Evaluation of the Potential for Acid Mine Drainage Formation From Pit Lake Walls and its Interaction with the Aquifer System

Abstract

Pit lakes are water bodies that gradually accumulate in former open-pit mine excavations once mining operations have ceased, typically filled by rainfall, surface runoff, or infiltration from groundwater. Their existence can pose environmental challenges, particularly the development of “acid mine drainage (AMD)”, which is often indicated by low pH values and elevated levels of dissolved metals. This research focuses on evaluating the geochemical properties of pit wall rocks and the water quality within pit lakes in the Separi coal mining region of East Kalimantan. The objective is to determine the likelihood of AMD generation and assess whether contaminants may migrate into the surrounding groundwater system. Field sampling involved collecting materials from pit wall rock, water within the pit lake, adjacent surface water, and groundwater monitoring wells. Mineralogical analysis was performed using X-Ray Diffraction (XRD), while elemental composition was identified through X-Ray Fluorescence (XRF). Water quality parameters such as pH, total dissolved solids (TDS), electrical conductivity, and concentrations of metals—specifically iron (Fe) and manganese (Mn)—were measured using Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) and ion chromatography techniques. The findings reveal that several rock samples fall into the Potentially Acid Forming (PAF) category, attributed to their low acid-neutralizing capacity and elevated sulfur content, especially in samples containing pyrite. The pit lake water was found to be acidic (pH 4.2–4.6), with high levels of Fe and Mn, suggesting active sulfide oxidation. Conversely, groundwater from nearby areas displayed more neutral pH values (5.4–6.4) and lower metal concentrations, although some locations still showed contamination risks. These results underscore the need for a comprehensive understanding of geochemical processes and highlight the importance of preventive strategies, such as isolating reactive materials, managing hydrological inputs, and consistently monitoring water quality for long-term environmental protectionDanau tambang adalah badan air yang secara bertahap terakumulasi di bekas galian tambang terbuka setelah operasi penambangan berhenti, biasanya terisi oleh curah hujan, limpasan permukaan, atau infiltrasi dari air tanah. Keberadaannya dapat menimbulkan tantangan lingkungan, khususnya perkembangan “drainase tambang asam (AAT)”, yang sering ditunjukkan oleh nilai pH rendah dan peningkatan kadar logam terlarut. Penelitian ini berfokus pada evaluasi sifat geokimia batuan dinding tambang dan kualitas air dalam danau tambang di wilayah pertambangan batubara Separi, Kalimantan Timur. Tujuannya adalah untuk menentukan kemungkinan pembentukan AAT dan menilai apakah kontaminan dapat bermigrasi ke sistem air tanah di sekitarnya. Pengambilan sampel lapangan melibatkan pengumpulan material dari batuan dinding tambang, air di dalam danau tambang, air permukaan yang berdekatan, dan sumur pemantauan air tanah. Analisis mineralogi dilakukan dengan menggunakan Difraksi Sinar-X (XRD), sedangkan komposisi unsur diidentifikasi melalui Fluoresensi Sinar-X (XRF). Parameter kualitas air seperti pH, total padatan terlarut (TDS), konduktivitas listrik, dan konsentrasi logam—khususnya besi (Fe) dan mangan (Mn)—diukur menggunakan Spektroskopi Serapan Atom (AAS) dan teknik kromatografi ion. Temuan tersebut mengungkapkan bahwa beberapa sampel batuan termasuk dalam kategori Berpotensi Membentuk Asam (PAF), yang disebabkan oleh kapasitas penetral asam yang rendah dan kandungan sulfur yang tinggi, terutama pada sampel yang mengandung pirit. Air danau galian ditemukan bersifat asam (pH 4,2–4,6), dengan kadar Fe dan Mn yang tinggi, yang menunjukkan oksidasi sulfida aktif. Sebaliknya, air tanah dari daerah sekitar menunjukkan nilai pH yang lebih netral (5,4–6,4) dan konsentrasi logam yang lebih rendah, meskipun beberapa lokasi masih menunjukkan risiko kontaminasi. Hasil ini menggarisbawahi perlunya pemahaman yang komprehensif tentang proses geokimia dan menyoroti pentingnya strategi pencegahan, seperti mengisolasi bahan reaktif, mengelola masukan hidrologi, dan secara konsisten memantau kualitas air untuk perlindungan lingkungan jangka panjang.