ORIGINAL PAPER
The impact of depositing waste from coal mining and power engineering on soils on the example of a central mining waste dump
Marek Marcisz 1  
,   Zdzisław Adamczyk 1  
,   Łukasz Gawor 1  
,   Katarzyna Nowińska 1  
 
More details
Hide details
1
Silesian University of Technology, Gliwice, Poland
CORRESPONDING AUTHOR
Marek Marcisz   

Silesian University of Technology, Gliwice, Poland
Submission date: 2021-04-22
Final revision date: 2021-05-19
Acceptance date: 2021-05-31
Publication date: 2021-06-22
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2021;37(2):179–192
 
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The purpose of the study was determining of degree of contamination of soil cover as a result of disposing of different industrial wastes and comparison of the soil quality with quality of soils and the grounds described in standards in relation to the reclamation works carried out on the dump. Analysed waste dump belongs to the sparse objects of this type in the Upper Silesian Coal Basin, where both coal mining wastes as well as flying ashes occur. During investigations there was done a collection of 9 soil samples around the dump using Egner`s cane from the depth of 30 cm. The content of heavy metals was determined (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) using method of emission spectrometry (ICP-AES) and phase composition studies using the X-ray diffraction method (XRD). Obtained results enabled determination of impact of disposed wastes on the degradation of pedosphere of studied area, which represents III group of fallow lands. The contents of heavy metals in soil samples vary in wide spectrum, but do not exceed permissible content of metals and metalloids for the aforementioned soil group. The highest concentrations reaches iron (average content 0,6%), while concentrations of other elements do not exceed 0.02%. In the mineral composition of soil samples the dominant components are typical for soils in the area of post-mining dumps, i.e. quartz, feldspars, clay minerals, represented by kaolinite and illite. The presence of muscovite with a share of < 5% was also found. Minerals from the carbonate group – calcite (< 3.5%) and dolomite (< 0.3%) occur rarely. In the investigated samples there was identified presence of mullite, component typical for wastes coming from energy sector.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wpływ deponowania odpadów z górnictwa węglowego i energetyki na gleby na przykładzie centralnego zwałowiska odpadów górniczych
metale ciężkie, gleby, górnictwo, popioły lotne, zwałowiska odpadów
Celem badań było określenie stopnia zanieczyszczenia powłoki glebowej wskutek deponowania różnorodnych odpadów przemysłowych oraz porównanie jej jakości z określonymi standardami jakości gleby i ziemi, w odniesieniu do przeprowadzonych prac rekultywacyjnych na zwałowisku (należącym do nielicznych obiektów tego typu na obszarze GZW), gdzie występują zarówno węglowe odpady pogórnicze, jak i popioły elektrowniane. W ramach badań pobrano 9 próbek glebowych wokół zwałowiska (za pomocą próbnika – laski Egnera) z głębokości do 30 cm. Wykonano oznaczenia zawartości metali ciężkich (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) metodą spektrometrii emisyjnej (ICP-AES) oraz badania składu fazowego metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Uzyskane wyniki umożliwiły określenie wpływu deponowanych odpadów na degradację pedosfery badanego obszaru, reprezentującego III grupę gruntów – nieużytki. Zawartości badanych metali ciężkich w pobranych próbkach gleb zmieniają się w szerokim zakresie, lecz nie przekraczają dopuszczalnych zawartości metali i metaloidów dla wspomnianej grupy gruntów. W największych koncentracjach występuje żelazo (średnia zawartość 0,6%), natomiast koncentracje pozostałych pierwiastków nie przekraczają 0,02%. W składzie mineralnym próbek gleb dominują elementy typowe dla gleb rejonu zwałowisk pogórniczych, tj. kwarc, skalenie, minerały ilaste, reprezentowane przez kaolinit i illit. Stwierdzono również obecność muskowitu o udziale <5%. Znacznie rzadziej występują minerały z grupy węglanów: kalcyt (< 3,5%) i dolomit (<0,3%). W badanych próbkach gleb zidentyfikowano obecność mullitu, składnika typowego dla odpadów pochodzących z energetyki.
 
REFERENCES (23)
1.
Gawor, Ł. 2014. Coal mining waste dumps as secondary deposits exemplified on Upper Silesian Coal Basin and Lublin Coal Basin. Geology, Geophysis and Environment 40(3), pp. 285–289.
 
2.
Gawor, Ł. and Kwaśny, M. 2015. Prediction of coal quality in the waste material disposed on chosen coal mining waste dumps in Upper Silesian Coal Basin. Geonica 1, pp. 29–32.
 
3.
Gawor, Ł. and Marcisz, M. 2014. Geoheritage and industrial heritage of post–mining areas exemplified on Upper Silesian Coal basin (southern Poland). Book of Abstracts Geotour & IRSE, Miscolc, Hungary.
 
4.
Gawor, Ł. and Marcisz, M. 2015. Inventarization and mapping of coal mining dumping grounds in Upper Silesian Coal Basin and their evaluation as anthropogenic secondary resources. Proceedings of 12th Mining & Geotechnology Conference, Kortnik J. ed., Ljubljana, pp. 44–47.
 
