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Kurzbericht
zu den Forschungsberichten 2005 bis
2007 zur Thematik
Gefährdungspotenzial
Steinkohlenhalden
Zwickau/Oelsnitz
Forschungsnehmer:
G.U.B. Ingenieur AG
Katharinenstraße 11
08056 Zwickau
Bearbeiter: M. Frenzel
Beak Consultants GmbH
Am St. Niclas Schacht 13
09599 Freiberg
Bearbeiter: Dr. T. Hertwig
Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowis-
senschaften
Institut für Abfallwirtschaft
und Altlasten
TU Dresden, Pratzschwitzer Str. 15, 01796
Pirna
Bearbeiter: Dr. S. Willscher
Freiberg, den 16.10.2009
Erstellt durch: Dr. M. Felix, A. Sohr, Dr. P. Riedel, L. Assmann
Freistaat
Sachsen
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
1

 
0 VORBEMERKUNG.........................................................................................5
1
ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................5
2
ANLASS UND ZIELSTELLUNG....................................................................11
3
KURZCHARAKTERISTIK DER STEINKOHLENBERGEHALDEN ...............12
3.1 Bestand Steinkohlebergehalden Reviere Zwickau und Lugau/Oelsnitz........12
3.2 Haldenrelevante Kenndaten .........................................................................12
4 UNTERSUCHUNGSKONZEPT....................................................................20
4.1 Literatur- und Datenrecherche......................................................................20
4.2 Feldbegehungen, Kartierung ........................................................................20
4.3 Grablöcher, Schürfe .....................................................................................21
4.4 Kleinrammbohrungen....................................................................................21
4.5 Bohrungen, Grundwassermessstellen
..........................................................21
4.6
Probenahme und chemische Analytik...........................................................21
4.7 Temperaturmessungen.................................................................................23
4.8 Durchflussmessungen ..................................................................................23
4.9
Forstliche und vegetationskundliche Betrachtungen.....................................23
4.10 Sickerwassermodellierung (BOWAHALD) ....................................................24
4.11 Strömungsmodellierung (FEFLOW)..............................................................24
4.12 Stofftransportmodellierung (PHREEQC).......................................................24
4.13
Säulenversuche und sequentielle Extraktion................................................25
4.14
Untersuchung von Haldenmaterialien auf Schwefelmodifikationen ..............25
4.15 Mikrobiologie.................................................................................................25
4.16
Ableitung des formalisierten Bewertungsschemas für die
Steinkohlenhalden ........................................................................................27
4.17
Haldenpriorisierung mit Einschätzung des Gefährdungspotenzials ..............27
4.18 Erarbeitung Branchenblatt Steinkohlenbergbauhalden.................................27
5 ERGEBNISSE DER DETAILUNTERSUCHUNGEN .....................................27
5.1 Feststoffuntersuchungen (Bergematerial und Boden)...................................27
5.1.1 Feststoffanalysen..........................................................................................27
5.1.2
Untersuchung der Schwefelmodifikationen...................................................32
5.1.3 Eluatanalysen ...............................................................................................35
5.1.4
Säulenversuche und sequentielle Extraktion................................................39
5.1.5 Mikrobiologische Untersuchungen................................................................41
5.2 Wasseruntersuchungen................................................................................44
5.2.1 Haldensickerwasser......................................................................................44
5.2.2 Grundwasser.................................................................................................51
5.3 Hydrogeologische und geochemische Modellierung.....................................57
5.3.1 Sickerwassermodellierung (BOWAHALD) ....................................................57
5.3.2
Strömungsmodellierung (FEFLOW)..............................................................59
5.3.3 Stofftransportmodellierung (PHREEQC) .......................................................61
5.4 Bodenluft.......................................................................................................70
6 FORSTLICHE STANDORTAUSWERTUNG.................................................71
7 VERALLGEMEINERBARE ERGEBNISSE...................................................75
7.1 Formalisiertes Bewertungsschema für Steinkohlenhalden ...........................75
7.2
Haldenpriorisierung mit Einschätzung des Gefährdungspotenzials ..............82
2

7.2.1 Revier Zwickau .............................................................................................83
7.2.2 Revier Lugau/Oelsnitz...................................................................................84
7.3 Branchenblatt Steinkohlenbergehalden ........................................................84
8 DATENBANK STEINKOHLENHALDEN SACHSEN.....................................85
9 EINZULEITENDE/WEITERZUFÜHRENDE MAßNAHMEN..........................86
9.1 Weiterer Forschungsbedarf...........................................................................86
9.2
Behördlicher und sonstiger Handlungsbedarf...............................................87
9.2.1 Kurzfristige Maßnahmen...............................................................................87
9.2.2
Mittel- bis langfristige Maßnahmen ...............................................................88
10 LITERATUR..................................................................................................90
11 TABELLENVERZEICHNIS ...........................................................................90
12 ABBILDUNGSVERZEICHNIS.......................................................................92
13 ANLAGENVERZEICHNIS.............................................................................93
3

 
Abkürzungsverzeichnis
ALASKA Altlastenkataster Bergbau
AOX
Adsorbierbare Organisch gebundene Halogene
AP Arbeitspaket
APV ausgetauschtes Porenvolumen
BG Bestimmungsgrenze
B GW
Besorgniswerte für Grundwasser, Wirkungspfad Boden
Grundwasser
Mensch, LfUG,
ORIENT
B OW
Besorgniswerte für Oberflächenwasser – aquatische Lebensgemeinschaften nach LfUG 6/02
BHD Brusthöhendurchmesser
BBodSchV Bundesbodenschutzverordnung
D GW
Dringlichkeitswerte für Grundwasser, Wirkungspfad Boden
Grundwasser
Mensch, LfUG,
ORIENT
DU Detailuntersuchung
ESA Eluierbare Stoffmengenanteile
FEB Formale Erstbewertung
FIS Fachinformationssystem
G
Geringfügigkeitsschwellen für Schadstoffgehalte im Grundwasser nach LAWA 12/2004
GEFA
Computerprogramm zur Erfassung und Bewertung von Altlastverdachtsflächen
GEFAHALD steinkohlenhaldenspezifische Erweiterung der konventionellen Bewertungsmethodik GEFA
GOK Geländeoberkante
GV Glühverlust
GW Grundwasser
GWM
Grundwassermessstelle (Stand und Beschaffenheit)
GWN Grundwasserneubildung
HE Historische Erkundung
HW 2002
Luftbilder aus der Befliegung zum Hochwasser 2002
Θ
s
Wassergehalt bei Sättigung
Θ
FC
Wassergehalt bei Feldkapazität
Θ
WP
Wassergehalt bei Welkepunkt
Θ
r
Residualer Wassergehalt
KA 5
Bodenkundliche Kartieranleitung
K
f
hydraulische Leitfähigkeit [m/s]
K
s
gesättigte hydraulische Leitfähigkeit [m/s]
K
u
ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit [m/s]
LF Elektrische Leitfähigkeit
LRA Landratsamt
MAK
maximale Arbeitsplatzkonzentration
MPN Most Probable Number
n
eff
nutzbares Porenvolumen / nutzbare Porosität
OBA Sächsisches Oberbergamt
OE Orientierende Erkundung
OU Orientierende Untersuchung
OW Oberflächenwasser
pF Saugspannung
PW SiWa
Prüfwert für Schadstoffgehalte im Sickerwasser nach LfUG 6/2002 (BBodSchV)
RKS Kleinrammbohrung
SA Sanierung
SALKA Sächsisches Altlastenkataster
S
s
Spezifischer Speicherkoeffizient
SI Sättigungsindex
SW
Sickerwasser / Infiltration
TIN
Triangulated Inregular Network
UBG Umweltbetriebsgesellschaft
UIS
Umweltinformationssystem (des LfUG)
Vfm/ha
Vorratsfestmeter je Hektar
ZAZ Zweckverband Abfallwirtschaft Zwickau
4

 
0
VORBEMERKUNG
Der Bericht stellt eine Kurzfassung der umfangreichen Forschungsberichte zum
Thema „Gefährdungspotenzial Steinkohlenhalden Zwickau/Oelsnitz“ dar. Das For-
schungsvorhaben wurde von einer Gemeinschaft von Forschungsnehmern, beste-
hend aus G.U.B. Ingenieur AG Zwickau, Beak Consultants GmbH Freiberg und dem
Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten der TU Dresden im Zeitraum 2005 bis 2007
realisiert. Eingegangen sind außerdem Arbeitsergebnisse der Boden- und Grund-
wasserlabor GmbH Dresden und des Ingenieurbüros Neef Zwickau.
Die Inhalte wurden im Vergleich zu den Originalberichten stark gekürzt bzw. zusam-
mengefasst. In Ergänzung zu den im Sächsischen Altlastenkataster SALKA erfass-
ten Daten wurde eine Steinkohlenhaldendatenbank für Sachsen (Reviere Zwickau,
Lugau/Oelsnitz und Freital) aufgebaut.
Als Grundlage für weiterführende fachliche Diskussionen bzw. Entscheidungen zu
dieser Thematik sollten neben dem SALKA, die Steinkohlenhaldendatenbank bzw.
die Originalberichte (in den Archiven des LfULG und des SOBA einsehbar) zu Rate
gezogen werden.
Um eine eindeutige Zuordnung der Halden zu gewährleisten, erfolgt im vorliegenden
Kurzbericht die Haldenkennzeichnung über das Revierkürzel „ZWI“ für Zwickau und
„OEL“ für Lugau/ Oelsnitz und die jeweilige laufende Nummer. Die verbalen Halden-
bezeichnungen sind Tab. 1 bzw. 2 zu entnehmen.
1 ZUSAMMENFASSUNG
In den ehemaligen Steinkohlenbergbaurevieren Zwickau und Lugau/Oelsnitz existie-
ren rund 80 Steinkohlenbergehalden, die eine wesentliche Schwermetallquelle für die
Schutzgüter darstellen.
Da sich das bergbaulich gewonnene Haldenmaterial signifikant vom Ablagerungsort
unterscheidet, sind die Steinkohlenbergehalden gemäß sächs. Handbuch zur Altlas-
tenbehandlung generell als Verdachtsflächen zu betrachten.
Bisher lagen nur wenige systematische Untersuchungen zu den Bergehalden vor. Im
Rahmen des Forschungsprojektes wurde der inhomogene Kenntnisstand zu den
Steinkohlenbergehalden beider Reviere durch intensive Literatur-, Datenbank- und
Archivrecherche analysiert, zusammengefasst und systematisiert.
Zur Verbesserung des Prozessverständnisses und zur Bewertung des Gefährdungs-
potenzials der Steinkohlenbergehalden wurden außerdem in den Revieren Zwickau
und Revier Lugau/ Oelsnitz je zwei Halden vertiefend untersucht. Die Auswahl dieser
4 vertiefend zu untersuchenden Halden erfolgt unter dem Gesichtspunkt, die halden-
spezifischen Probleme möglichst in ihrer gesamten Breite zu erfassen, um eine
Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Halden zu ermöglichen. Folgende Halden
wurden anhand typischer Eigenschaften ausgewählt.
Halde 10 Revier Zwickau:
Plateauhalde mit aktuellen Branderscheinungen
(Steinkohlenbergehalde mit angrenzendem Koh-
leschlammteich und aufliegender Deponie), kein
öffentlicher Zugang
5

Halde 45 Revier Zwickau:
Plateauhalde (Steinkohlenbergehalde mit mehre-
ren Kohleschlammteichen) Nutzung u. a. als
Kleingarten
Halde 10 Revier Lugau/Oelsnitz: ältere Kegelhalde, teilweise abgeflacht (Steinkoh-
lenbergehalde mit kleineren Müllhalden), bewal-
det. Sie repräsentiert mehr als 50 % der Halden
im Gebiet Lugau/Oelsnitz
Halde 17 Revier Zwickau/Oelsnitz: jüngere Plateauhalde mit aktuellen Branderschei-
nungen (Steinkohlenbergehalde mit Kohle-
schlamm und Schlackeablagerungen), Nutzung
als Park- und Freizeitfläche, hier nur Untersu-
chung der Vegetation
Die Untersuchungen umfassten folgende Themenkomplexe:
Historische Nacherkundung
Detaillierte technische Erkundung und Monitoring
Spezielle geochemische und mikrobiologische Untersuchungen
Untersuchungen zum Prozessverständnis (Säulenversuche, Sickerwasser-, Strö-
mungs- und Transportmodellierungen u. a.)
Forstliche Standortauswertung
Entwicklung, Verifizierung und Anwendung eines Haldenbewertungsschemas.
Die Ergebnisse der Untersuchungen an den 4 Halden erlauben folgende Aussagen:
I. Halden als Schadstoffquelle
Schadstoffpotenzial (Ist-Stand)
o
Das bergbauspezifische Haldeninventar besitzt hohe Schwermetallkonzentrati-
onen im Feststoff und im Eluat. Besonders die Gehalte an As, Cd, Ni und Zn
sind typisch für die Bergehalden der Steinkohlenreviere. Die Gehalte über-
schreiten die entsprechenden Prüfwerte des Bodens und die Sickerwasser-
prüfwerte nach Bundesbodenschutzverordnung um das Mehrfache. Insbeson-
dere die Prüfwerte des Bodens für die Kleingartennutzung werden an der Halde
ZWI 45 gravierend überschritten (um das 10- bis 200-fache).
o
Die Halden weisen auf Grund ihrer spezifischen Schüttungsentwicklung, unter-
schiedlicher Produktionszeiten und unterschiedlicher geologischer Herkunft des
Bergematerials ein unterschiedliches Stoff- und demzufolge Schadstoffpotenzial
auf.
o
Das spezifische Austragspotenzial der unterschiedlichen Haldenmaterialien so-
wie die verschieden hohe Mobilität der Metalle wurden durch Eluatuntersu-
chungen sowie sequenzielle Extraktion und Säulenversuche belegt. Hohe mobi-
le Anteile zeigen vor allem die Schwermetalle Cd, Ni und Zn. Da vielen Halden
eine wirksame Oberflächenabdichtung fehlt, sind diese Schwermetalle in den
Haldensickerwässern in Konzentrationen bis in den mg-Bereich wiederzufinden.
Es zeigen sich direkte Abhängigkeiten vom Disulfidgehalt der Haldensubstrate
sowie dem Stadium des Versauerungsprozesses. Die in den Sickerwässern ge-
lösten Schwermetalle gehen bei ungünstigen hydrogeologischen Verhältnissen
in die oberen Grundwasserstockwerke über. Haldennahe Oberflächengewässer
werden teilweise stark durch den Eintrag von Schwermetallen beeinträchtigt.
Sowohl im Oberflächenwasser als auch in den Sedimenten sind Schwermetall-
6

o
Aktive Haldenbrände bewirken eine Veränderung der Haldensubstrate in Rich-
tung erhöhtes Austragspotenzial der Schadstoffe (Untersuchungen dazu an der
Halde 10 Zwickau, insgesamt werden an 6 Halden aktuell Haldenbrände beo-
bachtet).
Typische Umsetzungsprozesse in den Halden
o
Die Haldenbrände bewirkten bezüglich des Austragspotenzials der Schadstoffe
durch das „Rösten“ der Sulfide eine Freisetzung der ursprünglich in den wenig/
nichtlöslichen Sulfiden enthaltenen Schwermetalle (z. B. Cd, Zn, Ni), so dass
sie für die Auslaugung durch infiltrierende Niederschlags- bzw. sich nach der
Teufe zu bewegende Haldensickerwässer zur Verfügung stehen.
o
Die Sulfidoxidation erfolgt weiterhin im Rahmen der „normalen“, nicht thermisch
induzierten Verwitterungsvorgänge. Damit erfolgt eine chemisch und mikrobio-
logisch kontrollierte Schadstofffreisetzung, mit der eine Versauerung der Si-
ckerwässer, eine Lösung der Schwermetalle sowie eine starke Erhöhung der
Salzfrachten einhergehen.
o
Der endgültige Schadstoffaustrag aus der Halde wird weiterhin von Prozessen
der Schadstofffixierung/-immobilisierung im Haldenkörper gesteuert. Diese Pro-
zesse gehen vordergründig an Schichtgrenzen vor sich, die meist geochemi-
sche Barrieren darstellen.
Methodik zur Untersuchung der Umsetzungsprozesse
o
Die Umsetzungsprozesse in den Haldenkörpern können durch Feststoff- und
Eluatuntersuchungen ansatzweise erkannt werden. Effektivere Methoden stel-
len die unterschiedlichen Säulenversuche, eine sequentielle Extraktion der Pro-
ben, die Untersuchung der vorkommenden Schwefelmodifikationen sowie eine
Quantifizierung schwefel- und eisenoxidierender bzw. sulfat- und eisenreduzie-
render Mikroorganismen dar.
o
Gesättigte Säulenversuche nach der Musterleistungsbeschreibung „Laborative
Untersuchungen zur Sickerwasserprognose im Rahmen der DU“ des LfUG er-
geben schnelle Informationen über das allgemeine Elutionsverhalten der Hal-
denmaterialien in Abhängigkeit von der Zeit. Es können Daten zum Quellterm
und zum Transportterm für die Sickerwasserprognose daraus ermittelt werden.
o
Ungesättigte Säulenversuche erbringen Daten über das Mobilisierungsverhal-
ten der Schadstoffe unter veränderten pH- und Redoxbedingungen, die den
Felddaten, z. B. den Sickerwassergehalten, sehr nahe kommen (z. B. für Cd,
Zn und Ni als mobile Metalle; Cu, Pb und As als eher gebundene Metall(oid)e),
da hier realitätsnähere Versuchsbedingungen vorliegen. Durch den höheren
Sauerstoffanteil finden biochemische Umsetzungsprozesse und eine verstärkte
Oxidation mineralischer Disulfide statt.
o
Inokulierte ungesättigte Säulenversuche schaffen Erkenntnisse über das ver-
stärkte Mobilisierungsverhalten der Metall(oid)e, das die Bedingungen vor allem
in den chemisch und mikrobiologisch aktiven Zentren der Halde nachvollziehen
lässt.
o
Mit o. g. drei verschieden durchgeführten Säulenversuchen (Quellterm) konnten
umfangreiche Erkenntnisse über das Elutionsverhalten des Haldeninventars
gewonnen werden. Auf Grund der inhomogenen Zusammensetzung und der
unterschiedlichen biogeochemischen Aktivitäten in den Halden existieren unter-
schiedliche Zonen, die jeweils durch die verschiedenen Säulenversuche abge-
7

o
Die Ergebnisse der sequentiellen Extraktion erlauben ein gesichertes Verständ-
nis der Ergebnisse aus den Untersuchungen der S4-Eluate, der Säulenversu-
che, sowie des Verhaltens der Schwermetalle in Abhängigkeit vom Teufenprofil
der Halden, da die Bindungsverhältnisse und das Mobilitätsverhalten der Ele-
mente in unterschiedlichen Haldenbestandteilen beschrieben werden.
o
Für die Umsetzungsprozesse in den Halden sind außerdem die unterschiedli-
chen Schwefelmodifikationen in den Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten
von Bedeutung. Durch die Haldenbrand-, Verwitterungs- sowie die geoche-
misch und mikrobiologisch induzierten Oxydationsvorgänge erfolgt generell die
Umwandlung des Sulfidschwefels in Sulfatschwefel (mit Schadstofffreisetzung
und Versauerung). Überwiegend mikrobiologische Vorgänge können aber auch
eine Sulfatreduktion bewirken, die wiederum zur Immobilisierung der ehemals
mobilisierten Schadstoffe führt.
o
Die Umsetzungsprozesse haben die Bildung unterschiedlicher Sekundärmine-
rale zur Folge. Im Zuge der bisherigen Untersuchungen konnte lediglich Gips
eindeutig diagnostiziert werden. Von anderen Haldenstandorten ist eine Viel-
zahl von Sekundärmineralen bekannt.
o
An allen Haldenstandorten konnte ein enger Zusammenhang der gefundenen
Mikroorganismen-Populationen mit den chemisch-physikalischen Parametern
des jeweiligen Standortes festgestellt werden. Die Mikroorganismen können
sehr gut zur Charakterisierung der biogeochemischen Vorgänge in den Halden
herangezogen werden und stellen geeignete komplexe Indikatoren der unter-
schiedlichen Stoffströme (saline und saure Wässer, anorganische und organi-
sche Nährstoffe) in den einzelnen Halden dar. Infolge der unterschiedlichen
Umweltbedingungen an den verschiedenen Haldenstandorten zeigen die Mik-
roorganismen eine hohe standort-spezifische Diversität.
Schadstoffpotenzial (Prognose)
o
Anhand der Säulenversuche konnten Prognosen bezüglich des weiteren Ver-
sauerungspotenzials der verschiedenen Halden gegeben werden. Im Falle der
Vertrauens-Schacht Halde in Lugau konnte für viele Schwermetalle gezeigt
werden, dass bei einer fortschreitenden Versauerung des Haldenmaterials mit
einer Erhöhung der Konzentrationen in den Sicker- und Grundwässern um ein
Vielfaches zu rechnen ist, so dass Handlungsbedarf besteht. Auch für die nicht
von der Deponie beeinflussten Bereiche der Morgenstern-Schacht III-Halde in
Zwickau, in denen thermisch aktive Zonen die Umsetzungsprozesse der mine-
ralischen Disulfide vorantreiben, ist Handlungsbedarf zur Unterbindung dieser
Prozesse und damit eines Eintrages von Metall(oid)en in das umliegende
Grund- und Oberflächenwasser gegeben.
o
Mit Hilfe der Säulenversuche und der Abschätzung der Sickerwasserneubil-
dungsrate konnte eine erste Quantifizierung des Schadstoffaustrages aus den
Halden vorgenommen werden (Frachtabschätzung durch Grund- und Sicker-
wassermodellierung). Aus einer stärker versauerten Halde wie der Halde OEL
10 können bis zu 6.000 kg/a Zink, 33 kg/a Cadmium, 1,6 kg/a Blei, 126 kg/a Ni-
ckel sowie 74.000 kg/a Sulfat in das Grund- und Oberflächenwasser abfließen.
Bei einer Hochrechnung über alle Haldenstandorte ergibt sich daraus eine er-
hebliche weiträumige Befrachtung des Grund- und Oberflächenwassers.
8

