ORIGINAL PAPER
Toxicity of water in anthropogenic reservoirs in post-mining areas assessed on the basis of biotests
1
AGH University of Krakow
2
AGH University of Krakow
(Master's degree graduate)
Submission date: 2025-01-08
Final revision date: 2025-04-08
Acceptance date: 2025-04-22
Publication date: 2025-06-11
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2025;41(2):143-160
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
A common direction of reclamation of open pits and land subsidence in post-mining areas is the water direction. The quality of water in reservoirs created in this way depends on a number of factors, e.g., the method of reclamation, current use, and the size of the reservoir. The paper presents the results of water toxicity tests for three anthropogenic reservoirs of different sizes, created in different ways and with different methods of use. Two of them are related to sulfur extraction; one was created in an open pit (Tarnobrzeg Lake), and the other in subsidence areas after borehole exploitation (reservoir on the area of the former Jeziórko Sulfur Mine). The third reservoir was created in a quarry after aggregate exploitation (Bagry Reservoir in Cracow). All forms of recreation are allowed in two of the reservoirs, and fishing is allowed only in one. The scope of the presented research results concerns the germination and early growth test against Lepidium sativum and the reproduction test against Daphnia magna. The results of toxicity tests of bottom sediments collected from Tarnobrzeg Lake and the Bagry reservoir were also presented (germination and early growth tests against Sorghum saccharatum, Sinapis alba, and Lepidium sativum). Based on the bioassays, it was found that the water in Tarnobrzeg Lake is of the best quality, while the water in the reservoir in the area of the former Jeziórko Sulfur Mine is of the poorest quality. The good quality of water in Tarnobrzeg Lake is undoubtedly due to its size. Bottom sediments from Tarnobrzeg Lake showed no toxicity towards plants, and bottom sediments from the Bagry reservoir showed low toxicity towards two plant species.
CONFLICT OF INTEREST
The Authors have no conflict of interest to declare.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Toksyczność wód w zbiornikach antropogenicznych na terenach pogórniczych oceniona na podstawie biotestów
biotesty, zbiorniki antropogeniczne, testy toksyczności, jakość wody, osady denne
Częstym kierunkiem rekultywacji wyrobisk i zagłębień na terenach pogórniczych jest kierunek wodny. Jakość wody w tak powstałych zbiornikach zależy od szeregu czynników, np. sposobu przeprowadzonej rekultywacji, obecnego użytkowania oraz wielkości zbiornika. W pracy przedstawiono wyniki badań toksyczności wód dla trzech zbiorników antropogenicznych o różnej wielkości, powstałych w różny sposób oraz z różnym sposobem użytkowania. Dwa z nich wiążą się z wydobyciem siarki, jeden powstał w odkrywce (Jezioro Tarnobrzeskie), a drugi na terenach osiadań po eksploatacji otworowej (zbiornik na terenie dawnej Kopalni Siarki Jeziórko). Trzeci ze zbiorników powstał w wyrobisku po eksploatacji kruszyw (zalew Bagry w Krakowie). Na dwóch zbiornikach dozwolone są wszelkie formy rekreacji, na jednym tylko wędkowanie. Zakres prezentowanych wyników badań dotyczy testu kiełkowania i wczesnego wzrostu względem Lepidium sativum oraz testu rozrodczości Daphnia magna. Zaprezentowano także wyniki badań toksyczności osadów dennych pobranych z Jeziora Tarnobrzeskiego i zalewu Bagry (test kiełkowania i wczesnego wzrostu względem Sorghum saccharatum, Sinapis alba i Lepidium sativum). Na podstawie przeprowadzonych biotestów stwierdzono, że w Jeziorze Tarnobrzeskim woda ma najlepszą jakość, najsłabszą zaś w zbiorniku na terenie dawnej Kopalni Siarki Jeziórko. Do dobrej jakości wody w Jeziorze Tarnobrzeskim przyczynia się niewątpliwie jego wielkość. Osady denne z Jeziora Tarnobrzeskiego nie wykazywały toksyczności względem roślin, osady z zalewu Bagry wykazywały niską toksyczność w stosunku do dwóch gatunków roślin.
REFERENCES (30)
1.
Baran, A. and Tarnawski, M. 2013. Phytotoxkit/Phytotestkit and Microtox® as tools for toxicity assessment of sediments. Ecotoxicology and Environmental Safety 98, pp. 19–27, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2013.10.010.
2.
