Properties of degraded and reclaimed soils in the area of the abandoned “Jeziórko” sulfur mine (Poland)

Open access

Abstract

The aim of the study was to determine some physicochemical and chemical properties of post-mining soils reclaimed in different directions, after completed sulfur exploitation by means of the borehole (Frash) method. The study was conducted in 2013 in the former Sulfur Mine „Jeziórko” located on the Tarnobrzeg Plain between Tarnobrzeg and Stalowa Wola cities (Podkarpackie Voivodeship, south Poland). It covered an area of land reclaimed as the arable or forest land. The most important problems connected with sulfur exploitation was the occurrence of a layer of solid sulfur which was previously removed. During the reclamation process, embankments and excavations were leveled through replenishing large amounts of ground, post-flotation lime, mineral fertilizers, and sewage sludge. Moreover, studies upon degraded and non-reclaimed area (by 2013) were also carried out. Examined land was characterized by granulometric composition of sands, loamy sands, and sandy loams. Re-leveling of degraded land using post-flotation lime contributed to lower levels of acidification of reclaimed soil surface. The highest contents of organic carbon and total nitrogen were found in the surface layers of the soils studied. Content of available potassium ranged from very low to average. The soils were characterized by a high content of available magnesium in the surface layers of the profiles (maximum 71.8 mg·kg−1 in soil reclaimed as forest land), while below the Mg content was usually low. Contents of individual exchangeable cations could be lined up in a following decreasing sequence: Ca2+>Na+>K+>Mg2+ Referring to the topsoil, reclaimed soils were characterized by more favorable properties (pH close to neutral, lower acidity, higher sorption capacity, higher organic carbon, total nitrogen, and available forms of phosphorus, potassium, and magnesium concentrations) as compared to non-reclaimed soil.

Baran S., Flis-Bujak M., Turski R., Żukowska G., 1993. Przemiany substancji organicznej w glebie lekkiej użyźnianej osadem ściekowym. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 409: 59–64 (in Polish with English abstract).

Baran S., Turski R., 1996. Degradacja, ochrona i rekultywacja gleb. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie: 223 s. (in Polish).

Baran S., 1999. The role of soil in functioning of areas damaged/degraded by disastrous events. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 50(3): 67–87.

Baran S., Wojcikowska-Kapusta A., Żukowska G., Oleszczuk P., 2004. Wykorzystanie kompostów do odtwarzania gleby na gruntach zdegradowanych przez intensywne zakwaszenie. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 55(2): 9–16 (in Polish with English abstract).

Baran S., 2005. Zasoby i gospodarka odpadami organicznymi w Polsce. [In:] Wybrane aspekty zagospodarowania odpadów organicznych a produkcja biomasy wierzby energetycznej (Kaniuczak J., Kostecka J., Niemiec W., Editors). Poł.-Wsch. Oddz. PTIE i PTG w Rzeszowie: 17–40 (in Polish with English abstract).

Baran S., 2006. Ability to use of mineral wool in postmining reclamation. Development in Production and Use of New Agrochemicals. [In:] Chemistry for Agriculture (Górecki H., Dobrzański Z., Kafarski P., Editors). Chech-Pol Trade, Prague-Brussels 7: 662–670.

Bryk M., Kołodziej B., 2009. Reclamation problems for the area of a former borehole sulphur mine with particular reference to soil air properties. Land Degradation & Development 20(5): 509–521.

Dąbkowska-Naskręt H., Jaworska H., Kobierski M., 2001. Cation Exchange of clay rich soils in relation to mineralogical composition and organic matter content. Acta Agrophysica 50: 113–118.

Dulewski J., Wtorek L., 2000. Problemy przywracania wartości użytkowych gruntów zdegradowanych działalnością górniczą. Inżynieria Ekologiczna 1: 14–22 (in Polish).

Flis-Bujak M., Turski R., Baran S., 1986: Wpływ osadu ściekowego na przemiany związków próchnicznych w bielicowej glebie piaskowej. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual 2–3: 187–194 (in Polish with English abstract).

Frankiewicz A., Pucek T. R., 2006. Hydrogeological and Hydrochemical Characteristics of the Partially Flooded Piaseczno Opencast Sulphur Mine in Southeastern Poland. Mine Water and the Environment 25: 153–162.

Gąsiewicz A., 2000. Comparative study of major element geochemistry of gypsum-ghost limestones and selenite lithofacies from the Miocene of northern Carpathian Foredeep: implication to the model of massive replacement of solid sulphates by calcium carbonates. Chemical Geology 164: 183–218.

Gołda T., 2000. Podstawowe uwarunkowania rekultywacji terenów pogórniczych Kopalni Siarki „Jeziórko”. Inżynieria Ekologiczna 1: 31–36 (in Polish).

Gołda T., Haładus A., Kulma R., 2005. Geosozologiczne skutki likwidacji kopalń siarki w rejonie Tarnobrzega. Inżynieria Środowiska 10(1): 59–73 (in Polish).

Gorylewski E., Uberman R., 1999. Problem likwidacji kopalni siarki oraz rekultywacji i zagospodarowania terenów i wyrobisk poeksploatacyjnych. [In:] Polski przemysł siarkowy – zagrożenia i szanse: 1–12 (in Polish).

Hajdo S., Klich J., Galiniak G., 2007. Ekologiczne i technologiczne osiągnięcia w 40-letniej historii górnictwa otworowego siarki w Polsce. Górnictwo i Geoinżynieria 3(1): 199–215 (in Polish).

