi Valley-type ores at Boles³aw near Olkusz. Prz. Geol., 58: 54–59.

A b s t r a c t . The paper presents results of studies on storm-generated surface runoff, a phe-nomenon belonging to the least known factors responsible for migration of pollutants to water environment. The results of determinations of pH, conductivity as well as content of Ca, Zn, Cd, and Pb are found to be useful as the main indicators of pollution spread by waters running from dam slopes of pond in which tailings from flotation of Zn-Pb ore are disposed. Rain water leaches fine fractions of carbonate-sulfate wastes (represented mainly by dolomite, 73%, and Fe sulfides – marcasite, up to 20%) which leads to change in character of surface runoff water to that of SO4-Ca hydro-chemical type. Among the leached metals significantly important for the environment are Zn, Cd and Pb whose concentrations exceed threshold values for surface and/or groundwater of IV quality class. Acceptable concentrations in waste waters are frequently exceeded by sulfates and incidentally by zinc. Variability of the analyzed concentration indices from the years 2008 and 2009 indicates influence of weather conditions on chemical composition of surface runoff water from slopes of tailings pond of flotation plant of MVT ores.

Keywords: rain water runoff, flotation wastes, heavy metals, sulfates, MVT ore deposits

W Ameryce Pó³nocnej (Stany Zjednoczone i Kanada), Australii oraz w Europie (Polska, Irlandia i Francja) licznie wystêpuj¹ z³o¿a rud cynku i o³owiu typu doliny Mississip-pi (ang. MississipMississip-pi Valley-type — MVT) (ryc. 1). S¹ to z³o¿a epigenetyczne, powsta³e na skutek metasomatycznego przekszta³cenia wêglanowych utworów platformowych

pod wp³ywem oddzia³ywania niskotemperaturowych

(75–200oC) roztworów hydrotermalnych

(Konstantyno-wicz, 1979; Leach i in., 1993). Cia³a rudne, zawieraj¹ce g³ównie proste siarczki metali (sfaleryt, galena, markasyt lub piryt), wystêpuj¹ najczêœciej we wtórnych dolomitach jako wype³nienie pustek krasowych, stref zbrekcjowanych oraz jako okruszcowanie ska³ macierzystych. Rozci¹g³oœæ obszarów z³o¿owych siêga setek kilometrów, a p³ytkie wystêpowanie cia³ rudnych sprzyja rozwojowi procesów wietrzeniowych w ich stropowych czêœciach. Szacuje siê,

1

G³ówny Instytut Górnictwa, pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice; a.bauerek@gig.eu, j.laczny@gig.eu A. Bauerek J.M. £¹czny

œl¹sko-krakowski rejon z³o¿owy Silesian-Cracow ore district

z³o¿a Zn-Pb Mississippi Valley-type (MVT)

Zn-Pb deposits of Mississippi Valley-type (MVT)

z³o¿a Zn-Pb MVT rejonu œl¹sko-krakowskiego

Zn-Pb MVT deposits of Silesian-Cracow ore district Ryc. 1. Wystêpowanie na œwiecie z³ó¿ Zn-Pb typu doliny Mississippi

(2)

¿e w z³o¿ach tego typu znajduje siê 25% œwiato-wych zasobów wymienionych metali (Paradis i in., 2005). W wyniku wydobycia i przeróbki rud cynku i o³owiu MVT powstaj¹ znacz¹ce iloœci drobnofrakcyjnych, bogatych w metale ciê¿kie (Zn, Pb, Cd) odpadów. Bardzo du¿o odpadów tego typu jest sk³adowanych w œrodkowej czêœci Stanów Zjednoczonych, na obszarach z³o¿owych Tri-State i Old Lead Belt Mining District (Mis-souri, Oklahoma i Kansas). S¹ one jednak syste-matycznie zagospodarowywane. Ocenia siê, ¿e w rejonie tym z 750 mln t sk³adowanych wczeœ-niej odpadów tylko ok. 200 mln t pozosta³o nie-zagospodarowanych (Tri-State Mining District, 2007). W Polsce odpady poflotacyjne rud Zn-Pb wystêpuj¹ w trzech rejonach œl¹sko-krakowskie-go obszaru z³o¿oweœl¹sko-krakowskie-go: bytomskim — ok. 30 mln t, olkuskim — ok. 60 mln t i chrzanowskim — ok. 33 mln t (Girczys & Sobik-Szo³tysek, 2002).