Baran et al. 2019 – Baran, A., Tarnawski, M., Koniarz, T. and Szara, M. 2019. Content of nutrients, trace elements, and ecotoxicity of sediment cores from Rożnów reservoir (Southern Poland). Environ Geochem Health 41(3), pp. 2929–2948, DOI: 10.1007/s10653-019-00363-x.
3.
Barata et al. 2008 – Barata, C., Alañon, P., Gutierrez-Alonso, S., Riva, M.C., Fernández, C. and Tarazona, J.V. 2008. A Daphnia magna feeding bioassay as a cost effective and ecological relevant sublethal toxicity test for Environmental Risk Assessment of toxic effluents, Science of The Total Environment 405(1–3), pp. 78–86, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2008.06.028.
4.
Bond, G.P. and Martin, J. 2005. Microtox. [In:] Wexler, P. ed. Encyclopedia of Toxicology (Second Edition). Elsevier, pp. 110–111.
5.
Burchard et al. 2007 – Burchard, T., Kirejczyk, J. and Pantula, Z. 2007. Reclamation and aftercare of post sulfur mining areas (Rekultywacja i zagospodarowanie terenów po eksploatacji złóż siarki). Górnictwo Odkrywkowe 49(5–6), pp. 35–38 (in Polish).
6.
Chen et al. 2015 – Chen, T., Xu, Y., Zhu, S. and Cui, F. 2015. Combining physico-chemical analysis with a Daphnia magna bioassay to evaluate a recycling technology for drinking water treatment plant waste residuals. Ecotoxicology and Environmental Safety 122, pp. 368–376, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2015.08.023.
7.
Czajkowski et al. 2014 – Czajkowski, R., Dziedzic, W., Kostuch, R. and Maślanka, K. 2014. Estimation of selected elements on environment on recultivated terrains of Sulphur Mine „Jeziórko” (Ocena wybranych elementów środowiska przyrodniczego na zrekultywowanych i zagospodarowanych terenach Kopalni Siarki „Jeziórko”). Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 13(1), pp. 3–18 (in Polish).
8.
Domínguez et al. 2023 – Domínguez, C. M., Ventura, P., Checa-Fernández, A. and Santos, A. 2023. Comprehensive study of acute toxicity using Microtox® bioassay in soils contaminated by lindane wastes, Science of The Total Environment 856(2), DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.159146.
9.
Gawałkiewicz, R. 2017a. Bagry Lake – volume 1. A bibliographic query of literature and archive data in explaining the evolution of the water. Geoinformatica Polonica 16, pp.115–126, DOI: 10.4467/21995923GP.17.008.7740.
10.
Gawałkiewicz, R. 2017b. Bagry Lake – volume 2. A history written in cartographic archives. Geoinformatica Polonica 16, pp, 127–138, DOI: 10.4467/21995923GP.17.010.7741.
11.
GIOŚ 2020. Strategic program of state environmental monitoring for 2020–2025 (Strategiczny program państwowego monitoringu środowiska na lata 2020–2025). Warszawa: Chief Inspector of Environmental Protection (GIOŚ). 44 pp. (in Polish).
12.
Gołda et al. 2005 – Gołda, T., Haładus, A. and Kulma, R. 2005. Geosozological effects of liquidation of sulfur mines in the Tarnobrzeg region (Geosozologiczne skutki likwidacji kopalń siarki w rejonie Tarnobrzega). Inżynieria Środowiska 10(1), pp. 59–73 (in Polish).
13.
Gołda, T. 2000. Basic conditions for the reclamation of post-mining areas of the “Jeziórko” Sulfur Mine (Podstawowe uwarunkowania rekultywacji terenów pogórniczych Kopalni Siarki „Jeziórko”). Inżynieria Ekologiczna 1, pp. 31–36 (in Polish).
14.
Johnson, B.T. 2013. Bacteria in Ecotoxicology: Microtox Basic. [In:] Férard, JF., Blaise, C. eds. Encyclopedia of Aquatic Ecotoxicology. Springer, pp. 125–136.
15.
Lamer et al. 2009 – Lammer, E., Carr, G.J., Wendler, K., Rawlings, J.M., Belanger, S.E. and Braunbeck, T. 2009. Is the fish embryo toxicity test (FET) with the zebrafish (Danio rerio) a potential alternative for the fish acute toxicity test?. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology 149(2), pp. 196–209, DOI: 10.1016/j.cbpc.2008.11.006.
16.