Helios-Rybicka E., 1995. Environmental Impact of the Mining Industry in Poland. [In:] Heavy Metals Problems and Solutions (Salomons W., Förstner V., Mader P., Editors). Springer-Verlag Berlin-Heidelberg: 271–285.

Jońca M., 2000. Zastosowanie osadów ściekowych w rekultywacji gruntów Kopani Siarki „Jeziórko”. Inżynieria Ekologiczna 1: 27–30 (in Polish).

Jońca M., 2002. Problemy rekultywacji i zagospodarowania terenów górniczych w Kopalni Siarki Jeziórko. [In:] Materiały III Międzynarodowej Konferencji Naukowej nt.: „Odpady organiczne a ochrona i produktywność agrocenozy”. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie: 174–175 (in Polish).

Kaniuczak J., 2007. Wybrane właściwości fizykochemiczne i chemiczne gruntów pogórniczych na obszarze po Kopalni Siarki „Jeziórko”. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 520: 93–100 (in Polish with English abstract).

Karczewska A., Kabała C., 2008. Metodyka analiz laboratoryjnych gleb i roślin. UP Wrocław. http://www.ar.wroc.pl/~kabala

Katzur J., Haubold-Rosar M., 1996. Amelioration and Reforestation of Sulfurous Mine Soils in Lusatia (Eastern Germany). Water, Air, and Soil Pollution 91: 17–32.

Kołodziej B., Słowińska-Jurkiewicz A., 2004. Efekty rekultywacji pokrywy glebowej na terenie po Kopalni Siarki Jeziórko. Roczniki Gleboznawcze – Soil Science Annual LV (2): 231–237 (in Polish with English abstract).

Krasowicz S., Oleszek W., Horabik J., Dębicki R., Jankowiak J., Stuczyński T., Jadczyszyn J., 2011. Racjonalne gospodarowanie środowiskiem glebowym Polski. Polish Journal of Agronomy 7: 43–58 (in Polish with English abstract).

Krutysz-Hus E., Chmura K., 2008. Próby wykorzystania osadów ściekowych w uprawie wierzby krzewiastej dla potrzeb energetycznych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 528: 397–403 (in Polish with English abstract).

Krzaklewski W., Wójcik J., 2000. Doskonalenie technologii rekultywacji biologicznej zboczy i kształtowanie biotopu dla leśnego zagospodarowania zwałowiska zewnętrznego KWB „Turów”. IKOŚ AGH w Krakowie: 3–41 (in Polish).

Mazur T., 1996. Rozważania o wartości nawozowej osadów ściekowych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 437: 13–22 (in Polish with English abstract).

Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa (in Polish).

Pałosz T., 2009. Rolnicze i środowiskowe znaczenie próchnicy glebowej i metodyka jej bilansu. Rocznik Ochrona Środowiska 11: 329–338 (in Polish with English abstract).

Siuta J., Lekan S., 1972. Rekultywacja gleb zdewastowanych w procesie otworowej eksploatacji siarki. [In:] Materiały z XIX Ogólnopolskiego Zjazdu Naukowego PTG nt. „Ochrona środowiska glebowego”. Kraków-Katowice. Puławy: 151–158 (in Polish).

Skawina T., Trafas M., Gołda T., 1972. Problemy rekultywacji terenów pogórniczych Kopalni Siarki „Jeziórko”. Ochrona terenów górniczych 20: 3–15 (in Polish).

Szafrański C., Stachowski P., 2000. Właściwości fizyczne, chemiczne i wodne gleb wytworzonych z gruntów pogórniczych. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCXVII: 377–390 (in Polish with English abstract).

Trafas M., 1994. Wpływ prowadzonej eksploatacji siarki na zmianę chemizmu gleb w sąsiedztwie kopalni „Jeziórko”. [In:] Materia ły Sympozjum „Siarka rodzima – geologia, górnictwo, ekonomika i ochrona środowiska”: 28–33 (in Polish).

Turski R., Baran S., Flis-Bujak M., 1992. Przemiany substancji organicznej osadów ściekowych zastosowanych do gleby lekkiej. Zeszyty Naukowe Akademia Rolnicza w Szczecinie 2: 48–54 (in Polish).

Uzarowicz Ł., Skiba S., 2011. Technogenic soils developed on mine spoils containing iron sulphides: Mineral transformations as an indicator of pedogenesis. Geoderma 163: 95–108.

Wang X-S., Qin Y., 2007. Relationship between heavy metals and iron oxides, fulvie acids, particls size fractions in urban roadside soils. Environmental Geology 52: 63–69.

Warzybok W., 2000. Rekultywacja terenów górniczych Kopalni Siarki „Jeziórko”. Inżynieria Ekologiczna 1: 23–27 (in Polish).

Żukowska G., Flis-Bujak M., Baran S., 2002. Wpływ nawożenia osadem ściekowym na substancję organiczną gleby lekkiej pod uprawę wikliny. Acta Agrophysica 73: 357–367 (in Polish with English abstract).

Soil Science Annual

formerly Roczniki Gleboznawcze

Journal Information

Index Copernicus Value- 93.69 pkt

CiteScore 2017: 1.13

SCImago Journal Rank (SJR) 2017: 0.468
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2017: 0.781

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 219 219 9
PDF Downloads 121 121 2