Schadstoffbelastung nach dem Elbe-Hochwasser 2002 - UFZ

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

FRANK KRÜGER, WERNER KLEMM, ANNEGRET THIEKEN, HOLGER WEISS, PETER WYCISK ABSCHNITT 2SCHADSTOFF - DEFINITION, HERKUNFT? Möglichkeiten zur Reduzierung der Schadstoffbelastung im Muldesystem Die Nachhaltigkeit der Einträge von Schwermetallen und Arsen auf zwar erhöhtem, Grenzwerte überschreitenden, jedoch für industrielle Reinigungsanlagen uneffektiven teurem Niveau, erfordert neben Maßnahmen zur Reduzierung der Quellen den Einsatz passiver, kostengünstiger Sanierungsverfahren. Grubenwässer und Haldensickerwässer verfügen häufig über hohe Gehalte an Eisen und Aluminium, und damit über ein erhebliches "Selbstreinigungspotenzial" (26, 28). Es ist nämlich möglich, Eisen und Aluminium zur Ausfällung zu bringen. Bei diesen Ausfällungsreaktionen kommt es, abhängig von den konkreten geochemischen Bedingungen zur Entfernung von Schadstoffen aus der gelösten Phase und zur Festlegung im Gewässersediment. Vor allem Arsen, Blei und Zink lassen sich in hohen Konzentrationen an diesen eisen- und aluminiumhaltigen Niederschlägen stabil fixieren und durch Sedimentation aus dem Grubenwasser entfernen. Für die Oxidation des zunächst im Gruben- und Haldensickerwasser anfallenden Fe II sowie für die Sedimentation der Eisen- und Aluminium-Hydroxide sind im jeweiligen Bereich geeignete Bedingungen zu schaffen, so daß dieser Prozeß ohne weiteren Aufwand "natürlich" ablaufen kann. In belasteten Fließgewässsern kann bei ausreichenden Schwebgehalten ebenfalls eine Verringerung der Schwermetall- und As-Konzentrationen erreicht werden. Ein Beispiel für eine natürliche Eintrag. Es ist keine Verringerung der Gehalte in den Sedimenten festzustellen. Für Arsen wird in der Freiberger Mulde sogar eine Erhöhung der Belastung registriert (Abb. 2-7). Ein weiteres Hochwasser wird die neuen Sedimente wiederum flussabwärts transportieren. Für die notwendige Reduzierung dieser Emissionen aus Bergbauanlagen müssen bauliche und geochemische Barrieresysteme installiert und genutzt werden. Der Erosion von belasteten Böden kann durch Flächenstilllegung und Begrünung deutlich entgegnet werden. Die Sanierung von Halden in Ufernähe sollte den Abtrag von belastetem Material bei Hochwasser verhindern. Nachdem hier etwas tiefer eine Quelle hoher anorganischer Schadstoffeinträge im Elbe-Einzugsgebiet betrachtet wurde, wenden wir uns jetzt der Herkunft der zweiten Hauptgruppe von Schadstoffen zu, den organischen Schadstoffe. Sedimentationsfalle liefert der Muldenstausee bei Bitterfeld. Tab. 2-5 gibt eine Bilanzübersicht über den Zeitraum 1992 - 1994 für den Ein- und Austrag der Schwermetalle und As (173). Die Elemente Fe, Pb, Cd, Cu, Cr, As, Zn und Co werden zu mehr als 50% aus dem Wasser entfernt und in das Sediment des Stausees eingelagert. Tab. 2-5 Elementbilanz für den Muldestausee im Zeitraum 08.1992 - 03.10.1994 (173). Verbleib im Element Eintrag t/a Austrag t/a Stausee % As 28 12 57 Pb 43 7 84 Cd 6,1 1,4 77 Co 4,5 2,2 51 Cr 18 5 72 Cu 29 8 72 Ni 33 22 33 U 8,4 4,3 49 Zn 362 175 52 Fe 4871 802 84 Mn 398 265 33 Von Beuge et al. (28) wurde deshalb vorgeschlagen, diesen natürlichen Reinigungsprozess durch Umleitung der Mulde durch ein als geochemische Sedimentationsfalle vorzubereitendes Tagebaurestloch zu nutzen. 2.2 Herkunft organischer Schadstoffe Die organischen Gewässerverunreinigungen stammen ebenfalls sowohl aus diffusen Quellen als auch aus Punktquellen industrieller Direkteinleiter und kommunaler Kläranlagen. Im Gegensatz zu den Schwermetallen gibt es jedoch keine geogen bedingte Grundbelastung. Alle hier behandelten organischen Schadstoffe sind anthropogenen Ursprungs. Ein weiterer Unterschied zu den anorganischen Schadstoffen liegt im Belastungszeitraum. Während die Schwermetalle im Zuge des Erzbergbaus bereits seit Jahrhunderten in das Gewässersystem eingetragen werden, ist die Beeinträchtigung mit der überwiegenden Anzahl organischer Schadstoffe wesentlich jünger und an die Entwicklung der chemischen Industrie z.B. für die Produktion von Kunststoffen, Biozide und Arzneimittel gekoppelt. Als Beispiel sei hier die Lindanproduktion aus dem Bereich Bitterfeld/Wolfen an der Mulde und Fahl- 18
