Calcium and magnesium in underground waters around a communal waste dump

• Autorzy: Szymanska-Pulikowska A

Warianty tytułu

PL

Wapn i magnez w wodach podziemnych na terenach otaczajacych skladowisko odpadow komunalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Contaminations carried by effluents from communal waste dumps are a serious threat to underground waters. The effluents may contain solutes washed away by precipitation and also organic and mineral substances that arise during anaerobic and aerobic waste decomposition. Aside of substances that are known to be harmful to the human health (heavy metals), the effluents may contain a large number of common elements which are not regarded harmful at natural concentrations. In effluents from “young” dumps, where the waste undergoes acidic fermentation mainly, calcium concentration may exceed 3,000 mg⋅dm-3 and that of magnesium reach 1,500 mg⋅dm-3. Effluents from “old” dumps, where methane fermentation dominates, most often contain up to 400 mg⋅dm-3 of calcium and 200 mg⋅dm-3 magnesium. The aim of the work was to elucidtyate the character and dynamics of changes in concentration of the elements studied in effluents from a municipal waste dump at Maoelice near the city of Wrocław, and in underground waters of the adjacent land. Deposition of waste in this area began in the late 1960s. The ground conditions provide for an easy contact between underground water and dumped waste, and transport of the washed-out pollutants. Only part of the dump has sealing and drainage that conducts the effluents to a reservoir, where samples for this study were taken. At the turn of 1999 and 2000 the utilization of the dump was terminated and its reclamation began. Thus, the slopes of the refuse heap were fortified with reinforced ground, the cap sealed with synthetic-mineral material, and from the side of underground water inflow a shield was made (in 2002) that reached down to the impermeable ground layer in order to stop the inflowing waters. In 2004 the reservoir for effluents was filled in. The results, presented in this report, on the content of calcium and magnesium in underground waters flowing into the dump did not show any other extra contamination. In dump effluents the relations between calcium and magnesium concentration remained on similar levels. Like for other dumps, in the first years of study calcium concentration prevailed, whereas effluents from older dumps contained greater amounts of magnesium. Increased contents of calcium and magnesium in underground waters flowing under the unsealed part of the dump indicated at continuous inflow of contaminations, that were not eliminated by the technical means applied during reclamation of the installation. Variations in the properties of waters flowing out of the dump depended mainly on the composition of the inflowing waters (max. concentrations occurred concurrently) and the amount of contaminants emitted into the ground from the dump (relations between mean contents of calcium and magnesium varied in them like in the dump effluents).

PL

Zanieczyszczenia przenoszone przez odcieki ze składowisk odpadów komunalnych są poważnym zagrożeniem dla wód podziemnych. Mogą zawierać substancje rozpuszczone, wymywane przez opady atmosferyczne, a także substancje organiczne i mineralne powstające w trakcie beztlenowego rozkładu odpadów. Oprócz substancji uznawanych za szkodliwe dla środowiska (jak np. metale ciężkie), odcieki mogą zawierać duże ilości pierwiastków występujących powszechnie w przyrodzie, które w naturalnych stężeniach nie są uznawane za niebezpieczne. W odciekach z „młodych” składowisk, na których odpady podlegają głównie procesom fermentacji kwaśnej, stężenie wapnia może przekraczać 3000 mg⋅m-3, a magnezu dochodzić do 1500 mg⋅dm-3. Odcieki ze „starych” składowisk, z dominacją procesów fermentacji metanowej, najczęściej zawierają do 400 mg⋅dm-3 wapnia i do 200 mg⋅dm-3 magnezu. Celem pracy było wykazanie charakteru i dynamiki zmian stężeń badanych pierwiastków w odciekach ze składowiska odpadów komunalnych „Maślice” we Wrocławiu oraz w wodach podziemnych terenów przyległych. Deponowanie odpadów na tym terenie rozpoczęto pod koniec lat sześćdziesiątych XX wieku. Warunki gruntowe ułatwiają kontakt wód podziemnych ze składowanymi odpadami oraz transport wymywanych zanieczyszczeń. Tylko część składowiska ma uszczelnienie i drenaż odprowadzający odcieki do zbiornika, z którego pobierano próby do badań. Na przełomie lat 1999-2000 zakończono eksploatację składowiska i rozpoczęto jego rekultywację. W ramach tego procesu wzmocniono zbocza hałdy odpadów gruntem zbrojonym, czaszę uszczelniono materiałem syntetyczno-mineralnym, a od strony dopływu wód podziemnych (w 2002 r.) wykonano ekran sięgający do warstwy nieprzepuszczalnej, mający zatrzymywać dopływające wody podziemne. W 2004 r. zasypano zbiornik na odcieki. Analizując zawartości wapnia i magnezu w wodach podziemnych dopływających do składowiska, nie wykazano innego źródła zanieczyszczenia. W odciekach składowiskowych proporcje między stężeniami wapnia i magnezu utrzymywały się na zbliżonym poziomie. Podobnie jak na innych składowiskach, w pierwszych latach badań wykazano większe stężenia wapnia, odcieki z dłużej składowanych odpadów zawierały większe ilości magnezu. Podwyższone zawartości wapnia i magnezu w wodach podziemnych przepływających pod nieuszczelnioną częścią składowiska wskazywały na ciągły dopływ zanieczyszczeń, nie zahamowany przez zabiegi techniczne zastosowane w trakcie rekultywacji obiektu. Zmiany właściwości wód odpływających za składowiskiem zależały głównie od składu wód dopływających do obiektu (maksymalne stężenia wystąpiły w podobnym czasie) oraz ilości zanieczyszczeń emitowanych do podłoża ze złoża odpadów (proporcje między średnimi zawartościami wapnia i magnezu zmieniały się w nich podobnie jak w odciekach ze składowiska).

