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Pyrithaltige Sedimente aus dem Braunkohletagebau Zwenkau/Sachsen als Reservoir von Spurenelementen und deren verwitterungsbedingte Freisetzung

  • Michael Kittsteiner
  • Alexander Pleßow
  • Hartmut Heinrichs
Part of the Geowissenschaften + Umwelt book series (GEOUMWELT)

Zusammenfassung

Drei Sedimente aus dem unverritzten Anstehenden wurden beprobt. Im geologischen Profil entsprechen sie den drei mächtigsten Schichten, aus denen sich das Haldenmaterial im wesentlichen zusammensetzt. Die Proben wurden nach Korngrößen getrennt und anschließend sowohl mineralogisch als auch geochemisch untersucht. Die Sedimente stellen insgesamt kein besonderes Spurenmetallreservoir dar. Nur wenige Neben- und Spurenbestandteile wie S, Mo, C, As, Cd und Sb sind im Vergleich zum natürlichen Hintergrund signifikant angereichert. Die Pyritgehalte liegen im Mittel zwischen 2,8 und 7,9 % FeS2. Die Oxidation von Pyrit führt zur Bildung von Schwefelsäure, welche vor allem mit den basischen Oxiden der Alumosilikate reagiert. Ein Maß für diese Reaktion ist die Säureneutralisationskapazität. Ausgehend von der Annahme, daß 20 % des Kippenmaterials oxidieren, und dabei das gesamte Aciditätspotential der Eisendisulfide umgesetzt wird, lassen sich auf der Grundlage von Elementmassenbilanzen die freiwerdenden Spurenelementmengen ermitteln.Gegenüber unbelasteten Grundwässern entsprechen diese Werte Anreicherungsfaktoren von AF = 3.000-10.000 für Mo > As, AF = 1.000-2.000 für Sb > Co, Pb, AF = 100-1.000 für Cu > Cr > Ni und AF = 10- 100 für V > Cd > Zn > Rb > Ba. Die berechneten Konzentrationen unterscheiden sich indessen für die meisten Elemente von den Analysenwerten oberflächennaher Sickerwässer, mit denen man analog folgende Anreicherungsfaktoren erhält: AF = 1.000-3.500 für V > Co, Cr, AF = 100-1.000 für As > Sr, Li, Ni > Pb > Zn und AF = 10-100 für Cd > Cu > Mn > Sb. Die Anreicherungen von Spurenelementen in Sickerwässern sind nicht allein mit der Pyritauflösung zu erklären, sondern ganz wesentlich auch die Folge von Freisetzungen alumosilikatisch gebundener Spurenelemente.

