Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Belastung von Oberfl\u00e4chen- und Grundwasser durch Sickerwasser aus Bergbauhalden ist eine generelle Begleit- und Folgeerscheinung des Bergbaus. Auch in den Halden des Th\u00fcringer Schieferbergbaus f\u00fchren Prozesse der Verwitterung von Pyrit zur Bildung von Schwefels\u00e4ure, welche die im Schiefer enthaltenen Mineralien auslaugt und so die Mobilisierung von Aluminium und einigen Spurenelementen (Mn, Cu, Ni, Zn) bewirken. Da die Verkn\u00fcpfung zwischen chemischer Reaktion der Pyritverwitterung, dem geochemischen Milieu in der Halde sowie deren Umfeld und den hydrologischen Verh\u00e4ltnissen eine entscheidende Voraussetzung f\u00fcr die Ableitung sinnvoller Handlungsschritte ist, sollte am Beispiel dieser Bergehalden das Ausma\u00df der Gew\u00e4sserbelastung ermittelt, die Transportmechanismen von Aluminium und Sulfat aus den Halden ins Grund- und Oberfl\u00e4chenwasser untersucht und M\u00f6glichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw\u00e4sser getestet werden. Vorrangiges Ziel des Projektes war es, die wissenschaftlichen Grundlagen f\u00fcr die Sanierung solcher Halden und der betroffenen Flie\u00dfgew\u00e4sser zu erarbeiten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der ersten Phase wurden das Ausma\u00df der Gew\u00e4sserbelastung ermittelt, eine mineralogische und petrographische Charakterisierung des Haldengesteins durchgef\u00fchrt und die Entstehungsmechanismen der sauren Haldensickerw\u00e4sser untersucht.
\nIn der zweiten Projektphase wurde die Stoffdynamik im Abstrom einer Schieferhalde bei verschiedenen hydrologischen Situationen (Trockenperiode, Starkniederschlag, Schneeschmelze) an Hand von Wasser- und Stoffbilanzen sowie durch Markierungsversuche und durch Untersuchung der in den B\u00e4chen ausfallenden aluminiumhaltigen Pr\u00e4zipitate ermittelt.
\nParallel dazu wurden die M\u00f6glichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Haldensickerw\u00e4sser untersucht und im Ergebnis von Laborversuchen eine Freilandversuchsanlge zur Teilstrombehandlung von 1,5 m\u00b3\/h Haldensickerwasser errichtet und unter Feldbedingungen getestet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Beeintr\u00e4chtigung der Flie\u00dfgew\u00e4sser im Schieferabbaugebiet um Lehesten erfolgt vor allem durch die Absenkung des pH-Wertes und durch Aluminium, welches zun\u00e4chst noch \u00fcberwiegend im Wasser gel\u00f6st vorliegt, aber bei Ansteigen des pH-Wertes als Aluminiumhydroxid und Aluminiumhydroxosulfat ausf\u00e4llt. Die F\u00e4llungsprodukte verursachen eine Belagbildung im Bachbett, die zu einer Blockierung des Lebensraumes f\u00fcr Makroinvertebraten f\u00fchrt, so da\u00df es in den betroffenen Bachabschnitten zu einer biologischen Ver\u00f6dung des Gew\u00e4ssers kommt.