o
Werden keine weiteren Maßnahmen zur Verminderung des Schadstoffaustra-
ges unternommen, werden der Schadstoffaustrag aus den Halden und der Ein-
trag in die Grund- und Oberflächenwässer noch über mehrere Jahrhunderte
andauern.
Die Charakterisierung der Steinkohlebergehalden (wesentliche Primärdaten wurden
in der ACCESS-Datenbank „Gefährdungspotenzial Steinkohlenhalden Sachsen“ ab-
gelegt) bildet die Grundlage für eine Gefährdungsabschätzung.
II. Gefährdungspotenzial
Wirkungspfadbezogene Einschätzung
Für den direkten Wirkungspfad
Boden-Mensch
ergaben sich an allen drei unter-
suchten Halden Überschreitungen der Prüfwerte für As, Pb und Cd bei Nutzung als
Park- und Freizeitfläche. Für die Halde OEL 10 stellen die Schadstoffe der Halden-
substrate auf dem direkten Kontaminationspfad
Boden-Mensch
aufgrund der Höhe
der Gehalte sowie der meist vorhandenen Haldenabdeckungen und Vegetationsent-
wicklung solange keine Gefährdung für den Menschen dar, solange die Vegetations-
schicht nicht zerstört wird.
Auf der kleingärtnerisch genutzten Halde ZWI 45 ergaben sich zusätzlich für den
Wirkungspfad
Boden-Nutzpflanze-Mensch
Überschreitungen der Prüf- und teilwei-
se der Maßnahmewerte für As, Pb und Cd. Ein Gefährdungspotenzial ist nachgewie-
sen und im Einzelfall zu bewerten. Kritisch ist nach derzeitigem Kenntnisstand vor al-
lem die kleingärtnerische Nutzung.
Der Sickerwasserabstrom der drei untersuchten Halden weist erhebliche Belastun-
gen durch die Schwermetalle Cd, Ni und Zn auf. Dies führt über Direkteintrag durch
fehlende Deckschichten zu einem erheblichen
Grundwasser
schaden der oberflä-
chennahen Grundwasserleiter. Die Geringfügigkeitsschwellen werden um ein Vielfa-
ches überschritten. Derart kontaminierte Grundwässer sind nicht ohne kostenintensi-
ve Aufbereitung nutzbar. In der Halde „An der Planitzer Straße“ ist eine Verunreini-
gung des oberen lokalen GWL aufgrund der vorhandenen Deckschichten nicht ab-
leitbar.
Durch mittel- und unmittelbar ins Oberflächenwasser gelangende Haldensickerwäs-
ser wird besonders die Qualität der kleineren Gewässer beeinträchtigt. Für den Wir-
kungspfad
Oberflächenwasser-Aquatische Lebensgemeinschaft
ergeben sich
teilweise sehr starke Überschreitungen der Besorgniswerte der Parameter Cd, Ni, Hg
und Zn. Ein hinreichender Gefahrenverdacht für das Vorliegen einer Altlast ist bei
den untersuchten Halden im Zwickauer und im Lugau/Oelsnitzer Revier gegeben.
Der Zustrom haldenbürtiger Sickerwässer führt zur Befrachtung der Oberflächenge-
wässer mit Schwermetallen sowie zur Anreicherung dieser in den Sedimenten der
Gewässer und damit zur Beeinträchtigung des Lebensraumes Fließgewässer.
Gelangen die stark kontaminierten sowie stark betonaggressiven Haldensickerwäs-
ser in die Kanalisation, dann bewirken sie eine Befrachtung der Aufgabewässer der
kommunalen Wasserreinigungsanlagen. Dies führt zur Erhöhung der Instandhal-
tungskosten am kommunalen Abwasserentsorgungsnetz sowie zur Erhöhung der
Entsorgungskosten der schwermetallhaltigen Klärschlämme.
9

Durch die noch vereinzelt auftretenden Haldenbrände kommt es in den aktuell unter-
suchten Fällen nicht zu einer unmittelbaren Beeinträchtigung des Menschen über
den
Luftpfad
. Ein längerer Aufenthalt, vor allem in bodennahen Luftschichten über
dem Brandherd ist aufgrund der Anreicherungen von SO
2
und CO
2
sowie der Abrei-
cherung von O
2
zu vermeiden.
Das Monitoring der Haldensickerwässer im Revier Lugau/Oelsnitz ergab für drei Hal-
den über das Jahr gleichbleibende Sickerwassertemperaturen, die für Haldenbrand-
erscheinungen bzw. relevante exotherme Umsetzungen sprechen (brennende Halde
OEL 17, Halde OEL 10 und, mit Abstrichen Halde OEL 16). Im Durchschnitt der 12
Messungen lagen die pH-Werte der Haldensickerwässer bei 3,7 bis 3,8. Die anderen
Halden wiesen pH-Werte der Sickerwässer zwischen 5,5 und 7,4 auf.
Eine Gefährdung für das umliegende Grund- und Oberflächenwasser geht im Gebiet
der Halde OEL 10 (Vertrauen-Schacht-Halde Lugau) vor allem von Zn, Cd, Ni, Co
und Mn aus. Eine regelmäßige Überwachung wird aber auch für die Elemente Cu,
Pb, As und U empfohlen, vor allem auch im Hinblick auf eine allmähliche Änderung
der pH- und Redoxbedingungen aufgrund von Versauerungsprozessen in der Halde,
deren Potenzial gerade am Standort dieser Halde am höchsten ist.
Priorisierung der Steinkohlebergehalden aufgrund des Gefährdungspotenzi-
als
Die Bewertung der Halden erfolgte mittels dem entwickelten und verifizierten Bewer-
tungsmodul GEFAHALD (= steinkohlenhaldenspezifische Erweiterung der konventio-
nellen Bewertungsmethodik mit GEFA). Die Ergebnisse führten zur Priorisierung der
Einzelhalden. Das höchste Gefährdungspotenzial pro Revier weisen jeweils folgende
drei Halden auf (Reihenfolge nach Gefährdungspotenzial):
Revier Zwickau
Halde ZWI 23 - Am Forst- und Schaderschacht,
Halde ZWI 24 - Am Wasserhaltungsschacht,
Halde ZWI 20 - An den Arnim-Schächten
Revier Lugau/Oelsnitz
Halde OEL 17 - Deutschland-Schacht-I,
Halde OEL 5 - Concordia-Schacht
Halde OEL 10 - Vertrauen-Schacht
Für diese Halden besteht aufgrund ihres Gefährdungspotenzials vordringlicher Unter-
suchungs- bzw. Handlungsbedarf. Für alle anderen Halden muss der Kenntnisstand
mindestens auf das Beweisniveau der Historischen Erkundung gehoben werden.
III. Empfehlungen zur zukünftigen Untersuchungsmethodik der Halden
o
Um ein zwischen den Halden vergleichbares Gefährdungspotenzial ableiten zu
können, ist für alle Halden ein einheitlicher Kenntnisstand (mindestens Beweisni-
veau Historische Erkundung) herzustellen.
o
Um einen umfassenden Überblick über das Gefährdungspotenzial der Steinkohle-
halden im Freistaat Sachsen zu erhalten, sind die Halden des Steinkohlenreviers
Freital ebenfalls zu betrachten.
o
Nach Schaffung eines einheitlichen Beweisniveaus ist auf Grundlage einer aktua-
lisierten Gefährdungsabschätzung für priorisierte Standorte die Ermittlung / Model-
lierung der Schadstofffreisetzungs-/-immobiliserungsprozesse (z. B. durch Säu-
lenversuche, Schwefel-Bestimmungen, Sickerwassergewinnung innerhalb der
10

o
Beobachtung des langfristigen Versauerungspotenzials und des daraus folgenden
Schadstoffaustrages mit einem langjährigen Monitoring der Haldensickerwässer.
o
Die Datenbank „Gefährdungspotenzial Steinkohlenhalden Sachsen“ ist als effekti-
ves Arbeitsinstrument zur Steuerung zukünftiger Maßnahmen weiter zu pflegen
und zu qualifizieren.
Im Rahmen des Projektes wurden erste Maßnahmen zur Minimierung des Schad-
stoffaustrages (für Pfad Boden-Pflanze: Bodenverbesserungen, gezielter Pflanzen-
anbau; für den Pfad Boden-Mensch und Boden-Grundwasser: Ertüchtigung der vor-
handenen Vegetation mit Aufbringung von Pflanzennährstoffen und Kalk) bzw. zur
Unterbindung der Nutzung (Nutzungsbeschränkung Kleingarten, Pilzsammler, Nut-
zung von Haldensickerwasser, Grundwasser erst einmal prüfen etc.) vorgeschlagen.
Es ist in jedem Einzelfall entsprechend dem Vorgehen nach BBodSchG nachzuwei-
sen, ob eine Altlast oder eine schädliche Bodenveränderung vorliegt und welche
Maßnahmen dann am Standort sinnvoll und effektiv sind.
Außerdem wurden Vorschläge abgeleitet, die sich gliedern in Untersuchungen mit
Forschungscharakter und Untersuchungen im Rahmen behördlicher Maßnahmen mit
Orientierung an den Zielen der EU-WRRL.
2
ANLASS UND ZIELSTELLUNG
Die Steinkohlenbergehalden in Sachsen wurden bisher relativ unsystematisch unter-
sucht. Daraus ergaben sich Hinweise auf erhöhte Schwermetallausträge in die Um-
weltmedien.
Insbesondere unter Berücksichtigung der Forderungen aus der EU-WRRL ergab sich
die Notwendigkeit einer systematischen Analyse des Wissensstandes, der Verbesse-
rung des Prozessverständnisses bezüglich der Schadstoffmobilisierung und der Be-
wertung des Gefährdungspotenzials der Steinkohlenbergehalden als Basis für eine
effektive Bewältigung der haldenspezifischen Bergbaufolgen in den Bergbaurevieren
Zwickau und Lugau/Oelsnitz.
Das Forschungsvorhaben wurde von einer Gemeinschaft von Forschungsnehmern,
bestehend aus G.U.B. Ingenieur AG Zwickau, Beak Consultants GmbH Freiberg und
dem Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten der TU Dresden im Zeitraum 2005 bis
2007 realisiert. Eingegangen sind außerdem Arbeitsergebnisse der Boden- und
Grundwasserlabor GmbH Dresden und des Ingenieurbüros Neef Zwickau.
Untersuchungskonzept und zeitliche Reihenfolge orientierten sich an den Aufgaben
der 3 Arbeitspakete:
Literatur- und Datenrecherche, Entwicklung Haldenbewertungsmethodik, erste
Haldenkategorisierung
Prozessidentifikation, Prozessbeschreibung, Untersuchungen zum Prozessver-
ständnis und vertiefende Standortuntersuchungen
Verifizierung und Anwendung der Haldenbewertungsmethodik, Aktualisierung der
Haldenkategorisierung mit Einschätzung des Gefährdungspotenziales, Entwick-
lung Vorschlag Branchenblatt Steinkohlenbergehalden
11

12
Die wesentlichen Primärdaten zu den einzelnen Steinkohlenbergehalden wurden in
einer von der Fa. G.E.O.S. GmbH entwickelten Datenbank abgelegt (s. Kap. 8).
3
KURZCHARAKTERISTIK DER STEINKOHLENBERGEHALDEN
3.1
Bestand Steinkohlebergehalden Reviere Zwickau und Lugau/Oelsnitz
Im Revier Zwickau existieren nach bisherigen Kenntnissen 59 Haldenkörper (Tab. 1,
Anl. 1) und im Revier Lugau/Oelsnitz unterlagen 21 Halden der Bewertung (Tab. 2
und Anl. 8).
Im Rahmen des Projektes wurden an 4 Halden Detailuntersuchungen durchgeführt
(ZWI 10, ZWI 45, OEL 10 und OEL 17). Ihre Auswahl erfolgte mit der Zielstellung, die
haldenspezifischen Probleme möglichst in ihrer gesamten Breite zu erfassen, um ei-
ne Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Halden zu ermöglichen.
3.2 Haldenrelevante Kenndaten
Bei der Bewertung der Halden unter Anwendung der Altlastenbewertungsmethodik
bis zur Stufe der OU (Programm GEFA) stellte sich schnell heraus, dass die dort
verwendeten Kenndaten nicht ausreichen, um das Gefährdungspotenzial der Halden
ausreichend zu charakterisieren.
Deshalb wurden wichtige, bisher nicht erfasste haldenspezifische Daten zu deren
Charakterisierung abgeleitet. Es handelt sich um folgende ergänzende Kenndaten:
a) Haldeninventar/Schadstoffpotenzial
Standortcharakteristik:
Die eigentlichen
Steinkohlenbergehaldenkörper
umfassen
hauptsächlich bergbautypische Ablagerungen, die aus der Schachtabteufung, dem
Vortrieb von Strecken sowie dem eigentlichen Abbau der Steinkohle stammen. Auf
zahlreichen Halden sind zudem Rückstände aus der Aufbereitung und der Verede-
lung der Steinkohlen anzutreffen. Diese liegen u. a. in Form von
Kohleschlammtei-
chen
,
Absetzbecken
zur Phenol- und Benzolaufbereitung sowie Säureharzbecken
vor. Im Bereich der Haldenstandorte befanden sich oftmals in der aktiven Sturzzeit
des Haldenkörpers Anlagen zur Herstellung von Steinkohlenkoks (Kokereien) sowie
Brikettfabriken.
Schlacke
- und
Ascheablagerungen
sind Dampfkesselanlagen zu-
zuordnen, die zur Energiegewinnung betrieben wurden.
Weiterhin sind die Steinkohlenhalden im Untersuchungsgebiet häufig mit Ablagerun-
gen, die originär keine Beziehung zum eigentlichen Bergbaugeschehen aufweisen,
verknüpft. Zu diesen zählen kommunale und gewerbliche Abfälle in Hausmüll- und
Asche
deponien
sowie Bauschuttablagerungen. Diese Massen wurden meist nach
der aktiven Sturzzeit der Halden aufgebracht.
Aus der Kombination dieser Einzelobjekte resultiert oft ein multiples objektspezifi-
sches Schadstoffpotenzial der Standorte.
Haldenspezifische Ablagerungen:
Zu diesen bergbautypischen Ablagerungen zählen
Teufmassen, trocken aufbereitete Berge sowie Massen aus der Nassaufbereitung.

Tab. 1:
Übersicht zu den Halden im Bergbaurevier Zwickau
Halden-
Nr.
1
Haldenbezeichnung
aktuelle Nutzung
Fläche
(in ha)
Ident-Nr. Hal-
dendatenbank
Haldenbrand
aktuell
ZWI 1
An der Kokerei und Teerdestillation, Brückenberg-
schacht I
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
6,26
101
nein
ZWI 2
Am Brückenbergschacht I
Park-, Freizeitfläche
4,35
102
nein
ZWI 3
An der Pöhlauer Straße, Brückenbergschacht III
Park-, Freizeitfläche
7,07
103
nein
ZWI 4
An der Pöhlauer Straße, Brückenbergschacht II
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
7,23
104
nein
ZWI 6
Am Schacht IV des Brückenbergschachtes
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage
11,03
106
nein
ZWI 8
Am Morgensternschacht I
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage
9,60
108
nein
ZWI 9
Am Morgensternschacht II
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten
1,63
109
nein
ZWI 10 Am Morgensternschacht III
Park-, Freizeitfläche
11,18
110
Ja
ZWI 11 Am Schacht V des Martin-Hoop-Werkes Park-, Freizeitfläche
0,54 111 nein
ZWI 13 Am Kästnerschacht I
Park-, Freizeitfläche
7,07
113
nein
ZWI 14 Am Kästnerschacht II
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Kleingarten
1,23
114
nein
ZWI 15 Am Wilhelm-Schacht I, westlich
Park-, Freizeitfläche
13,65
115
nein
ZWI 16 Am Wilhelm-Schacht I, nördlich
Park-, Freizeitfläche
6,85
116
nein
ZWI 17 Halde 3 am Wilhelmschacht II
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Kleingarten
6,33
117
nein
ZWI 18 Halde 2 am Wilhelmschacht II
Park-, Freizeitfläche; Wohngebiet
0,84
118
nein
ZWI 19 Halde 1 am Wilhelmschacht II
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Kleingarten
0,85
119
nein
ZWI 20 An den Arnim-Schächten
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage; Kleingarten
11,73
120
nein
ZWI 21 An den Altgemeinde-Schächten
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Kleingarten
12,90
121
nein
ZWI 22 Am August-Bebel-Werk, Malzinsel
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage
6,53
122
nein
ZWI 23 Am Forst- und Schader Schacht
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Kleingarten
13,00
123
Ja
ZWI 24 Am Wasserhaltungsschacht
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten; Kinderspielplatz
12,36
124
nein
ZWI 26 Am Westsachsenstadion, Vereinsglück Schacht
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage
7,16
126
nein
ZWI 27 Am Hilfe-Gottes Schacht
Park-, Freizeitfläche
0,42
127
nein
ZWI 28 Am Segen-Gottes Schacht
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
2,35
128
nein
ZWI 29 Am Bürger Schacht I, westlich
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche; Sportanlage
2,36
129
nein
ZWI 30 Am Neuen Alexander Schacht
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten; Sportanlage
3,14
130
nein
ZWI 31 Am Augustus-Schacht
Park-, Freizeitfläche; Sportanlage; Wohngebiet
3,86 131 nein
ZWI 32 Am Martin-Hoop Schacht IV
Park-, Freizeitfläche
11,14
132
Ja
1
Die Haldenkörper Nr. 5, 7, 12 und 25 sind gegenwärtig nicht mehr existent.

