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Bewertung von Metalllasten in einem sauerwassergeprägten Einzugsgebiet ; Relevamiento de la carga metálica de un drenaje ácido de minas ; 铜矿尾库矿附近水生苔藓植物的砷(As)、铜(Cu)累积效应
Assessment of Metals Loading in an Acid Mine Drainage Watershed

Pak, Gijung ; Jung, Minjae ; Kim, Hwansuk ; Mallari, Kristine ; Chung, Gunhui ; Kim, Sungpyo ; Kim, Young ; Oa, Seongwook ; Yoon, Jaeyoung

Mine Water and the Environment, 2016, Vol.35(1), pp.44-54 [Tạp chí có phản biện]

ISSN: 1025-9112 ; E-ISSN: 1616-1068 ; DOI: 10.1007/s10230-015-0336-6

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  • Bewertung von Metalllasten in einem sauerwassergeprägten Einzugsgebiet ; Relevamiento de la carga metálica de un drenaje ácido de minas ; 铜矿尾库矿附近水生苔藓植物的砷(As)、铜(Cu)累积效应

  • Nhan đề:
    Assessment of Metals Loading in an Acid Mine Drainage Watershed
  • Tác giả: Pak, Gijung ; Jung, Minjae ; Kim, Hwansuk ; Mallari, Kristine ; Chung, Gunhui ; Kim, Sungpyo ; Kim, Young ; Oa, Seongwook ; Yoon, Jaeyoung
  • Chủ đề: Hydrology ; Metals ; WARMF model
  • Là 1 phần của: Mine Water and the Environment, 2016, Vol.35(1), pp.44-54
  • Mô tả: Watershed-scale modeling can be useful in identifying the main environmental factors and the physical mechanisms responsible for acid mine drainage (AMD) formation, attenuation, and impacts. Since flow rates and water quality of the AMD and receiving streams are related to the rainfall-runoff relationship and associated contaminant dissolution, we thought that hydrologic analysis of the mined area and surrounding drainage basin should be the starting point in documenting the source and fate of AMD contaminants. Further modeling of AMD pollutants could then be performed in terms of metal concentrations and loading at the watershed scale. In this study, monitoring was conducted in the Geopung mine watershed; the watershed analysis risk management framework (WARMF) model was used to evaluate the effect of AMD contributions to downstream metal concentrations. The hydrologic model of the basin was calibrated and verified with rainfall and streamflow data, and the water quality model was calibrated for the dissolved concentrations of metals (Cd, Cu, Zn, and Pb), using discharge data gathered in 2009. There was a strong correlation (r = 0.93) between the observed and simulated runoff values plus high Nash–Sutcliffe model efficiency (NSE = 0.89) and low average percent difference between predicted and measured values (%Diff = 0.46). Subsequent model validation using data gathered in 2010 also showed good agreement (%Diff = 9.76; NSE = 0.77; r = 0.91) between the observed and simulated values. For the metals, the model was calibrated using data from 2010; the correlation between the observed and simulated values was quite good (r = 0.80–0.41). Modellierung auf der Einzugsgebietsebene kann eine sinnvolle Methode sein, um die Hauptfaktoren und physikalischen Mechanismen für die Bildung von Sauerwässern (AMD) zu identifizieren sowie diesbezügliche Umweltauswirkungen und Abschwächungsprozesse zu verstehen. Da Durchflüsse und Wasserbeschaffenheiten von Sauerwasserdrainage und Vorflutsystem mit dem Niederschlags-Abfluss-Geschehen sowie assoziierten Schadstofflösungprozessen in Zusammenhang stehen, wählten die Autoren die hydrologische Analyse des Bergbauareals und des umgebenden Einzugsgebiets als Ausgangspunkt für die Untersuchung von Herkunft und Verbleib der im Sauerwasser vorhandenen Kontaminanten. Weitergehende Modellierungen der Sauerwasserschadstoffe lassen sich darauf