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Sanierung saurer Bergbauabwaesser aus Altablagerungen des Schieferbergbaus - Teilprojekt: Modellierung hydraulischer Einfluesse auf die Auswaschungsrate der Verwitterungsprodukte aus einer Beispielhalde

Das Projekt "Sanierung saurer Bergbauabwaesser aus Altablagerungen des Schieferbergbaus - Teilprojekt: Modellierung hydraulischer Einfluesse auf die Auswaschungsrate der Verwitterungsprodukte aus einer Beispielhalde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Station durchgeführt. In diesem Projekt wurden am Beispiel der Bergehalden des thueringischen Schieferbergbaus aus das Ausmass der Gewaesserbelastung durch Verwitterungsprodukte der Pyritoxidation ermittelt und die Transportmechanismen von Aluminium und Sulfat aus den Halden ins Grund- und Oberflaechenwasser untersucht. Das Vorherrschen von Al und Mg in den sauren Sickerwaessern (pH 4-5) und die positive Korrelation zwischen Mg und Sulfat deuten darauf hin, dass in erster Linie der Chlorit des Tonschiefers (Mg-Al-Silicat) durch den Saeureangriff zersetzt wird. Das Potential an akkumulierten Verwitterungsprodukten wird durch die Dauer der Trockenperiode zwischen Niederschlaegen bestimmt. Niederschlagsintensitaet und -dauer bestimmen massgeblich, ob und in welchem Ausmass die Auswaschung erfolgt. Bereits unter Basisabflussbedingungen fuehrt langsam draenendes Sickerwasser aus der ungesaettigten Zone des Haldenkoerpers zu einem stetigen Austrag von Verwitterungsprodukten. Regen- oder Schneeschmelzereignisse koennen starke Saeureschuebe initiieren. Ausschlaggebend ist hierbei die Mobilisierung von wasser- und schadstoffgesaettigten Bereichen im Basisbereich der Halde (Kapillarsaum) durch den steigenden Grundwasserspiegel in der Halde, die als Hauptursache der beobachteten hohen Saeure- und Stofffrachten gelten kann. Der Anstieg des Grundwassers wird durch lateral zufliessendes Grundwasser und die Hochwasserwelle aus dem oberen Einzugsgebiet bedingt. Fuer die Behandlung nicht vermeidbarer Sickerwaesser wurde ein Passivbehandlungsverfahren realisiert, welches aus drei Hauptbehandlungsstufen besteht: Kalksteindraenage, Absetzbecken und Makrophytenanlage. In der Kalksteindraenage erfolgt die Entsaeuerung des Wassers und die Ausfaellung von Aluminium. Durch kurzzeitige Erhoehung der Stroemungsgeschwindigkeit werden die Faellungsprodukte aus der Kalksteinschuettung ausgetragen und sedimentieren in dem nachgeschalteten Absetzbecken. Zur Endreinigung durchlaeuft das Wasser ein mit Makrophyten bewachsenes Feuchtgebiet, in dem Mangan als vierwertiges Manganoxidhydrat aus dem Wasser ausgefaellt sowie Zink und Nickel an den eingebrachten Substraten sorbiert werden. Mit dieser Anlage wurde in einem Teilstrom von etwa 1,5 m3/h eine Anhebung des pH-Wertes von 4,2 auf Werte um 7,5, eine Abtrennung der Metalle Aluminium, Kupfer, Mangan und Zink mit jeweils groesser 95 Prozent und eine Abtrennung des Nickels von etwa 80 Prozent erreicht. Sanierungsansaetze zur Verminderung des Austrages von Verwitterungsprodukten aus den Schieferhalden und zur Verbesserung der Wasserqualitaet in den Fliessgewaessern sollten auf folgende Massnahmen gerichtet sein: - Minimierung der Fliesskomponenten, - Abfangen von Belastungsspitzen und - naturnahe Behandlung nicht vermeidbarer Sickerwaesser.