Niezale¿nie od miejsca wystêpowania odpa-dy poflotacyjne z przeróbki rud MVT maj¹ zbli-¿ony, wêglanowo-siarczkowy sk³ad chemiczny. Wynika to z podobnej genezy samych z³ó¿, ich

zbli¿onego wykszta³cenia litologicznego, jak równie¿ ana-logicznych asocjacji minera³ów metalonoœnych w nich wystêpuj¹cych (Leach i in., 1995; Seal & Foley, 2002). W sk³adzie mineralnym odpadów poflotacyjnych przewa-¿aj¹ wêglany (ok. 73%), reprezentowane przez dolomit, ankeryt i kalcyt (ryc. 2). Siarczki i utlenione minera³y Zn, Pb i Fe stanowi¹ do 20% wagowych odpadów. Wœród minera³ów siarczkowych wyraŸnie przewa¿aj¹ siarczki ¿elaza (markasyt i piryt), których udzia³ w odpadach depo-nowanych w ró¿nym czasie zmienia siê od 11 do 17% wagowych. Siarczki i siarczany Zn i Pb stanowi¹ odpo-wiednio 1,05% wag. oraz 1,6% wag. Minera³y ilaste, takie jak: illit, montmoryllonit i kaolinit, stanowi¹ œrednio oko³o 7% wagowych odpadów (Caba³a & Teper, 2006).

Ze wzglêdu na zdecydowan¹ przewagê w odpadach minera³ów wêglanowych, które ograniczaj¹ migracjê metali ciê¿kich, zainteresowanie wp³ywem tych odpadów na œrodowisko by³o do tej pory niewielkie i, naszym zda-niem, niewystarczaj¹ce. Badane by³y jedynie procesy roz-wiewania najdrobniejszych frakcji wzbogaconych w metale, ich negatywne oddzia³ywanie na organizmy ¿ywe oraz wp³yw zanieczyszczonych odcieków na œrodowisko wodne (Adamczyk, 1990; Smith & Schumacher, 1991; Adamczyk & Ha³adus, 1994; Górecka i in., 1994; Wilk & Bocheñska, 2003). Warto te¿ zaznaczyæ, ¿e w dotychczaso-wych badaniach nad oddzia³ywaniem odpadów poflotacyj-nych MVT na œrodowisko wodne rzadko uwzglêdniano sp³yw powierzchniowy generowany przez ulewne deszcze. Wstêpne wyniki badañ wymywania zanieczyszczeñ z odpadów poflotacyjnych w rejonie olkuskim oraz prze-mian mineralogicznych towarzysz¹cych wymienionemu zjawisku przedstawi³ Bauerek i in. (2009). W efekcie tych badañ wykazano, i¿ w wodach sp³ywu powierzchniowego dominuj¹ siarczany (SO4

2–

) i wapñ (Ca2+), którym towarzy-szy cynk (Zn) i kadm (Cd). Caba³a (2005) natomiast sygnali-zowa³ agresywny charakter wód sp³ywu powierzchniowego ze sk³adowiska odpadów poflotacyjnych ZGH Boles³aw w Bukownie oraz opisa³ fazy mineralne towarzysz¹ce wietrze-niu tych odpadów.

Celem naszych badañ by³o poznanie stê¿eñ wybranych wskaŸników zanieczyszczeñ w wodach sp³ywu powierzch-niowego z osadnika odpadów poflotacyjnych z przeróbki

rud Zn-Pb w Boles³awiu (woj. ma³opolskie) oraz próba porównania ich z wartoœciami granicznymi przyjêtymi w obowi¹zuj¹cym prawie ochrony œrodowiska. Jako g³ówne kryterium odniesienia zastosowano graniczne stê¿enia zanieczyszczeñ w œciekach wprowadzanych do wód i do ziemi. Wyniki badañ odniesiono tak¿e do klasyfikacji jakoœci wód powierzchniowych i podziemnych ze wzglêdu na potencjaln¹ mo¿liwoœæ oddzia³ywania wód sp³ywu na te wody.

Si³a presji wywieranej przez odpady MVT na œrodowi-sko wodne jest wyraŸnie uzale¿niona od lokalnych warun-ków klimatycznych (Seal & Foley, 2002). Jak raportuje U.S Geological Survey, ³ugowaniu zanieczyszczeñ do wód powierzchniowych i podziemnych sprzyja klimat umiarko-wanie ciep³y ze znaczn¹ iloœci¹ opadów deszczu. Prezento-wane w niniejszej pracy wyniki badañ s¹ wiêc istotne w kontekœcie dyskusji o zmianach klimatu, które mog¹ doprowadziæ do nasilenia gwa³townych zjawisk atmosfe-rycznych i intensyfikacji transferu zanieczyszczeñ przez wody sp³ywu powierzchniowego.

Metodyka badañ

Obiektem badañ by³y wody sp³ywaj¹ce z osadnika odpa-dów poflotacyjnych z przeróbki rud Zn-Pb w Boles³awiu (woj. ma³opolskie). Osadnik ten jest wykorzystywany od 1957 r. do chwili obecnej (ryc. 3), zajmuje powierzchniê 110 ha, wznosi siê powy¿ej otaczaj¹cy go teren na wysokoœæ 42 m i zawiera 60 mln ton odpadów.