5.
Gawor et al. 2014 – Gawor, Ł., Warcholik, W. and Dolnicki, P. 2014. Possibilities of exploitation of secondary deposits (post mining dumping grounds) as an example of changes in extractive industry (Możliwości eksploatacji złóż wtórnych (zwałowisk pogórniczych) jako przykład zmian w sektorze przemysłu wydobywczego). Prace Komisji Geografii Przemysłu Polskiego Towarzystwa Geograficznego 27, pp. 255–265 (in Polish).
 
6.
Marcisz et al. 2020 – Marcisz, M., Probierz, K. and Gawor, Ł. 2020. Possibilities of reclamation and using of large- -surface coal mining dumping grounds in Poland. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 36(1), pp. 105–122.
 
7.
Mocek, A. 2020. Soil science (Gleboznawstwo). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN (in Polish).
 
8.
Myślińska, E. 2016. Laboratory soil and soil tests (Laboratoryjne badania gruntów i gleb). Warszawa: Wydawnictwo UW (in Polish).
 
9.
Nawrocki, J. and Becker, A. eds. et al. 2017. Geological Atlas of Poland (Atlas geologiczny Polski). Warszawa: PIG (in Polish).
 
10.
Nieć, M. 1999. Anthropogenic deposits (Złoża antropogeniczne). Przegląd Geologiczny 47(1), pp. 93–98 (in Polish).
 
11.
[Online] https://cbdgportal.pgi.gov.pl/... [Accessed: 2020-11-12] .
 
12.
Ostręga, A. and Uberman, R. 2005. Legal aspects of post-mining sites revitalisation (Formalnoprawne problemy rewitalizacji terenów poprzemysłowych, w tym pogórniczych). Górnictwo i Geoinżynieria 29(4), pp. 115–127 (in Polish).
 
13.
Patrzałek, A. 2006. Evaluation of the bio-reclamation process of the mining and metallurgy dumps (Ocena procesu rekultywacji biologicznej zwałowisk odpadów po przemyśle górniczym i hutniczym). Górnictwo i Geologia 1(3), pp. 33–48 (in Polish).
 
14.
Patrzałek, A. and Gawor Ł. 2008. Law regulations seen against practice of reclamation and using of coal-mining waste dumps (Uregulowania prawne a praktyka rekultywacji i zagospodarowania zwałowisk po górnictwie węgla kamiennego). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria Górnictwo 285, pp. 199–208 (in Polish).
 
15.
Probierz et al. 2017 – Probierz, K., Gawor, Ł., Jonczy, I. and Marcisz, M. 2017. Valorization of coal mining waste dumps from he mines of Katowicki Holding Węglowy (Waloryzacja zwałowisk odpadów pogórniczych z kopalń Katowickiego Holdingu Węglowego S.A.). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 33(1), pp. 35–50 (in Polish).
 
16.
Probierz et al. 2018 – Probierz, K., Gawor, Ł. and Marcisz, M. 2018. Valorization of coal mining waste dumps from the mines of Jastrzębska Spółka Węglowa SA for the needs of the recovery of coal and further reclamation and management. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 34(4), pp. 97–114.
 
17.
Regulation... 2016 – Regulation of the Minister of Environment of September 1, 2016 on the method of assessing the pollution of the earth’s surface (Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi) (Dz.U.2016.1395) (in Polish).
 
18.
Resolution... 2017 – Resolution No. XXXIV/374/2017 of the Zbrosławice Commune Council of 30 October 2017 on the adoption of the Environmental Protection Program for the Zbrosławice Commune for 2017–2020 (Uchwała nr XXXIV/374/2017 Rady Gminy Zbrosławice z dnia 30 października 2017 r. w sprawie uchwalenia Programu Ochrony Środowiska dla Gminy Zbrosławice na lata 2017–2020). [Online] https://bip.zbroslawice.pl/Art... [Accessed: 2020-11-12] (in Polish).
 
19.
Różański, Z. 2019a. Management of mining waste and the areas of its storage – environmental aspects. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 35(3), pp. 119–141.
 
20.
Różański, Z. 2019b. Recovery of the raw materials as an element of coal waste management and reusing of landfill sites. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 35(4), pp. 147–162.
 
21.
Sikorska-Maykowska, M. ed. 2001. Valorization of the natural environment and identification of its threats in the Silesian Voivodeship (Waloryzacja środowiska przyrodniczego i identyfikacja jego zagrożeń na terenie województwa śląskiego). Warszawa: PIG i UMWŚ (in Polish).
 
22.
Stefaniak et al. 2013 – Stefaniak, S., Miszczak, E., Kmiecik, E., Szczepańska-Plewa, J. and Twardowska, I. 2013. Interaction of coal mining wastes and powerplant coal ash and its effect on the pore solution chemistry in a disposal site (Interakcja odpadów powęglowych i odpadów elektrownianych oraz jej wpływ na chemizm roztworów porowych w składowisku). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 456, Hydrogeologia 14(2), pp. 555–561 (in Polish).
 
23.
Szczepańska, J. and Twardowska, I. 1999. Distribution and environmental impact of coal–mining wastes in Upper Silesia, Poland. Environmental Geology 38(3), pp. 249–258.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953