14
Tab. 1:
Übersicht zu den Halden im Bergbaurevier Zwickau - Fortsetzung
Halden-
Nr.
Haldenbezeichnung
aktuelle Nutzung
Fläche
(in ha)
Ident-Nr. Hal-
dendatenbank
Haldenbrand
aktuell
ZWI 33 Am Martin-Hoop Schacht IX
Park-, Freizeitfläche; Industrie-/Gewerbefläche; Kleingarten; Wiese
1,46
133
nein
ZWI 34 Am Martin-Hoop Schacht X
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
0,95
134
nein
ZWI 35 Halde Birkenweg
Wohngebiet
0,09
135
nein
ZWI 36 Halde Helmholtzstraße
Kleingarten; Wohngebiet
0,89
136
nein
ZWI 37 Halde Hofleite
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten
0,30
137
nein
ZWI 38 Halde KGA Gartenfreunde/Halde 1 Oberhohndorf Park-, Freizeitfläche; Kleingarten; Wohngebiet
0,56
138
nein
ZWI 39 Halde Comeniusweg/Halde 2 Oberhohndorf
Park-, Freizeitfläche; Wohngebiet
0,81
139
nein
ZWI 40 Aurora-Schacht-Halde
Park-, Freizeitfläche; Industrie-/Gewerbefläche; Kleingarten; Wohn-
gebiet
1,78 140 nein
ZWI 41 Hoffnung-Schacht-Halde
Industrie und Gewerbefläche
0,08
141
nein
ZWI 42 Sarfert-Schacht-Halde
Kleingarten
0,57
142
nein
ZWI 43 Halde Eberts-Doppel Schacht
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten
0,44
143
nein
ZWI 44 Fortuna-Schacht-Halde
Park-, Freizeitfläche
0,59
144
nein
ZWI 45 An der Planitzer Straße, Glück-Auf Schacht
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten; Wohngebiet
1,81
145
nein
ZWI 46 Halde am Steigerhaus Fritsche Schacht Park-, Freizeitfläche
0,10 146 nein
ZWI 47
Halde Schacht Altgemeinde Bockwa, Am Ham-
merwald
Park-, Freizeitfläche; Wohngebiet; Kleingarten
1,32
147
nein
ZWI 48 Halde Tagesfallort 4
Industrie und Gewerbefläche
0,32
148
nein
ZWI 49 Halde Tagesfallort 2
Industrie und Gewerbefläche
0,52
149
nein
ZWI 50 Halde des Communschachtes (Nr. 88) Industrie und Gewerbefläche
0,37 150 nein
ZWI 51 Halde am Bahnhof Schacht
Park-, Freizeitfläche; Industrie-/Gewerbefläche; Kleingarten; Wohn-
gebiet
2,09 151 nein
ZWI 52 Halde am Himmelsfürst Schacht
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten; Wohngebiet
0,25
152
nein
ZWI 53 Halde am Bürger Schacht II
Industrie und Gewerbefläche
1,61
153
nein
ZWI 54 Halde Beschert-Glück Schacht ?
Wohngebiet
0,36
154
nein
ZWI 55 Halde westlich Lindenstraße
Wiese
0,57
155
nein
ZWI 56 Halde am Bürger Schacht I, östlich
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
1,22
156
nein
ZWI 57 Am Wilhelmschacht III
Park-, Freizeitfläche; Kleingarten
0,80 157 nein
ZWI 58 Am Drei Fritzen Schacht
Park-, Freizeitfläche; Wohngebiet; Wiese; Ackerland
0,59
158
nein
ZWI 59 Am Wilhelm Schacht I (östlich)
Park-, Freizeitfläche; Industrie und Gewerbefläche
2,86
159
nein

Tab. 2:
Übersicht zu den Halden im Bergbaurevier Lugau/Oelsnitz
Halden-
Nr.
Bezeichnung
aktuelle Nutzung
Fläche
(in ha)
Ident-Nr. Hal-
dendatenbank
Haldenbrand
aktuell
OEL 1
Helene- und Idaschachthalde
Kleingarten
7,375
201
nein
OEL 2
Pluto-Merkur-Schachthalde
nördl. Industrie und Gewerbefläche
14,250
202
nein
OEL 3
Kaisergrube-Halde
Kleingarten
4,519
203
nein
OEL 4
Vereinigtfeld-Schacht-II-Halden
Kleingarten
4,647
204
nein
OEL 5
Concordia-Schacht-Halde
Kleingarten; Kinderspielplatz
2,617
205
nein
OEL 6
Vereinigtfeld-Schacht-I-Halden
Kleingarten; Sportanlage, Bauhof
1,425
206
nein
OEL 7
Concordia-Schacht-Halde
Kleingarten, kleiner Bolzplatz
7,290
207
nein
OEL 8
Frieden- und Hedwig-Schacht-Halde
Kleingarten, Hundesportplatz
8,233
208
nein
OEL 9
Hoffnung-Schacht-Halde
Kleingarten
1,100
209
nein
OEL 10
Vertrauen-Schacht-Halde
Kleingarten
6,516
210
nein
OEL 11 Gottes-Segen und Glückauf-Schacht-Halde Motorcrossstrecke
3,559 211 nein
OEL 12
Carl-Schacht-Halde
Sportplatz;
1,748
212
nein
OEL 13
Carl-Schacht-Halde
Tiefbauunternehmen; Autowaschanlage
0,541
213
nein
OEL 14
Victoria-Schacht-Halde
Kleingarten; Kinderspielplatz
3,603
214
nein
OEL 15
Saxonia-Schacht-Halde
Hundeplatz
1,113
215
nein
OEL 16 Vereinigtfeld-Schacht-III-Halden Kleingarten, Hundeplatz 6,837 216 ja
OEL 17
Deutschland-Schacht-I-Halden
Kleingarten, Aussichtsturm, Ostteil Lagerplatz
17,831
217
ja
OEL 18
Deutschland-Schacht-II-Halden
südl. Industrie und Gewerbefläche
3,733
218
nein
OEL 19
Kaiserin-Augusta-Schacht-Halde
Kleingarten; Kinderspielplatz; Sportanlage, südöstl. Hälfte Indust-
rie und Gewerbefläche
25,957
219
nein
OEL 20
Gottes-Hilfe-Schacht-Halde
Industrie und Gewerbefläche
0,792
220
nein
OEL 21
Vereinsglück-Halde
Sportanlage, Industrie und Gewerbefläche
6,420
221
nein
15

Teufmassen:
Diese Berge beinhalten das Ausbruchmaterial, das bei der
Schachtabteufung im Rotliegenden und im Karbon angetroffen wurde. Die Rotlie-
gendteufmassen bestehen je nach Position des Schachtes vorwiegend aus Kong-
lomeraten/Fanglomeraten, fanglomeratischen Sandsteinen, Arkosen, Tonsteinen
und Vulkaniten. Die Teufmassen des Karbons werden hauptsächlich durch graue
Tonsteine, Sandsteine, Konglomerate sowie untergeordnet Steinkohle gebildet. Im
Lugau/Oelsnitzer Revier wurden die Strecken zum Teil auch im Phyllit des Grund-
gebirges aufgefahren, so dass dieser im dortigen Haldenmaterial wieder zu finden
ist. Die Stückigkeit der Teufmassen ist relativ grob.
Grobberge:
Zu den Grobbergen gehören nach ihrer Korngröße die oben genann-
ten Teufmassen, Bergemassen aus Aus- und Vorrichtungsgrubenbauen sowie die
Leseberge aus der Trockenaufbereitung. Die Leseberge bestehen zum Großteil
aus karbonischem Tonstein, der bei der manuellen Trennung der Kohle auf Klau-
betischen und an Lesebändern in Korngrößen über 80 mm anfiel. Häufig ist das
Nebengestein noch mit Kohle, die nicht abgetrennt werden konnte, verwachsen.
Waschberge:
Diese nicht verwertbaren Bestandteile aus der Nassaufbereitung
(Kohlenwäsche) setzen sich wie die Grobberge aus karbonischen Tonschiefer und
untergeordnet aus nicht abtrennbarer feinverteilter Kohle zusammen. Durch die je
nach Fortschritt der Aufbereitungstechnologie vorgeschaltete Klassierung lag die
Korngröße am Ende der Nassaufbereitung zwischen 10 mm und 80 mm. Die
Waschberge wurden nach der Aufbereitung zusammen mit den Lesebergen auf
die Halde verstürzt. Durch Haldenbrandprozesse wurden die grauen Tonsteine
dort teilweise in rotgebrannte Tonsteine umgewandelt.
Kohlenschlamm:
Das aus den Feinkornsetzmaschinen (Nassaufbereitung) resul-
tierende Feinkohle-Berge-Wasser-Gemisch unter 10 mm Korngröße wurde je
nach Entwicklung der Aufbereitungstechnologie direkt mit Spülrohren in Schlamm-
teiche eingebracht oder einer weiteren Aufbereitung über Flotationsanlagen zuge-
führt. Der Kohlenschlamm enthält neben Kohlestaub einen hohen Anteil an tonig-
schluffiger Substanz des Tonschiefers. Der Schluff- und Tonanteil liegt im Kohle-
schlamm je nach Aufbereitung zwischen 70 % und 90 %. Der Kohleanteil kann 25
% überschreiten. Bei entsprechend hohem Kohleanteil erfolgte oft eine Rückge-
winnung von sogenannter Teichfilterkohle, die als Zuschlagsprodukt für die Kes-
selfeuerung, aber auch zur Verkokung Verwendung fand. Die Schlammteiche
können Ausmaße bis zu einer Fläche von 10 ha und eine Schlammmächtigkeit bis
25 m erreichen.
Kesselschlacke, Kesselasche und Flugasche:
Eine Vielzahl von Schachtanla-
gen erzeugte durch Verfeuerung von Steinkohle Dampf zum Betreiben von För-
der-, Aufbereitungs- und Bewetterungsanlagen. Zum Einsatz kamen Rost- und
Mühlenkessel. Die Rostkessel wurden mit Kesselkohle und hochwertiger Nuss-
kohle beschickt, so dass als Abprodukt zu großen Klumpen zusammengebackene
Kesselschlacke (Schweißschlacke) entstand. Die Mühlenkessel wurden mit Koh-
len mittlerer Korngröße aus getrockneter Teichfilterkohle nach deren Aufmahlung
und Vermischung befeuert. Durch die effektive Verbrennung des staubförmigen
Mischproduktes entstanden Kesselasche und teilweise kleinstückige Kesselschla-
cke. Diese Abprodukte wurden auf die Halden verbracht. Die feinkörnige Flug-
asche wurde in Rührwerken mit Wasser vermengt und über Rohrleitungen in Spül-
teiche bzw. einfachen Vertiefungen der Halden eingespült. Des Weiteren kam es
auch zur Ablagerung von Aschen aus Heizkraftwerken.
Kokereiabfälle:
Seit Anfang des 19. Jh. entstanden im Zwickauer Steinkohlenre-
vier Kokereien. Neben dem Hauptprodukt Steinkohlenkoks wurden seit Anfang
des 20. Jh. auch Nebenprodukte wie Teer, Ammoniak, Benzol, Toluol, Xylol,
16

Naphthalin, Phenole und Schwefel aus dem beim Verkokungsprozess entstehen-
den Gas gewonnen. Auf einigen Haldenstandorten verbrachte man die Abproduk-
te aus der Koks- und Gaserzeugung. Diese nehmen meist einen sehr geringen
Anteil am Haldenvolumen ein, besitzen jedoch aufgrund ihres Schadstoffpotenzi-
als hohe Umweltrelevanz.
Abfälle aus weiteren Ablagerungen:
Als Abfälle aus weiteren Ablagerungen auf den
Haldenkörpern sind deponiespezifische Abfälle wie Haus- und Gewerbemüll,
Aschen, Bauschutt sowie Lehm zu verstehen.
Deponieartige Ablagerungen:
In beiden Revieren wurden mehrere Deponien im
Bereich der Halden nach dem aktiven Versturz von Haldenmaterial angelegt. Die
Ablagerungen sind überwiegend als ungeordnete deponieartige Ablagerungen zu
bezeichnen. Die Schüttung von Hausmülldeponien (Halden ZWI 8, 10, 20 und 24)
erfolgte dabei direkt auf vorhandene nicht anderweitig nutzbare Brachflächen wie
Kohleschlammteiche (Halde ZWI 24 und 10) oder die Halde selbst. Regelkonfor-
me Deponiebasisabdichtungen sind nicht bekannt. Die Deponiekörper bestehen
hauptsächlich aus Hausmüll, Straßenkehricht, Kanal- und Klärschlämmen, Bo-
denaushub, Bauschutt, Asche, Holz, Papier und Pappe. Neben diesen Abfällen
wurden untergeordnet auch hinsichtlich ihres Schadstoffpotenzials zum Teil be-
denkliche Abfälle wie Batterien und Akkumulatoren, Krankenhausabfälle, Chemie-
abfälle wie Lacke, Farben, Gaswerksfiltermassen sowie Textilabfälle abgelagert.
Des Weiteren kam es zur Ablagerung von Aschen aus Heizkraftwerken mit Volu-
mina bis zu mehreren 100.000 m³ (Aschedeponien Halde ZWI 16 bzw. 32).
Bauschuttablagerungen:
Von mehreren Halden ist die ungeordnete Ablagerung
von Bauschutt bekannt. Der Bauschutt stammt zum Teil aus dem Abriss der
Bergwerksgebäude, zum Teil aus wilden Ablagerungen auf dem Haldenkörper.
Einige Halden wurden gewerblich als Zwischenlager für derartige Abfälle genutzt.
Lehm, Bodenaushub:
Diese mineralischen Ablagerungen stammen meist aus
der Umgebung der Halde und wurden beim Bau der Dämme von Schlammteichen,
für Geländeausgleichsmaßnahmen und zur Vorbereitung der Haldenbegrünung
aufgebracht. Der Lehm und Bodenaushub ist meist den quartären Deckschichten
(Auelehm, Lößlehm) und dem Rotliegenden (Zersatzlehm) zuzuordnen.
Sonstige Abfälle:
Eine Besonderheit stellt die Ablagerung von radioaktiven Ber-
gen und Aschen aus dem Freitaler Revier (Halde OEL 16) dar. Die Ablagerungen
erfolgten ungeordnet im oberen Haldenkörper selbst und sind mittels ODL-
Messung noch nachweisbar.
b) Branderscheinungen
Die Branderscheinungen sind ein haldenspezifischer Prozess, der zur Umwandlung
des Haldenmaterials einschließlich der Veränderung des freisetzbaren Stoffbestan-
des führt.
Die Ursachen der Haldenbrände finden sich in der Zusammensetzung des Halden-
materials. Wichtigste Voraussetzungen sind der Kohleanteil in den Bergen, das Vor-
handensein von Sulfiden und die Möglichkeit von Luft- und Wasserzutritten zum Hal-
denmaterial. Der Brandprozess startet nach bzw. während der Haldenschüttung
durch die Oxidation der Sulfide, die fein verteilt in den Bergen hauptsächlich als Pyrit
und Markasit, aber auch als Sphalerit und Galenit vorliegen. Initialfaktor (Trigger) ist
hierbei die Zufuhr von Luftsauerstoff und Wasser (z. B. Sickerwasser).
17

Beschleunigend wirken biochemische Prozesse durch sulfidoxidierende Bakterien
wie
Thiobacillus
und
Sulfolobus
. Die Reaktionen sind stark exotherm. Wärmefreiset-
zung erfolgt zudem durch die Lebenstätigkeit der sulfidoxidierenden Bakterien, durch
Adsorption und chemische Bindung von Sauerstoff an Kohle, durch Oxidation von
Protohuminen und das Verbringen heißer Schlacken und Aschen auf die Halde. Die-
se exothermen Prozesse führen zur Freisetzung der flüchtigen Bestandteile aus der
Kohle, u. a. der brennbaren Gase Wasserstoff und Methan, die den eigentlichen
Brandprozess der Steinkohle initiieren.
Im Bereich der Zwickauer Halden konnten aktuell noch Oberflächentemperaturen bis
zu 82°C gemessen werden. Die Brände sind durch den relativen Sauerstoffmangel
als Schwelbrände zu bezeichnen und betreffen in der Regel grobkörniges Haldenma-
terial mit genügend hoher Luftdurchlässigkeit. Das Haldenmaterial erfährt durch
Temperaturen von mehreren hundert Grad Umsetzungsprozesse, bei denen vielfälti-
ge Mineralneubildungen im Zusammenhang mit keramischen Prozessen hervorgeru-
fen werden. Dabei werden graue Tonsteine in rötlich, zum Teil weißlich gefärbte ver-
festigte silikatische Gesteine umgewandelt.
Die Fortsetzung des Brandprozesses wird im Verlauf durch das Brandpotenzial (Ge-
halt an kohliger Substanz), von der Luftzufuhr (Kamineffekt) und untergeordnet vom
Wassergehalt gesteuert. Vermutlich werden durch Sackungen infolge Volumen-
schwunds immer neue Wegsamkeiten für die Zufuhr von Luftsauerstoff geschaffen,
die ein Wandern des Brandherdes und damit ein langsames Durchschwelen der Hal-
de verursachen.
Historische Branderscheinungen sind von 25 Halden im
Zwickauer Revier
bekannt.
Für die meisten Halden wurde der Brandprozess durch das Vorliegen der roten
Schiefertone indirekt nachgewiesen. Von den übrigen Halden können aufgrund feh-
lender Hinweise keine Aussagen über Brandprozesse getroffen werden. Das um-
setzbare Potenzial ist meist nur durch oberflächennahe Einschätzung des vorliegen-
den Haldenmaterials möglich. Aktuelle Branderscheinungen sind von den Halden
ZWI 23, ZWI 10 und ZWI 32 bekannt. Nähere Untersuchungen zum Schadstoffpo-
tenzial von rotgebranntem Haldenmaterial und freigesetzten Schwelgasen liegen nur
für die Halde ZWI 23 vor.
Aus dem
Lugau/Oelsnitzer Revier
sind Branderscheinungen von der Halde OEL 16,
dem Bereich südöstlich der Halde OEL 6 und von Halde OEL 17 bekannt.
c) Mineralneubildungen
Mineralneubildungen sind durch die chemische Oxidation der Metallsulfide möglich.
Hier ist vor allem die Bildung von Gips und Metallsulfaten wie Jarosit, Halogeniden
(z. B. Salmiak) sowie von Schwermetallsulfaten, aber auch Elementen (Schwefel,
Selen) bekannt. Die Sulfate sind vor allem für einen Austrag über das Sickerwasser
verfügbar.
Da bisher nur eine konkrete Untersuchung von Mineralneubildungen vorliegt, bedarf
es zur Abschätzung des Gefährdungspotenzials weiterer Untersuchungen.
18

d) Infiltration/Bewuchs
Der Bewuchs und damit die Infiltrationsmöglichkeiten für Niederschlagswässer sind
Haldencharakteristika, die eine wesentliche Rolle für die Gefährdungsabschätzung
der Schutzgüter Grundwasser und Oberflächenwasser spielen. Durch den Wasser-
haushalt wird der Austrag des löslichen Stoffinventars hauptsächlich gesteuert.
Für die Bildung von Haldensickerwässern wesentlich ist zum Beispiel die Art der
Nutzung und des Bewuchses sowie Oberflächenbeschaffenheit und Haldenform
(Plateauflächen, Böschungsneigung).
Die Nutzung der Haldenoberfläche ist in beiden ehemaligen Steinkohlenbergbaure-
vieren vielfältig. Die Nutzung besteht im Normalfall aus Waldbewuchs. Weiterhin sind
Kleingärten, Wohnhäuser, Sportplätze, Gewerbe- und Verkehrsflächen sowie Depo-
nien auf den Halden angelegt. Selten werden Haldenteile als Wiese und Weide so-
wie als Ackerfläche genutzt. Auf Einzelhalden können bis zu vier verschiedene Nut-
zungen angetroffen werden.
Dies wirkt sich aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit auf die
Menge des Sickerwassers aus. Dabei verschlechtern Versiegelung und Bodenver-
dichtung die Infiltrationsbedingungen und erhöhen den Oberflächenabfluss. Die Aus-
dünnung des Waldbewuchses und das Anlegen von Wiesen- und Grünflächen än-
dern Evapotranspiration und Interzeption. Die Bewässerung von Kleingärten erhöht
einerseits das Wasserdargebot, zum anderen werden durch die Ausbildung von
Brachflächen die Infiltrationsbedingungen verbessert. Bei überwiegendem Waldbe-
wuchs sind für die Neubildung von Sickerwasser die Bewuchsintensität, der Stock-
werksbau, die Schadstufe und das Bestandesalter von Bedeutung.
Zusätzlich beeinflussen aufgebrachte Lehmabdeckungen (Halde ZWI 26) sowie
Fremdböden infolge Kleingartennutzung das Infiltrationsgeschehen. Die Lehm- und
Bodenschichten wirken u. a. als Zwischenspeicher (Wasserhaushalt im Sommer)
und als Hindernis beim Infiltrationsprozess.
Zur empirischen Fassung der differenzierten Einflüsse auf den Haldenwasserhaus-
halt wurden drei Bewuchskategorien eingeführt. Diese ermöglichen ohne Halden-
wasserhaushaltsmodellierung eine Bewertung des Potenzials der Sickerwasserneu-
bildung.
Auch die Haldenmorphologie beeinflusst den Sickerwasserhaushalt wesentlich. Im
Untersuchungsgebiet liegen Halden mit ausgeprägter Plateaufläche und Kegelhalden
vor. Halden mit Plateaufläche überwiegen.
e) Standsicherheit
Standsicherheitsprobleme der Steinkohlenhalden können zu mannigfaltigen Gefähr-
dungen der Schutzgüter führen. Durch die Schüttung der Halden stellte sich aufgrund
der Korngröße des Schüttgutes der natürliche Böschungswinkel ein. Dieser weist
vermutlich bei einer Vielzahl der Halden nicht die nach DIN 1054 notwendigen
Standsicherheitsreserven auf. Bermen bzw. Böschungsabflachungen wurden nur in
den seltensten Fällen angelegt. Baumbewuchs auf Böschungen wirkt meist standsi-
cherheitserhöhend.
19

