Thallium Contamination in the Raibl Mine Site Stream Drainage System (Eastern Alps, Italy)

Abstract

The Raibl mine (Cave del Predil village, northern Italy) belongs to the Pb–Zn minerogenetic district in the southeastern Alps, hosted in Middle Triassic carbonates. The drainage water quality reflects the high acid-buffering capacity of the carbonate rocks, which controls the mobility of most metals. In particular, Fe is non-detectable in solution, having formed hydrous-oxides precipitates. Molybdenum, Ni, Zn, Cd, Pb, and Tl are present, and the Pb, Tl, and Zn concentrations sometimes exceed the Italian regulatory thresholds. Thallium concentrations substantially exceed the 2 µg/L limit at some sampling stations, ranging between 12 and 30 µg/L in the mine drainage, and reaching 5 µg/L downstream of the mine site, despite strong dilution. The data indicate that Tl behaves almost conservatively and is not significantly scavenged by the Fe precipitates. The elevated Tl represents a potential risk for the stream ecosystem. Although Tl is not regulated in drinking water in Italy or the European Community, its distribution in natural waters may help to determine if health actions should be taken.

Zusammenfassung

Der Bergbau Raibl (Dorfgemeinde Cave del Predil, Norditalien) gehört zu dem minerogenetischen Pb–Zn-Distrikt in den südöstlichen Alpen; die Vererzung tritt in mitteltriadischen Karbonaten auf. Die Qualität der Abflußwässer spiegelt die hohe Säurepufferungskapazität der Karbonatgesteine wider, welche die Mobilität der meisten Metalle bestimmt. Besonders gelöstes Eisen ist nicht nachweisbar, weil es in Form wasserhaltiger Oxyde ausgefällt wird. Molybdän, Ni, Zn, Cd, Pb und Tl sind vorhanden; die Konzentration von Pb, Tl, und Zn überschreitet manchmal Schwellenwerte der italienischen Behörden. Die Konzentration von Thallium überschreitet die Grenze von 2 µg/L an manchen Probestellen wesentlich, mit Werten zwischen 12 und 30 µg/L in Bergbauausfluß, und nach starker Verdünnung talabwärts immer noch nahe 5 µg/L. Die Daten zeigen, daß sich Tl nahezu konservativ verhält und nicht in signifikantem Maß von Fe Präzipitaten fixiert wird. Erhöhtes Tl stellt für das Bachökosystem ein potentielles Risiko dar. Obwohl Tl in Trinkwasser weder in Italien noch in der Europäischen Union geregelt ist, kann seine Verteilung in natürlichen Gewässern bei der Entscheidung helfen, ob Gesundheitsaktionen erforderlich sind.

Resumen

La mina Raibl (villa Cave del Predil, norte Italia) pertenece al distrito minero-genético Pb–Zn en el sudeste de los Alpes, con carbonatos formados en el Triásico medio. La calidad del agua del drenaje refleja la alta capacidad buffer de las rocas carbonatadas, que controla la movilidad de la mayoría de los metales. En particular, Fe no es detectable en solución, habiendo formado precipitados de óxidos hidratados. Mo, Ni, Zn, Cd, Pb y Tl están presentes y las concentraciones de Pb, Tl y Zn a veces excede los niveles regulatorios italianos. Las concentraciones de talio exceden significativamente el límite de 2 µg/L en las estaciones de muestreo, y ubicadas entre 12 y 30 µg/L en el drenaje de minas y alcanzando 5 µg/L corriente abajo en el sitio de la mina, a pesar de una fuerte dilución. Los datos indican que el Tl se conserva y no es significativamente depurado por los precipitados de Fe. La elevada concentración de Tl representa un riesgo potencial para el ecosistema de las corrientes. Aunque el Tl no está regulado en el agua de bebida de Italia o de la Comunidad Europea, su distribución en aguas naturales puede ayudar a determinar si acciones preservativas de la salud deben ser tomadas.

摘要

莱贝(Raibl)矿(意大利北部的卡韦-德尔普雷迪尔村)位于阿尔卑斯山脉东南部铅锌矿成矿带,铅锌矿赋存于中三叠统碳酸盐岩之中。莱贝(Raibl)矿山废水的水质特征反映出碳酸盐岩具有较强的酸缓冲能力,该缓冲作用控制着多数金属离子的活性。由于铁离子水合氧化物的沉淀作用,废水溶液未检测出铁。溶液检出金属包括钼、镍、锌、镉、铅和铊,而且铅、铊和锌浓度有时已超出意大利规定的临界值。一些取样站水样的铊浓度已经远远超过2 µg/L界限;即使经过强烈稀释,矿山废水的铊浓度仍高达12 µg/L~30 µg/L,矿山下游河流水样的铊浓度达5 µg/L。以上测试数据证明铊元素较稳定,未被Fe沉淀物净化。水样中高浓度铊对河流生态系统产生潜在危险。虽然意大利及欧盟未对饮用水中铊浓度提出明确要求,但是铊在天然水体中的分布规律有助于我们决定是否应该进一步采取健康保护措施。