Do poboru próbek wody wytypowano powierzchniê na zewnêtrznym stoku osadnika, o nachyleniu 30o, pokryt¹ odpadami drobnofrakcyjnymi. W celu przejmowania wód sp³ywu powierzchniowego poni¿ej stoku ustawiono piêæ 2-metrowych rynien i utworzono 5 przylegaj¹cych do siebie poligonów badawczych o ³¹cznej powierzchni 60 m2

(ryc. 3). Rynny zaprojektowano tak, ¿eby woda pochodz¹ca ze sp³ywu nie miesza³a siê z wod¹ opadow¹.

Próbki wód pobrano bezpoœrednio po 6 epizodach opa-dowych zanotowanych od czerwca do paŸdziernika 2008 r. i 3 epizodach z maja i czerwca 2009 r. — ³¹cznie 39 próbek. Pobrane wody dostarczono do laboratorium Zak³adu Monitoringu Œrodowiska G³ównego Instytutu Górnictwa

dolomit ankeryt kalcyt

glinokrzemiany i kwarc aluminosilicates and quartz

siarczany sulfates tleno-wodorotlenki ¿elaza iron hydroxides siarczki ¿elaza iron sulfides

siarczki i wêglany o³owiu lead sulfides and carbonates siarczki i wêglany cynku zinc sulfides and carbonates

dolomite ankerite calcite

Ryc. 2. Œredni sk³ad mineralny odpadów poflotacyjnych rud Zn-Pb w rejonie olkuskim (Caba³a & Teper, 2006)

Fig. 2. Average mineral composition of flotation wastes from Olkusz district (Caba³a & Teper, 2006)

(3)

w Katowicach. Po przefiltrowaniu przez filtr 0,45 µm próbki wód przelano do polietylenowych butelek o pojemnoœci 0,5 l. Pomiary pH i przewodnoœci w³aœciwej nieprzes¹czonych próbek wody wyko-nano w terenie za pomoc¹ zintegrowanego mier-nika MultiLine P4 firmy WTW. Oznaczenie jonu siarczanowego (SO4

2–

) wykonano metod¹ chro-matografii jonowej z zastosowaniem urz¹dzenia ICS-2500 firmy Dionex. Stê¿enie wapnia (Ca), cynku (Zn), kadmu (Cd) i o³owiu (Pb) okreœlono metod¹ ICP-AES, stosuj¹c instrument Perkin-El-mer Optima 3000DV. W okresie letnim 2008 i 2009 r. prowadzono sta³y monitoring natê¿enia opadów deszczu nad osadnikiem, z zastosowa-niem radaru meteorologicznego w Ram¿y w wo-jewództwie œl¹skim. System pozyskiwania danych, stworzony we wspó³pracy z Instytutem Meteoro-logii i Gospodarki Wodnej w Warszawie, pozwa-la³ na identyfikacjê wszystkich opadów deszczu o natê¿eniu powy¿ej 5 mm/h, w tym epizodów powoduj¹cych sp³yw powierzchniowy.

Stê¿enie g³ównych wskaŸników zanieczyszczeñ w wodach sp³ywu z osadnika w Boles³awiu

Wyniki badañ chemicznych wód sp³ywu powierzchniowego z osadnika odpadów poflota-cyjnych rud cynku i o³owiu MVT wskazuj¹, ¿e spoœród 27 badanych parametrów istotne znacze-nie w kontekœcie ewentualnego oddzia³ywania na œrodowisko wodne ma 5 wskaŸników. S¹ to siar-czany i wapñ jako jony g³ówne, decyduj¹ce o siarczanowo-wapniowym (SO4–Ca) typie hydro-chemicznym wód sp³ywu, oraz metale ciê¿kie: cynk, kadm i o³ów, z których dwa ostatnie cha-rakteryzuj¹ siê szczególn¹ toksycznoœci¹ w œro-dowisku wodnym (Kabata-Pendias & Pendias, 1999).

Zestawienie parametrów statystycznych ana-lizowanych wskaŸników zanieczyszczeñ (tab. 1) wskazuje, ¿e rozpiêtoœæ uzyskiwanych wyników, opisana wartoœciami minimalnymi, maksymal-nymi i rozstêpem, zarówno stê¿eñ siarczanów oraz wapnia, jak i metali ciê¿kich, jest znaczna.