Słowa kluczowe

EN

underground water; waste dump; dump effluent; magnesium; calcium; communal waste

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2008
• Tom: 13
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.391-399,ref.

Twórcy

autor

Szymanska-Pulikowska A

• Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, pl.Grunwaldzki 24, 50-363 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J. 1999. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Arkady, Warszawa, 555 ss.
• Macioszczyk A., Dobrzyński D. 2002. Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 448 ss.
• Meller E., Niedźwiecki E., Wojcieszczuk T. 2001. Koncentracja makroelementów i pierwiastków śladowych w odciekach pochodzących z trzech kwater wysypiska odpadów komunalnych w Sierakowie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 477: 405-410.
• Mor S., Ravindra K., Dahiya R. P., Chandra A. 2006. Leachate charakterization and assessment of groundwater pollution near municipal solid waste landfill site. Environ. Monit. Assess., 118(1-3): 435-456.
• Namieśnik J., Jamrógiewicz Z. (red.) 1998. Fizykochemiczne metody kontroli zanieczyszczeń środowiska. Wyd. Nauk.-Tech., Warszawa, 462 ss.
• Pachuta K., Koda E. 2001. Stan środowiska i samoistne kształtowanie się pokrywy roślinnej na terenie wysypiska „Radiowo” koło Warszawy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 478: 487-493.
• Papadopoulou M. P., Karatzas G. P., Bougioukou G. G. 2007. Numerical modelling of the environmental impact of landfill leachate leakage on groundwater quality — a field application. Environ. Model. Assess., 12(1): 43-54.
• Statom R. A., Thyne G. D., McCray J. E. 2004. Temporal changes in leachate chemistry of a municipal solid waste landfill cell in Florida, USA. Environ. Geol., 45(7): 982-991.
• Szymańska-Pulikowska A. 2001. Wpływ wysypiska odpadów komunalnych Maślice na środowisko. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, 413: 31-47.
• Szymańska-Pulikowska A. 2005. Zanieczyszczenie wód podziemnych w otoczeniu starego składowiska odpadów komunalnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 505: 439-444.
• Tałałaj I. A. 2001. Jakość wód gruntowych w studniach kopanych w pobliżu składowisk odpadów komunalnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 475: 497-504.
• Thornton S. F., Tellam J. H., Lerner D. N. 2005. Experimental and modelling approaches for the assessment of chemical impacts of leachate migration from landfills: A case study of a site on the Triassic sandstone aquifer in the UK East Midlands. Geotech. Geolog. Engin., 23 (6): 811-829.
• Williams P. T. 2002. Emissions from solid waste management activities. Environ. Sci. Technol., 18: 141-170.