 
Weitere Standsicherheitseinschränkungen können z. B. durch vorhandene Kohle-
schlammteiche (Aufbau der Halde), Setzungen, Wasserzutritte und Erosion verur-
sacht werden.
Zusätzlich können folgenden Gefährdungen der Schutzgüter durch Rutschungen und
somit durch Freilegen von Haldenmaterial entstehen:
erhöhte dermale Kontaktmöglichkeit,
Zutritt von Luftsauerstoff Auswirkungen auf das Brandgeschehen,
Schaffung verbesserter Infiltrationsbedingungen mit verstärkter Sickerwasser-
bildung,
Haldenmaterial kann in die Vorflut gelangen.
Von den Steinkohlenhalden sind folgende die Standsicherheitsprobleme anzeigende
Erscheinungen bekannt: Säbelwuchs, Umbrechen von Bäumen, Erosion, Sackun-
gen, Dehnungsrisse, Ausbauchung von Böschungen und Rutschungen. Historische
und aktuelle Standsicherheitsprobleme sind von 14 Halden aus dem Zwickauer Re-
vier und von 6 Halden aus dem Lugau/Oelsnitzer Revier bekannt.
f) Sickerwasseraustritte
Haldenspezifisches Charakteristikum ist der Austritt von Sickerwasser aus der Hal-
denschüttung selbst. Aufgrund der wasserhaushaltlichen Situation bildet sich in jeder
der Halden ein gewisser Sickerwasseranteil. Relevant für die Einschätzung des Ge-
fährdungspotenzials sind vor allem die Kontaktmöglichkeit und damit der oberirdi-
sche Austritt des Sickerwassers inkl. der Austritte von Sickerwasser in die Vorflut.
Wesentlich ist auch die Nutzung als Gießwasser, die zum Teil in Kleingartenanlagen
praktiziert wird. Weiterhin ist der Sickerwassereintrag in das Grundwasser hinsicht-
lich dessen nachteiliger Beeinflussung zu erwähnen.
g) Sonstiges
Unter sonstigen haldenspezifischen Kenndaten sind u. a. Umlagerungsprozesse von
Haldenmaterial, der Abbau von Kohleschlämmen, Schlacke sowie Schüttungen von
Fremdhaldenmaterial zu erfassen. Diese Informationen lassen Rückschlüsse auf ei-
ne Beeinträchtigung des Umfeldes zu.
4 UNTERSUCHUNGSKONZEPT
4.1 Literatur- und Datenrecherche
Bei folgenden Einrichtungen, Behörden und Personen wurden Literatur, digitales
Karten- und Datenbankmaterial sowie Informationen recherchiert: LfULG Freiberg
und Dresden, Stadtverwaltung Zwickau Stadtplanungsamt, Zweckverband Abfallwirt-
schaft Zwickau (ZAZ), Stadt- und Regionalbahn Zwickau GmbH, G.U.B. Ingenieur-
gesellschaften, Bergarchiv Freiberg, LRA Stollberg, Herr Dr. Stoll, Herr Hamperl,
Herr Fresch und Herr Brohs.
4.2 Feldbegehungen, Kartierung
Vor dem Anlegen der Grablöcher, Handschürfe, Kleinrammbohrungen und Bohrun-
gen wurde eine Kartierung der Halden hinsichtlich der oberflächennahen Verteilung
des Haldenmaterials, der aus den Standortverhältnissen resultierenden Bodenbil-
dung und der Verteilung, der Ausbildung und zum Zustand der Vegetation, der Si-
20

 
ckerwasseraustritte, des Zustandes der Haldenböschungen und der Gasaustritte
durchgeführt.
An Sickerwasseraustrittstellen wurden Kartierungen der physikochemischen Parame-
ter Temperatur, pH-Wert und Leitfähigkeit vorgenommen bzw. Durchflussmessungen
durchgeführt.
4.3 Grablöcher, Schürfe
Auf den Halden wurden Grablöcher mittels Spaten bis in 40 cm Tiefe angelegt. Die
Grablöcher dienten zur Feststellung des oberflächennah vorhandenen Haldenmate-
rials, gegebenenfalls der Abdeckung, der Dokumentation der Bodenbildung und der
Probenahme. Zur Ermittlung der Wirkung bodenbildender Prozesse in die Tiefe wur-
den weiterhin Schürfe bis in 1 m unter GOK angelegt. Alle Aufschlüsse wurden ge-
mäß der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA 5 dokumentiert und digital im FIS Bo-
den erfasst.
Die Mächtigkeit der Abdeckung wurde aufgrund ihrer besonderen Relevanz für die
kleingärtnerische Nutzung an ausgewählten Standorten über Sondierungen mittels
Pürckhauer-Bohrstock erkundet.
4.4 Kleinrammbohrungen
Zur Feststellung des Haldenaufbaues wurden in Zwickau 21 (183,8 Bohrmeter) und
in Oelsnitz 16 (112,5 Bohrmeter) Rammkernsondierungen abgeteuft. Im Bereich ak-
tiver Brandherde wurden in Zwickau zur Untersuchung der entstehenden Brandgase
fünf Gaspegel (1 ¼″, Stahl) gesetzt.
Die Rammkernsondierungen wurden durch das LfUG mittels Bohrraupe ausgeführt.
Teilweise erfolgte der Ausbau zu Sickerwassermessstellen.
4.5
Bohrungen, Grundwassermessstellen
In den Haldenkörpern wurden durch die Firma Kling Bohrtechnik Dresden Trocken-
kernbohrungen abgeteuft. Im Revier Zwickau wurden 5 Bohrungen und im Revier
Lugau/Oelsnitz 9 Bohrungen niedergebracht. Der Ausbau zu GWM erfolgte insge-
samt für 9 Bohrungen.
4.6
Probenahme und chemische Analytik
Boden
Bodenproben wurden aus den Grablöchern, Schürfen, Rammkernsondierungen
und
Bohrungen entnommen. Zur Bewertung des Gefährdungspotenzials über den Direkt-
pfad Boden-Mensch wurden oberflächennahe Proben aus den Intervallen 0,0 m bis
0,1 m (Park- und Freizeitfläche), 0,0 m bis 0,1 m, 0,1 m bis 0,3 m (Wohngebiet) und
0,0 m bis 0,3 m, 0,3 m bis 0,6 m (Kleingärten) entnommen. Die Probenahmeinterval-
le der Grablöcher repräsentieren die in der BBodSchV festgelegten nutzungsorien-
tierten Beprobungstiefen.
Die Schürfe wurden jeweils in Intervallen von 0,0 m bis 0,1 m, 0,1 m bis 0,3 m, 0,3 m
bis 0,6 m und 0,6 m bis 1,0 m beprobt.
21

In den Rammkernsondierungen und Trockenkernbohrungen wurde das komplette In-
tervall der Halde nach „geologischen“ Grenzen, teilweise wurde auch der geologi-
sche Untergrund beprobt.
Proben für die sequenzielle Extraktion wurden aus den Kernbohrungen entnommen.
Folgendes Analysenspektrum wurde untersucht:
Bodenproben aus den Kernbohrungen und Rammkernsondierungen:
Feststoff: Glühverlust, As, Pb, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Zn, PAK,
Eluat:
pH-Wert, Leitfähigkeit, Na, Ca, Mg, K, SO
4
, Cl
-
, As, Pb, Cd, Cr, Cu, Hg,
Mo, Ni, Zn, PAK, AOX, Phenole.
Insgesamt wurden 346 Bodenproben zur analytischen Untersuchung übergeben. Zu-
sätzlich wurden 16 Bodenproben für die sequenzielle Extraktion entnommen. Um die
Pflanzenverfügbarkeit der Inhaltsstoffe im Bodensubstrat der Nutzgärten zu untersu-
chen, wurden 6 Proben mittels Ammoniumnitratauszug untersucht.
Die Untersuchung des Feststoffs erfolgte durch die UBG Neusörnewitz, die Eluatun-
tersuchungen führte die Analytis GmbH Zschopau aus.
Wasser
An Grund-, Sicker- und Oberflächenwässern erfolgten hydrochemische Untersu-
chungen.
Dazu wurde im Revier Zwickau ein vierteljährliches Monitoring am vorhandenen
Messstellennetz der Halde ZWI 10 durchgeführt. Insgesamt je vier Grundwasser-
messstellen im Tertiär, vier Grundwassermessstellen im Rotliegenden, zwei Sicker-
wässer und je drei Oberflächenwässer beprobt und untersucht. Insgesamt wurden 54
Wasserproben im Rahmen des Monitorings für Halde ZWI 10 untersucht.
An der Halde ZWI 45 wurde die GWM 1/06 als Abstrommessstelle errichtet. Zur
Erstuntersuchung wurde diese am 08.01.2007 beprobt. Nach Fertigstellung von wei-
teren zwei GWM und der insgesamt vier Sickerwassermessstellen im Februar 2007
wurden alle Messstellen am 19.04.2007 beprobt. Zusätzlich wurde eine Stichtags-
messung, bei der drei weitere Messstellen einbezogen wurden, durchgeführt (Anl. 5).
Im Revier Lugau/Oelsnitz erfolgte ein Monitoring von Haldensickerwässern (Anl. 8).
Dazu erfolgten im Monatsabstand 12 Beprobungen an 10 SW-Messstellen und 6 Be-
probungen an der OW-Messstelle. Die 6 GWM im Revier Lugau/Oelsnitz sind ein-
bzw. 2-mal beprobt worden.
Die Untersuchung der Wässer erfolgte auf folgendes Parameterspektrum:
physikochemische Leitparameter: T, pH, Lf,
O
2
, Redoxpotenzial
(Vor-Ort-Messung),
Hauptkomponenten:
Na. K, Ca,. Mg, Cl
-
, SO
4,
Spurenelemente:
As, Pb, Cd, Cr
(gesamt)
, Cu, Hg, Mo, Ni, Zn,
Organische Summenparameter:
PAK, AOX, Phenolindex.
22

 
Die Analytik führte das Prüflabor Dr. Oelsner & Kollegen GmbH St. Egidien durch.
Luft
Im Bereich des aktiven Brandherdes von Halde ZWI 10 wurden fünf Bodenluftproben
aus den Gaspegeln entnommen. Die Bodenluftuntersuchung beinhaltete folgendes
Parameterspektrum:
Hauptkomponenten:
CO
2
, O
2
, CH
4
, SO
2
, N
2
, H
2
S,
Organische Spurenstoffe:
BTEX, Alkane/Aliphaten C3-C18, BTEX (einschl. Phe-
nole/Kresole), PAK, Oxidations- und Teiloxidationspro-
dukte der Alkane/Aliphaten, Brand- und Teerriechstoffe
(u. a. NSO-Heterozyklen).
Die Analytik wurde vom Prüflabor Dr. Oelsner & Kollegen GmbH St. Egidien durch-
geführt.
4.7 Temperaturmessungen
Im Bereich der Halde ZWI 10 waren aktuelle Branderscheinungen bekannt. Mit der
BRG 1/06 wurde dieser Brandherd näher erkundet. Hier wurden über das gesamte
Profil direkt nach der Entnahme des Bohrgutes Temperaturmessungen an diesem
durchgeführt. Nach Fertigstellung der Bohrung wurde über das gesamte Profil (55
Bohrmeter) ein Temperaturlog aller 25 cm durchgeführt.
Da auch in zwei benachbarten Rammkernsondierung Temperaturanomalien festzu-
stellen waren, wurde auch in diesen Temperaturmessungen aller 0,25 m durchge-
führt.
Weiterhin erfolgte die Messung von Temperaturprofilen in je zwei Kernbohrungen auf
Halde ZWI 45 und Halde OEL 10 über die gesamte Profiltiefe.
4.8 Durchflussmessungen
Im Revier Lugau/Oelsnitz wurden an 4 Messpunkten Durchflussmessungen mit dem
Ziel durchgeführt, halbwegs gesicherte Mischungsverhältnisse bei den hydrochemi-
schen Gleichgewichtsberechnungen abzuleiten und die Ergebnisse bei der Verwen-
dung der Quelltermergebnisse der Säulenversuche zu nutzen.
4.9 Forstliche und vegetationskundliche Betrachtungen
Erste Untersuchungen der Halden in den Steinkohlerevieren Zwickau und Lu-
gau/Oelsnitz mit den Schwerpunkten Standort und Bewuchs erfolgten durch WÜN-
SCHE
(1963). Seit der Einstellung des Bergbaus und der Aufforstung der Halden in
den 1960-er Jahren haben sich Waldökosysteme etabliert und weiterentwickelt.
Seitdem erfolgten keine systematischen forstlichen und vegetationskundlichen Un-
tersuchungen mehr.
Die Untersuchungen hatten das Ziel, Schlussfolgerungen über die weitere Entwick-
lung des Waldbestandes und weitere forstliche Handlungsmaßnahmen abzuleiten,
die nicht im Widerspruch zur Minimierung des Schadstoffaustrages aus den Halden-
körpern stehen.
23

 
Zur Untersuchung des biologischen Potenzials der Halden erfolgte durch das Ingeni-
eurbüro Neef Zwickau eine Kartierung der forstlichen Standorte, Waldbestände und
Vegetation der Halden OEL 10 und OEL 17.
Um die durchgeführten Untersuchungen auch in einem späteren Monitoring überprü-
fen und Veränderungen feststellen zu können, wurde über beide Halden ein Probe-
flächennetz verteilt. Die Probeflächen mit einem Radius von 10 Metern (Fläche 314
m²) wurden gleichmäßig unter Berücksichtigung der Exposition über die Haldenkör-
per gelegt. Auf diesen wurden alle Pflanzenarten in einer Florenliste erfasst. Zur ve-
getationskundlichen Auswertung erfolgten auf den Probeflächen Vegetationsauf-
nahmen nach Braun-Blanquet (1921, 1928).
Das Pflanzeninventar wurde anschließend mittels der ökologischen Zeigerwerte nach
E
LLENBERG et. al (1992) ausgewertet. Es erfolgte eine Auswertung nach Lichtzahl,
Temperaturzahl, Feuchtezahl, Reaktionszahl, Stickstoffzahl und Kontinentalitätszahl.
Weiter erfolgten auf den Probeflächen waldwachstumskundliche Erhebungen. Dazu
wurde auf jeder Probefläche der Stammdurchmesser in 1,3 m Höhe aller Bäume >
7cm BHD und deren Höhe bestimmt. Die Naturverjüngung nach Art, Stück und
Wuchshöhe sowie der Wildverbiss wurden aufgenommen.
4.10 Sickerwassermodellierung (BOWAHALD)
Zum Aufbau des numerischen Wasserhaushaltsmodells für die Sickerwasserprogno-
se im Bereich der Halde OEL 10 wurde eine Niederschlags-Abfluss-Modellierung der
Halden mit dem numerischen 2D-Box-Modell Programm
BOWAHALD
durchgeführt.
Die durch
BOWAHALD
berechneten Sickerwasserraten bzw. Infiltrationsmengen
dienten als Grundlage der zu erstellenden Wasserhaushaltsbilanz für das Untersu-
chungsgebiet.
4.11 Strömungsmodellierung (FEFLOW)
Zur Modellierung der Grundwasserströmung
im Revier Lugau/Oelsnitz wurde ein
komplexes, numerisches 3D-Grundwasserströmungs-Modell des gesamten Untersu-
chungsgebietes verwendet. Dieses wurde auf Basis der Richards-Gleichung ange-
setzt, um Wasserhaushaltsbilanzierungen gleichzeitig im gesättigten als auch im un-
gesättigten Bereich des Grundwassers zu ermöglichen. Dazu ist die Finite Elemente
Modell Software
FEFLOW
verwendet worden. Die durch
FEFLOW
berechneten
Grundwasserfließraten dienten als weitere Grundlage der zu erstellenden Frachtbe-
trachtungen durch die Aufstandsfläche der Halde OEL 10.
Während der darauffolgenden Modellierung des Wasserhaushaltes und der Grund-
wasserströmung wurde der Ist-Zustand des Untersuchungsgebietes unter instationä-
ren Bedingungen analog der Modellierung mit
BOWAHALD
berechnet.
4.12 Stofftransportmodellierung (PHREEQC)
Der Transport der Schadstofffrachten aus der Haldenaufschüttung mit dem Sicker-
wasser durch die Haldenaufstandsfläche im Untergrund der Halde OEL 10 und der
Weitertransport über den unterirdischen Abfluss im Hangschutt wurden mittels
PHREEQC eindimensional und mit konstanter Geschwindigkeit geochemisch model-
liert.
24

4.13
Säulenversuche und sequentielle Extraktion
Das Boden und Grundwasserlabor Dresden (BGD) führte Laborversuche entspre-
chend Musterleistungsbeschreibung des LfUG 2004 zur Klärung des Prozessver-
ständnisses beim Austrag von Schadstoffen sowie der Parametrisierung von Prog-
nosemodellen durch. Dazu wurden Prozessuntersuchungen mittels IBSV - intermit-
tierend betriebene, gesättigte Säulenversuche (Porenraum vollständig mit Wasser
gefüllt) zur abiotischen Elution sowie Substratuntersuchungen mittels sequenzieller
Extraktion durchgeführt.
Für die Säulenversuche wurde rotes, durchgebranntes und nicht gebranntes,
schwarzes, deutlich kohlehaltiges Grobbergematerial aus den Bohrungen verwendet.
Die in die Säulen eingebauten gestörten Bohrproben wurden mit synthetischem Re-
genwasser bei 10 Grad Temperatur bis zu einem 10-fachen Porenvolumenaustausch
durchströmt. Nach jedem Porenvolumenaustausch erfolgte eine Beprobung des Elu-
ates.
Parallel dazu wurden an der TU Dresden an ausgewählten Proben Säulenversuche
durchgeführt. Schwerpunkt dieser Arbeiten waren gesättigte und ungesättigte Säu-
lenversuche (Porenraum nur teilweise bzw. temporär mit Wasser gefüllt) und deren
Vergleich. Gesättigte Säulenversuche (entsprechend LfUG 2004, Durchflussrate et-
wa 1,5-faches der monatlichen Regenmenge pro Tag) simulieren Starknieder-
schlagsverhältnisse im Boden (und auch Grundwasserverhältnisse) und sind verfah-
renstechnisch gut beherrschbar.
Säulenversuche unter ungesättigten (oxischen) Bedingungen (Durchflussrate etwa
0,81-faches der monatlichen Regenmenge an einem Tag) wurden durchgeführt, um
das mikrobielle Oxidations- und Mobilisierungspotential für die enthaltenen Schad-
stoffe zu ermitteln, den Anteil des mikrobiell generierten Schadstoffaustrages zu un-
tersuchen, und somit die realen Verhältnisse in den Halden besser nachzubilden
(standortnahe Bedingungen).
Sequenzielle Extraktionen entsprechend dem Extraktionsschema nach ZEIEN &
BRÜMMER wurden an 5 Proben aus den Halden ZWI 10 bzw. ZWI 17 sowie an 5 Pro-
ben aus der Halde OEL 10 durchgeführt.
4.14
Untersuchung von Haldenmaterialien auf Schwefelmodifikationen
Eine der Ursachen für die Freisetzung von Schadstoffen aus den Halden ist das Vor-
handensein von Pyrit bzw. Markasit sowie weiterer Metallsulfide. Durch deren lang-
same geochemische und biogeochemische Verwitterung kommt es zu einer langfris-
tigen Freisetzung von Säure und gelösten Salzen.
Zu einer Einschätzung des Vorhandenseins verschiedener Schwefelspezies und zur
weiteren Klärung des Verständnisses der in den Steinkohlenhalden ablaufenden
Verwitterungs- und Umsetzungsprozesse wurden Haldenproben sowohl auf ihren
Gesamt-Schwefelgehalt als auch auf ihren Gehalt an mineralischem Disulfidschwefel
in einem Schwefel-Analysator untersucht.
4.15 Mikrobiologie
Ausgehend von internationalen Erfahrungen war es Ziel der mikrobiologischen Un-
tersuchungen, chemolithotrophe Eisen- und Schwefeloxidierer sowie eisen- und sul-
25

image
image
image
image
image
 
fatreduzierende Bakterien quantitativ zu erfassen und eine Einzuschätzung des Ein-
flusses der mikrobiellen Prozesse auf die Migration der Schadstoffkomponenten vor-
zunehmen.
Dazu wurde eine Quantifizierung der in den verschiedenen Modellhalden vorkom-
menden Bakterien durchgeführt.
Eisen- und schwefeloxidierende Bakterien (z. B. Bakterienstamm
Thiobacillus denitri-
ficans)
führen bei stärkerer Aktivität zu einer Versauerung (Produktion von H
+
), Erhö-
hung der Salinität (v. a. durch die Freisetzung von Sulfat) und einer Freisetzung von
Schwermetallen.
Eisenreduzierende (z. B. Bakterienstämme
Geobacter
,
Geospirillum
und
Shewanel-
la
) und sulfatreduzierende (z. B. Mikroorganismengattungen
Desulfovibrio
,
Desulfo-
tomaculum
,
Desulfobulbus
und
Desulfobacter)
Bakterien senken das Redoxpotential
in ihrer Umgebung ab und vermindern die Salinität. Die sulfatreduzierenden Bakteri-
en heben außerdem den pH-Wert an und fällen Metalle als Sulfide. Dadurch kommt
es zu einer Immobilisierung der im Haldenmaterial enthaltenen Schwermetalle.
Insgesamt wurden 55 Proben aus dem Bohrkern, auch aus dem Grund-, Oberflä-
chen- und Sickerwasser sowie aus den Sedimenten der Oberflächen- und Sicker-
wässer entnommen und untersucht.
Abb. 1: Nachweis von
Thiobacillus denitrificans
auf Mikrotiterplatten mittels MPN-
Methode (gefärbten Areale zeigen eine positive Reaktion an)
Die Untersuchung der Halden- und Sedimentproben auf mineraloxidierende
Bakterien und Sulfatreduzenten erfolgte mittels MPN-Methode in mehreren
Parallelansätzen. Dafür wurden sowohl aerobe als auch anaerobe Proben
genommen (Splitting bei der Probenahme), und parallel jeweils aerob bzw. anaerob
aufgearbeitet.
Insgesamt wurden 22 Halden- und 6 Sedimentproben untersucht. Die Untersuchung
erfolgte auf Mikrotiterplatten mit jeweils 96 Einzeltests pro Probe. Dabei wurden für
26

 
jede Probe 10 Paralleltests in jeweils 8 Verdünnungsstufen sowie 2*8 Blindproben
zur Qualitätssicherung durchgeführt.
Die Untersuchungen von Sickerwasser-, Oberflächenwasser- und Grundwasserpro-
ben auf die Anwesenheit mineraloxidierender und sulfatreduzierender Bakterien er-
folgte an insgesamt 27 Proben, ebenfalls jeweils aerob und anaerob genommen und
aufgearbeitet. Auch hier erfolgte eine Untersuchung auf Mikrotiterplatten mit der
oben beschriebenen Anzahl an Einzeltests pro Probe.
Von allen 55 Proben wurde eine Bestimmung von koloniebildenden Einheiten (KBE)
als Indikator für die allgemeine mikrobielle Besiedlung der Proben durch die Ermitt-
lung der Lebendkeimzahlen von aeroben heterotrophen Mikroorganismen durchge-
führt. Zur allgemeinen mikrobiologischen Charakterisierung wurden außerdem je-
weils 2 Paralleltests in 7 Verdünnungsstufen auf Agarplatten durchgeführt.
4.16 Ableitung des formalisierten Bewertungsschemas für die Steinkohlen-
halden
Im Rahmen des Projektes wurde eine steinkohlenhaldenspezifische Erweiterung der
konventionellen Bewertungsmethodik mit GEFA - GEFAHALD - entwickelt. GEFA-
HALD wurde dafür konzipiert, haldenspezifische und bisher nicht in GEFA bewertba-
re Merkmale zu erfassen und auf den Beweisniveaus der HE und OU zu bewerten.
4.17
Haldenpriorisierung mit Einschätzung des Gefährdungspotenzials
Die Priorisierung der Halden erfolgt nach ihrem Gefährdungspotenzial auf die
Schutzgüter. Dazu wurden alle Halden, bei denen sich die Erkundung auf dem Stand
einer HE oder höher befindet, mit der Kombination aus GEFA und GEFAHALD be-
wertet. Halden, bei denen der Erkundungsstand nicht über eine FEB hinausging,
wurden mit einem Punktebewertungsschema bewertet.
4.18 Erarbeitung Branchenblatt Steinkohlenbergbauhalden
Als Handlungshilfe für die praktische Bearbeitung in den verschiedenen Stufen wur-
de ein Vorschlag für ein Branchenblatt Nr. 18 „Steinkohlebergehalden“ erarbeitet.
Dieses ist in der Reihe branchenbezogener Merkblätter im FIS Altlasten des LfULG
eingestellt und im Internet zugänglich unter:
http://www.umwelt.sachsen.de
Bo-
den, Altlasten
Altlasten
Fachinformationen.
5 ERGEBNISSE DER DETAILUNTERSUCHUNGEN
5.1 Feststoffuntersuchungen (Bergematerial und Boden)
5.1.1 Feststoffanalytik
Die Auswertung der physikochemischen und geochemischen Ergebnisse war haupt-
sächlich auf die Verifizierung der Haldenbewertungsmethodik in Hinblick auf die Un-
terteilung der Haldenmaterialien nach ihrem Gefährdungspotenzial ausgerichtet.
Glühverlust
Der Glühverlust korreliert mit dem Restkohlegehalt (Tab. 16) und dem Grad des
Durchbrennens der Haldensubstrate, welcher sich mittelbar durch die Farbe des
Bergematerials ausdrückt (Abb. 2). Durchgebranntes Haldenmaterial weist insge-
samt deutlich niedrigere Glühverluste auf als ungebrannte graue Schiefertone, Koh-
27