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Literatur

  1. Alpers CN, Blowes DW, Nordstrom DK, Jambor J.L. (1994) Secondary Minerals and Acid Mine-water Chemistry. In: Jambor JL, Blowes D.W. (eds) Short Cource Handbook on Environmental Geochemistry of Sulfide Mine Wastes. Mineralogical Association of Canada, Waterloo Ontario, 22: 247–270Google Scholar
  2. Bellmann HJ, Starke R (1990) Ausbildung und Lithogenese des marinen Oligozäns der Leipziger Bucht. Nachr D Geol Ges 43: 14–15Google Scholar
  3. Bigham JM, Schwertmann U, Pfab G (1996) Influence of pH on mineral speciation in a bioreactor simulating acid mine drainage. Appl Geochem 11: 845–849CrossRefGoogle Scholar
  4. Boss CB, Fredeen K.J. (1997) Concepts, Instrumentation, and Techniques in Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry. The Perkin-Elmer Corporation, Norwalk, CT., 101 ppGoogle Scholar
  5. Brumsack H-J. (1981) A simple method for the determination of sulfide-and sulfate-sulfur in geological materials by using different temperatures of decomposition. Fresenius Z Anal Chem 307: 206–207CrossRefGoogle Scholar
  6. Cesnovar R, Pentinghaus H (1997) Anthropogener und geogener Einfluß auf die regionale Hydrogeochemie durch Öffnung der Braunkohlelagerstätten: Mineralogische Signatur des Abraums in Cospuden. Beiheft Eur J Mineral 9: 71Google Scholar
  7. Deer WA, Howie RA, Zussman J (1965a) Rock-forming Minerals, 3-Sheet Silicates. Longmans, London, 270 ppGoogle Scholar
  8. Deer WA, Howie RA, Zussman J (1965b) Rock-forming Minerals, 5-Non-Silicates. Longmans, London: 371 ppGoogle Scholar
  9. Deer WA, Howie RA, Zussman J (1982) Rock-forming Minerals, 1A-Orthosilicates. Longman Group, London, 919 ppGoogle Scholar
  10. Drever J.L. (1973) The preparartion of oriented clay mineral specimens for x-ray diffraction analysis by a filter-membrane peel technique. Am Mineral 58: 553–554Google Scholar
  11. Ferguson J (1988) Mathematics in Geology. Allen & Unwin, London, 299 ppGoogle Scholar
  12. Flehmig W, Kurze R (1973) Die quantitative infrarotspektroskopische Phasenanalyse von Mineralmengen. N Jb Mineral Abh 119: 101–112Google Scholar
  13. Hartmann G (1994) Late-medieval glass manufacture in the Eichsfeld region (Thuringia, Germany). Chem Erde 54: 103–128Google Scholar
  14. Heinrichs H, Herrmann A.G. (1990) Praktikum der Analytischen Geochemie. Springer, Berlin, 669 S.Google Scholar
  15. Heydemann A (1995) Unveröffentlichtes Skript zum Sedimentpetrographischen Praktikum Teil 2. Geochemisches Institut, Universität GöttingenGoogle Scholar
  16. Huerta-Diaz MA, Morse J.M. (1992) Pyritization of trace metals in anoxic marine sediments. Geochim Cosmochim Acta 56: 2681–2702CrossRefGoogle Scholar
  17. Jasmund K, Lagaly G (Hrsg; 1993) Tonminerale und Tone-Struktur, Eigenschaften, Anwendung und Einsatz in Industrie und Umwelt. Steinkopf, Darmstadt, 490 S.Google Scholar
  18. Kittsteiner M (1998) Mineralogisch-geochemische Charakterisierung und Elementmassenbilanzierung pyrithaltiger Sedimente aus den Braunkohlentagebauen Zwenkau und Garzweiler. Diplomarbeit im Fachbereich Geowissenschaften der Universität Göttingen, 70 S.Google Scholar
  19. Koch H-P. (1993) Sulfidgenese in Sedimenten des Rheinischen Schiefergebirges. Dissertation im Fachbereich Geowissenschaften der Universität Göttingen, 76 S.Google Scholar
  20. LE Maitre R.W. (1979) A new generalised petrological mixing model. Contrib Mineral Petrol 71: 133–137CrossRefGoogle Scholar
  21. MIBRAG (Hrsg, 1996) Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft mbH GÖ Öffentlichkeitsarbeit: Tagebau Zwenkau. Faltbroschüre, 12 S.Google Scholar
  22. Murad E, Schwertmann U, Bigham JM, Carlson L (1994) Mineralogical characteristics of poorly crystallized precipitates formed by oxidation of Fe2+ in acid sulphate waters. In: Alpers CN, Blowes DW (eds) Environmental Geochemistry of Sulfide Oxidation. Am Chem Soc Symp Series 550: 190–200Google Scholar
  23. Obermann P, Van Berg W, Wisotzky F (1993) Endbericht über die Untersuchungen zu den Auswirkungen der Abraumkippen im Rheinischen Revier auf die Grundwasserbeschaffenheit. Unveröffentl. Bericht, Ruhruniversität Bochum, 181 S.Google Scholar
  24. Pleßow A (1999) Verfahren zur Bestimmung der Migrationsformen von Spurenelementen in Sickerwässern und Porenlösungen sulfidhaltiger Abraumhalden. Dissertation im Fachbereich Geowissenschaften der Universität Göttingen. VWF Verlag für Wissenschaft und Forschung, Berlin, 158 S.Google Scholar
  25. Pleßow A, Bielert U, Heinrichs H, Steiner I (1997) Problematik der Grundwasserversauerung und das Lösungsverhalten von Spurenstoffen. In: Matschullat J, Tobschall HJ, Voigt H-J. (Hrsg) Geochemie und Umwelt — Relevante Prozesse in Atmo-, Pedo-und Hydrosphäre. Springer, Berlin, S. 395–408Google Scholar
  26. Potts P.J. (1987) A Handbook of Silicate Rock Analysis. Blackie & Son Ltd, Glasgow, 622 ppGoogle Scholar
  27. Raiswell R, Plant J (1980) The incorporation of trace elements into pyrite during diagenesis of black shales. Beon Geol 75: 684–699CrossRefGoogle Scholar
  28. Schröcke H, Weiner K.L. (1981) Mineralogie. De Gruyter, Berlin, 952 S.CrossRefGoogle Scholar
  29. Taylor SR, McLennan S.M. (1985) The Continental crust — it’s Composition and Evolution. Blackwell Scientific, Oxford, 312 ppGoogle Scholar
  30. UMWELTBUNDESAMT (1997) Daten zur Umwelt — Der Zustand der Umwelt in Deutschland. Schmidt-Verlag, Berlin, 570 S.Google Scholar
  31. Van Breemen N, Driscoll CT, Mulder J (1984) Acidic deposition and internal proton sources in acidification of soils and waters. Nature 307: 599–604.CrossRefGoogle Scholar
  32. Wedepohl K-H. (1995) The composition of the continental crust. Geochim Cosmochim Acta 59: 1217–1232CrossRefGoogle Scholar
  33. Wilson M.J. (ed; 1987) A Handbook of Determinative Methods in Clay Mineralogy. Blackie & Son Ltd, Glasgow, 308 ppGoogle Scholar
  34. Wisotzky F (1994) Untersuchungen zur Pyritoxidation in Sedimenten des Rheinischen Braunkohlenreviers und deren Auswirkungen auf die Chemie des Grundwassers. Besondere Mitteilungen zum Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch 58, Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Essen, 153 S.Google Scholar

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000

Authors and Affiliations

  • Michael Kittsteiner
  • Alexander Pleßow
  • Hartmut Heinrichs

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