Geowissenschaften + Umwelt Reihenherausgeber: Gesellschaft fUr UmweltGeowissenschaften Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Thomas Wippermann (Hrsg.) Bergbau und Umwelt Langfristige geochemische Einflüsse Mit 85 Abbildungen und 39 Tabellen , Springer Herausgeber: Gesellschaft für UmweltGeowissenschaften (G UG) in der Deutschen Geologischen Gesellschaft (DGG) GUG im Internet: http://www.gug.org Bandherausgeber: Dr. Thomas Wippermann Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg 2 30655 Hannover E-mail: [email protected] Schriftleitung: MonikaHuch Lindenring 6 29352 Adelheidsdorf Umschlagabbildrmg: rechts; Tagebau Goituche (1995); links: Mer~burg Ost. Baufeld lb (Blick aus Nordost) (l9<}6); (Fotos: W. Kantor) ISBN 978-3-540-66341-6 Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einhcilsaufnahme Bergbau und Umwelt: langfristige geochemischc EinflUsse I Ed.: Gesellschaft fUr UmwehGeowissenschaften. Hrsg.: Thomas Wippcrmann. -Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand;Paris; Singapur; Tokio: Springer zooo (Geowis~nschafttn und Umwelt) ISBN 978-3-540-66341-6 ISBN 978-3-642-57228-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-57228-9 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der übersetzung,des Nachdrucks,des Vortrags. der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funk sendung,der Mikroverfllmung oder der Vervieltaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen. bleiben, auch bei nur auszugswei~r Verwertung, vorbehalten. Eine Ver vieltaltigung dieses Werkes oder von ~ilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der ge~tzlichen Bestimmungen des Urheberrechtgesetze5 der Bunde5Tcpublik Deutschland vom 9. September I<}6S in der jeweil.~ geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsättlkh vergUtungspflkhtig. Zuwiderhandlungen unterli"I1"" den Strafbestimmungen des Urheberrechtge~lzts. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbeztichnungen usw. in diesem Werk be rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme,daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jeder mann benutzt werden dürften. Bertelsmann ist ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe BerttlsmannSpringer. C Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1000 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg in 1000 Umschlaggestaltung: E. Kirchner, Heidelberg Satz: Reproduktionsferlige Vorlage der Schriftleitung SPIN: 107'4IS85 )01)1)611. - 5'4) 11 0 GUG-Schriftenreihe "Geowissenschaften + Umwelt" Mit der Schriftenreihe "Geowissenschaften + Umwelt" schafft die GUG ein Diskussionsforum flir Umweltfragestellungen mit geowissenschaftlichem Bezug, urn zukunftsfahige Losungen ffir bestehende und zuktinftige Umweltprobleme auf zuzeigen. Bisher erschienen: Umweltqualitiitsziele. Schritte zur Umsetzung. Bandherausgeberin: GUG. Schriftieitung: Monika Huch und Heide Geldmacher. 161 S., 19 Abb., broschiert. 1997. ISBN 3-540-61212-2 Dieser Band enthalt die wegweisende Arbeit von P. Lehnes und J. W. Hartling zum logischen Aufbau von Umweltzielsystemen sowie die Rio-Deklaration im Wort laut. GIS in Geowissenschaften und Umwelt Bandherausgeberin: Kristine Asch. 173 S., 69 Abb., davon 41 in Farbe, 11 Tab., broschiert. 1999. ISBN 3-540-61211-4. Dieser Band enthalt Arbeiten zur Anwendung von Geographischen und Fach Informationssystemen aus allen Praxisbereichen. Ressourcen-Umwelt-Management. Wasser. Boden. Sedimente. Bandherausgeberin: GUG. Schriftleitung: Monika Huch und Heide Geldmacher. 