28
leschlamm und sandige Waschabfälle. Insgesamt wird eine Erhöhung des Glühver-
lustes mit Absinken der Korngröße deutlich.
Tab. 3:
Mittelwerte der Glühverluste haldenspezifischer Ablagerungen
Halde ZWI 10
Halde ZWI 45
Haldenspezifische Ablagerungen
n
GV [%]
n
GV [%]
grauer Schieferton
22
25,3
27
38,5
rotgebrannter Schieferton 16 7,2 2 4,0
weißgebrannter Schieferton 1 9,4 2 15,9
Kohleschlamm 3 38,4 8 43,8
sandige Waschabfälle
-
-
8
45,2
Kesselschlacke 2 19,7 - -
Teufberge 2 15,1 1 15,8
arithmetisches Mittel (gewichtet) - 18,4 - 37,4
Neben den roten Haldensubstraten stellen auch die weiß und gelb gefärbten Proben
durchgebranntes Material dar. Auch die rot-schwarz gemischten Bergemassen sind
bereichsweise als gebrannt anzusehen.
Box-and-Whisker Plot
GV [%]
schwarz
rot und schwarz
rot
weiß, gelb
0 10 20 30 40 50 60
Abb. 2: Beziehung zwischen Farbe der Grobberge und dem Glühverlust
(Halde OEL 10)
Ergebnisse der Diskriminanzanlyse bestätigen z. B. für die Halde OEL 10, dass aus-
gehend von der Farbe des Bergematerials für ca. 30 % des Haldenvolumens von
deutlichen Kohlegehalten und somit einem weiteren Brandpotenzial auszugehen ist.
Zur chemischen Charakteristik
Ein erhöhter Kohleanteil in den Bergeproben führt dazu, dass diese signifikant mehr
Pb, Cd und PAK führen als kohlefreie Bergeproben. Eine etwas undeutlichere positi-
ve Korrelation besteht zwischen dem Kohlegehalt und den Gehalten an As, Mo, Hg,
Zn, Chlorid und Thallium. Eindeutig negativ korreliert mit den Kohlegehalten sind die
Gehalte an Cr und Ni. Cr und Ni sind als lithogene Elemente zu bezeichnen und
stammen i. w. aus dem Schieferanteil der Bergeproben. Pb, Cd, As und Zn sind
chalkogene Elemente und korrelieren mit den Sulfidanteilen aus der Kohle.

Tab. 4:
Ergebnisse der Substratuntersuchungen Halden ZWI 10 und ZWI 45
TR
GV
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Ni
Mo
Hg
Zn
Probenmaterial
n
[%]
[%]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg]
[mg/kg] [mg/kg]
grauer Schieferton
1
22 88,5 25,3 255 155 4,05 38 53 51,0 10,10 0,45 305
rotgebrannter Schieferton
1
16 88,2 7,2 335 103 1,75 54 48 55,5 8,15 0,13 125
weißgebrannter Schieferton
1
1 82,1 9,4 800 200 1,90 43 32 37,0 16,40 0,14 370
Kohleschlamm 3 69,2 38,4 96 83 0,42 29 31 58,0 11,30 0,46 85
Kesselschlacke 2 87,3 19,7 275 79 8,20 49 56 72,0 13,25 1,30 400
Teufberge 2 96,2 15,1 101 58 1,84 42 44 51,0 5,45 0,22 270
Boden über rotem Schieferton 4 84,9 13,6 360 115 1,08 61 41 38,0 9,85 2,35 110
Boden über grauem Schieferton 9 81,5 24,2 250 130 1,50 38 41 30,0 6,90 0,75 160
Bauschutt 2 87,5 6,4 33 150 1,30 32 66 32,5 2,50 0,51 265
Auesedimente
ZWI 10
6 77,7 12,1 34 40 1,63 38 24 43,0 1,95 0,13 195
grauer Schieferton
1
27 84,1 38,5 81 1.400 33,00 24 58 35,0 3,70 1,10 3.400
rotgebrannter Schieferton
1
2 85,5 4,0 140 600 10,35 28 47 48,5 5,80 0,12 1.700
weißgebrannter Schieferton
1
2 86,6 15,9 150 290 11,05 31 43 45,5 3,30 0,15 1.500
Kohleschlamm 8 71,3 43,8 26 485 6,65 16 34 24,5 2,50 0,37 1.050
sandige Waschabfälle
8 80,8 45,2 69 2.000 51,50 21 69 32,5 2,95 1,25 5.750
Teufberge 1 99,0 15,8 22 80 3,30 28 31 58,0 1,00 0,16 280
Lehm (Abdeckung)
7 83,7 10,7 20 170 3,40 44 24 34,0 1,10 0,24 420
Mutterboden (Abdeckung)
11 78,3 22,6
48
590
14,00
35
62
60,0
2,90
0,69 1.100
Auelehm 7 78,8 6,6 12 29 0,36 49 20 39,0 0,50 0,08 120
Auesedimente
ZWI 45
7 80,7 4,6 11 21 0,66 54 21 52,0 0,80 0,13 150
Prüfwerte nach BbodSchV
2
- - - 125 1.000 50 1.000 - 350 - 50 -
- Maximum-Medianwerte haldenspezifische Ablagerungen
- Maximum-Medianwerte nicht haldenspezifische Ablagerungen
1
Grobberge/Waschberge
2
als Vergleichswert bezogen auf Nutzung als Park- und Freizeitanlage, Wirkungspfad Boden Mensch
29

Die Ergebnisse der Substratuntersuchungen der zwei Zwickauer Halden sowie der
der Oelsnitzer Halde sind in Tab. 4 und 5 zusammengestellt.
Die chalkophilen Elemente Pb, Cd, Zn und Cu sind in den Grob-/Waschbergen mit
Maximumwerten vertreten. Dabei werden die sandigen Waschabfälle zu den Wasch-
bergen gerechnet. Die Grob-/Waschberge zeigen zusammen mit dem Kohleschlamm
die höchsten Kohlegehalte. Während das im Nebengestein der Kohle enthaltene Sul-
fid durch den Mahl- und Waschprozess im Kohleschlamm relativ abgereichert wurde,
sind in den Grobbergen noch die höchsten Elementgehalte der chalkophilen Elemen-
te vorhanden.
Bemerkenswert sind die vergleichsweise hohen Gehalte an As, Cr und Hg im ober-
flächennahen Bodenhorizont der rotgebrannten Schiefertone. Die roten Schiefertone
selbst weisen die zweithöchsten Gehalte an As, Cr, und Ni auf.
Die Gehalte an Ni und Mo sind vor allem im grauen Schieferton hoch.
Aus den unterschiedlichen Elementgehalten der Halden ZWI 10 und ZWI 45 wird die
Hypothese abgeleitet, dass die höheren Elementgehalte an Pb, Cd und Zn vornehm-
lich aus der tieferen Flözgruppe der Zwickau Schichten stammen.
Die getrennte Korrelationsanalyse von ungebranntem und gebrannten Haldenmateri-
al am Beispiel der Halde ZWI 10 zeigte folgende Ergebnisse (K größer 0,6):
ungebrannt (n=26): As - Pb, Zn - Cd , Cu - Cr
gebrannt
(n=18): Ni - Cu - Zn, Mo - As - Pb, GV - Pb.
In Halde OEL 10 weisen die Müllproben bzw. die Spülberge auf (Tab. 5) die gerings-
ten Trockenrückstände auf. Die mehr grobkörnigen und demzufolge weniger Wasser
speichernden Grobberge hingegen zeigen deutlich höhere TR zwischen 88 und 92
%. In diesen Bereich fallen auch die trockenen Hangschutte und das Rotliegende,
wobei die Auensedimente naturgemäß eine etwa höhere Feuchtigkeit besitzen.
Die höchsten mittleren Gehalte an As, Pb, Cd und Zn führen die Grobberge mit deut-
lichem Kohleanteil (Tab. 5), was auf ihre Sulfidführung (Arsenopyrit, Bleiglanz und
Zinkblende) zurückzuführen ist.
Die Proben mit deutlicher Asche- und Schlackeführung (Verbrennungsprodukte) zei-
gen die höchsten Gehalte aller Substrate an Cr, Cu und Ni bzw. Mo und Hg.
Die geringsten Elementgehalte sind in den liegenden Gesteinen der Grobberge zu
finden - Auensedimenten, Hangschutt und/oder dem anstehenden Rotliegenden. Le-
diglich das Element Cr (Cr
gesamt
) wurde in allen Substraten in ungefähr gleicher Grö-
ßenordnung nachgewiesen.
Für die Halde OEL 10 lässt sich z. B. in der Korrelationsmatrix die Elementassoziati-
on As, Pb, Cd, Mo und Zn deutlich ablesen. Die Assoziation der lithogenen Elemente
tritt nicht so deutlich hervor.
30

Tab. 5:
Ergebnisse der Substratuntersuchungen Halde OEL 10
n
TR
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Ni
Mo
Hg
Zn
GV
%
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
%
Grobberge 110 88.3 249.9 892.5 7.27 46.2 66.0 64.2 6.17 2.32 1097 14.6
Grobberge, K=3 28 89.1 253.5 1163.2 13.20 36.4 74.9 53.1 6.29 4.13 1600 31.7
Phyllit 4 91.5 71.3 252.5 1.53 35.3 53.5 42.8 2.05 1.63 225 12.3
Spülberge 4 75.5 44.3 222.5 4.58 27.5 79.8 51.0 3.95 1.08 750 23.6
Asche / Schlacke 15 86.0 191.3 769.5 4.17 49.4 87.3 77.3 8.51 5.23 564 15.2
Müll 4 64.6 49.0 279.0 1.77 34.3 53.3 36.8 2.38 1.66 475 18.5
oberste Proben 22 83,6 120 437 2,71 38,6 62,0 46,9 5,12 5,67 431 18,1
Auensediment 4 80.7 35.5 61.5 0.91 37.0 19.0 33.8 0.84 0.18 195 6.5
Hangschutt 3 88.3 21.7 32.3 1.95 31.7 14.7 36.7 0.40 0.05 339 3.8
Rotliegendes 15 89.5 29.3 31.1 0.93 35.3 18.7 39.3 0.50 0.10 172 3.7
PW Boden
125 1000 50 1000 350 50
- ... nur Werte < BG
- hohe (maximale) arithmetische Mittelwerte
- geringe (minimale) arithmetische Mittelwerte
PW Direktpfad Boden Mensch, Flächennutzung als Park- und Freizeitanlage, nach BBodSchV und LfUG 6/2002
Tab. 6:
Korrelationsmatrix Spurenelemente im Feststoff (Halde OEL 10, n=160)
lgAs
Pb
lgCd
Cr
Cu
Ni
Mo
lgHg
lgZn
lgAs 1.00
Pb 0.70 1.00
lgCd 0.64 0.64 1.00
Cr 0.45 0.29 0.30 1.00
Cu 0.53 0.42 0.54 0.31 1.00
Ni 0.41 0.30 0.51 0.55 0.45 1.00
Mo 0.70 0.49 0.50 0.38 0.71 0.53 1.00
lgHg 0.43 0.43 0.33 0.01 0.57 0.01 0.52 1.00
lgZn 0.60 0.65 0.88 0.38 0.46 0.62 0.47 0.22 1.00
- signifikante Korrelationskoeffizienten
31

image
image
5.1.2 Untersuchung der Schwefelmodifikationen
Um das Vorhandensein verschiedener Schwefelspezies zu prüfen, wurden die Pro-
ben der Halde OEL 10 sowohl auf ihren Gesamt-Schwefelgehalt als auch auf ihren
Gehalt an mineralischem Disulfidschwefel untersucht.
Gesamt-Schwefel
Abb. 3 zeigt die Gesamt-Schwefelgehalte der untersuchten Proben.
Oe10
GWM2/06
1m
Oe10
GWM
2/06
5m
Oe10
GWM
2/06
7m
Oe10
GWM
2/06
10m
Oe10
GWM
2/06
12m
Oe10
GWM
2/06
15m
Oe10
GWM
2/06
17m
Oe10
GWM
2/06
18-20.5m
Oe10
GWM
2/06
20.5-20.7m
Oe10
GWM7/07
7.2-14m
Oe10
GWM7/07
21.4-27.2m
Oe10
B8/07
5.2-17m
Oe10
B9/07
18.7-20m
gebrannt
ungebrannt
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
% S gesamt
gebrannt
ungebrannt
Abb. 3: Ergebnisse der Gesamt-Schwefelbestimmung in Proben der Halde OEL 10
Insgesamt enthalten die Proben, mit Ausnahme der obersten Schicht, etwa 1.4-4 %
Gesamt-Schwefel. Die gebrannten und ungebrannten Schichten lassen sich bezüg-
lich ihres Gesamt-Schwefelgehaltes nicht klar voneinander unterscheiden. Bei bei-
den Materialarten gibt es sowohl Proben mit hohen als auch niedrigen Gesamt-
Schwefelgehalten. Die Gehaltsunterschiede ergeben sich aus
o
den ursprünglichen unterschiedlichen S-Gehalten der verschiedenen Kohlenflöze
o
dem Aufbereitungsprozess der Kohlen (z.B. über Dichtetrennung)
o
der früheren Lagerung dieser Schichten als jeweils oberste Abdeckung der Hal-
den.
Aus der Gesamt-Schwefelbestimmung ist abzuleiten, dass bei einer vollständigen
Umsetzung des primären Sulfidschwefels durch Oxidation bzw. Verwitterung Sulfat-
gehalte der Haldenmaterialien von bis zu 12 % zu erwarten sind, was erhebliche Sul-
fatfrachten in den Sickerwässern ergibt. Dieses Ergebnis korreliert sowohl mit den
realen Messwerten in den Grund- und Sickerwässern als auch mit den Eluaten der
Säulenversuche.
Disulfidschwefel
Abb. 4 zeigt die Disulfidgehalte in Abhängigkeit vom gebrannten oder ungebrannten
Zustand des Haldenmaterials. Es ist eine sehr deutliche Abhängigkeit des Disulfid-
gehaltes vom gebrannten oder ungebrannten Zustand zu erkennen. Während die
ungebrannten, kohligen Materialien (mit Ausnahme der obersten Schicht) wechseln-
32

image
image
de Disulfidgehalte zwischen 0,76 und 2,32 % enthalten, sind in den gebrannten, ro-
ten Schichten nur noch 0,036-0,070 % Disulfid-Schwefel nachweisbar. Es ist zu ver-
muten, dass der Disulfidschwefel in den roten Schichten durch die Brand- bzw. da-
durch hervorgerufenen Oxidationsprozesse weitgehend in Sulfate umgewandelt wor-
den ist.
Oe10
GWM2/06
1m
Oe10
GWM
2/06
5m
Oe10
GWM
2/06
7m
Oe10
GWM
2/06
10m
Oe10
GWM
2/06
12m
Oe10
GWM
2/06
15m
Oe10
GWM
2/06
17m
Oe10
GWM
2/06
18-20.5m
Oe10
GWM
2/06
20.5-22.7m
Oe10
GWM7
7.2-14m
Oe10
GWM7
21.4-27.2m
Oe10
Bg8
5.2-17m
Oe10
Bg9
18.7-20m
gebrannt
ungebrannt
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Disulfid-S %
gebrannt
ungebrannt
Abb. 4: Ergebnisse der Disulfidschwefel-Bestimmung in Proben der Halde OEL 10
Oxidations- bzw. Verwitterungsgrad
Abb. 5 zeigt den Oxidations- bzw. Verwitterungsgrad der einzelnen Haldenproben.
Der Oxidationsgrad wurde aus dem Verhältnis von Disulfid- zu Gesamtschwefel be-
rechnet. Alle gebrannten (roten) Proben weisen einen Oxidationsgrad von 97,5-98,6
% auf; sie sind also fast vollständig umgesetzt. Die kohligen Proben, mit Ausnahme
der Oberflächenproben, besitzen Oxidationsgrade zwischen 12,8 und 57,75 %. Da-
mit ist in geologischen Zeiträumen noch mit
langfristigen geochemisch und mikrobiell
induzierten Umsätzen und nachfolgende Sulfatfreisetzung zu rechnen.
Die Untersuchung der Schwefelmodifikationen in den Haldenproben ergab somit ei-
nen eindeutiger Zusammenhang zwischen dem gebrannten (roten) bzw. ungebrann-
ten (kohligen) Zustand der Proben und deren Disulfidgehalt. Die ungebrannten Pro-
ben enthalten wesentlich höhere Disulfidgehalte zwischen 0,76-2,32 % im Vergleich
zu den gebrannten Proben mit 0,036-0,07 % Disulfidschwefel. Damit enthalten die
ungebrannten Proben etwa 1,4-4,35 % an Pyrit oder anderen mineralischen Metall-
sulfiden.
Da die ungebrannten (kohligen) Proben lediglich zu 12,8-57,75 % oxidiert bzw. ver-
wittert sind, ist zukünftig noch mit einer Sulfatfreisetzung „in geologischen Zeiträu-
men“ zu rechnen. Entsprechend den gemessenen Gehalten an Gesamtschwefel
können theoretisch bis zu 12 Ma-% Sulfat in der Halde generiert werden.
33

image
image
Oe10
GWM2/06
1m
Oe10
GWM
2/06
5m
Oe10
GWM
2/06
7m
Oe10
GWM
2/06
10m
Oe10
GWM
2/06
12m
Oe10
GWM
2/06
15m
Oe10
GWM
2/06
17m
Oe10
GWM
2/06
18-20.5m
Oe10
GWM
2/06
20.5-20.7m
Oe10
GWM7/07
7.2-14m
Oe10
GWM7/07
21.4-27.2m
Oe10
B8/07
5.2-17m
Oe10
B9/07
18.7-20m
gebrannt
ungebrannt
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Oxidationsgrad %
gebrannt
ungebrannt
Abb. 5: Berechneter Oxidations- bzw. Verwitterungsgrad des Disulfidschwefels in
den Proben der Halde OEL 10
Tab. 7: Physikochemische Parameter und Makrokomponenten im Eluat, Halden
ZWI 10 und ZWI 45
pH
Lf
Cl
SO
4
Ca
K
Mg
Na
Probenmaterial
n
[-]
[μS/cm]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
grauer Schieferton
22 4,7 1.900 5,0 1.200,0 350,0 10,5 28,0 2,4
rotgebrannter Schieferton 16 6,0 1.160 5,0 510,0 116,0 4,0 2,7 1,5
weißgebrannter Schieferton 1 6,2 2.300 25,0 1.600,0 520,0 7,6 17,0 7,9
Kohleschlamm 3 6,0 1.900 5,0 1.200,0 350,0 7,6 17,0 2,4
Kesselschlacke 2 5,0 1.850 3,0 1.200,0 400,0 4,7 10,2 1,9
Teufberge 2 7,3 995 74,5 395,0 77,5 24,5 20,5 47,0
Boden über rotem Schiefer-
ton
4 5,3 63 4,0 15,0 3,8 2,6 0,5 0,6
Boden über grauem
Schieferton
9 5,9 78 4,0 13,0 5,0 4,6 1,0 0,8
Bauschutt 2 7,6 366 11,5 104,5 34,2 10,0 3,5 20,2
Auesedimente
ZWI 10
6 7,1 355 22,5 101,5 14,0 8,8 13,7 14,0
grauer Schieferton
27 6,7 270 3,0 100,0 26,0 2,5 4,4 1,1
rotgebrannter Schieferton 2 7,2 84 2,5 20,5 9,5 3,0 1,2 0,9
weißgebrannter Schieferton 2 7,1 100 2,5 33,5 9,2 3,6 1,8 2,4
Kohleschlamm 8 7,5 378 4,5 100,0 40,5 1,7 8,8 1,5
sandige Waschabfälle
8 7,1 700 3,5 307,5 98,5 2,7 7,6 1,0
Teufberge 1 7,7 94 4,0 26,0 12,0 2,7 2,9 1,2
Lehm (Abdeckung)
7 7,1 94 3,0 40,0 13,4 1,4 1,4 1,6
Mutterboden (Abdeckung) 11 7,7 130 3,0 9,0 17,0 2,7 1,3 1,5
Auelehm 7 7,1 328 5,0 94,0 13,7 2,0 8,5 9,6
Auesedimente
ZWI 45
7 7,6 160 5,0 34,0 17,1 2,4 2,7 4,6
- Maximal-Medianwerte
34