BÖHME M, KRÜGER F, OCKENFELD K, GELLER, W (HRSG, 2005) SCHADSTOFFBELASTUNG NACH DEM ELBE-HOCHWASSER 2002 berg-List bei Magdeburg an der Elbe genannt, die erst in den 1950er Jahren begann und bereits in den 1980er Jahren wieder eingestellt wurde (vgl. Abb. 2-13 und Seite 24). Als Stoffquellen kommen nicht nur die Produktionsstätten in Betracht. Biozide sind als biologisch aktive Stoffgruppe nahezu flächendeckend im Einzugsgebiet der Elbe eingesetzt worden, vor allem in der Landwirtschaft. Diese Schadstoffe bzw. ihre Umwandlungs- und Abbauprodukte gelangten zum einen über Produktionsabwässer direkt ins Gewässernetz. Zum anderen werden Sie aktuell über Erosionsvorgänge im Einzugsgebiet oder auch über den Austrag mit dem Sickerwasser dem Fließgewässer wieder zugeführt, wie es in Abb. 2-8 zu erkennen ist. Gleichzeitig ist anzumerken, dass die verschiedenen Eintragspfade unterschiedlich lange wirken. Es ist einsichtig, dass eine industrielle Direkteinleitung sofort im Gewässer wirksam werden kann. Über die Möglichkeit der Festlegung von Stoffen im Sediment ist aber eine viel längere Wirkungszeit vorprogrammiert. Ähnliches gilt für erosive Vorgänge im Einzugsgebiet. Es kann Jahrzehnte und länger dauern, bis ein erodierter Schadstoff oder dessen Umwandlungsprodukt das Hauptgewässer erreicht. Ein weiterer zu bedenkender Eintrag von Schadstoffen erfolgt über das Grundwasser, wobei auch hier größere, schwer zu kalkulierende Zeiträume veranschlagt werden müssen. Bereits für die sehr mobile Verbindung Nitrat wird mit einer Verweilzeit von 1 bis 100 Jahren im Grundwasserleiter gerechnet, bis es in einem Vorfluter erneut austritt und anschließend deutlich schneller dem Hauptgewässer zugeführt wird. Und so verwundert es auch nicht, dass Lindanverbindungen (hier β-Hexachlorcyclohexan) immer noch in den Sedimenten der Elbe anzutreffen sind (Abb. 2-9), obwohl die Lin- 19 Diffuse Quellen Niederschlag Versickerung Grundwasserleiter Jahre-Jahrhunderte Erosion Jahrzehnte-Jahrhunderte Industrielle und kommunale Direkteinleiter Sofort-Jahrzehnte Abb. 2-8 Eintragspfade und Eintragszeiträume für Schadstoffe in Gewässer. �-HCH in µg/kg 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Abb. 2-9 Zeitliche Entwicklung der ß-Hexachlorcyclohexangehalte in Gewässersedimenten der Elbe bei Schnackenburg und Magdeburg (Daten 18). dan-Produktion schon vor 23 Jahren eingestellt wurde. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von organischen Schadstoffen, die lediglich als Begleitprodukt von Produktionsprozessen entstanden sind, deren Herstellung also weder geplant noch gewollt war. Die Entstehung der Dioxine und Furane ist hier einzugruppieren. Dioxine und Furane stellen ungewollte Nebenprodukte bei chemischen Chlorierungsreaktionen und metallurgischen Prozessen dar. Typische Quellen von Dioxinen, die sich in den Sedimenten der Fließgewässer im Einzugsgebiet der Elbe niedergeschlagen haben, waren z.B. die Magnesium-Produktionsstätten in Bitterfeld an der Mulde und Staßfurt an der Bode/Saale, die bis 1945 in Betrieb waren (103). Diese Belastungen sind bis heute in Sedimenten der Nebenflüsse und der Elbe wirksam. Aufgrund der hohen Persistenz dieser Stoffe ist nicht damit zu rechnen, dass sich die Belastung der Umwelt in naher Zukunft verringern wird. Im folgenden Abschnitt geben wir einen Überblick über die Entwicklung der Bergbau- und Industrieregion Bitterfeld/Wolfen. Sie steht als Beispiel für die Entstehung einer bedeutenden industriellen Kontaminationsquelle im Elbe-Einzugsgebiet. 2.2.1 Industriehistorische Entwicklung der Region Bitterfeld–Wolfen Die Industrieregion Bitterfeld-Wolfen ist Teil des Mitteldeutschen Industriedreiecks, das die Zentren Leipzig, Halle und Bitterfeld einschließt. In Bitterfeld wurden Braunkohlenflöze seit Mitte des 19. Jahrhunderts abgebaut. Dies war ausschlaggebend für die Ansiedlung chemischer Industrie am Ende des 19. Jahrhunderts, die sich in den folgenden Jahrzehnten zur Großindustrie entwickelte (Abb. 2-10).
Seite 1 und 2: UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig
Seite 3 und 4: BÖHME M, KRÜGER F, OCKENFELD K, G
Seite 19: BÖHME M, KRÜGER F, OCKENFELD K, G
Seite 53 und 54: WHO-TEQ ng/kg BÖHME M, KRÜGER F,
Seite 71 und 72:
BÖHME M, KRÜGER F, OCKENFELD K, G
Seite 73 und 74:
Seite 75 und 76:
Seite 77 und 78:
Seite 79 und 80:
Seite 81 und 82:
Seite 83 und 84:
Seite 85 und 86:
Seite 87 und 88:
Seite 89 und 90:
Seite 91 und 92:
Seite 93 und 94:
Seite 95 und 96:
Seite 97 und 98:
Seite 99 und 100:
Seite 101 und 102:
Seite 103:
Alle anzeigen

Schadstoffbelastung nach dem Elbe-Hochwasser 2002 - UFZ

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?