Warszawa Kraków Olkusz 50 N°

B

A

P1 P2 P3 P5 P4

10 m

próbnik sampler sp³yw runoff B

A osadnik_{tailings pond}

poligon badawczy

experimental plot

500m

20 E°

6 m

Ryc. 3. Lokalizacja osadnika odpadów poflotacyjnych w Boles³awiu i schemat zabudowy poligonu doœwiadczalnego Fig. 3. Location of study area and experimental plot with equipment

mg/l SO₄

2-rok 2008 year2008 rok 2009 year2009 0 200 400 600 800 1000 1200 œcieki–granica 500 mg/l

waste waters – threshold value 500 mg/l

wody podziemne IV klasy – granica 500 mg/l

Class IV ground waters – threshold value 500 mg/l

wody powierzchniowe – granica 250 mg/l

surface waters – threshold value 250 mg/l

epizod I episode I epizod VII episode VII epizod VI episode VI epizod V episode V epizod IV episode IV epizod III episode III epizod II episode II epizod VIII episode VIII

Ryc. 4. Rozk³ad stê¿eñ siarczanów w wodach sp³ywu powierzchniowego Fig. 4. Distribution of sulfate concentration in surface runoff water

mg/l Ca2+ 0 100 200 300 400 500 600

rok 2008 year2008 rok 2009 year2009

Ryc. 5. Rozk³ad stê¿eñ wapnia w wodach sp³ywu powierzchniowego Fig. 5. Distribution of calcium concentration in surface runoff water

(4)

Jednak relatywnie zbli¿one wartoœci œredniej i mediany sugeruj¹, ¿e zbiór otrzymanych wyników jest jednorodny.

WyraŸnie zaznacza siê zmiennoœæ stê¿eñ siarczanów, wapnia i kadmu (ryc. 4, 5 i 6). Stê¿enia wymienionych wskaŸników w wodach pobranych po 6 epizodach opado-wych w roku 2008 s¹ wy¿sze od stê¿eñ pomierzonych w wodach pobranych po 3 zdarzeniach opadowych w roku 2009. Natomiast rozk³ad stê¿eñ cynku i o³owiu w wodach sp³ywu jest bardziej wyrównany, choæ paradoksalnie trudniejszy do zinterpretowania (ryc. 7 i 8).

Jakoœæ wód sp³ywu powierzchniowego z osadnika odpadów poflotacyjnych MVT

Na podstawie analizy parametrów statystycznych g³ównych wskaŸników chemicznych badanych wód, tzn. siarczanów, wapnia oraz metali ciê¿kich: cynku, kadmu i o³owiu, mo¿na stwierdziæ, ¿e jednoznacznie z³a ocena jakoœci wód sp³ywu powierzchniowego wynika z wyso-kich stê¿eñ jonu SO4

2–

(tab. 1, ryc. 4). Stê¿enie tego

sk³adnika wód waha siê w szerokich granicach. Bior¹c pod uwagê medianê, stê¿enie siarczanów 1,4 razy przekroczy³o wartoœæ graniczn¹ dopuszczaln¹ w œciekach i wodach

pod-ziemnych IV klasy jakoœci (wynosz¹c¹ 500 mg SO4

2– /l) oraz by³o 2,8-krotnie wy¿sze od wartoœci granicznej okre-œlaj¹cej górn¹ granicê stê¿enia siarczanów w wodach powierzchniowych dobrej jakoœci — 250 mg SO4

2– /l. Incy-dentalnie krotnoœci przekroczeñ wskazanych wartoœci gra-nicznych mog¹ byæ znacznie wy¿sze.

Mediana stê¿eñ jonu Ca2+by³a nieznacznie ni¿sza od wartoœci granicznej przyjêtej dla wód podziemnych IV kla-sy jakoœci (300 mg Ca2+/l), ale 1,5 razy przekroczy³a war-toœæ dopuszczaln¹ w wodach powierzchniowych (tab. 1, ryc. 5). W próbkach wody o najwiêkszych stê¿eniach wap-nia wymienione kryteria by³y przekroczone odpowiednio 1,3 razy i 1,9 razy. W œciekach nie ustanowiono graniczne-go stê¿enia wapnia.

Wœród rozpatrywanych metali ciê¿kich rozpuszczonych w wodach sp³ywu powierzchniowego z osadnika najwiêk-sze stê¿enie mia³ cynk (tab. 1, ryc. 6). Jednak ze wzglêdu

Tab. 1 Parametry statystyczne wybranych wskaŸników zanieczyszczeñ wód sp³ywu powierzchniowego i wartoœci graniczne tych wskaŸników dopuszczalne w wodach podziemnych, powierzchniowych i œciekach wprowadzanych do wód lub do ziemi Table 1. Statistically significant parameters of selected indices of surface runoff water pollutants and corresponding threshold values