5.1.3 Eluatanalysen
Die Ergebnisse der Eluatuntersuchungen der Halden ZWI 10 und ZWI 45 sowie OEL
10 sind nachfolgend zusammengefasst.
Physikochemische Parameter und Hauptkomponenten
Die pH-Werte in den S4-Eluaten (Elution Wasser/Feststoff im Verhältnis 10/1 nach
DIN 38414-4) bei den haldenspezifischen Ablagerungen zeigen Werte zwischen 4,7
und 7,7 (Tab. 10 und 11). Bei den grauen ungebrannten Schiefertonen liegen die pH-
Werte am niedrigsten. Die Leitfähigkeiten schwanken zwischen 84 und 2.300 μS/cm.
Die höchsten Leitfähigkeiten weisen die Eluate der grauen Schiefertone sowie die
Kohleschlämme und die sandigen Waschabfälle auf.
Dies spiegelt sich auch in den Gehalten der Makroelemente wieder. Die ungebrann-
ten Schiefertone wiesen höhere Gehalte auf als die gebrannten Schiefertone. Be-
sonders wird dies bei Halde ZWI 10 deutlich. Dort erreichen die Eluatgehalte der ge-
brannten Schiefertone lediglich 50 % der der ungebrannten.
Die Oberböden der Halde ZWI 10 werden durch deutlich geringere Eluierbarkeiten
charakterisiert.
Tab. 8:
Physikochemische Parameter und Makrokomponenten im Eluat,
Halde OEL 10
n
pH
pH
CaCl2
LF
LF
F
Cl
SO4
Ca
K
Mg
Na
[μS/cm]
[mg/l]
Grobberge 110 5.8 4.8 799 1343 4.1 475.0 114.2 5.5 18.1 3.0
Grobberge, K=3 28 5.3 4.1 995 1715 6.75 586.7 150.1 4.3 18.8 3.2
Phyllit 4 7.1 6.3 101 106 3.0 14.3 8.7 3.4 1.7 1.3
Spülberge 4 6.9 5.8 108 108 3.3 15.5 7.7 5.4 1.7 1.5
Asche/Schlacke 15 6.0 4.5 470 644 4.1 246.9 70.6 3.2 4.2 1.8
Müll 4 7.1 5.9 1590 1439 25.0 542.5 118.3 29.6 27.2 35.4
Auensediment 4 6.5 5.0 217 331 3.4 83.0 8.3 4.7 7.7 1.9
Hangschutt 3 5.7 5.3 296 382 1.3 140.3 6.3 5.1 9.5 2.0
Rotliegendes 15 6.8 5.1 157 290 2.4 58.4 5.3 3.9 6.9 2.1
- hohe (maximale) arithmetische Mittelwerte
- geringe (minimale) arithmetische Mittelwerte
Die S4-Eluate in Halde OEL 10 sind alle als schwach sauer bis neutral zu bezeich-
nen (Tab. 8). Der minimale mittlere pH-Wert wurde mit 5.3 in den stark kohleführen-
den Grobbergen gefunden. Die Kohleführung bewirkt, dass auch alle Grobberge im
Schnitt einen schwach sauren pH-Wert von 5.8 aufweisen.
Im Schnitt neutral sind die Eluate der phyllithaltigen Berge, der Spülberge, der Müll-
proben und des Rotliegenden.
Die von den Feststoffproben im CaCl
2
ermittelten pH-Werte liegen naturgemäß et-
was bis deutlich unter denen mit destilliertem Wasser hergestellten S4-Eluaten. Der
geringste mittlere pH-Wert (CaCl
2
) wurde auch hier für die stark kohleführenden
Grobberge gefunden (pH 4.1), die höchsten – für die phyllithaltigen Berge und die
Müllproben.
35

Im Allgemeinen ist im Eluat von einer Na-K-Cl- und einer Ca-Mg-SO
4
-Assoziation
auszugehen. Die Leitfähigkeit im Eluat wird mehr von der letzteren, die im Schnitt die
10- bis 20fach höheren Gehalte im Eluat aufweist, gebildet. Auch ist ihr Einfluss auf
den pH-Wert des Eluates deutlich höher, als der der Na-K-Cl-Assoziation.
Schwermetalle und Arsen
Nachfolgend werden die Schwermetallgehalte und die Gehalte an As der untersuch-
ten Halden im Eluat aufgeführt.
Tab. 9: Schwermetallgehalte und der Gehalte an As im Eluat, Halden ZWI 10 und
ZWI 45
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Hg
Mo
Ni
Zn
Probenmaterial
n
[μg/l] [μg/l]
[μg/l]
[μg/l] [μg/l] [μg/l] [mg/l] [μg/l]
[μg/l]
grauer Schieferton
22 3,5 5,5 37 2 15 0,2 0,005 280 1.450
rotgebrannter Schieferton 16 2 1 2 2 10 0,2 0,01 10 92
weißgebrannter Schieferton 1 5 2 18 2 10 0,2 0,005 40 1.300
Kohleschlamm 3 3,5 2 18 2 13 0,2 0,005 40 1.300
Kesselschlacke 2 3,5 4 66 2 10 0,2 0,005 100 3.810
Teufberge 2 1,5 1 1 2 10 0,2 0,006 10 16
Boden über rotem
Schieferton
4 1 2 1 2 10 0,2 0,012 10 42
ZWI 10
Boden über grauem
Schieferton
9 2 1 1 2 10 0,2 0,005 10 100
Bauschutt 2 10 1 1 2 10 0,2 0,005 10 3
Auesedimente
6 1 1 1 2 10 0,2 0,005 10 49,5
grauer Schieferton
27
1
10
37
10
2 0,2 0,05
20 3.600
rotgebrannter Schieferton
2 2 1 1 25 2 0,2 0,01 10 696
weißgebrannter Schieferton 2 5 1 3 10 2 0,2 0,005 10 615
Kohleschlamm 8 2 1 1 10 2 0,2 0,01 10 83
sandige Waschabfälle 8 1 9 8 10 2 0,2 0,005 10 829
Teufberge
1 1 1 3 10 2 0,2 0,005 10 250
Lehm (Abdeckung) 7 1 1 6 10 2 0,2 0,005 10 1.100
Mutterboden (Abdeckung) 11 5 1
ZWI 45
1 10 2 0,2 0,005 10 75
Auelehm
7 2 1 1 10 2 0,2 0,005 10 51
Auesedimente
7 4 1 1 10 2 0,2 0,005 10 100
Prüfwerte nach BBodSchV
1
- 10 25 5 50 50 1 0,05 50 500
- Maximal-Medianwerte
1
als Vergleichswert bezogen auf Übergangsbereich Sickerwasser - Grundwasser, Wirkungspfad Grundwasser -
Mensch
Das Austragspotenzial an Schwermetallen ist beim ungebrannten grauen Schieferton
am höchsten. Signifikant sind die hohen Ni-Konzentrationen bei Halde ZWI 10 und
die hohen Zn-Konzentrationen bei Halde ZWI 45. Auch Cd ist in relativ hohen Kon-
zentrationen vertreten. Die Elemente sind jeweils durch vergleichsweise hohe mobile
Anteile gekennzeichnet. Kohleschlamm und sandige Waschabfälle zeigen wie der
gebrannte Schieferton, mit Ausnahme von Zn, überwiegend Konzentrationen im Be-
reich der Bestimmungsgrenzen.
Der Boden über grauem Schieferton weist ein deutlich geringeres Austragspotenzial
als der graue Schieferton selbst auf. Die vergleichsweise geringen Feststoff- und
Eluatkonzentrationen sind als Hinweis auf Elementverlagerungen durch Bodenbil-
dung zu interpretieren.
Im Vergleich mit den quartären Auesedimenten liegen bei den ungebrannten Schie-
fertonen insgesamt höhere Eluatwerte vor.
36

Tab. 10 zeigt, dass stark kohleführenden Grobberge durch die im Mittel höchsten
Gehalte an Pb, Cd, Ni und Zn im Eluat gekennzeichnet sind. Das sind auch die Ele-
mente, die die höchsten Gehalte in den Haldensickerwässern stellen. Der höchste
Medianwert an As wiederum kommt in den Spülbergen vor. Ein hoher mittlerer Zn-
Gehalt im Eluat wurde auch für den Hangschutt berechnet.
Tab.10: Spurenelemente, pH-Wert und Leitfähigkeit im Eluat, Halde OEL 10
N
pH
LF
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Ni
Mo
Zn
[μS/cm]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
AM
AM
M
M
M
M
M
M
M
M
Grobberge 110 5.8
799 1.0 1.0 15.0 1 5 10.0 2.5 552
Grobberge, K=3 28 5.3
995 3.0 18.0 32.0 1 5 140.0 2.5 2265
Phyllit 4 7.1
101 3.0 0.5 0.5 1 5 5.0 2.5 26
Spülberge 4 6.9
108 4.0 0.5 0.5 1 5 5.0 2.5 50
Asche/Schlacke 15 6.0
470 0.5 1.0 3.0 1 5 10.0 2.5 140
Müll 4 7.1
1590 3.0 1.8 2.5 1 5 30.0 2.5 165
Auensediment 4 6.5
217 0.8 1.3 7.0 1 5 27.5 2.5 513
Hangschutt 3 5.7
296 0.5 0.5 24.0 1 5 70.0 2.5 2890
Rotliegendes 15 6.8
157 0.5 0.5 0.5 1 5 5.0 2.5 68
AM -
Arithmetisches Mittel
M - Medianwert
Aschen und Schlacken sowie die Müllproben fallen nicht durch erhöhte Gehalte der
Spurenelemente im Eluat auf. Besonders geringe Gehalte führen die Bergeproben
mit Phyllit, die Spülberge (außer As) sowie die Liegendsedimente der Halde.
Die Medianwerte von Cr, Cu, Mo und Hg im Eluat stellen Gehalte unter den jeweili-
gen Bestimmungsgrenzen dar.
Nennenswerte Korrelationen der Mikroelemente im Eluat konnten nur zwischen Zn
und Cd (was auf ihre Herkunft aus Zinkblende hindeutet), mittelstarke Korrelationen
zwischen Cd, Pb, As, Ni und Zn berechnet werden.
Eluierbare Elementanteile
Um den eluierbaren Anteil der Elemente zu bestimmen, wurden die Eluatgehalte zu
den Feststoffgehalten ins Verhältnis gesetzt. Die Ergebnisse sind in Tab. 11 und 12
dargestellt.
Die Anteile eluierbarer Schwermetalle sind bei den grauen Schiefertonen (Grob-
/Waschberge) am höchsten und bei den gebrannten Schiefertonen deutlich geringer
(Tab. 11). Die Restgehalte sind weitestgehend immobil.
Die Untersuchungen in Halde OEL 10 (Tab. 12) zeigen, das sich in Bezug auf die
Gesamtgehalte die Elemente Cd, Ni und Zn am meisten aus den schwarz-rot-
gemischten bzw. schwarzen Grobbergen eluieren lassen.
Dieses Ergebnis steht formell im Einklang mit den bisher allgemein verwendeten
qualitativen Aussagen, dass die rotgebrannten Schieferberge durch den Brandpro-
zess „inertisiert“ worden sind und aus diesem Grunde weniger Elementgehalte eluie-
ren würden. In Auswertung der Gesamtergebnisse ist der Grund aber eher im Feh-
len der Träger hoher Elementgehalte - der kohligen Bestandteile und mit ihnen der
Sulfide - als in einer chemischen bzw. thermischen „Inertisierung“ zu suchen.
37

Tab. 11: Eluierbare Elementgehalte haldentypischer Schwermetalle und As, Halden
ZWI 10 und ZWI 45
As
Pb
Cd
Ni
Zn
Probenmaterial
n
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
grauer Schieferton
22
0,01
0,04
9,14
5,49
4,75
rotgebrannter Schieferton 16 0,01 0,01 0,86 0,18 0,73
weißgebrannter Schieferton 1 0,01 0,01 9,47 1,08 3,51
Kohleschlamm 3 0,04 0,02 42,86 0,69 15,29
Kesselschlacke 2 0,01 0,05 8,05 1,39 9,53
Teufberge
ZWI 10
2 0,01 0,02 0,54 0,20 0,06
grauer Schieferton
27
0,01
0,007
1,12
0,57
1,06
rotgebrannter Schieferton 2 0,01 0,002 0,10 0,21 0,41
weißgebrannter Schieferton 2 0,03 0,003 0,23 0,22 0,41
Kohleschlamm 8 0,06 0,002 0,15 0,41 0,08
sandige Waschabfälle
8 0,01 0,005 0,16 0,31 0,14
Teufberge
ZWI 45
1 0,05 0,013 0,91 0,17 0,89
- Maximal-Medianwerte
Tab. 12: Eluierte Elementanteile für Cd, Cu, Ni und Zn, Halde OEL 10
Cd
Cd
Cu
Cu
Ni
Ni
Zn
Zn
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
n
AM
M
AM
M
AM
M
AM
M
Grobberge 110 7.4 2.4 0.5 0.08 4.3 0.3 4.6 0.9
Grobberge, K=3 28 7.9 2.2 1.0 0.08 9.8 3.8 5.9 1.7
schwarz 18 3.4 1.4 0.1 0.08 3.0 0.6 2.2 1.6
rot/schwarz 35 10.2 4.4 1.0 0.08 8.5 0.5 6.6 1.7
rot 55 7.2 2.6 0.3 0.08 2.1 0.1 4.2 0.5
weiß/gelb 1 0.6 0.6 0.1 0.13 0.1 0.1 0.4 0.4
AM - arithm. Mittelwerte
M - Medianwerte
Die an den kohlehaltigen Substraten nachgewiesene Vormacht des Sulfidschwefels
über den Sulfatschwefel (s. Kap. 5.1.2) bzw. die Übermacht des Sulfat- über dem
Sulfidschwefel für die rotgebrannten Berge lassen die Ergebnisse der Elutionsunter-
suchungen plausibel erscheinen, da in den kohleführenden, nicht gebrannten Bergen
die Sulfide noch vorhanden sind (Umwandlung in Sulfat lediglich durch Oxydations-
und mikrobiologische Vorgänge). Die rotgebrannten Berge hingegen sind durch die
Branderscheinungen einer natürlichen „Röstung“ ausgesetzt worden, bei der die Sul-
fide in Sulfate umgewandelt wurden. Die Metalle der schwerlöslichen Sulfide sind
danach verstärkt löslich.
In den einzelnen Aufschlüssen fallen aber immer wieder zusammenhängende mäch-
tigere Bereiche auf, die sehr hohe eluierbare Elementanteile zwischen 10 und 30 %
aufweisen. Diese Bereiche beinhalten genau so viele kohlehaltige wie kohlefreie
Proben, genau so viele rote wie schwarz-rot-gemischte Proben und bis auf wenige
Ausnahmen nur Grobberge.
Die bisherigen Untersuchungen konnten nicht klären, worin der Grund für diese ho-
hen eluierbaren Elementanteile liegt.
38

5.1.4
Säulenversuche und sequentielle Extraktion
Die intermittierend betriebene Säulenversuche zur abiotischen Elution sowie die
Substratuntersuchungen mittels sequenzieller Extraktion ergaben für das rote
(durchgebrannte) und das schwarze (nicht gebrannte, deutlich kohlehaltige) Grob-
bergematerial folgende Ergebnisse:
Säulenversuche
Die eluierbaren Stoffmengenanteile (ESA), bezogen auf die „wasserlöslichen“ Frakti-
onen 1 (mobil) und 2 (spezifisch adsorbiert) aus der sequenziellen Extraktion, sind
für Cd, Zn und Naphthalin in den rotgebrannten Grobbergen deutlich größer als in
den schwarzen Substraten (Tab. 16). Dadurch ist für diese Elemente bzw. Stoffe in
den roten Grobbergen auch die eluierte Fracht je m² kontaminierte Fläche (Fracht
S
)
sowie die Elutionsrate je kg Substrat (FE
S
) deutlich größer, als in den schwarzen.
Weiterhin ist die auf eine GWN von 246 mm bezogene Dauer des Schadstoffaustra-
ges in den roten Substraten deutlich geringer, als in den schwarzen. Die Schadstoff-
austragsdauer ist für Cd mit 700 Jahren bzw. Zn mit 436 Jahren für die schwarzen
Substrate um 10 bzw. 3mal länger einzuschätzen als für die rotgebrannten Substra-
te.
Für Cu sind die Verhältnisse gerade umgekehrt.
Der wasserlösliche Anteil von Ni der in den Säulenversuchen untersuchten Substrate
ist nach 10 APV vollständig ausgetragen. Die Dauer des Schadstoffaustrages wird
mit 16 bzw. 17 Jahren angegeben.
Die organischen Komponenten verhalten sich adäquat zu Zn und Cd. Für sie ist aber
im Gegensatz zu den genannten Elementen charakteristisch, dass messbare Eluat-
gehalte jeweils zwischen dem 3. und 6. APV (AOX) bzw. 7. bis 9. APV auftreten, zum
Anfang und Ende der Versuche aber jeweils Gehalte an bzw. unter der Nachweis-
grenze.
sequenzielle Extraktion
Abb. 6 und 7 zeigen die Ergebnisse der sequenziellen Extraktion am Beispiel der
Proben aus dem Revier Lugau/Oelsnitz (Tab. 14).
Tab. 13: Zusammengefasste Ergebnisse der Säulenversuche
Substrat
Cd
Cu
Ni
Zn
AOX
Naphthalin
ESA
Eluierbare Stoff-
rot 20 4 100 11 0,11 7
mengenanteile [%]
schwarz 2 32 100 4 0,01 2
rot 138* 7,1 11,6 4994 0 4,9
44** 6,6 0,0 1397 2,5 12,3
32* 11,8 0 1609 0 0
Fracht
S
eluierte Frach-
ten [mg/(m² * a)]
schwarz
12** 8,4 0 494 4,92 0
FE
S
Elutionsrate
rot 0,059 0,004 0,007 1,962 0,004 0,000005
[mg/(kg * a)]
schwarz 0,013 0,005 0,0006 0,571 0,0006 0,000003
t
E, VR
Dauer des Schad-
rot 86 488 17 154 16544 263
stoffaustrages [a]
schwarz 700 50 16 436 226948 649
* 1. ausgetauschtes Porenvolumen APV
** 10. ausgetauschtes Porenvolumen APV
39

Tab. 14
:
Proben für die sequentielle Extraktion der Halde OEL 10
Nr.
Labor
Auf-
schluss
Pro-
be
von
[m]
bis
[m]
Kohle-
gehalt
Farbe
Substratzusammensetzung
I
RKS
10/06
BP 3 1,80 4,80 viel grau Grobberge, Schluffstein
III
RKS
10/06
BP 6 8,70 10,00 viel grau Grobberge, Schluffstein
IV
GWM
2/06
BP 8 12,00 15,00 viel
grau Grobberge, Schluffstein
II
RKS
10/06
BP
4/5
4,80 8,70 ohne
rötlich
Grobberge, Schluffstein und
Aschen/Schlacken
V
GWM
2/06
BP
12
22,70 24,30 ohne rötlich Grobberge, Schluffstein und Sandstein
I
Pb
III
IV
II
V
I
As
III
IV
II
V
I
Mo
III
IV
II
V
I
Cr
III
IV
II
V
I
Hg
III
IV
II
V
mobil
sp. adso rbiert
karbonatisch
o rganisch
amorph Fe
kristall. Fe
residual
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%
mobil
sp. adsorbiert
karbonatisch
organisch
amorph Fe
kristall. Fe
residual
Abb. 6: Element- und probenspezifische Darstellung der sequenziellen Extraktion
der Elemente Pb, As, Mo Cr und Hg für die Proben aus der Halde OEL10
Nach den Ergebnissen der sequenziellen Extraktion kann man sich in ihrem Bin-
dungsverhalten deutlich voneinander unterscheidende Elementassoziationen aushal-
ten:
Cd, Ni und Zn: merkliche bis hohe mobile und spezifisch adsorbierte Anteile, zum
Teil auch deutlich an Fe-Oxide adsorbiert; Elemente weisen auch die höchsten
Gehalte in den Haldensickerwässern auf.
As und Mo: sind häufiger an Fe-Oxide gebunden als in der Residualfraktion.
Cu und Pb: wesentliche Elementanteile sind organisch und an den Fe-Oxiden ge-
bunden.
Hg und Cr: sind fast ausschließlich in der Residualfraktion gebunden.
40

