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.
Das Projekt "Sanierung saurer Bergbauabwaesser aus Altablagerungen des Schieferbergbaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landratsamt Lobenstein, Kreisverwaltung durchgeführt. Die Belastung von Oberflächen- und Grundwasser durch Sickerwasser aus Bergbauhalden ist eine generelle Begleit- und Folgeerscheinung des Bergbaus. Auch in den Halden des Thüringer Schieferbergbaus führen Prozesse der Verwitterung von Pyrit zur Bildung von Schwefelsäure, welche die im Schiefer enthaltenen Mineralien auslaugt und so die Mobilisierung von Aluminium und einigen Spurenelementen (Mn, Cu, Ni, Zn) bewirken. Da die Verknüpfung zwischen chemischer Reaktion der Pyritverwitterung, dem geochemischen Milieu in der Halde sowie deren Umfeld und den hydrologischen Verhältnissen eine entscheidende Voraussetzung für die Ableitung sinnvoller Handlungsschritte ist, sollte am Beispiel dieser Bergehalden das Ausmaß der Gewässerbelastung ermittelt, die Transportmechanismen von Aluminium und Sulfat aus den Halden ins Grund- und Oberflächenwasser untersucht und Möglichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Sickerwässer getestet werden. Vorrangiges Ziel des Projektes war es, die wissenschaftlichen Grundlagen für die Sanierung solcher Halden und der betroffenen Fließgewässer zu erarbeiten. In der ersten Phase wurden das Ausmaß der Gewässerbelastung ermittelt, eine mineralogische und petrographische Charakterisierung des Haldengesteins durchgeführt und die Entstehungsmechanismen der sauren Haldensickerwässer untersucht. In 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 Bächen ausfallenden aluminiumhaltigen Präzipitate ermittelt. Parallel dazu wurden die Möglichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Haldensickerwässer untersucht und im Ergebnis von Laborversuchen eine Freilandversuchsanlge zur Teilstrombehandlung von 1,5 m /h Haldensickerwasser errichtet und unter Feldbedingungen getestet.
Beschaffenheit des Grundwassers in Sachsen-Anhalt 2001 – 2010
Anlagen
Anlage 1Übersichtskarte der Hauptgrundwasserleiter (HÜK400) mit Grenzen der
Grundwasserkörper
Anlage 2Übersichtskarte der hydrogeologischen Bezugseinheiten mit Grenzen der
Grundwasserkörper
Anlage 3Übersichtskarte der Landnutzung mit Grenzen der Grundwasserkörper
Anlage 4Übersichtskarte der Messstellen zur Überwachung des chemischen Zustandes und
Ermittlungsmessstellen auf administrativer Ebene (Landkreise, kreisfreie Städte)
Anlage 5Übersichtskarte der Messstellen zur Überwachung des chemischen Zustandes und
Ermittlungsmessstellen mit Grenzen der Grundwasserkörper
Anlage 6Übersichtskarte der Messstellen zur Überwachung des chemischen Zustandes und
Ermittlungsmessstellen mit Darstellung der hydrogeologischen Bezugseinheiten
Anlage 7Übersichtskarte der Messstellen zur Überwachung des chemischen Zustandes und
Ermittlungsmessstellen mit Darstellung der Grundwasserleiter
Anlage 8Übersichtskarte mit Lage der Bergbaugebiete, Punktquellen, WGT und bedeutende
Direkteinleiter mit Grenzen der Grundwasserkörper
Anlage 9Übersicht zu den Stammdaten der Gütemessstellen
Hauptgrundwasserleiter:
Festgestein (Kluft- und Karst-Grundwasserleiter)
m
Sandsteine und Sandstein-Schluffstein-Wechselfolgen
des Mesozoikums (Kreide, Keuper, Buntsandstein)
Mesozoische Sandsteine und Sandstein-Schluffstein-
Wechselfolgen unter flächenhafter Bedeckung
durch Löß und/oder geringmächtige ältere Quartärschichten
(sandig-kiesig, z. T. auch schluffig)
Wechselnde Verbreitug von mesozoischen Gesteinen
mit Lockergesteinsbedeckung
5_0312
HAV_DJ_1
Salzwedel
5_0310
5_0311
MBA 4
5_0307