Untersuchungen zum Nachweis des Erfolges von Massnahmen zur Verringerung der Auswirkungen von Braunkohlenkippen des Tagebaus Garzweiler auf die Grundwasserbeschaffenheit

Das Projekt "Untersuchungen zum Nachweis des Erfolges von Massnahmen zur Verringerung der Auswirkungen von Braunkohlenkippen des Tagebaus Garzweiler auf die Grundwasserbeschaffenheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XVII für Geowissenschaften, Institut für Geologie, Lehrstuhl Geologie 3 Angewandte Geologie durchgeführt. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist die Vorstellung, durch Zumischung alkalisch wirkender Zuschlagstoffe zum durch Pyritoxidation versauerten Kippenabraum von Braunkohlentagebaukippen die Versauerung des sich spaeter im Kippenbereich bildenden Grundwassers zu verhindern. Dazu werden im einzelnen untersucht: Die geochemische Wirksamkeit einzelner Zuschlagstoffe; Die Zugabemengen der einzelnen Zuschlagstoffe; Die Wirksamkeit der einzelnen Zuschlagstoffe in der fertigen Kippe. Die erforderlichen Messungen werden in Container-Versuchen und in Kippenbohrungen durchgefuehrt.

Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit in bergbaulich gestoerten Raeumen

Das Projekt "Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit in bergbaulich gestoerten Raeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Hydrogeologie durchgeführt. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden von den Sektionen Hydrogeologie, Analytik, Gewaesserforschung, Bodenforschung und Umweltmikrobiologie folgende Objekte in Mitteldeutschland bearbeitet: Tagebau Cospuden mit Kippe, Restsee und quartaere und tertiaere Grundwasserleiter sowie Bezug zu den Tagebauten Zwenkau und Espenhain; Tagebaurevier Goitsche mit Kippen, Restseen und hydrogeologischer Umgebung sowie Bezug zum SAFIRA-Vorhaben. Die Kommunikation des Grundwassers in den bergbaulich gestoerten Aquifersystemen entlang des Pfades Anstrom-Kippe-Restsee-Abstrom bildet den hydrogeologisch-hydrodynamischen Schwerpunkt im Vorhaben. Es sollen belastbare Aussagen zu Schichtungsverhaeltnissen, Mischungsprozessen, Stockwerkskommunikation und zur Altersstruktur von Grundwaessern erzielt werden. Dabei kommt dem Langzeitverhalten von Kippenkoerpern und von charakteristischen Komponenten gegenueber dem Grundwasser in der Kippe und in angrenzenden GWL besondere Bedeutung zu. Der Grenzbereich Restsee-Aquifer, in dem es zu Stoffaustauschvorgaengen zwischen Kippe und Tagebaurestsee kommt, hat Einfluss auf die Wasserqualitaetsentwicklung von Tagebaurestseen und angeschlossenem Grundwasserleiter. Hier setzen Untersuchungen zum mikrobiologischen Potential und zur biochemischen Stoffumwandlung im Grundwasserabstrom (Sulfatreduktion) an. Der Wasserhaushalt und die Untersuchung hydraulischer Vorgaenge im Kippenkoerper in Verbindung mit der Wechselwirkung von Kippensediment und Grundwasser bilden den hydraulischen und stofflichen Schwerpunkt des Vorhabens. Entscheidend ist die Qualifizierung des bestehenden hydraulischen Kippenmodells fuer das stofflich und strukturell heterogene Kippengebirge mit instationaerer und stationaerer Hydraulik in bezug auf strukturelle 3D-Erweiterung. Es ist das Ziel, ein konzeptionelles Wasserhaushaltmodell fuer Kippen im mitteldeutschen Raum abzuleiten. Stoffliche Daten sind dabei aus Untersuchungen zur Sekundaermineralbildung, zu Quellen der Versauerungen der Grund- und Oberflaechenwaesser, zum Eluationsverhalten von relevanten Schwermetallen und begleitenden Elementen (Al, Fe, Mn, Ni, As, Seltene Erden) und zum Reaktionsumsatz zu gewinnen. Mit Hilfe mikro- und mesoskaliger Simulationsexperimente (Lysimeter-/Saeulenuntersuchungen) sowie Tracereinsatz (stofflich und isotopisch) wird die Grundwasserneubildung und Stoffmobilitaet in der ungesaettigten Zone auf Kippenstandorten modelliert. Die Modellierung an Kippen und Aquifer in Hinblick auf die Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit umfasst den Modellierungsschwerpunkt des Verbundvorhabens. Die Kopplung von geochemischer Gleichgewichtsmodellierung und reaktiver Transportmodellierung ist das entscheidende Werkzeug, um prognostische Aussagen ueber Loesung, Faellung und Transport von Stoffen und Verbindungen im System Grundwasser-Kippe-Restsee unter wechselnden Randbedingungen zu gewinnen...