I
Cd
III
IV
II
V
I
Ni
III
IV
II
V
I
Zn
III
IV
II
V
I
Cu
III
IV
II
V
mo bil
sp. adso rbiert
karbonatisch
organisch
amorph Fe
kristall. Fe
residual
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%
mobil
sp. adsorbiert
karbonatisch
organisch
amorph Fe
kristall. Fe
residual
Abb. 7: Element- und probenspezifische Darstellung der sequenziellen Extraktion
der Elemente Cd, Ni, Zn und Cu für die Proben aus den Halde OEL 10
Die Bindung des As an die Fe-Oxide ist bekannt, die deutliche Bindung des Mo an
die Fe-Oxide eher überraschend.
Elementspezifische und probenspezifische Auswertungen haben in beiden Revieren
nicht die erwarteten deutlichen Unterschiede zwischen dem roten und dem grauen
Bergematerial gezeigt. Es deutet sich aber die Tendenz an, dass das rote Material
höhere mobile Hg-Gehalte aufweist und das graue Material höhere mobile Zn- und
Cd-Anteile.
5.1.5 Mikrobiologische Untersuchungen
Thiobacillus denitrificans
, ein Bakterium, das sowohl Pyrit als auch andere reduzierte
Schwefelverbindungen unter Nitratreduktion oxidieren kann, ist an allen Standorten
stark verbreitet. Diese Bakterien kommen v. a. an Standorten mit moderat saurem
pH-Wert vor (pH 3-6) und tragen durch ihre Mineraloxidation zur Entstehung und
Mobilisierung von Sulfat, zu einer Absenkung des pH-Wertes sowie zur Mobilisierung
von Schwermetallen bei.
Es wurde festgestellt, dass die
Thiobacillen
nicht nur in den Haldenkörpern selbst
vorkommen, sondern auch in den entsprechenden Wasser- und Sedimentproben.
Besonders intensiv kommen sie an Standorten mit Nitrateintrag vor, z. B. in Grund-
und Sickerwässern und den Bachsedimenten.
Die Quantifizierung der eisen- und sulfatreduzierenden Bakterien hat gezeigt, dass
an allen Standorten ein relativ ausgewogenes Verhältnis zwischen
Thiobacillen
und
Eisen- und Schwefelreduzierern besteht, so dass die oxidative Pyritverwitterung,
Versauerung und Schadstofffreisetzung in nicht so starkem Maße voranschreitet wie
an anderen, nicht rekultivierten Haldenstandorten mit offenen Kippenschichten.
41

Die mikrobiologischen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Halde OEL 10
Entsprechend dem pH-Wert und Redox-Zustand der Halde kommt es verstärkt zu ei-
ner Freisetzung von Salzen und Schwermetallen. Dies spiegelt auch die Zusammen-
setzung an oxidierenden und reduzierenden Mikroorganismen am Haldenstandort
wider. Es überwiegen oxidierende Prozesse. Nur in den Sedimenten stehender Si-
ckerwässer mit stärkerem Detritus überwiegen reduzierende Prozesse. In den Si-
ckerwässern selbst wurde durch den Einfluss des nährstoffreichen Detritus ein
Überwiegen reduzierender Prozesse festgestellt (Abb. 8). In den Grundwässern wur-
de ein zahlreiches Vorkommen an Eisenreduzierern beobachtet, was vermutlich
durch einen hinreichenden Gehalt an Eisen(III) und Nährstoffen verursacht wird. Die
Dominanz oxidierender Prozesse führt zu einer biogeochemischen Bildung von sau-
ren Wässern, einem Anstieg des Redoxpotentials sowie der Salinität und schließlich
zur Mobilisierung von gelösten Schwermetallen. Der Prozess der zunehmenden Ver-
sauerung spiegelt sich in den chemisch-physikalischen Kenndaten wider und lässt
sich auch im Säulenversuch nachvollziehen.
Da das sulfidhaltige graue Haldenmaterial erst zu 13-58% verwittert ist, können diese
Prozesse bei einem weiteren Belassen des derzeitigen Zustandes noch über mehre-
re Jahrhunderte andauern und die Schadstofffrachten sich bei stärkerem Einsetzen
des Versauerungsprozesses noch verstärken.
Halde ZWI 10
Die Halde ist vor allem durch verstärkte thermische Prozesse im Haldenkörper ge-
kennzeichnet. Weiterhin befindet sich auf dem Haldenkörper und vor allem im Be-
reich des ehemaligen Kohleschlammteiches z. T. eine ehemalige Hausmülldeponie
mit organikreichen Sickerwässern. Auf Grund der Deponiesickerwässer mit organi-
scher Fracht kommt es an diesem Standort zu einer starken Erniedrigung der Re-
doxpotentiale im Haldenbereich selbst sowie der Sicker- und Grundwässer in der
Umgebung und zur Erhöhung der pH- Werte bis in den fast neutralen Bereich. Da-
durch kommt es zu einer vergleichsweise geringen Freisetzung von Schwermetallen.
Der Einfluss nährstoffreicher Deponiesickerwässer führt zur Stimulation eisen- und
sulfatreduzierender Prozesse (Abb. 8). Durch die Schaffung reduktiver Zonen im Ein-
flussbereich der Deponie besitzen die Prozesse der biogeochemischen Eisen- und
Schwefelmineraloxidation nur eine untergeordnete Bedeutung. In Zonen mit niedri-
gen Redoxpotential wurde eine Anreicherung von Sulfatreduzierern gefunden (Abb.
8).
Im Bereich mit thermischen Umsetzungen in der Halde sind biologische Prozesse of-
fen-sichtlich weniger beteiligt und dominieren rein geochemische Prozesse. In den
deponieunbeeinflussten Bereichen sowie im Grundwasser außerhalb der Deponiezu-
läufe ist ein Überwiegen biooxidierender Prozesse durch den Zulauf von Haldensi-
ckerwässern zu beobachten.
Die biogeochemischen Prozesse in der Halde zeigen, dass eine Versauerung durch
nährstoffhaltige Sickerwässer verursachte reduktive Prozesse zurückgedrängt wer-
den kann.
42

Halde ZWI 45
Auf der Halde befinden sich Kleingärten, die zu einem Nährstoffeintrag in die Halde
führen. Weiterhin kommt es horizontal zu einem Einströmen abwasserhaltiger
Grundwässer.
Durch die Abdeckung mit einer Lehmschicht und Mutterboden, den Eintrag von or-
ganischen Frachten mit den Wässern der Sickergruben in den Kleingärten bzw.
durch das abwasserhaltige Grundwasser liegen mittlere Redoxpotentiale und weit-
gehend neutrale pH-Werte vor.
Dadurch kommt es nur zu einer geringfügigen Freisetzung von Schwermetallen. Die
sulfatreduzierenden Mikroorganismen sind an diesem Standort aktiv (Abb. 8). Das
Vorkommen sulfat- und eisenreduzierender Mikroorganismen ist offensichtlich ab-
hängig vom Nährstoffzulauf (Sickergruben, Abwassereinfluss), einer Hemmung der
sulfatreduzierenden Bakterien durch Schadstoffe oder einem möglichen Nährstoff-
mangel (z. B. Fällung von Fe-Ionen). In allen untersuchten Wasserproben wurde
eher ein Überwiegen der oxidativen Prozesse beobachtet. Insgesamt wird an diesem
Standort ein leichtes Überwiegen mineraloxidierender Prozesse, v. a. in den Grund-
und Sickerwässern, beobachtet.
Oe10 min.
Oe10 max
Zw10 min
Zw10 max
Zw45 min
Zw45 max
Haldenmat.
Wasser
Sediment
1,00E+00
1,00E+01
1,00E+02
1,00E+03
1,00E+04
1,00E+05
1,00E+06
1,00E+07
1,00E+08
1,00E+09
MPN /g bzw ml
Haldenmat.
Wasser
Sediment
Abb. 8: Übersicht über die Minima und Maxima der Keimzahlen für sulfatreduzie-
rende Mikroorganismen an den Halden OEL 10, ZWI 10 und ZWI 45 (MPN
= Most Probable Number)
Zusammenfassend ist festzustellen, dass v. a. bei einem Eintrag organischer Stoffe
in den Haldenkörper sowie in die Sicker- und Grundwässer eine Stimulation der Ei-
sen- und Schwefelreduzierer erfolgt und damit eine Verminderung der Verwitte-
rungsprozesse und des Schadstoffaustrages stattfindet.
An allen Haldenstandorten konnte eine gute Korrelation der gefundenen Mikroorga-
nismen-Populationen mit den chemisch-physikalischen Parametern des jeweiligen
Standortes festgestellt werden. Die Mikroorganismen können sehr gut zur Charakte-
risierung der biogeochemischen Vorgänge in den Halden herangezogen werden und
stellen geeignete komplexe Indikatoren der unterschiedlichen Stoffströme (saline und
saure Wässer, anorganische und organische Nährstoffe) in den einzelnen Halden
43

dar. Infolge der unterschiedlichen Umweltbedingungen an den verschiedenen Hal-
denstandorten zeigen die Mikroorganismen eine hohe, standortspezifische Diversität.
Die höchste Gefährdung geht zurzeit von Halde OEL 10 aus, die sich in einem fort-
schreitenden Versauerungsprozess befindet. Dieser kann noch über Jahrhunderte
andauern. Eine Abdeckung der Halde sowie ein stärkerer Eintrag organischer Sub-
stanz an diesem Haldenstandort zur Stimulation von biogeochemischen Reduktions-
prozessen wäre sinnvoll. Daraus ergibt sich eine Erniedrigung des Redoxpotentiales,
ein Anstieg des pH-Wertes und damit eine Immobilisierung der Schwermetalle.
Die biologische Mineraloxidation ist mit einer Wärmeentwicklung verbunden, die je-
doch bei den relativ niedrigen mineralischen Disulfidgehalten nur gering ist. So ist ei-
ne leichte Erwärmung der Halden durch solche Prozesse durchaus möglich (z. B. um
5-6°C in der Halde OEL 10), eine Initiierung von Haldenbränden aber unwahrschein-
lich.
5.2 Wasseruntersuchungen
5.2.1
Haldensickerwasser und Oberflächenwasser
Physikochemische Parameter
Die physikochemischen Parameter sind in Tab. 15 und 16 dargestellt.
Die
Sickerwassertemperaturen
von Halde ZWI 10 sind Anzeiger für die Beeinflus-
sung durch den Haldenbrand. So zeigt das Sickerwasser im nördlichen Abstrom ei-
nen deutlichen Temperatureinfluss: die Temperaturen erreichen im März 2007, als
die niedrigsten Oberflächentemperaturen im Kulturhausbach anstromig gemessen
wurden, 12°C.
Die Temperaturen der Sickerwässer von Halde ZWI 45 zeigen vergleichsweise ge-
ring erhöhte Werte. Ein aktiver Haldenbrand ist daraus nicht abzuleiten.
Im Lugau/Oelsnitzer Revier erfolgten monatliche Temperaturmessungen der Halden-
sickerwässer im Laufe eines Jahres. Als Etalon wurde die Halde OEL 17 benutzt,
von der bekannt ist, dass sie auch in den Wintermonaten Sickerwassertemperaturen
knapp unter 20°C aufweist. Die Temperaturmessungen in den Bohrlöchern der Hal-
den des Zwickauer und Lugau/Oelsnitzer Reviers ergaben deutliche Unterschiede.
Im Haldeninneren der Halde ZWI 10 wurden 40 bis 90°C gemessen, währenddessen
in Halde OEL 10 lediglich Werte zwischen 12 und 18°C festgestellt wurden.
44

Tab. 15: Physikochemische Parameter der Halden ZWI 10 und ZWI 45
Parameter
Probenahmedatum
22.12.06
26.03. 07
19.04.07
29.06. 07
17.09. 07
Einheit
Probenah-
mestelle
Temperatur
*
[°C] 6,1 2,8 - 12,2 14,1
Leitfähigkeit
[μS/cm] 620 540 -
642 500
pH - Wert
[-] 7,4 7,4 - 7,0 7,4
EH - Wert
*
[mV] 226 138 - 65 81
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 10
OF 15
9,02 13,1 - 8,8 8,2
Temperatur
*
[°C] 7,06
12,5 - 17,8 14,2
Leitfähigkeit
[μS/cm] 4.730 1.830 - 5.420 3.510
pH - Wert
[-] 6,6 7,1 - 7,2 7,5
EH - Wert
*
[mV] 188 216 - 204 219
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 10
OF 8
7,1 3,6 - 7,3 8,2
Temperatur
*
[°C] 6,7 4,7 - 13,5 11,6
Leitfähigkeit
[μS/cm] 3.260
4.890 - 3.350 3.120
pH - Wert
[-] 4,8
4,7 - 4,8 5,2
EH - Wert
*
[mV] 286 343 - 298 328
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 10
OF 16
7,04 12,1 - 5,5 7,4
Temperatur
*
[°C] 13,1
12 - 16,4 16
Leitfähigkeit
[μS/cm]
10.700 11.000 - 11.000
11.100
pH - Wert
[-] 5,6 5,8 - 5,9 5,8
EH - Wert
*
[mV] 146 209 - 251 265
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 10
S7
2,75 3,6 - 2,2 2,2
Temperatur
*
[°C] - 6,4 - 13,8 13,8
Leitfähigkeit
[μS/cm] - 6.950 -
7.940 7.440
pH - Wert
[-] -
4,4 - 4,5 4,5
EH - Wert
*
[mV] - 249 - 308 354
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 10
RKS 16a/07
- 8,5 - 4,7 5,4
Temperatur
*
[°C] - -
11,6
- -
Leitfähigkeit
[μS/cm] - -
2.550
- -
pH - Wert
[-] - -
6,5
- -
EH - Wert
*
[mV] - -
37
- -
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 45
SP 9/07
- -
0,2
- -
Temperatur
*
[°C] - -
10,7
- -
Leitfähigkeit
[μS/cm] - -
2.580
- -
pH - Wert
[-] - -
7,0
- -
EH - Wert
*
[mV] - -
-46
- -
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 45
SP 10/07
- -
0
- -
Temperatur
*
[°C] - -
11,5
- -
Leitfähigkeit
[μS/cm] - -
3.350
- -
pH - Wert
[-] - -
6,8
- -
EH - Wert
*
[mV] - -
80
- -
O
2
*
[mg/l]
Halde ZWI 45
SP 13/07
- -
0,2
- -
- Maximalwerte
*
Vor-Ort-Messungen-EH-Wert unkorrigiert
Der Jahresgang der Sickerwassertemperaturen (Abb. 9) zeigt, dass sich die Sicker-
wässer der Halden OEL 10 und OEL 16 gleichartig wie in der brennenden Halde
OEL 17 verhalten.
Somit ist belegt, dass sowohl Halde OEL 10 als auch Halde OEL 16 ein Wärmepo-
tenzial besitzen, um die Sickerwässer das ganze Jahr über auf einem bestimmten
Temperaturniveau zu halten.
45

Tab. 16: Physikochemische Parameter der Haldensickerwässer im Revier Lugau /
Oelsnitz
Bezeichnung
n
SiWa Temp
pHVO
pH
LFVO
LF
O2VO
RedOxVO
[°C]
[μS/cm]
[μS/cm]
[mg/l]
[mV]
SWH1 12 11.0 6.0 5.9 6270 6699 7.40 477
SWH2 12 10.2 7.3 7.5 1615 1762 3.18 331
SWH3 12 9.1 6.8 7.2 593 493 3.97 346
SWH7 12 11.6 3.8 3.9 3956 4114 3.99 563
SWH10 12 14.8 3.7 3.7 9613 10054 4.07 616
SWH10a 11 11.7 4.8 4.7 4303 4381 2.57 432
SWH14 12 10.4 6.9 7.2 1056 1151 6.43 468
SWH16 12 11.6 5.5 5.4 4694 5052 5.73 509
SWH17 12 19.3 5.8 6.0 12211 12783 5.91 454
SWH19 12 12.7 7.4 7.7 6733 7024 7.63 296
- maximale arithmetische Mittelwerte
- minimale arithmetische Mittelwerte
Für die anderen Messstellen ist ein deutlicher Jahresgang der Sickerwasser-
Temperaturen ersichtlich, der auf fehlende thermische Vorgänge in den Halden hin-
weist.
Bei den Bohrungen in der Halde OEL 10 sind keine aktuellen Brandherde angetrof-
fen worden. Der Chemismus der Sickerwässer von Halde OEL 10 lässt aber vermu-
ten, dass in ihr aktuell Oxydationsvorgänge vor sich gehen, deren exotherme Reakti-
onen eine gewisse konstante Haldentemperatur bedingen. Für solche grobstückige
Bergehalden ist es nicht ungewöhnlich, dass starke Konvektionsvorgänge den Luft-
austausch zwischen Umgebungsluft und Halde fördern.
09.11.06
09.01.07
11.03.07
11.05.07
11.07.07
10.09.07
Probenahmen
0
6
12
18
24
30
Temp
(°C)
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
J
J
J
J
J
J
J
J
J
J
J
J
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
J
J
J
J
J
J
J
J
J
J
J
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A A
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Legende
Legende
A
SWH1
C
SWH2
J
SWH3
A
J
m
SWH7
SWH10a
SWH14
A
C
A
SWH16
SWH17
SWH19
Abb. 9: Temperaturen der Haldensickerwässer im Revier Lugau/Oelsnitz
46

In Halde ZWI 10 wurden die höchsten
Leitfähigkeiten
in S 7 und RKP 16a/07 ge-
messen. Die Messstellen repräsentieren den nördlichen Abstrom, wo es zur Aufsal-
zung des Kulturhausbaches kommt.
Die Leitfähigkeiten der Halde ZWI 45 liegen etwa bei der Hälfte der Werte aus den
nicht deponiebeeinflussten Sickerwässern der Halde ZWI 10.
Die höchsten elektrischen Leitfähigkeiten der Haldensickerwässer im Lugau / Oels-
nitzer Revier werden mit 12,8 mS/cm an der Halde OEL 17 und 10 mS/cm an der
Halde OEL 10 (Tab. 16).
Die
pH-Werte
in Halde ZWI 10 und ZWI 45 liegen im schwach sauren bis neutralen
Bereich. An der Halde ZWI 10 zeigt die haldensickerwasserbeeinflusste Entnahme-
stelle OF 16 pH-Werte um 4,8 im sauren Bereich. In RKP 16 a/07 werden die nied-
rigsten pH-Werte um 4,5 erreicht.
Die
Sauerstoffgehalte
der Halde ZWI 10 liegen im Kulturhausbach sowie in OF 16
auf relativ hohem Niveau. In S7 dagegen liegt freier Sauerstoff nur noch in geringen
Konzentrationen vor. Hier deutet sich eine Beeinflussung durch deponiebürtige Si-
ckerwässer an, die infolge der Umsetzungsprozesse organischer Substanz im Depo-
niekörper kaum noch Sauerstoff beinhalten. Auch in Halde ZWI 45 liegen die Sauer-
stoffgehalte auf einem sehr niedrigen Niveau. Freier Sauerstoff ist nur in geringen
Konzentrationen im Wertebereich bis 0,2 mg/l vorhanden. Durch dieses Milieu wer-
den im Haldenkörper Umsetzungsprozesse organischen Materials (Sickergruben in
den Kleingärten) angezeigt.
Die mittleren Sauerstoffgehalte im Revier Lugau/Oelsnitz schwanken zwischen mi-
nimal 2,57 mg/l für die Halde OEL 10a und maximal 7,63 mg/l für die Halde OEL 19.
Die niedrigeren
Redoxpotenzia
le in Halde ZWI 45 belegen sauerstoffarmes Milieu,
das durch das Fehlen von Sauerstoff eine wesentlich schwächere Oxidation der Sul-
fide zur Folge hat.
Die mittleren Redoxpotenziale im Revier Lugau/Oelsnitz liegen zwischen minimal rd.
300 mV für die Halde OEL 19 und maximal rd. 620 mV für die Halde OEL 10 (Tab.
21). Warum die Halde OEL 19 mit gleichzeitig den höchsten mittleren Sauerstoff-
gehalten und den minimalen Redoxpotenzialen auffällt, ist gegenwärtig nicht geklärt.
Tab. 17: Makrokomponenten Sicker- und Oberflächenwässer, Revier Zwickau
Parameter
Na
K
Ca
Mg
Cl
SO
4
NO
3
Typisierung
Einheit
[mg/l]
[mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l]
[-]
[-]
ZWI 10, OF 15
16
4
70
73
48
110
- Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, OF 8
179
47 266 368 628 1.607
- Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, OF 16
46
21
244 523 130 2.588
- Mg-SO
4
ZWI 10, RKP 16a/07
369 97 504 772 1.097 4.510
- Mg-SO
4
ZWI 10, S7
580
167 491 1.051 1.950 4.965
- Mg-Cl-SO
4
ZWI 45, SP 9/07
77 16 367 160 160 930 < 1
Ca-Mg-SO
4
ZWI 45, SP 10/07
14 11 489 126 35 1.140< 1
Ca-Mg-SO
4
ZWI 45, SP 13/07
25
9 601 219 78 1.840 < 1
Ca-Mg-SO
4
- Arithmetische Maximalwerte
47