Parametry Parameters pH Przewodnoœæ w³aœciwa Specific conductivity SO42– Ca2+ Zn Cd Pb (µS/cm) (mg/l) Liczebnoœæ Frequency 39 39 39 39 39 39 39 Minimum Minimum 6,80 392 179 80,6 0,56 0,020 0,010 Maksimum Maximum 7,96 1690 939 388,8 2,65 0,075 0,031 Rozstêp Range 1,16 1298 760 308,2 2,09 0,055 0,021 Œrednia arytmetyczna Mean 7,42 1122 639 267,4 1,60 0,047 0,019 Mediana Median 7,40 1200 712 292,6 1,40 0,045 0,017 Odchylenie standardowe Standard deviation 0,26 350 214 86,5 0,50 0,014 0,006 Moda Mode 7,20 1190 855 306,6 1,70 0,037 0,017

Wartoœci graniczne dopuszczalne w œciekach wprowadzanych do wód lub do ziemi*

Threshold values for waste water* 6,5-9,0 – 500 – 2 0,4 0,5

Wartoœci graniczne dopuszczalne w wodach powierzchniowych**

Threshold values for surface water** 6,0–9,0

1) ₁₅₀₀1) ₂₅₀1) ₂₀₀1) ₁1) _0,00152) _0,00722)

Wartoœci graniczne dopuszczalne w wodach podziemnych IV klasy jakoœci***

Threshold values for IV class ground water***

<6,5 lub, or

>9,0

3000 500 300 2 0,01 0,1

*wg Rozporz¹dzenia Ministra Œrodowiska z dnia 24 lipca 2006 r., w sprawie warunków, jakie nale¿y spe³niæ przy wprowadzaniu œcieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla œrodowiska wodnego (Dz. U. Nr 137, poz. 984).

*after The Regulation of Environment Minister from 24.07.2006, concerning conditions to be fulfilled when wastes as well as substances

particularly harmful for the water environment are being introduced to water or ground (Dz.U. Nr 137, poz. 984).

**wg Rozporz¹dzenia Ministra Œrodowiska z dnia 20 sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych czêœci wód powierzchniowych (Dz.U. Nr 162, poz. 1008).

**after The Regulation of Environment Minister from 23.07.2008, concerning the criteria of evaluation procedure of groundwater quality (Dz.U.

Nr 142, poz. 896).

***wg Rozporz¹dzenia Ministra Œrodowiska z dnia 23 lipca 2008 r. w sprawie kryteriów i sposobu oceny stanu wód podziemnych (Dz.U. Nr 142 poz. 896). ***after to The Regulation of Environment Minister from 20.08.2008, related to the classification procedure of the status of homogenous parts of

surface waters (Dz.U. Nr 162, poz. 1008).

1

wskaŸniki fizykochemiczne mog¹ce przekwalifikowaæ wodê do III klasy stanu ekologicznego — physical and chemical indicators able to

re-qualify water to III class ecological status.

2

wskaŸniki sk³adu chemicznego, których przekroczenie decyduje o z³ym stanie wód — indices of chemical status, exceeding of which is

(5)

na relatywnie nisk¹ toksycznoœæ tego metalu do-puszczalne wartoœci graniczne cynku w wodach s¹ wysokie (Kabata-Pendias & Pendias, 1999). W zwi¹zku z tym tylko w 9 próbkach z 39 bada-nych stê¿enie cynku przekroczy³o normê dla œcie-ków i wód podziemnych IV klasy jakoœci, wynosz¹c¹ 2 mg Zn/l. Jednak norma przyjêta dla wód powierzchniowych dobrej jakoœci (1 mg Zn/l) zosta³a przekroczona wielokrotnie — zwykle 1,4 razy, a incydentalnie 2,6 razy.

Stwierdzone w badanych wodach stê¿enia kadmu i o³owiu by³y wielokrotnie ni¿sze od war-toœci granicznych stê¿eñ tych metali w œciekach

odprowadzanych do wód i do ziemi —

wynosz¹cych odpowiednio 0,4 i 0,5 mg/l (tab. 1). Jednak we wszystkich badanych próbkach stê¿e-nie kadmu przekracza³o wartoœæ graniczn¹ dla IV klasy jakoœci wód podziemnych (od 2 do 7,5 razy), a wartoœæ okreœlaj¹ca górn¹ granicê dobre-go stanu wód powierzchniowych by³a przekro-czona od 13,3 do 50 razy (ryc. 7). Ponadto stê¿enie o³owiu przekracza³o wartoœæ graniczn¹ okreœlon¹ dla wód powierzchniowych od 1,4 do 4,3 razy, ale mieœci³o siê w granicach normy przy-jêtej dla IV klasy wód podziemnych (ryc. 8).

