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

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.