Contents of Rare Earth Elements in Acidic Waters Linked to Mining of Coal and Lignite (Upper Silesia and Muskau Bend, Southern Poland)

The aim of the research was comparison rare earth elements contents in acidic waters related to coal mining in the eastern part of the Upper Silesian Coal Basin (USCB), southern Poland, and the former lignite mining in the Polish part of the Muskau Bend. Acidic runoff waters flowing down from mine waste piles in the USCB are enriched with REEs (ΣREEs 478.5 and 1831.9 µg/l) compared to waters filling old lignite mining excavations (ΣREEs 19.7-145.3 µg/l). High concentrations of REEs in acidic waters from the USCB result from their high aggressiveness (acidity 1020 mg/l CaCO3 and 3820 mg/l CaCO3, pH 2.4 and 3.0) to loamy sediments being a source of REEs, and increase as the time of their contact increases. Concentrations of NASC-normalized REEs show that waters from the USCB are enriched in MREEs (Sm, Eu, Gd and Tb), while the waters from the Muskau Bend are characterized by a positive anomaly of LREEs (La and Ce) and a less marked anomaly of MREEs (Gd, Tb and Dy).

Celem badań było porównanie zawartości pierwiastków ziem rzadkich w kwaśnych wodach związanych z wydobyciem węgla kamiennego, we wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW) oraz związanych z dawnym wydobyciem węgla brunatnego w polskiej części Łuku Mużakowa. Kwaśne wody spływu powierzchniowego z hałd odpadów górniczych GZW są wzbogacone w pierwiastki ziem rzadkich (REE) (ΣREE 478,5 i 1831,9 μg/l) w porównaniu do wód wypełniających stare wyrobiska górnicze węgla brunatnego (ΣREE 19,7-145,3 μg/l). Wysokie stężenia REE w kwaśnych wodach z GZW wynikają z ich wysokiej agresywności (kwasowość 1020 mg/l CaCO3 i 3820 mg/l CaCO3, pH 2,4 i 3,0) względem ilastych osadów będących źródłem REE i rosną wraz z upływem czasu ich kontaktu z osadami. Stężenia pierwiastków ziem rzadkich znormalizowane do północnoamerykańskiego łupku złożonego (NASC) pokazują, że kwaśne wody z GZW są wzbogacone w pośrednie pierwiastki ziem rzadkich (MREE) (Sm, Eu, Gd i Tb), podczas gdy wody z Łuku Mużakowa charakteryzują się dodatnią anomalią stężeń lekkich pierwiastków ziem rzadkich LREE (La i Ce) i mniej wyraźnymi anomaliami pierwiastków pośrednich MREE (Gd, Tb i Dy).