Dyskusja i podsumowanie

Rozk³ad stê¿eñ siarczanów, wapnia i kadmu w próbkach wód sp³ywu powierzchniowego z osadnika w Boles³awiu w 2008 r. znacznie ró¿ni siê od zmiennoœci tych wskaŸników w próbkach wód z 2009 r. Typ tych zmian mo¿e wskazywaæ na s³usznoœæ przypuszczenia, ¿e jednym z wa¿nych czynników wp³ywaj¹cych na dynamikê ³ugowa-nia zanieczyszczeñ z odpadów poflotacyjnych MVT s¹ warunki pogodowe (Bauerek i in., 2009). W 2008 r. przewa¿a³y intensywne opady burzowe,

które nastêpowa³y po kilkunastodniowych,

gor¹cych, suchych okresach bezdeszczowych. Takie warunki sprzyjaj¹ ewaporacyjnej krystali-zacji ³atwo rozpuszczlnych siarczanów w nastêp-stwie szybkiego wietrzenia minera³ów siarczko-wych. Ka¿dy intensywny opad, wywo³uj¹cy sp³yw, powodowa³ zatem ³ugowanie znacznych ³adunków zanieczyszczeñ. W 2009 r. niestabilna pogoda i d³ugie okresy wilgotne nie sprzyja³y krystalizacji siarczanów na powierzchni odpa-dów, co powodowa³o zubo¿enie powierzchniowej warstwy osadu w sk³adniki ³atwo ³ugowalne.

Zmiennoœæ stê¿eñ cynku i o³owiu w bada-nych wodach by³a inna ni¿ wczeœniej opisabada-nych wskaŸników. W 2008 r. zanotowano wzglêdn¹ sta-bilizacjê stê¿eñ wymienionych metali. Natomiast wyniki z roku 2009 charakteryzuj¹ siê rozk³adem wskazuj¹cym na mo¿liwe oddzia³ywanie innych, nieuwzglêdnionych czynników.

Porównanie wartoœci wskaŸników chemicz-nych wód sp³ywu powierzchniowego z warto-œciami granicznymi okreœlonymi dla œcieków wynika z ustawy Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001 r. (Dz.U. Nr 115, poz. 229). Mo¿e natomiast pojawiæ siê pytanie o zasadnoœæ powo³ania jako kryterium porównawczego klasyfikacji wód pod-ziemnych i powierzchniowych. W bezpoœrednim pod³o¿u osadnika nie ma bowiem wód

podziem-mg/l Pb 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

wody podziemne IV klasy – granica 0,1 mg/l

Class IV ground waters – threshold value 0,1 mg/l

wody powierzchniowe – granica 0,0072 mg/l

surface waters – threshold value 0,0072 mg/l

rok 2008 year2008 rok 2009 year2009

Ryc. 8. Rozk³ad stê¿eñ o³owiu w wodach sp³ywu powierzchniowego Fig. 8. Distribution of lead concentration in surface runoff water mg/l Cd 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

wody podziemne IV klasy – granica 0,01 mg/l

Class IV ground waters – threshold value 0,01 mg/l

wody powierzchniowe – granica 0,0015 mg/l

surface waters – threshold value 0,0015 mg/l

rok 2008 year2008 rok 2009 year2009

Ryc. 6. Rozk³ad stê¿eñ kadmu w wodach sp³ywu powierzchniowego Fig. 6. Distribution of cadmium concentration in surface runoff water mg/l Zn 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 œcieki–granica 2 mg/l

waste waters – threshold value 2 mg/l

rok 2008 year2008 rok 2009 year2009

Ryc. 7. Rozk³ad stê¿eñ cynku w wodach sp³ywu powierzchniowego Fig. 7. Distribution of zinc concentration in surface runoff water

(6)

nych — poniewa¿ na skutek robót górniczych w zwiercia-dle wód gruntowych powsta³ lej depresyjny. Sk³adowisko nie le¿y tak¿e w bezpoœrednim s¹siedztwie jakiegokolwiek cieku powierzchniowego.

Przedstawiona klasyfikacja jakoœci wód sp³ywu jest umowna i uwzglêdnia nastêpuj¹ce aspekty:

obecnie odcieki infiltruj¹ce w pod³o¿e gruntowe w rejonie osadnika trafiaj¹ do systemu odwadniania kopalni Olkusz–Pomorzany, gdzie mieszaj¹ siê z wodami podziem-nymi. Nastêpnie wody te s¹ wypompowywane na po-wierzchniê i odprowadzane do rzeki Przemsza kana³em D¹brówka (Adamczyk i in., 1994). Stê¿enia zanieczysz-czeñ notowane w wodach sp³ywu powierzchniowego mog¹ zatem rzutowaæ na ogólny bilans zanieczyszczeñ zrzuca-nych z wodami kopalnianymi do wód powierzchniowych. po zakoñczeniu lub ograniczeniu eksploatacji rud w kopalni Olkusz–Pomorzany (po 2013 r.) i zaprzestaniu odwadniania górotworu nast¹pi odbudowa poziomu wodo-noœnego serii wêglanowej triasu (Wilk i in., 2003). Zatem w przysz³oœci osadnik mo¿e oddzia³ywaæ na jakoœæ wód podziemnych poprzez bezpoœredni¹ infiltracjê zanieczysz-czonych wód sp³ywu powierzchniowego.

