Zastoupení prvků v uhelné hmotě paleozoického stáří

Bc. Terézia Krivá

Master's thesis

Element distribution in the Paleozoic coal material

Abstract:

The aim of the thesis was to determine the elemental composition of the paralic molasse of the Upper Silesian Coal Basin, and to ascertain potential risk elements which can enter the environment. 131 samples from the Saddle, Poruba, Jaklovec, Hrušov and Petřkovice members were analysed from the Ostrava and Karviná Formations, and 10 samples were examined from the heaps Karviná stream, Ján Šverma, Gabriela, Jeremenko, Heřmanice and Pilňok. The material of the core samples and the gangue was subjected to X-ray Fluorescence (XRF) in order to determine the elemental composition. A leachates were created from select samples and were analyzed by the inductively coupled plasma mass spectrometry, and to consequently be able to assess whether the risk elements would be released into the environment Based on the XRF analysis, no significant difference in the elemental composition of the Ostrava and Karviná Formations could be detected. Differences were detected during the ICP-MS analysis of the core samples and gangue. The analysis established that the Al and Si values are lower in the gangue due to the lower feldspar and quartz content. In addition, lower values of Cr, Cu and Pb were also detected on heaps. A higher value was detected in the Mn element, since oxidation occurs on the heaps and subsequently when it rains, an interaction with water occurs, which causes the dissolution of products in redox reactions. The results of the analysis show that Pb, Cu and Cr are the elements which will be released the most into the environment. Due to dissolution, decomposition or aeolian processes, the AI and SI content is lower in gangue, while higher rates of Mn are connected to oxidation and the interaction with water.

Abstract:

Cílem diplomové práce bylo stanovit prvkové složení paralické molasy hornoslezské pánve a určit potenciální rizikové prvky, které mohou vstupovat do životního prostředí. Z ostravského a karvinského souvrství bylo analyzováno 131 vzorků ze sedlových, porubských, jakloveckých a hrušovských vrstev, z odvalů Karvinský potok, Jan Šverma, Gabriela, Jeremenko, Heřmanice a Pilňok bylo zkoumáno 10 vzorků. Materiál vrtných jader a hlušinový materiál byl podroben rentgen-fluorescenční analýze (XRF) ke zjištění prvkového složení. Z vybraných vzorků byly vytvořeny výluhy pro analýzu hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), aby se stanovil obsah prvků, a následně bylo možné posoudit, zda se rizikové prvky budou uvolňovat do prostředí. Z analýzy XRF nebyl zjištěný zásadní rozdíl prvkového složení mezi ostravským a karvinským souvrstvím. Rozdíly byly zjištěny při analýzách ICP-MS vrtných jader a hlušinového materiálu. Bylo prokázáno, že hodnoty Al a Si jsou nižší v hlušinovém materiálu kvůli nižšímu obsahu živců a křemene. Dále byly zjištěny nižší hodnoty Cr, Cu a Pb na odvalech. Vyšší hodnota byla zjištěna u prvku Mn, kdy na odvalech dochází k oxidaci, následně při dešti dojde k interakci s vodou, co má za následek rozpuštění produktů oxidačně-redukčních reakcí. Z analýz vyplývá, že do prostředí se nejvíce budou uvolňovat prvky Pb, Cu a Cr. Kvůli rozpuštění, rozpadu či eolické činnosti je obsah Al a Si nižší v hlušinovém materiálu, naopak vyšší hodnoty Mn jsou spojeny s oxidací a interakcí s vodou.

Keywords

Hornoslezská pánev, ostravské souvrství, karvinské souvrství, XRF, ICP-MS, vrtné jádro, výluh, prvkové složení Hornosliezska panva, ostravské súvrstvie, karvinské súvrstvie, prvkové zloženie Upper Silesian Coal Basin, Karviná formation, Ostrava formation, core sample, leachate, elemental composition

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 10. 2. 2022
• Supervisor: doc. Mgr. Eva Geršlová, Ph.D.
• Reader: Mgr. Dominik Vöröš, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geoenvironmental risks and remediations / Geoenvironmental risks and remediations