243 S., 64 Abb., 34 Tab., broschiert. 1999. ISBN 3-540-64523-3. Dieser Band enthalt je vier Beitrage zutn Wassermanagement, zur Belastung sowie zur Verwertung von Boden und FIuB-Sedimenten. Rekultivierung in Bergbaufolgelandschaften. Bodenorganismen, bodenokologische Prozesse und Standortentwicklung Bandherausgeber/innen: Gabriele BroIl, Wolfram Dunger, Beate Keplin, Werner Topp. 306 S., 75 Abb., 4 Tafeln, davon 2 in Farbe, 71 Tab., broschiert. 1999. ISBN 3-540-65727-4 Dieser Band enthalt Beitrage aus der Praxis zur land-und forstwirtschaftlichen Re kultivierung von Bergbaufolgelandschaften sowie zu angewandten bodenbiologi schen Methoden. In Vorbereitung: Umwelt-Geochemie. Geogener Hintergrund - Anthropogene Einfliisse Bandherausgeberin: GUG. Schriftleitung: Monika Huch und Heide Geldmacher. ca. 160 S., broschiert. ISBN 3-540- Die Beitrage dieses Bandes zeigen die Bandbreite geochemischer Prozesse auf, die in BOden, Gewassern, Pflanzen und in der Luft stattfinden, deren Kenntnisse flir umweltrelevante Entscheidungfindungen ntitzIich sein konnen. Geowissenschaften + Umwelt Vorwort Die Geowissenschaften befassen sich mit dem System Erde. Dazu gehOren neben den Vorgangen im Erdinnem vor aHem auch jene Vorgange, die an der Erdober flache, der Schnittstelle von Atmo-, Hydro-, Pedo-, Litho- und Biosphare auftre ten. AIle Spharen sind nur sehr vordergriindig betrachtet singulare und damit kIar voneinander abgrenzbare Einheiten. Sowohl die chemische Zusammensetzung in einem Systemkompartiment als auch die Transport- und Reaktionsvorgange darin sind abhangig von den jeweiligen Wechselwirkungen mit den benachbarten Kom partimenten und deren Strukturen. Zusatzlich sind wir mit sehr hoch variablen zeitlichen Dimensionen konfrontiert. Von gebirgsbildenden Prozessen im MaBstab von Jahrmillionen i.iber die Genese von BOden innerhalb von Jahrhunderten und Jahrtausenden bis hin zu Wechelwirkungen zwischen Sickerwasser und Boden krurne oder Molektilen in der Troposphare innerhalb von Nanosekunden treffen nahezu beliebige Raum-Zeit-Dimensionen aufeinander. FOr Wissensdurstige er wachst daraus zwangslaufig die Notwendigkeit, sich dieser gegebenen Viel dimensionalitiit anzupassen - kein einfacher Anspruch. Nicht weniger anspruchsvoll ist es, die Wechselwirkungen zwischen dieses Spharen und dem Wirken des Menschen zu erfassen und qualitativ wie quantitativ zu bewerten. Parallel zur Abkehr yom mechanistischen Weltbild in den Biowissen schaften wird auch in den Erdwissenschaften zunehmend erkannt, daB es hierzu der eingehenden Systembetrachtung bedarf. Dazu gehOren neben den Naturwissen schaften oft auch Erkenntnisse der Okonomie, der Soziologie und anderer Gei steswissenschaften. Obwohl sich diese Erkenntnis zumindest verbal durchgesetzt hat, sind wir von einer Umsetzung und einem Systemverstandnis in den meisten FaIlen noch weit entfemt. Es ist nicht einmal trivial, eine sinnvolle Verkniipfung zu finden zwischen den kIassischen Herangehens- und Betrachtungsweisen der Geowissenschaften und den Fragen, die aus der Umweltproblematik resultieren. Dabei haben die Geowissenschaften einen potentiellen Erkenntnisvorsprung, den es fi.ir die Umweltforschung und -diskussion zu nutzen gilt: ihr spezifisches Raum und Zeitverstandnis. Aufgaben und Ziele der Umweltgeowissenschaften