Rozpoznanie wszystkich ognisk zanieczyszczeñ powinno byæ szczególnie dok³adne na obszarach, gdzie górnictwo rud Zn-Pb wspó³wystêpuje z podziemnymi wodami u¿yt-kowymi. G³ównym zagro¿eniem dla czêœci G³ównego Zbiornika Wód Podziemnych Olkusz–Zawiercie objêtej wp³ywem górnictwa rudnego s¹ siarczany, ale równie¿ metale pochodz¹ce z przemys³owych ognisk zanieczysz-czeñ zwi¹zanych z eksploatacj¹ i przeróbk¹ rud Zn-Pb (Adamczyk, 1990; Ró¿kowski i in., 1997).

Przewidywane jest zatem kontynuowanie badañ wód sp³ywu powierzchniowego i ich oddzia³ywania na œrodo-wisko wodne w celu szczegó³owego rozpoznania:

iloœci wód sp³ywaj¹cych z obwa³owañ osadnika w czasie epizodów opadowych;

sezonowej frekwencji zjawiska sp³ywu powierzch-niowego w powi¹zaniu z wystêpowaniem intensywnych opadów deszczu;

czynników wp³ywaj¹cych na sk³ad chemiczny i iloœæ wód sp³ywaj¹cych ze skarpy osadnika.

Wydaje siê to szczególnie istotne wobec obserwowane-go nasilania siê ekstremalnych zjawisk poobserwowane-godowych, w tym tak¿e intensywnych opadów deszczu zwiêkszaj¹cych sp³yw powierzchniowy.

Wyniki badañ wybranych wskaŸników zanieczyszczeñ w wyp³ywach spod sk³adowisk odpadów poflotacyjnych MVT na obszarze Old Lead Belt (po³udniowo wschodnie Missouri) wskazuj¹, ¿e typ ³ugowanych zanieczyszczeñ jest podobny do stwierdzonego przez nas w wodach sp³ywu powierzchniowego z osadnika w Boles³awiu. Jed-nak wody sp³ywu powierzchniowego z odpadów poflota-cyjnych MVT sk³adowanych w rejonie olkuskim zawieraj¹ 2,5 razy wiêcej kadmu, 1,3 razy wiêcej cynku i 1,3 razy wiêcej wapnia. Natomiast w wodach odciekaj¹cych spod sk³adowisk odpadów MVT w Missouri jest 2,8 razy wiêcej o³owiu ni¿ w wodach sp³ywu powierzchniowego z odpa-dów w rejonie Olkusza. Wartoœci pozosta³ych analizowa-nych wskaŸników zanieczyszczeñ s¹ podobne — ró¿nice nie przekraczaj¹ kilkunastu procent (Smith & Schumacher, 1991). Ró¿nice te mog¹ byæ spowodowane uwarunkowa-niami mineralogicznymi, hydrochemicznymi i klimatycz-nymi, charakterystycznymi dla danego rejonu. Nie bez znaczenia pozostaje zapewne równie¿ fakt, ¿e ³ugowanie zanieczyszczeñ na obwa³owaniu osadnika w rejonie Olku-sza zachodzi w warunkach powierzchniowych sensu

stricto. Natomiast wyniki badañ z obszaru Old Lead Belt dotycz¹ wyp³ywów spod sk³adowiska, a zatem wód o sk³adzie chemicznym kszta³towanym równie¿ na etapie infiltracji przez bry³ê sk³adowiska. Jak sugeruj¹ Girczys i Sobik-Szo³tysek (2002) w warunkach szybkiego sp³ywu

powierzchniowego stabilizacja niektórych metali w

trwa³ych fazach mineralnych (wêglanach i tlenkach) nie jest w pe³ni efektywna i niektóre z nich przechodz¹ do wód sp³ywu powierzchniowego.

Literatura

ADAMCZYK A. 1990 — Wp³yw górnictwa rud cynku i o³owiu w rejonie olkuskim na wody podziemne i powierzchniowe. [W:] Zesz. Nauk. AGH, Sozologia i Sozotechnika, 32: 41–56.

ADAMCZYK A. & HA£ADUS A. 1994 — Wp³yw du¿ych ognisk zanieczyszczeñ na wody podziemne w intensywnie drenowanym zbior-niku (S czêœæ GZWP 454 Olkusz-Zawiercie). [W:] A. Kleczkowski (red.), Metodyczne podstawy ochrony wód podziemnych. Projekt KBN Nr 9 0615 91 01. AGH: 133–153.