aufbauend im Hinblick auf Metallkonzentrationen und -lasten durchführen. Die vorliegende Studie basiert auf Monitoringdaten des Einzugsgebiets der Geopung-Mine; die Beurteilung der Auswirkungen von Sauerwassereinträgen auf die Metallkonzentrationen in unterstromig gelegenen Gewässerabschnitten erfolgte mit Hilfe des Modellcodes WARMF (Watershed Analysis Risk Management Framework). Das hydrologische Einzugsgebietsmodell wurde mit Niederschlags- und Durchflussdaten des Jahres 2009 kalibriert und verifiziert, das zugehörige Wasserbeschaffenheitsmodell berücksichtigt die Gelöst-Konzentrationen von Cd, Cu, Zn und Pb. Für den Oberflächenwasserabfluss wurde eine hohe Korrelation zwischen gemessenen und modellierten Werten erreicht (r = 0,93), zudem eine hohe Nash–Sutcliffe-Effizienz (NSE = 0,89) sowie niedrige mittlere prozentuale Abweichungen zwischen Modell- und Messwerten (%Diff = 0,46). Eine anschließende Modellvalidierung mit Daten des Jahres 2010 zeigte eine ebenso gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und modellierten Werten (%Diff = 9,76; NSE = 0,77; r = 0,91). Für die Metalle wurde das Modell anhand der Daten von 2010 kalibriert, die Korrelation zwischen gemessenen und modellierten Werten war recht gut (r = 0,80 to 0,41). El modelado a escala de cuenca puede ser útil para identificar los principales factores ambientales y los mecanismos físicos responsables de la formación de drenaje ácido de minas (AMD), su atenuación e impacto. Como los flujos y la calidad del agua del AMD y de las Corrientes receptoras están relacionados a la relación lluvias-escurrimiento y a la disolución de contaminantes, creemos que el análisis hidrológico de la zona minera y de la cuenca de drenaje que la rodea, debería ser el punto de partida en la documentación de la fuente y el destino de los contaminantes AMD. Un modelado adicional de los contaminantes del AMD podría ser realizado en términos de concentraciones metálicas y la sobrecarga a escala de cuenca. En este estudio, el monitoreo fue realizado en la cuenca de la mina Geopung; el modelo de análisis de riesgo (WARMF) fue usado para evaluar el efecto de la contribución del AMD sobre las concentraciones metálicas corriente abajo. El modelo hidrológico fue calibrado y verificado con datos de precipitaciones y caudales y el modelo de calidad del agua fue calibrado para las concentraciones de metales disueltos (Cd, Cu, Zn y Pb), usando datos de descargas del año 2009. Se encontró una fuerte correlación (r = 0,93) entre los valores observados y simulados además de una alta eficiencia del modelo Nash–Sutcliffe (NSE = 0,89) y bajo porcentaje promedio de diferencia entre los valores predichos y medidos (%Dif = 0,46). La subsecuente validación del modelo usando datos del año 2010 también mostró una buena correlación (%Dif = 9,76; NSE = 0,77; r = 0,91) entre los valores observados y simulados. Para los metales, el modelo fue calibrado usando datos de 2010; la correlación entre los valores observados y simulados fue bastante buena (r = 0,80 a 0,41). 具有As累积效应的苔藓植物往往生存于水生环境。我们沿铜矿尾矿库附近的一条小溪进行调查并通过室内实验证实了苔藓植物的砷(As)亲和能力。研究发现一种叫剑叶舌叶藓(Scopelophila cataractae)的苔藓能够积聚除铜(Cu)之外的水生环境中的砷(As),并通过室内实验证实了这一发现。剑叶舌叶藓(S.cataractae)野外干燥样品中砷(As)的最大含量为1300 mg/kg(干重),而水环境中砷(As)的浓度仅0.005 mg/L。另外,羽枝青藓(Brachythecium plumosum)和水生长喙藓(Rhynchostegium riparioides)也是具有铜(Cu)、砷(As)累积效应的苔藓植物,但是这两种藓类植物与剑叶舌叶藓的砷(As)累积机理可能不尽相同。
  • Ngôn ngữ: English;German;Spanish;Chinese
  • Số nhận dạng: ISSN: 1025-9112 ; E-ISSN: 1616-1068 ; DOI: 10.1007/s10230-015-0336-6

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