ergeben sich daraus zwanglos. Die diversen Belastungen der Spharen durch anthropogene VIII J. Matschullat und J. Hartling Eingriffe sind aufzuzeigen und Ansatze zur ProblemWsung zur Diskussion zu stellen oder bereitzuhalten. Sowohl die direkten Auswirkungen als auch langerfri stige Folgewirkungen menschlicher Eingriffe mussen qualitativ und quantitativ erfaBt werden, urn negative - oder gar katastrophale - Entwicklungen zu verhin dem, bereits eingetretene Schliden zu beseitigen und kiinftige Stt)rungen zu ver meiden. Die von den unterschiedlichen Teildisziplinen erarbeiteten Erkenntnisse soUten durch die Umweltgeowissenschaften zu einer Synthese gebracht werden. Vor diesem Hintergrund wurde die Gesellschaft fUr UmweltGeowissenschaften (GUG) in der Deutschen Geologischen Gesellschaft gegriindet. Ais Diskussionsfo rum fUr die genannten Zielsetzungen gibt die GUG die Schriftenreihe "Geowissen schaften + Umwelt" heraus. Dieses Forum wird von der Gesellschaft selbst zur Aufarbeitung eigens durchgeftibrter Fachveranstaltungen bzw. zur Herausgabe eigener Ausarbeitungen in Arbeitskreisen genutzt. Dariiber hinaus ist die Reihe offen fUr Arbeiten, die sich den Leitgedanken der Umweltgeowissenschaften ver bunden ftihlen. Unter der Herausgeberschaft der GUG und jeweiligen Verantwort lichen des Einzelbandes konnen nach einer fachlichen Begutachtung in sich ge schlossene urnweltrelevante Fragestellungen als Reihenband veroffentlicht werden. Dabei sollten eine moglichst urnfassende Darstellung von Umweltfrage-stellungen und die Darbietung von Losungsmoglichkeiten durch umweltwissen-schaftlich arbeitende Fachdisziplinen im Vordergrund stehen. Ziel ist es, moglichst viele urnweltrelevant arbeitende Fachdisziplinen in diese Diskussion einzubinden. Die GUG sieht es als vordringliches Ziel an, moglichst alles Fachwissen aus den unter schiedlichsten Teildisziplinen zusammenzutragen und gemeinsam mit diesen Fachdisziplinen fUr die Losung von Umweltproblemen beizutragen. Wir freuen uns uber die gute Akzeptanz dieser Schriftenreihe und wiinschen Ih nen gute Anregungen und hilfreiche Informationen aus diesem und den folgenden Banden. Heidelberg, im Juni 1999 Jorg Matschullat Joachim Hartling Vorsitzender der GUG Stelly. Vorsitzender der GUG Geowissenschaften + Umwelt Zu diesem Such Die Sanierung der Betriebsfllichen in den Braunkohlerevieren ist mehr "als Planie rung und Wiederbepflanzung devastierter Fllichen. Es geht urn die Regionalent wicklung in der Lausitz und in Mitteldeutschland und damit urn die Zukunft be deutender Regionen in Deutschland" (Topfer 1994). Diese Feststellung, speziell mit Blick auf die gravierenden Umweltprobleme in den ostdeutschen Braunkohle revieren gemacht, llisst sich gut auf andere Fllichen, die durch die Gewinnung und Verarbeitung von Energie-, mineralischen oder nichtrnineralischen Rohstoffen belastet sind, iibertragen. Die Bearbeitung von Problemen aus dem Umwelt(schutz)sektor ist in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass sich hinter dem Begriff "Umwelt" eine komplexe, nur schwer iiberschaubare Vielzahl von Einzelkomponenten und -systemen ver birgt, die miteinander in Beziehung stehen und sich gegenseitig beeinflussen. Dementsprechend urnfangreich sind die Datenmengen, die bei einer Problembear beitung erhoben und beriicksichtigt werden miissen. Neben der Aufgabe, die Re aktions- und Verhaltensweisen von Umweltsystemen zu untersuchen und zu be werten, steht als weitere wichtige Aufgabe, die hierbei gewonnenen Erkenntnisse und Handlungsvorschllige einer breiten Offentlichkeit allgemeinverstlindlich zu vermitteln. 