BAUEREK A., CABA£A J. & SMIEJA-KRÓL B. 2009 — Mineralo-gical alterations of Zn-Pb flotation wastes of the Mississippi Valley Type ores (Southern Poland) and their impact on contamination of rain water runoff. Polish J. Environment. Stud., 18(5): 781–788.

CABA£A J. 2005 — Acid drainage of post flotation wastes from Zn-Pb ores; changes of mineral composition in rhizosphere zones developed on tailings pond. Zesz. Nauk. Polit. Œl., 1690, Górnictwo, 267: 63–70. CABA£A J. & TEPER L. 2006 — Metalliferous Constituents of Rhi-zosphere Soils Contaminated by Zn-Pb Mining in Southern Poland. Water Air Soil Pollut., 178: 351–362.

GIRCZYS J. & SOBIK-SZO£TYSEK J. 2002 — Odpady przemys³u cynkowo-o³owiowego. Wydaw. Polit. Czêstochow.: 152.

GÓRECKA E., BELLOK A., SOCHA J., WNUK R. & KIBITLEWSKI S. 1994 — Zró¿nicowanie zawartoœci metali w odpadach flotacyjnych rud Zn-Pb (ZGH Boles³aw, rej. Olkuski). Prz. Geol., 42: 834–841. KABATA-PENDIAS A. & PENDIAS H. 1999 — Biogeochemia pier-wiastków œladowych. Wydaw. Nauk. PWN: 144–170.

KONSTANTYNOWICZ E. 1979 — Geologia surowców mineralnych, T. 2, Z³o¿a rud metali. Uniwersytet Œl¹ski: 256–270.

LEACH D.L. & SANGSTER D.F. 1993 — Mississippi Valley-type lead-zinc deposits. [W:] Kirkham R.V., Sinclair W.D., Thorpe R.I. & Duke J.M. (red.), Mineral Deposit Modeling: Geological Association of Canada Sp. Paper, 40: 289–314.

LEACH D.L., VIETS J.G., FOLEY N.K. & KLEIN D.P. 1995 — Mis-sissippi Valley-type Pb-Zn deposits. [W:] du Bray E.A. (red.), Prelimi-nary compilation of descriptive geoenvironmental mineral deposit models. U.S. Geological Survey Open-File Raport 95–831: 272. PARADIS S., DEWING K. & HANNIGAN P. 2005 — Mineral Deposits of Canada. Mississippi Valley-type Lead-Zinc deposits (MVT). Natural Resources Canada — http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/synth_dep/mvt RÓ¯KOWSKI A., CHMURA A. & SIEMIÑSKI A. (red.) 1997 — U¿ytkowe wody podziemne Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego i jego obrze¿enia. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 169: 57–66.

Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska z dnia 24 lipca 2006 r., w spra-wie warunków, jakie nale¿y spe³niæ przy wprowadzaniu œcieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla œrodowiska wodnego (Dz.U. Nr 137, poz. 984).

Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska z dnia 20 sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych czêœci wód powierzch-niowych (Dz.U. Nr 162, poz. 1008).

Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska z dnia 23 lipca 2008 roku w sprawie kryteriów i sposobu oceny stanu wód podziemnych (Dz.U. Nr 142 poz. 896). SANGSTER D.F. 1990 — Mississippi Valley-type and SEDEX lead-zinc deposits: a comparative examination. Institution of Mining and Metallurgy, Transactions, Section B: Applied Earth Sc., 99: 21–42. SEAL R.R. & FOLEY N.K. (red.) 2002 — Progress on Geoenviron-mental Models for Selected Mineral Deposits Types. U.S. Geological Survey Open-File Raport 02-195: 87–107.

SMITH B.J. & SCHUMACHER J.G. 1991 — Hydrochemical and sedi-ment data for the old lead belt, Southeastern Missouri-1988-89. U.S. Geological Survey Open-File Raport 91-211.

Tri-State Mining District — Chat Mining Waste, 2007 — United States Environmental Protection Agency, 530-F-07-016B, http://www.epa.gov/ osw/nonhaz/industrial/special/mining/chat/fsr67-607.pdf

Ustawa Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001 r. (Dz.U. Nr 115, poz. 229). WILK Z. & BOCHEÑSKA T. (red.) 2003 — Hydrogeologia polskich z³ó¿ kopalin i problemy wodne górnictwa, Uczelniane Wydaw. Nauk.-Dydakt. AGH, Kraków: 313–316.

Praca wp³ynê³a do redakcji 31.07.2009 r. Po recenzji akceptowano do druku 19.10.2009 r.