MBA 2
4_2104
Wechselnde Verbreitug von mesozoischen Gesteinen
mit Lockergesteinsbedeckung
el
Kalksteine, Dolomite, Mergel- und Tonmergelsteine
im Wechsel (Muschelkalk, Zechstein, Devon)
Elbe
Osterburg
(Altmark)
NI10_04
4_2103
Hav
Kalksteine, Dolomite, Mergel- und Tonmergelsteine
unter vorwiegend schluffiger (Löß, Geschiebemergel),
z. T. auch sandiger pleistozäner Bedeckung
NI10_03
HAV_UH_5
Ton- und Schluffsteine in Wechsel mit geringmächtigen Sand-,
Kalk- und Rogensteinen (Unterer Buntsandstein)
HAV_UH_4
MBA 3
Tangermünde
Gardelegen
OT 1
Ton- und Schluffsteine wie zuvor, jedoch unter vorwiegend
schluffiger Lockergesteinsbedeckung
Stendal
MBA 1
Tonmergelstein/Mergelstein/Kalkmergelstein mit geringmächtigen
Kalksteinen und/oder Dolomiten sowie Steinmergellagen
(Kreide, Keuper, Mittl. Muschelkalk, Oberer Buntsandstein);
lokale Verbreitung von Gipsbänken
HAV_UH_4
HAV_UH_4
Wechsellagerung von altpaläozoischen Sedimenten des Harzes
l
Genthin
dk
an
a
Granite und Granitzersatz
na
lan
l
e l-
Ka
Mi
tte
l
Tonschiefer, Grauwacken, metamorphe Schiefer,
z. T. Kieselschiefer und quarzitische Einlagerungen
HAV_UH_6
OT 3
4_2104
Mergelsteine wie zuvor, jedoch unter
wechselnder Lockergesteinsbedeckung
OT 5
Vulkanite des Rotliegend, z. T. vergrust und kaolinitisiert
-H
av
OT 2
be
Haldensleben
HAV_UH_8
Ton- und Schluffsteine (Rotliegend, Siles) im Wechsel mit
Konglomeraten, quarzitischen Sandsteinen und Grauwacken
Ton- und Schluffsteine wie zuvor, jedoch unter
wechselnder Lockergesteinsbedeckung
HAV_UH_7
El
4_2105
Burg
HAV_BP_1
OT 4
Durch Bergbau gestörte Grundwasserverhältnisse
Braunkohlentagebau in Betrieb
Magdeburg
4_2106
künstliche Aufschüttung
EN 1
Seefläche
SAL GW 066
Oschersleben
(Bode)
Schönebeck (Elbe)
EN 3
EN 2
SAL GW 067
Zerbst
El
be
4_2107
d
Bo
e
Halberstadt
Wernigerode
4_2108
Blankenburg (Harz)
Bernburg (Saale)
Ballenstedt
Saale
Jessen (Elster)
VM 2-1
EL 3-1
Köthen (Anhalt)
Aschersleben
SAL GW 021
SE 5
Dessau
SAL GW 023
SAL GW 065
Thale
e
EL 3-2
Aken (Elbe)
e
Muld
B od
Calbe (Saale)
Staßfurt
Quedlinburg
EL 3-3
EL 3-4
SE 4-2
Elbe
SAL GW 022
VM 2-3
SAL GW 064
Wolfen
Bitterfeld
Hettstedt
SAL GW 039
Lutherstadt
Eisleben
VM 2-2
SAL GW 063
Landsberg
Halle (Saale)
Sangerhausen
Landesgrenze
Grundwasserkörper (GWK)
SAL GW 062 SAL GW 061
Hauptgewässer
SAL GW 038
SAL GW 035
SAL GW 036
SAL GW 014
Querfurt
SAL GW 034
SAL GW 017
Weiße
Elster
Fließgewässer
Standgewässer
SAL GW 017
Merseburg
Legende
Leuna
U ns
t r ut
SAL GW 041
Hydrogeologische Übersichtskarte (HÜK400)
Hauptgrundwasserleiter:
Lockergestein (Poren-Grundwasserleiter)
Quartäre Sande und Kiese der Flussauen und
Niederungen, lokal mit Dünensandbedeckung
EL 2-2
SAL GW 020
SAL GW 019
SA
L
G
W
04
0
SAL GW 041
EL 2-1
VM 2-4
SAL GW 018
Bad Dürrenberg
SAL GW 014a
SAL GW 042
Weißenfels
SAL GW 016
SAL GW 034
SAL GW 015
Naumburg (Saale)
SAL GW 026
Quartäre Sande und Kiese der Flussauen und
Niederungen, mit Auelehmbedeckung -
in der Regel >1 m mächtig
SAL GW 011
SA L
GW
SAL GW 012
00 8
Quartäre Sande und Kiese der Flussauen und Niederungen,
mit oberflächennahen Torfen und anmoorigen Bildungen
Quartäre Sande und Kiese der Hochflächen, in Rinnen und
Endmoränengebieten sehr wechselhafte hydrodynamische/
hydrochemische Verhältnisse durch häufige Einlagerungen
von Geschiebemergel und Beckenschluffen;
z. T. mächtige Decksande in der Aerationszone
SAL GW 051
Zeitz
SA
L
G
W
01
3
SAL GW 059
SAL GW 048
0
Quartäre Sande und Kiese unter Geschiebemergel, lokal mit Decksanden,
meist unterlagert von tertiären Schichten
Geringmächtige quartäre Sande und Kiese , z. T. mit Lößbedeckung,
linsenartig eingelagert in Geschiebemergeln/Beckenschluffen;