1m vorliegenden Band wurden sechzehn Beitrlige zurn Themenbereich "Bergbau und Umwelt" zusammengestellt, in denen speziell geochemische Aspekte abge handelt werden. Da die Beitrlige von Praktikem verfasst worden sind, spiegeln sie den fUr solche geochemischen Untersuchungen erforderlichen Aufwand gut wider. Hannover, im Sommer 1999 Thomas Wippermann Topfer K (1994) Braunkohlesanierung Ost, Vorwort. Informationsbroschiire Herausg. Bundesum weltministerium, S. 3 Danksagung Die im Mai 1998 in Hannover in der BGR durchgefUhrte "Tagung junger Geochemiker" war der AuslOser, den vorliegenden Band mit einer Auswah1 der darnals vorgestellten Beitrage zusammenzustellen. Aus der Vielzahl der Beitrage konnte hier nur ein kleiner Teil beriicksichtigt werden. Ich danke allen Autoren fiir ihre Bereitschaft, ihren jeweiligen Tagungsbeitrag vorzustellen und spater in "Buchform" zu bringen; ich danke aber auch den vielen, namentlich nicht erwlihnten Reviewem, die mit ihren intensiven und genauen Begutachtungen und Kommentierungen der Beitrage sowohl den Autoren als auch rnir bei der Uberarbeitung der Beitrage geholfen haben. Frau Monika Huch gilt mein besonderer Dank ftic ihre unermiidliche Hilfe bei der Bearbeitung der Beitrage und der Fertigstellung des Buches. Mein ganz besonderer Dank gilt -last but not least - den BGR-Mitarbeitem, die sich engagiert und wirkungsvoll urn den reibungslosen Ablauf der Tagung und eine angenebme Atmosphlire bemiiht haben. Hannover, im Sommer 1999 Thomas Wippermann Die Autoren des Buches Delf Baacke bearbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Hochschule Berg akademie Freiberg im Institut fUr Mineralogie u.a. geochemische und phasenana lytische Themen. Anschrijt: Dipl.-Min. Delf Baacke, TU Bergakademie Freiberg, Institut fUr Mine ralogie, Brennhausgasse 14,09596 Freiberg Andreas Becker ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fUr Geologische Wissenschaften der Martin - Luther - Universitat Halle -Wittenberg. Er beschattigt sich im Rahmen einer Dissertation mit der Schwermetallbelastung von Bach- und Seesedimenten im Mansfelder Kupferschieferbergbaurevier. Anschrift: Dipl.-Geol. Andreas Becker, Institut fUr Geologische Wissenschaften und Geiseltalmuseum, Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, Domstr. 5, 06108 Halle (Saale) Peter 8euge ist Professor fUr Geochemie am Institut fUr Mineralogie der TU Bergakademie Freiberg. Er koordiniert und bearbeitet Projekte zur naturnahen Schadstoffmobili sierung mittels geochemischer Barrieren sowie zur Geochemie von FlieBgewasser systemen und Auelandschaften. Anschrijt: Prof. Dr. rer nat. habil. Peter Beuge, TU Bergakademie Freiberg, Insti tut fUr Mineralogie, Brennhausgasse 14,09596 Freiberg Petra Blumenroth ist Mikrobiologin und als wissenschaftliche Angestellte an der Bundesanstalt fUr Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover tatig. 1m Rahmen eines Kooperati onsprojektes mit RUllllinien entwickelt sie ein biotechnologisches Verfahren zur Reinigung cyanidhaltiger Abwasser aus der Goldgewinnung. Anschrijt: Dipl.-Biol. Dr. Petra Blumenroth, Bundesanstalt fUr Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Ref. Geomikrobiologie, Stilleweg 2, 30655 Hannover