Erarbeitung von Richtlinien zur effektiven Langzeitüberwachung des Schadstoffaustrags über den Wasserpfad aus Altlasten der Uranerzaufbereitung

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Claudia Helling

Es wurden als Mülldeponie nachgenutze Uran-Tailings am Beispiel der Industriellen Absetzanlage Dresden-Coschütz/Gittersee hydrogeologisch untersucht und anschließend die Ergebnisse mit den Standorten. IAA Johanngeorgenstadt-Steinsee (als Mülldeponie nachgenutzt) und IAA Schneckenstein (renaturiert) verglichen.
Gegenstand der Untersuchungen war es, Methoden zu entwickeln und zu evaluieren, die geeignet sind, verschieden Sickerströme zu differenzieren und das Langzeitverhalten der Altablagerungen zu beschreiben, um somit die Grundlage einer effizienten Überwachung des Wasserpfades zu schaffen. Dazu wurde eine Wasserhaushaltsbilanz erstellt. Bei der Untersuchung der Wasserbeschaffenheit der verschiedenen Deponie- und Grundwässer wurden zusätzlich zur konventionellen Wasserchemie die Umweltisotope Tritium (³H), Deuterium, 13C, Radiokohlenstoff (14C), 18O und 34S hinzugezogen.
 In Dresden-Coschütz/Gittersee wurde von 1950 bis 1962 durch die SAG/SDAG Wismut Uranerz aufbereitet. Die Rückstände der Erzaufbereitung (Tailings) wurden ohne Schutzvorkehrungen in 2 industriellen Absetzanlagen (IAA) abgelagert (Halde A und Halde B). Anschließend wurde die Anlage der Stadt Dresden rückübertragen, die auf der Halde A von 1974 bis 1988 Müll und anschließend Aschen und Bauschutt deponierte.
Die Simulation des Haldenwasserhaushaltes erfolgte mit Programm BOWAHALD-2D. Dabei erwies sich sowohl die Einteilung der Halde in verschiedene Hydrotope als auch der Einsatz lokaler Klimadaten von einer benachbarten Wismut-Halde als sinnvoll. Für die Halde A wurde bei Wasserhaushaltsbetrachtungen ein unterirdischer Abfluß von 0,14 l/s berechnet. Die mit Hilfe der lokalen meteorologischen Daten berechnete Grundwasserneubildungrate ist wesentlich geringer und beträgt nur etwa 15 % der GWN des unterirdischen Einzugsgebietes der Halden A und B.
Die Uranfracht in den Sickerwässern der Halde A ergibt sich auf der Grundlage der Wasserhaushaltsberechnung zu 2,8 kg/a. Eine Beeinflussung des Abstromes der IAA durch Müll- und Tailingssickerwässer kann in unmittelbarer Nähe der IAA sowohl mittels der konventionellen chemischen Analytik als auch mit Hilfe von Isotopenmethoden nachgewiesen werden. Die Ursache einer lokalen Versauerung im Kreide-Grundwasserleiter im Nordteil der Halde A („reaktiver Randbereich“) wird Verwendung von Isotopenmethoden als Infiltration von Prozeßwasser aus der Zeit der Uranerzaufbereitung interpretiert. Der Vergleich der beprobten Tailingswässer mit dem Feststoffpotential der Halde A sowie den stark kontaminierten Wässern im reaktiven Randbereich läßt die Schlußfolgerung zu, daß die alkalischen, reduzierenden Müllsickerwässer einen positiven Einfluß auf den Stoffaustrag des Urans sowie der meisten Schwermetalle hat. Ein bevorzugter Transport des Uran durch Huminstoffe konnte nicht nachgewiesen werden.
Methodische Untersuchungen zur Konservierung der Wasserproben belegen, daß Zeitpunkt und verwendete Filtergrößen einer Filtration einen Einfluß auf die gemessene Urankonzentration haben. Im untersuchten Beispiel waren ca. 25 – 50 % des Urans an Kolloide bzw. Feststoffpartikel > 45 µm gebunden.
Die Auswertung der Tritiummessungen lieferte mittlere Verweilzeiten für die Grundwässer und bestätigte die bereits vermuteten hydraulischen Kontakte im Kaitzbachtal. Für die Haldenwässer wird eine permanente Verdünnung durch Niederschlag bestätigt. Aufgrund hoher Tritiumwerte konnte der Einfluß von Haldenwässern im nahen Abstrom nachgewiesen werden.
Die 14C-Werte legen unter Berücksichtigung der Tritiumalter die Vermutung nahe, daß es sich bei den untersuchten Kreidegrundwässern im Umfeld der IAA Dresden-Coschütz/Gittersee um Wässer mit einem hohen Anteil einer jungen Komponenten mit einem rezenten 14C handelt. Dabei findet ggf. eine Verdünnung mit mineralischem Kohlenstoff (Calcit aus kalkhaltigen Sandsteinen bzw. Pläner) statt.
Die Auswertung von radioaktiven und stabilen Isotopendaten ermöglicht eine Datierung der Wässer sowie eine Abschätzung von Sickerwasser- und/oder Niederschlagsanteilen.
In allen untersuchten hydrochemischen Bestandteilen incl. der stabilen Isotope kommt der inhomogene Aufbau der Halde A und die daraus resultierende inhomogene chemische Zusammensetzung und hyraulischen Eigenschaften durch kleinräumig variierende Meßwerte zum Ausdruck.
Vergleiche mit anderen Standorten der Uranerzaufbereitung (IAA „Steinsee“ Johanngeorgenstadt, IAA Schneckenstein) machen deutlich, daß vor allem die klimatischen Standortbedingungen bestimmend für die Abflußmenge der Tailings sind. Sowohl die Art der Uranerzaufbereitung und der Nachnutzung als auch die klimatischen Standortbedingungen haben einen entscheidenden Einfluß auf die Sickerwasserzusammensetzung. So ist in Dresden-Coschütz/Gittersee trotz des vergleichsweise hohen Schadstoffpotentials die Uranfracht am niedrigstens.
Abschließend werden Vorschläge für den Aufbau und die Realisierung einer effektiven Langzeitüberwachung des Wasserpfades von müllüberlagerten Uran-Tailings gegeben. Entsprechend muß für jede IAA nach komplexer Auswertung der Altlastenerkundung (Systemanalyse) ein eigenes Überwachungsprogramm entwickelt werden, in dem auch der geogene Background berücksichtigt wird. Parameterumfang und Überwachungsintervall des Monitorings sollten nach einer Anfangsphase der intensiven Grundwasserbeobachtung verifiziert werden.

Förderzeitraum:
01.02.1995 - 31.01.1998

Institut:
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Fakultät f. Geowissenschaften, Geotechnik u. Bergbau
Institut für Geologie

Betreuer:
Prof. Dr. B. Merkel

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URL: www.dresden.de