Das Projekt "Bodenbelastung des Oberharzes im Bereich der Bleihuette - Gehalte und Verfuegbarkeit von Schwermetallen (As, Cu, Pb, Zn)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Geowissenschaften, Abteilung Geochemie durchgeführt. Die hohe Belastung an Schwermetallen von Boeden und Flusssedimenten des Harzes und im noerdlichen Harzvorland ist seit langem bekannt. Mittels vergleichender geochemischer Kartierungen (Diplomarbeiten) wurden 'normal' belastete besonders hoch kontaminierten Gebieten gegenuebergestellt. Sie liegen ueberwiegend im Bereich der Innerste. Besonders hoch belastet sind einerseits die Waldboeden in der Umgebung ehemaliger Verhuettungsplaetze, andererseits die Flusssedimente der Innerste bis weit in das noerdliche Harzvorland hinaus (Hildesheim). Im Bereich des Harzes liegen im Umfeld der Bleihuette bei Clausthal-Zellerfeld die maximalen Konzentrationen in Waldboeden bei 6 Prozent Blei, 4 Prozent Zink, 0.2 Prozent Kupfer und 350 ppm Cadmium (mittlere Konzentrationen: 1.1 Prozent, 0.7 Prozent, 0.05 Prozent, 40 ppm). Wesentlicher an absoluten Gehalten von Schwermetallen in Boeden und Sedimenten ist jedoch deren 'Verfuegbarkeit', wobei hierunter die mehr oder weniger leichte Loeslichkeit der Elementgehalte zu verstehen ist. Die Loeslichkeit haengt ab von der Art der Mineralisierung der Elemente (z.B. karbonatisch, silikatisch, oxidisch). Somit ist als entscheidendes Mass fuer das Gefaehrdungspotential durch die Schwermetallkonzentrationen die Elementspeziation zu ermitteln. Ausgehend von Laugungsversuchen und thermodynamischen Berechnungen koennen Szenarien und Prognosen zur Freisetzung der Schwermetalle entwickelt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Elementspeziation von Pb, As, Zn und Cu sind den nachfolgend aufgefuehrten Publikationen zu entnehmen. Da die Erzverhuettung ueber viele Jahrhunderte betrieben wurde und die Verhuettungstechnologie in den frueheren Zeiten recht primitiv war, ist an vielen Plaetzen im Harz mit aehnlichen Kontaminationsmustern zu re chnen, wie sie im Umfeld der Bleihuette beobachtet werden.
Das Projekt "Stoffmigrationen in und aus Rueckstaenden der Kupferschieferverhuettung im Mansfelder Land (Sachsen-Anhalt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Hydrogeologie durchgeführt. Bei diesem Forschungsvorhaben handelt es sich um ein Teilthema des UFZ-internen Verbundprojektes 'Umweltverhalten und Wirkung fein- und feinstkoerniger Reststoffe und Sedimente', das zusammen mit verschiedenen Universitaeten (Foerderung durch UFZ-Umweltforschungszentrum) bearbeitet wird. Die bei der Verhuettung von Kupferschiefer anfallenden Flugstaeube wurden fast 20 Jahre lang in offenen und nicht abgedichteten Becken auf Schlacken- und Bergehalden gelagert, um sie fuer eine eventuelle industrielle Nutzung bereitzuhalten. Seit dieser Zeit unterliegen diese extrem feinkoernigen Verhuettungsrueckstaende mit einem Gesamtmetallgehalt von ueber 30 Prozent (Hauptmetalle Zink und Blei) der natuerlichen Verwitterung. Die hauptsaechlichen Verbreitungsmechanismen fuer Schadstoffe aus Flugstaeuben (Schwermetalle, Radionuklide, PAH) sind: Verwehung feinster Staeube, Abspuelung flugstaubhaltiger Sedimente von den Halden bis weit in das Umland, Loesung der oxidierten Komponenten durch Regenwasser. Die Haldensickerwaesser sind mitunter hoch metallbelastet. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erfassung der Prozesse, die sich bei der Verwitterung des Flugstaubes mobilisierend, aber auch fixierend auswirken. Aus den Resultaten sollen sich Methoden zur umweltgerechten Verwahrung der Flugstaeube und zur Eliminierung von Metallen aus Sickerwaessern ableiten lassen. Weitere Schwerpunkte des Projekts sind Untersuchungen zur Wirkung von Schwermetallen auf Mikroorganismen und Pflanzen. Darueber hinaus wird die Funktion natuerlicher Schadstoffsenken erforscht, mit dem Ziel, solche Mechanismen gezielt zur Metallfixierung einzusetzen.
Das Projekt "Schwermetallmobilisierung und -migration in komplexen Haldenkoerpern am Beispiel des Verhuettungsstandortes Helbra, Mansfelder Revier" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 09, Institut für Angewandte Geowissenschaften I, Fachgebiet Lagerstättenforschung durchgeführt. Die Halden des Kupferschieferbergbaues im Mansfelder Revier sind durch die Verkippung unterschiedlichster Abfallstoffe des Foerderund Huettenbetriebes (u.a. Theisenschlamm) charakterisiert. Durch Verwitterung setzen die an der Oberflaeche instabilen Erzminerale und Verhuettungsprodukte unterschiedliche Schwermetalle in toxischen Konzentrationen frei. Die Untersuchungen konzentrieren sich zunaechst auf die Haldeninventarisierung der potentiellen Schadstofftraeger: mineralogische Charakterisierung von Erzen, Ausschlaegen und Bergematerial ueber polarisationsmikroskopische, roentgenographische und elektronenmikroskopische Untersuchungsmethoden. Ein RFA-Screening liefert die chemischen Konzentrationen von Hauptkomponenten und potentiell toxischen Schwermetallen. Ueber Lysimeterexperimente im Gelaende wird das elementspezifische natuerliche Eluationspotential an Kupferschiefererzen, Schlacken und Bergen bestimmt und mit den mineralogischen Daten sowie der Schwermetallverteilung in angrenzenden Bodenprofilen und in der Vorflut zur Charakterisierung der Migrationspfade verknuepft. Erhoehte Schwermetallfreisetzungen konnten nur aus Theisenschlamm nachgewiesen werden, wobei etwa gleichhohen Konzentrationen von Pb und Zn (ca. 10 Gew. Prozent) nur hohe Zn-Belastungen in den Eluaten (ca. 6.000 mg/l) gegenueberstehen waehrend Pb in mineralischer Phase fixiert bleibt und im Eluat kaum vertreten ist (ca. 6,0 mg/l); Grund dieses unterschiedlichen Mobilisierungsverhaltens ist aus den jeweiligen Eh-pH-Phasendiagrammen erklaerbar.