Aluminium species distribution during mixing of acid coal and slate mine drainage with neutral stream waters

We measured the spatial variation of aluminium concentrations and computed its species distribution before and during mixing of acid mine drainage containing waters with near neutral receiving waters. Acid mine drainage was collected from the Loquitz Creek, Thuringia, Germany, and Garvey Creek, Westland, New Zealand, which drain slate mine workings and coal mine workings, resp. The acidneutralizing capacity (ANC) of the receiving streams and the mixing with waters having low Al-concentrations cause a decrease of aluminium concentrations below the confluence. Depending on volumes and ANCs involved, the content of free Al and sulphate bound Al decreases after mixing in favour of organic and hydroxide bound Al. In addition, below the junction of the Loquitz Creek and the Aue Creek with its high ANC, we observe the precipitation of aluminium hydroxides and Al hydroxysulphates.

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Zusammenfassung Wir haben die räumliche Änderung der Aluminiumkonzentrationen vor und nach der Mischung von Flußwasser, versauert durch Bergwerksabwässer, mit nahezu neutralem Wasser der Vorfluter gemessen und haben dazu die Speziesverteilung berechnet. Saure Bergwerksabwässer sickern aus Halden eines Schiefertagebaus in Thüringen in die Loquitz ebenso wie aus Halden eines Kohletagebaus in den Garvey Creek, Westland, Neuseeland. Die Säuren-Neutralisierungskapazität der Vorfluter und die Mischung mit Al-armem Wasser bewirken eine Abnahme der Aluminiumkonzentrationen nach dem Zusammenfluß. In Abhängigkeit von beteiligten Abflüssen und Säuren-Neutralisierungskapazitäten nimmt der Gehalt an freiem Aluminium und sulfatgebundenem Aluminium nach der Mischung zugunsten von organisch- und hydroxy-gebundenem Aluminium ab. Ferner beobachten wir unterhalb des Zusammenflusses von Loquitz und Aue, der eine hohe Säuren-Neutralisierungskapazität eigen ist, eine Ausfällung von Aluminiumhydroxyden und Aluminiumhydroxysulfaten.

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Résumé Nous avons mesuré la variation spatiale de la teneur en Al et calculé la distribution de ses différentes formes dans deux cours d'eau différents, qui reçoivent des eaux acides venant de mines situées sur leur cours. Ces mesures ont été faites d'une part sur le cours du Loquitz (Thuringe-Allemagne) qui reçoit des aux acides venant d'une mine d'ardoise et d'autre part sur le cours du Garvey (Westland - Nouvelle Zélande) qui reçoit les eaux d'une mine de charbon. Pour chaque cours d'eau, les mesures ont été faites en amont de la source d'apport, puis en aval, c'est-à-dire après le mélange avec les eaux acides. La capacité de neutralisation des acides (ANC) des eaux des cours d'eau récepteurs et la basse teneur en Al des eaux d'apport provoquent une diminution de la teneur en Al après le mélange. Dans une mesure liée aux volumes en jeu et à l'ANC, la teneur en Al libre et en Al lié au sulfate diminue près le mélange au profit de l'Al lié soit à des substances organiques, soit à des hydroxydes. De plus, en aval du confluent du Loquitz et de l'Aue, rivière à ANC élevé, nous observons la précipitation d'hydroxydes d'Al et d'hydroxisulfates d'Al.

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