im Untergrund meist mesozoische Gesteine
10
20
Auftraggeber:
Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft
Sachsen-Anhalt
40
60
Kilometer
Auftragnehmer:
C&E Consulting und Engineering GmbH, Chemnitz
Tertiäre Schluffe und Tone (Tertiärhochlagen),
i. w. ohne nutzbare Grundwasserführung,
lokal geringmächtige sandig-kiesige Quartärauflage
Tertiäre Grundwasserleiter (meist Feinsande) in einer Folge von Beckenschluffen,
lokal mit Braunkohlenflözen; geringmächtige sandig-kiesige Quartärauflage möglich
Quellen:
GWK: Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt
HÜK400: Landesamt für Geologie und Bergwesen Sachsen-Anhalt
Geobasisdaten: © LVermGeo (www.lvermgeo.sachsen-anhalt.de) / 10008
Projekt:
Beschaffenheit des Grundwassers in Sachsen-Anhalt 2001 – 2010
Übersichtskarte der Hauptgrundwasserleiter (HÜK400) mit Grenzen der Grundwasserkörper
Datum: 13.04.2012
Anlage 1
Legende
m
Hydrogeologische Bezugseinheiten (BZE)
unbedeckte fluviatile GWL
in Niederungen des Nordraumes *
unbedeckte glazifluviatile GWL im Nordraum *
bedeckte glazifluviatile GWL im Nordraum *
5_0312
HAV_DJ_1
Salzwedel
5_0310
5_0311
MBA 4
5_0307
NI10_04
4_2103
Hav
Osterburg
(Altmark)
glazifluviatile Sande und Kiese
außerhalb des norddeutschen Lockergesteines
el
tertiäre Sedimente
Elbe
MBA 2
4_2104
weichselkaltzeitliche (und holozäne) GWL
Unterer/Oberer Muschelkalk (ohne mm, mit soMy)
NI10_03
Sandsteinfolgen Buntsandstein (su & sm, außer so)
HAV_UH_5
MBA 3
karbonatische Wechselfolgen Zwischenstockwerk
Stendal
MBA 1
Sedimente Grundgebirge - silikatisch
Tangermünde
Gardelegen
OT 1
Sandsteine und silikatische Wechselfolgen
Zwischenstockwerk
HAV_UH_4
HAV_UH_4
Sedimente Grundgebirge - karbonatisch
HAV_UH_4
saure Magmatite
HAV_UH_6
OT 3
4_2104
anthropogene Aufschüttungen
l
Genthin
dk
an
a
na
lan
basische Magmatite
l
* Ausweisung GWL auf Grundlage der HÜK400
e l-
Ka
Mi
tte
l
OT 5
-H
av
OT 2
be
Haldensleben
HAV_UH_8
Landesgrenze
HAV_UH_7
El
4_2105
Grundwasserkörper (GWK)
Burg
Hauptgewässer
HAV_BP_1
OT 4
Fließgewässer
Standgewässer
Magdeburg
4_2106
EN 1
SAL GW 066
Oschersleben
(Bode)
Schönebeck (Elbe)
EN 3
EN 2
SAL GW 067
Zerbst
El
be
4_2107
d
Bo
e
Halberstadt
Wernigerode
4_2108
Blankenburg (Harz)
Staßfurt
Bernburg (Saale)
SAL GW 021
Saale
Jessen (Elster)
VM 2-1
EL 3-1
Köthen (Anhalt)
Aschersleben
Ballenstedt
SE 5
Dessau
SAL GW 023
Thale
e
EL 3-2
Aken (Elbe)
e
Muld
B od
Calbe (Saale)
SAL GW 065
Quedlinburg
EL 3-3
EL 3-4
SE 4-2
Elbe
SAL GW 022
VM 2-3
SAL GW 064
Wolfen
Bitterfeld
Hettstedt
SAL GW 039
Lutherstadt
Eisleben
VM 2-2
SAL GW 063
Landsberg
Halle (Saale)
Sangerhausen
SAL GW 062 SAL GW 061
SAL GW 038
SAL GW 035
SAL GW 036
EL 2-2
SAL GW 020
SAL GW 019
SA
L
GW
04
0
SAL GW 041
EL 2-1
VM 2-4
SAL GW 018
SAL GW 014
Querfurt
SAL GW 034
SAL GW 017
Weiße
Elster
SAL GW 017
Merseburg
SAL GW 034
Leuna
U ns
t r ut
SAL GW 041
SAL GW 042
Weißenfels
SAL GW 016
SAL GW 015
Naumburg (Saale)
SAL GW 026
SAL GW 011
Bad Dürrenberg
SAL GW 014a
SAL
GW
SAL GW 012
008
SAL GW 051
Zeitz
SA
L
GW
01
3
SAL GW 059
SAL GW 048
0
10
20
Auftraggeber:
Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft
Sachsen-Anhalt
40
60
Kilometer
Auftragnehmer:
C&E Consulting und Engineering GmbH, Chemnitz
Projekt:
Beschaffenheit des Grundwassers in Sachsen-Anhalt 2001 – 2010
Quellen:
GWK: Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt
BZE: Landesamt für Geologie und Bergwesen Sachsen-Anhalt
HÜK400: Landesamt für Geologie und Bergwesen Sachsen-Anhalt
Geobasisdaten: © LVermGeo (www.lvermgeo.sachsen-anhalt.de) / 10008
Übersichtskarte der hydrogeologischen Bezugseinheiten mit Grenzen der Grundwasserkörper
Datum: 13.04.2012
Anlage 2