\nDie Auswaschung saurer Verwitterungsprodukte der Sulfidoxidation aus den Schieferhalden wird gesteuert durch die hydrologisch-klimatischen Randbedingungen im Zusammenhang mit den standortspezifischen hydraulischen und geochemischen Haldeneigenschaften. Die Dauer der Trockenperiode zwischen Niederschl\u00e4gen bestimmt das Potential an akkumulierten Verwitterungsprodukten. Niederschlagsintensit\u00e4t und -dauer bestimmen ma\u00dfgeblich, ob und in welchem Ausma\u00df die Auswaschung erfolgt. Bereits unter Basisabflu\u00dfbedingungen f\u00fchrt langsam dr\u00e4nendes Sickerwasser, das aus der unges\u00e4ttigten Zone des Haldenk\u00f6rpers stammt, zu einem stetigen, relativ konstantem Austrag von Verwitterungsprodukten. Regen- oder Schneeschmelzereignisse, die ergiebig genug sind, um eine Infiltrationsfront bis an die Haldenbasis durchbrechen zu lassen, k\u00f6nnen starke S\u00e4uresch\u00fcbe initiieren. Ausschlaggebend ist hierbei die Mobilisierung von wasser- und schadstoffges\u00e4ttigten Bereichen im Basisbereich der Halde durch den steigenden Grundwasserspiegel in der Halde.
\nIn der Freilandversuchsanlage wurde ein naturnahes Verfahren realisiert, welches eine kosteng\u00fcnstige Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw\u00e4sser zul\u00e4\u00dft. Die Anlage besteht aus drei Hauptbehandlungsstufen: Kalksteindr\u00e4nage, Absetzbecken und Makrophytenanlage (aerobes Wetland). In der Kalksteindr\u00e4nage erfolgt die Ents\u00e4uerung des Wassers und die Ausf\u00e4llung von Aluminiumhydroxid und Aluminiumhydroxosulfat. Durch kurzzeitige Erh\u00f6hung der Str\u00f6mungsgeschwindigkeit werden die F\u00e4llungsprodukte aus der Kalksteinsch\u00fcttung ausgetragen und sedimentieren in dem nachgeschalteten Absetzbecken. Zur Endreinigung durchl\u00e4uft das Wasser ein mit Makrophyten bewachsenes Feuchtgebiet, in dem Mangan als vierwertiges Manganoxidhydrat aus dem Wasser ausgef\u00e4llt sowie Zink und Nickel an den eingebrachten Substraten sorbiert werden. Mit dieser Anlage wurde in einem Teilstrom von etwa 1,5 m\u00b3\/h eine Anhebung des pH-Wertes von 4,2 auf Werte um 7,5 und eine weitgehende Abtrennung der Metalle Aluminium, Kupfer, Mangan und Zink und Nickel aus dem mit Verwitterungsprodukten belasteten Sickerwasser erreicht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Liste der Ver\u00f6ffentlichungen und Zwischenberichte kann bei den im Projekt beteiligten Kooperationspartnern (G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH und Universit\u00e4t Bayreuth, Limnologische Forschungsstation) angefordert werden.
\nDie Ergebnisse zur naturnahen Behandlung der Haldensickerw\u00e4sser in der Freilandversuchsanlage (Ergebnisbericht incl. umfangreicher Anlagen) liegen in einer mit Internet-Browsern lesbaren Form auf CD-ROM vor. Eine begrenzte Auflage dieser CD-ROM kann bei der G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH angefordert werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Projekt mit der Freilandversuchsanlage erzielten Ergebnisse haben gezeigt, da\u00df mit dem realisierten naturnahen Verfahren eine weitgehende Eliminierung bergbautypischer Schadstoffe aus Haldensickerw\u00e4ssern bei relativ kleinen Volumenstr\u00f6men m\u00f6glich ist.
\nSanierungsans\u00e4tze zur Verminderung des Austrages von Verwitterungsprodukten aus den Schieferhalden und zur Verbesserung der Wasserqualit\u00e4t in den Flie\u00dfgew\u00e4ssern sollten insgesamt folgende Ma\u00dfnahmen umfassen:
\n– Minimierung der Flie\u00dfkomponenten
\n– Abfangen von Belastungsspitzen und
\n– naturnahe Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw\u00e4sser.
\nAuf diese Weise k\u00f6nnen die Menge der zu behandelnden W\u00e4sser verringert, Schadstofffrachten vergleichm\u00e4\u00dfigt und der Eintrag von Verwitterungsprodukten in Flie\u00dfgew\u00e4sser minimiert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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