Oberflaechennahe Veraenderungen von Kippenmaterial des Braunkohlebergbaues mit der Zeit: Fernerkundungsdaten und ihr Bezug zur Gelaendebeschaffenheit, am Beispiel des Tagebaues Zwenkau bei Leipzig

Das Projekt "Oberflaechennahe Veraenderungen von Kippenmaterial des Braunkohlebergbaues mit der Zeit: Fernerkundungsdaten und ihr Bezug zur Gelaendebeschaffenheit, am Beispiel des Tagebaues Zwenkau bei Leipzig" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Hydrogeologie durchgeführt. Das Vorhaben ist Bestandteil des BMBF-gefoerderten Gemeinschaftsprojektes 'Luft- und bodengestuetzte spectrometrische Untersuchungen zur Differenzierung reaktiv veraenderter Braunkohlentagebaugebiete in Mitteldeutschland' unter Federfuehrung des GeoForschungsZentrums Potsdam.

Mathematische Modellierung der durch Pyritoxidation induzierten Stofftransporte in gasfoermiger und fluessiger Phase und ihre Wechselwirkungen mit der Feststoffphase von Sedimenten

Das Projekt "Mathematische Modellierung der durch Pyritoxidation induzierten Stofftransporte in gasfoermiger und fluessiger Phase und ihre Wechselwirkungen mit der Feststoffphase von Sedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XVII für Geowissenschaften, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Lehrstuhl Geologie 3 Angewandte Geologie durchgeführt. An dem Fallbeispiel pyrithaltiger Sedimente aus dem Rheinischen Braunkohlenrevier sollen die Randbedingungen der Pyritoxidation aufgeklaert und die mit ihr verbundenen und das Grundwasser belastenden Stofftransporte quantifiziert werden. Dabei ist die Erfassung der physiko-chemischen Mechanismen und die Festlegung der Randbedingungen des Gastransportes vorrangiges Ziel des Forschungsvorhabens, zumal sich daraus Moeglichkeiten ableiten lassen, die umweltschaedigenden Folgen der Pyritoxidation fuer das Grundwasser zu minimieren. Die notwendige Uebertragbarkeit der Wechselwirkungen und Mechanismen an andere Standorte mit Braunkohlenabbau soll durch eine mathematische Modellierung des Sickerwasserbereiches durchgefuehrt werden.

Langzeitverhalten von Bergematerial

Das Projekt "Langzeitverhalten von Bergematerial" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Berggewerkschaftskasse, Institut für Angewandte Geologie durchgeführt.

Hydrogeologische Untersuchungen an Braunkohlentagebaukippen suedlich von Leipzig

Das Projekt "Hydrogeologische Untersuchungen an Braunkohlentagebaukippen suedlich von Leipzig" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Institut für Allgemeine und Angewandte Geologie, Arbeitsgruppe Hydrogeologie und Umweltgeologie durchgeführt. Untersuchung der hydrogeologischen und hydrochemischen Verhaeltnisse in einer Tagebaukippe; Beobachtung der eintretenden Veraenderungen bei Flutung des Restloches.

Lokale Ungleichgewichte und damit verbundene bodenchemische und -hydrologische Prozessdynamik als Merkmale des Stoffhaushaltes gestörter Standorte

Das Projekt "Lokale Ungleichgewichte und damit verbundene bodenchemische und -hydrologische Prozessdynamik als Merkmale des Stoffhaushaltes gestörter Standorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung durchgeführt. Zielsetzung: Entwicklung eines Modells zur Beschreibung des reaktiven Transports gelöster Stoffe und der Pyritoxydation in heterogenen Kippböden (Pedonskala) unter Berücksichtigung von bevorzugten Fließbahnen und geochemisch unterschiedlichen Bodenregionen sowie die Bestimmung der Parameter des integrierten Massentransfers und der Übertragbarkeit.

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