Mitura, T. 2015. Development of post-mining areas for tourism and recreation purposes on the example of Tarnobrzeg Lake (Zagospodarowanie terenów pogórniczych na potrzeby turystyki i rekreacji na przykładzie Jeziora Tarnobrzeskeigo). Rozprawy Naukowe AWF we Wrocławiu 50, pp. 49–58 (in Polish).
17.
Mkandawire et al. 2013 – Mkandawire, M., Teixeira da Silva, J.A. and Dudel, E.G. 2013. The Lemna Bioassay: Contemporary Issues as the Most Standardized Plant Bioassay for Aquatic Ecotoxicology. Critical Reviews. Environmental Science and Technology 44(2), pp. 154–197, DOI: 10.1080/10643389.2012.710451.
18.
Ordinance MH 2019. Ordinance of the Minister of Health of 17 January 2019 on the supervision of water quality in bathing areas and places occasionally used for bathing (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 17 stycznia 2019 r. w sprawie nadzoru nad jakością wody w kąpielisku i miejscu okazjonalnie wykorzystywanym do kąpieli) (DZ.U.2019 poz. 255) (in Polish).
19.
Pawul, M. 2002. The application of biotest with Hydra attenuata to water quality assessment from Kościeliski and Chochołowski streams (Zastosowanie biotestu z Hydra attenuata do oceny jakości wody z potoków Kościeliskiego i Chochołowskiego). Inżynieria Środowiska 7(1), pp. 99–108 (in Polish).
20.
Pietrzyk-Sokulska, E. 2010, Water reservoirs in post-mining quarries – new component of city’s landscape attractiveness (Zbiorniki wodne w wyrobiskach pogórniczych – nowy element atrakcyjności krajobrazu miasta). Prace Komisji Krajobrazy Kulturowego 14, pp. 264–272 (in Polish).
21.
Piontek, M. 1998. Application of Dugesia tigrina Girard in toxicological studies of aquatic environments. Polskie Archiwum Hydrobiologii 45(4), pp. 565–572.
22.
Rand, G.M., Petrocelli, R. 1985. Fundamentals of aquatic toxicology. Hemisphere Publishing Corporation, 666 pp.
23.
Rasti et al. 2020 – Rasti, M., Hashempour, Y., Ahmadi-Moghadam, M., Diacomanolis, V., Khoshnood, R., Jorfi, S., Shah-Heydar, N., Hasanian, S. and Jaafarzadeh, N. 2020. Combining a flow-through bioassay system using Daphnia magna with a physicochemical analysis to evaluate the effluent toxicity of the aquaculture farm on the river. Desalination and Water Treatment 206, pp. 66–73, DOI: 10.5004/dwt.2020.26327.
24.
Rawson, D.M. 1991. Bioprobes and biosensors. [In:] Calow, P. ed. Handbook of ecotoxicology. London: Blackwell, pp. 428–437.
25.
Sermet, E. and Górecki, J. 2020. From “The Machów hole” to the Tarnobrzeg Lake, or the development of the post-mining area of open sulfur mine in Machów (Od „Dołka Machowskiego” do Jeziora Tarnobrzeskiego, czyli zagospodarowanie terenu pogórniczego odkrywkowej Koplani Siarki w Machowie). Hereditas Minariorum 6, pp. 51–55 (in Polish).
26.
Śliwka et al. 2022 – Śliwka, M., Kępys, W. and Pawul, M. 2022. Analysis of the properties of coal sludge in the context of the possibility of using it in biological reclamation. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 38(4), pp. 173–189, DOI: 10.24425/gsm.2022.143629.
27.
Tigret. Phytotoxkit test procedure (Phytotoxkit procedura testu) [Online:] https://tigret.eu/wp-content/u... [Accessed: 2024-12-20].
28.
Tongur, S. and Yıldız, S. 2021. Toxicity tests using flurbiprofen, naproxen, propranolol, and carbamazepine on Lepidium sativum, Daphnia magna, and Aliivibrio fischeri. Desalination and Water Treatment 221, pp. 359–366, DOI: 10.5004/dwt.2021.27038.
29.
Traczewska, T. M. 2011. Biological methods for assessing environmental contamination (Biologiczne metody oceny skażenia środowiska). Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 212 pp. (in Polish).
30.
Wren, M.J. and McCarroll, D. 1990. A simple and sensitive bioassay for the detection of toxic materials using a unicellular green alga. Environmental Pollution 64(1), pp. 87–91, DOI: 10.1016/0269-7491(90)90097-V.
| eISSN: | 2299-2324 |
| ISSN: | 0860-0953 |
© 2006-2025 Journal hosting platform by Bentus
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