Makrokomponenten
Die Unterschiede der physikochemischen Parameter spiegeln sich auch in den Mak-
rokomponenten der Sicker- und Oberflächenwässer wider.
Die höchste Konzentration an Makrokomponenten zeigt sich für Halde ZWI 10 in S 7
und RKP 16a/07 am nördlichen Abstrom. Die Aufsalzung im Kulturhausbach wird
durch ein Ansteigen der Konzentrationen um das 3 bis zu 14-fache deutlich.
Im nördlichen Abstrom kommt es zu einer Verschiebung zugunsten der Konzentrati-
onen von Na, Cl und K. Damit wird der Deponieeinfluss deutlich.
Am Probennahmepunkt OF 16, der hauptsächlich Haldensickerwasser repräsentiert,
liegt ein im Verhältnis wesentlich höherer Sulfatgehalt vor. Das Haldensickerwasser
ist nach der hydrochemischen Beschaffenheit als Mg-SO
4
-Wasser zu typisieren. Die
Typisierung erfolgt mit der Einschränkung, dass nicht alle Makroelemente untersucht
wurden. Es fehlen NO
3
und HCO
3
.
Die Sickerwässer im Abstrom (RKP 16a/07, S 7 und OF 16) sind nach DIN 40 30
aufgrund des Sulfatgehaltes als sehr stark betonangreifend zu bewerten.
In Halde ZWI 45 treten die höchsten Gehalte an Makrokomponenten in SP 13/07 im
Zentrum der Halde auf. Alle Sickerwässer sind als Ca-Mg-SO
4
Wässer zu typisieren.
Die Typisierung im Sickerwasser als auch im Grundwasser (Kapitel 5.2.2) gilt mit der
Einschränkung, dass Hydrogenkarbonat nicht untersucht wurde. In SP 9/07 wird eine
Verschiebung zugunsten von Na und Cl deutlich. Vermutlich ist das auf den Zustrom
anthropogen belasteter Wässer zurückzuführen.
Die Betonaggressivität ist aufgrund der Sulfatgehalte als stark zu beurteilen.
Der Vergleich des Makrochemismus der Sickerwässer der Zwickauer Halden zeigt,
dass in Halde ZWI 10 Mg-Ca-SO
4
-Wässer und in Halde ZWI 45 Ca-Mg-SO
4
-Wässer
vorliegen. Diese Verschiebung wird in den Eluatgehalten der grauen Schiefertone
nicht deutlich.
Die mittleren Gehalte der Makroelemente für das Revier Lugau/Oelsnitz sind in der
Tab. 18 zusammengestellt.
Tab. 18: Makroelemente in den Haldensickerwässern im Revier Lugau/Oelsnitz
Bezeich-
nung
n
Cl
-
SO
4
2-
Na
K
Ca
Mg
Minerali-
sation
Charakteris-
tik
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mmol/l]
SWH1 12 291 4668 129.8 108.8 339.6 1059.2 118.4 Mg-SO
4
SWH2 12 120 613 75.2 49.4 280.9 75.8 24.4 Ca-Mg-SO
4
SWH3 12 24 107 12.6 11.9 54.6 49.7 6.1 Mg-Ca-SO
4
SWH7 12 108 3089 56.2 28.3 407.6 474.6 69.3 Mg-Ca-SO
4
SWH10 12 326 8538 118.1 39.9 389.4 1709.8 189.6 Mg-SO
4
SWH10a 11 159 2845 85.0 60.2 179.3 663.6 71.8 Mg-SO
4
SWH14 12 44 516 26.0 22.9 139.8 94.0 15.8 Mg-Ca-SO
4
SWH16 12 200 3060 133.6 93.9 208.5 774.7 83.0 Mg-SO
4
SWH17 12 1325 8270 694.9 360.1 511.8 1800.8 249.9 Mg-SO
4
SWH19 12 577 4293 391.8 63.2 559.6 774.4 123.2 Mg-Ca-SO
4
48

image
Während Halde OEL 17 für alle Elemente bzw. Komponenten die höchsten Mittel-
werte aufweist, treten die minimalen Mittelwerte immer in der Halde OEL 3 auf. Die
drei Halden mit den niedrigsten mittleren pH-Werten sind nur durch die maximalen
Sulfat- und Magnesiumgehalte der Halde OEL 10 auffällig. Die zweitstärkste Minera-
lisation ist für die Halde OEL 10 charakteristisch.
Die hydrochemische Charakteristik der Haldensickerwässer (Tab. 18) weist im We-
sentlichen Mg-SO
4
- bzw. Mg-Ca-SO
4
-Wässer nach. Nur für die Halde OEL 2 sind
Ca-Mg-SO
4
-Wässer charakteristisch.
Aus den meist nicht ausgeglichenen Ionenbilanzen lässt sich ableiten, dass das Ana-
lysenspektrum für die als Haldensickerwässer nicht ausreichend ist.
Der Fall, dass der Anteil der K-Ionen an der Summe von K- und Na-Ionen 20 % nicht
überschreitet, kann nur in den Proben der Halden OEL 10 und OEL 19 konstatiert
werden. In den meisten Proben weisen die K-Ionen deutlich höhere Anteile an der o.
g. Summe von K- und Na-Ionen auf, was als Spezifikum dieser Wässer zu werten ist.
(Normalerweise sind die Gehalte der Na-Ionen deutlich größer als die der K-Ionen.)
Wenn der Anteil der Ca-Ionen an der Summe der Ca- und SO
4
-Ionen im Verbund mit
den pH-Werten der Sickerwässer als Hinweis auf die Herkunft dieser Ionen in der
Lösung herangezogen wird (PHREEQC-Berechnungen), dann stammen diese Ionen
nur in den Halden OEL 2 und OEL 3 aus der Lösung von Gips,
nur in den Halden OEL 7, OEL 10 und OEL 10a aus der Pyritoxidation bzw.
weisen für die Halden OEL 14 und OEL 19 auf Calcitausfällung bzw. Ionenaus-
tauschvorgänge hin.
0
50
100
150
200
250
300
350
09/11/06 09/12/06 08/01/07 07/02/07 09/03/07 08/04/07 08/05/07 07/06/07 07/07/07 06/08/07 05/09/07
[mmol/l]
SWH1
SWH10
SWH10a
SWH14
SWH16
SWH17
SWH19
SWH2
SWH3
SWH7
Abb. 10: Summe der Kat- und Anionen im Haldensickerwasser des Reviers Lu-
gau/Oelsnitz, Jahresgang
49

Für die Halde OEL 17 trifft für keine einzige Probe einer der o. g. „natürlichen“ Lö-
sungschemismen zu.
Die Gesamtmineralisation der Haldensickerwässer (Abb. 9) ist nicht vom Jahresgang
der Sickerwassertemperaturen (Abb. 10) abhängig.
Die binären linearen Korrelationskoeffizienten zeigen eine mittelstarke Abhängigkeit
des pH-Wertes von den Mg- und Sulfatgehalten. Die anderen Ionen haben keinen
wesentlichen pH-Wert-Einfluss. Sehr starke Korrelationen weisen dagegen die Io-
nenpaare Na-Cl-K sowie Mg-SO4 mit dem pH-Wert auf.
Spurenelemente und Organik
Die Spurenelementgehalte der Sickerwässer für beide Reviere sind in Tab. 19 und
20 dargestellt.
Der Parameter AOX in Halde ZWI 10 zeigt, dass der nördliche Abstrom durch Depo-
niesickerwasser beeinflusst ist. Der AOX-Gehalt liegt bei S7 ca. 6-fach höher als
beim Haldensickerwasser OF 16. Damit lässt sich das Haldensickerwasser der Halde
ZWI 10 folgendermaßen charakterisieren:
Tab. 19: Spurenelemente und Organik Sicker- und Oberflächenwässer im Revier
Zwickau
Parameter
pH
As
Cd
Cr
ge-
samt
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Zn
AOX
Einheit
[-]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
ZWI 10, OF 15 7,3 1,0 0,2 2,0 13,0 0,5 1,0 3,2 2,0 58,8 14,3
ZWI 10, OF 8 7,1 1,0 7 2,6 28,5 0,5 1,0 98,5 2,35 2.355 46,2
Z WI 10, OF 16 4,9 1,0 242,5 2,0 47,5 0,7 1,2 640,0 4,5 16.250 22,8
ZWI 10, S 7 5,7 1,4 147,5 3,9 19,8 0,5 2,7 465,0 3,3 9.600 130,0
ZWI 10, RKS
4,46 1,0 62,3 4,7 75,0 0,5 3,5 436,7 15,0 3.066 80,7
16a/07
ZWI 45, SP 9/07 6,5 <1,0 20 2 55 <0,5 <1,0 110 <2,0 16.000 18
ZWI 45, SP 10/07 7 86 1,3 7,4 <10 <0,5 <1,0 160 210 3.400 22
ZWI 45, SP 13/07 6,8 73 0,6 5,4 26 <0,5 <1,0 210 580 8.800 15
Prüfwerte
BBodSchV
*
- 10 5 50 50 1 50 50 25 -
-
- Arithmetische Maximalwerte
*
als Vergleichswert Schutzgut Grundwasser, Wirkungspfad Grundwasser - Mensch
ten. Die Dominanz von Cd, Ni und Zn stimmt gut
Gegenüber dem deponiebeeinflussten Sickerwasser ist dieses durch deutlich höhere
Zn-, Ni-, und Cd-Gehalte charakterisiert. As, Cr, Hg und Mo sind kaum löslich. Die
Gehalte liegen im Bereich der Bestimmungsgrenze. Pb und Cu sind insgesamt in
niedrigen Konzentrationen vertre
mit den Eluatgehalten überein.
Auch die Sickerwässer der Halde ZWI 45 werden durch Zn dominiert. Sowohl in der
SP 9/07, die nicht ausschließlich durch die Halde ZWI 45 beeinflusst ist als auch in
der SP 13/07 liegen die Zn-Gehalte im hohen Wertebereich von 8.000 μg/l bis 16.000
μg/l. Die Wässer der Halde ZWI 45 sind weiterhin durch einen teilweise hohen Cd-
und hohen Ni-Gehalt gekennzeichnet. Der As-Gehalt liegt ebenfalls im hohen Werte-
bereich und verhält sich direkt proportional zum steigenden pH-Wert. Umgekehrt
proportional korrelieren pH-Wert und Zn-Konzentration.
50

Tab. 20: Arithmetrische Mittelwerte der Spurenelemente in den Haldensickerwäs-
sern, Revier Lugau/Oelsnitz
Bezeichnung
n
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Mo
Ni
Zn
AOX
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
SWH1 12 0.5 1.3 365.0 4.4 34 1.0 615.0 69750 51
SWH2 12 2.4 9.6 3.8 3.3 27 1.4 8.0 221 31
SWH3 12 3.1 12.7 3.8 1.4 24 0.7 12.4 454 38
SWH7 12 0.5 5.5 194.2 2.4 51 0.7 1800.0 73833 24
SWH10 12 0.6 1.0 1950.0 5.9 118 0.8 7358.3 336667 29
SWH10a 11 7.5 19.0 80.8 2.5 49 1.4 1614.5 40727 51
SWH14 12 0.5 1.4 21.4 1.0 18 0.5 69.3 3908 17
SWH16 12 1.1 1.1 143.7 3.9 35 0.8 520.0 15583 28
SWH17 12 0.5 1.0 82.0 6.6 19 0.8 225.8 6683 115
SWH19 12 6.7 1.0 10.3 3.8 23 1.1 193.3 992 49
PW SiWa
10
25
5
50
50
50
50
500
G
10 7 0,5 7 14 35 14 580
B OW
1
3,4
0,07
10
4
4,4
14
B GW
10
10
5
50
50
35
20
500
D GW
60
50
20
250
250
350
100
3500
Für die Proben aus dem Lugau/Oelsnitzer Revier lagen die Hg-Gehalte unterhalb der
Bestimmungsgrenze von 0.5 μg/l, so dass dieses Element nicht mit in die Tab. 20
aufgenommen wurde.
Ebenfalls lagen die meisten As-, Mo- und der Großteil der Pb-Gehalte unterhalb bzw.
an der (Cr) der jeweiligen Bestimmungsgrenzen von je 1 μg/l (As, Mo) bzw. 2 μg/l
(Pb, Cr).
Überschreitungen der Dringlichkeitswerte für Grundwasser weisen die Elemente Cd,
Zn und Ni auf (in 7 von 10 Messstellen).
Die Haldensickerwässer stellen am Ort ihres Zutagetretens Oberflächenwässer dar,
in die bestimmte Kleinlebewesen (Frösche usw.) gelangen können. Somit ist der
Vergleich der Elementgehalte mit diesem Referenzwert möglich. Dabei überschreiten
alle mittleren Gehalte an Cd, Ni, Cu und Zn die entsprechenden Besorgniswerte.
Die höchsten mittleren Gehalte der Elemente Cd, Cu, Ni und Zn werden in der Halde
OEL 10 angetroffen, die geringsten Cd-, Ni- und Zn-Gehalte in den Halden OEL 2
und OEL 3, die geringsten Cu-Gehalte in den Halden OEL 14 und OEL 17. In Halde
OEL 17 sind die höchsten mittleren AOX-Gehalte in den Sickerwässern bestimmt
worden.
Abhängigkeiten der Spurenelementgehalte in den Haldensickerwässern von den
Haldentemperaturen konnten bei dem kurzen Monitoringzeitraum nicht nachgewie-
sen werden.
5.2.2 Grundwasser
Physikochemische Parameter
Die physikochemischen Parameter der Grundwässer für beide Reviere sind in Tab.
21 und 22 dargestellt.
51

Tab. 21: Physikochemische Parameter des Grundwassers im Revier Zwickau
Probenahmestelle
Parameter
Temperatur
(°C)
Leitfähigkeit
(μS/cm)
pH-Wert
EH-Wert
(mV)
O
2
* (mg/l)
ZWI 10 Hy 19/2004
9,7
4.188
5,0
329,5
0,2
ZWI 10 Hy 18/2004
10,4
4.550
4,4
404
0,2
ZWI 10 GWM B 3/96 9,4 4.887,5 5,2 321,8 6,4
ZWI 10 GWM B 15/99
10,7
3.700
5,6
299
6,0
ZWI 10 GWM B 11/92
10,2
916
7,2
157,3
1,7
ZWI 10 GWM B 12/92
10,4
988
6,6
226,0
6,9
ZWI 10 GWM B 10/92 15,2 2.810 6,4 35,0 3,0
ZWI 10 Hy 17/2004
20,2
2.563
6,9
205,0
3,2
ZWI 45 GWM 1/06
11,3
915
6,6
-120
ZWI 45 GWM 11/07
10,7
1.060
6,5
-73
ZWI 45 GWM 14/07
9,7
620
6,9
-52
ZWI 45 GWM 12/07
11,7
2.070
601
160
Tertiär - GWL
Rotliegend - GWL
Holozän - GWL
Pleistozän - GWL
*
Feldmessungen - EH-Wert unkorrigiert
Tab. 22: Physikochemische Parameter des Grundwassers in Halde OEL 10
Bezeich-
nung
N
Wasser-
Temp
pHVO
pH
LFVO
LF
O2VO
RedOxVO
Lage zur Hal-
de
[°C]
[μS/cm]
[μS/cm]
[mg/l]
[mV]
GWM4 1 9.3 5.7 5.8 293 299 5.5 477 oberstromig
GWM5 1 8.0 6.3 6.2 239 295 8.3 458 oberstromig
GWM2
2
15.3
4.5
4.7
843
930
4.7
519
in der Halde
GWM7
1
17.7
4.0
4.0
3960
4060
1.7
631
in der Halde
GWM3 2 12.6 5.1 5.1 4415 4590 4.3 542 unterstromig
SWH10 12 14.8 3.7 3.7 9613 10054 4.07 616 Westfuß
SWH10a 11 11.7 4.8 4.7 4303 4381 2.57 432 Südwestfuß
GWM6 1 8.3 4.3 4.3 5090 5320 7.4 609 westlich seitlich
OW10a 1 13.9 6.1 6.2 319 343 5.9 569 Zustrom von W
blau umrandet
– Sickerwassermessstellen zum Vergleich
Die
Temperatur
en liegen in Halde ZWI 10 (Tab. 21) überwiegend im normalen Be-
reich. Eine deutliche Temperaturbeeinflussung besteht im Rotliegend-GWL. Direkt
am westlichen Haldenrand zeigen die Messstellen GWM B 10/92 und GWM Hy
17/2004 stark erhöhte Temperaturen im Wertebereich von 15 °C bis 20 °C. GWM B
10/92 liegt dabei ca. 400 m vom eigentlichen Brandherd entfernt. Die Temperatur-
ausbreitung erfolgt im seitlichen Abstrom. Die Werte schwanken bei beiden Mess-
stellen im Jahresgang kaum, so dass von einer konstanten Beeinflussung durch den
Haldenbrand ausgegangen werden kann. Zu vermuten ist die Beeinflussung über
Störungs- und/oder Kluftzonen mit direkter Anbindung an das temperierte Haldensi-
ckerwasser.
Die Temperaturen in Halde ZWI 45 zeigen im Quartär-GWL eine leicht erhöhte Tem-
peratur, die auf die anthropogene Grundlast und nicht auf die Beeinflussung durch
Haldenbrand zurückzuführen ist.
Die Temperaturen im Grundwasser unterhalb Halde OEL 10 (Tab. 22) sind von den
erhöhten Temperaturen im Haldenkörper beeinflusst.
52

Die
Leitfähigkeiten
liegen in Halde ZWI 10 (Tab. 21) im Bereich zwischen 620
μS/cm und 4.887 μS/cm. Außer bei GWM B3/96 lässt sich ein fallender Trend im
Monitoringzeitraum beobachten. Anstromig weist das Grundwasser im Rotliegend-
GWL Leitfähigkeiten von 900 μS/cm bis 1.000 μS/cm auf. Abstromig zeigt sich eine
Beeinflussung durch die Halde ZWI 10 mit deutlich erhöhten Leitfähigkeiten im Wer-
tebereich zwischen 2.500 μS/cm und 2.800 μS/cm. Auch hier ist eine direkte hydrau-
lische Verbindung über Störungen bzw. Kluftzonen zu vermuten.
Die Leitfähigkeiten in Halde ZWI 45 zeigen im Holozän-GWL schwankende Werte
auf niedrigem Niveau. Die GWM 12/07 ist anstromig im Pleistozän platziert und stark
durch Sickerwässer beeinflusst.
Die Leitfähigkeiten im Grundwasser im Bereich der Halde OEL 10 (Tab. 22) sind ein-
deutig vom Sickerwasser beeinflusst. Während oberstromig Werte zwischen 240 und
290 μS/cm gemessen wurden, erreichen die Werte in der GWM 7/07 (ca. 200 μS/cm
Fließstrecke unterhalb der Halde) Leitfähigkeiten von ca. 4000 μS/cm.
Die
pH-Werte
zeigen in Halde ZWI 10 (Tab. 21) im Tertiär–GWL ein saures Milieu im
Wertebereich zwischen 4,4 und 5,5 an. Von einer Beeinflussung durch Deponie- /
Haldensickerwasser ist hier auszugehen. Im Rotliegend- GWL liegen die pH-Werte
im schwach sauren bis neutralen Wertebereich.
Die pH-Werte in Halde ZWI 45 liegen im schwach sauren bis neutralen Wertebe-
reich.
Oberstromig der Halde OEL 10 (Tab. 22) weist das Grundwasser einen schwach
saueren pH-Wert auf. Bewegt sich das Grundwasser im Hangschutt unterhalb der
Halde hangabwärts, wird es durch die Haldensickerwässer beeinflusst. Dies hat die
Verringerung der pH-Werte im Grundwasser bis auf 4.0 bis 4.7 zur Folge.
Die Parameter
Redoxpotenzial
und
Sauerstoffgehalt
zeigen in Halde ZWI 10 (Tab.
21) keine einheitlichen Trends. In GWM Hy 18/2004 und Hy 19/2004 ist kaum freier
Sauerstoff enthalten.
Die Sauerstoffgehalte und die Redoxpotentiale in Halde ZWI 45 belegen ein sauer-
stoffarmes Milieu im Holozän-GWL. Im Pleistozän-GWL sind abweichend davon
deutlich oxidierende Verhältnisse vorhanden.
Makrokomponenten
Die Makrokomponenten für die Grundwässer sind in Tab. 23 und 24 dargestellt.
Die Grundwässer im Bereich der Halde ZWI 10 (Tab. 23) im Tertiär-GWL sind (Ca-)
Mg-Cl-SO
4
-Wässer. In GWM B 3/96 ist eine Verschiebung zugunsten von Mg, in Hy
18/2004 zugunsten von Cl vorhanden. Die Zusammensetzung weicht dabei von den
charakteristischen Mg-SO
4
-Haldensickerwässern ab. Das Grundwasser ist damit in
allen GWM sowohl halden- als auch deponiebeeinflusst. Die Gesamtmineralisation
ist, bedingt durch Verdünnungseffekte, geringer als bei den Sickerwässern.
53

Tab. 23: Makrokomponenten des Grundwassers im Revier Zwickau
Parameter
Na
K Ca Mg Cl SO
4
NO
3
Typisierung
Einheit
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[-]
ZWI 10, Hy 19/2004
220
36
255
384
635
1.658
-
Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, Hy 18/2004
212
14
426
280
1.150
886
-
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, GWM B 3/96
170
42
194
408
540
1.473
-
Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, GWM B 15/99
220
32
269
564
678
2.325
-
Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, GWM B 11/92
56
4
90
48
68
166
-
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, GWM B 12/92
14
1,69
121
63
72
230
-
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 10, GWM B 10/92
183
3,50
379
72
585
494
-
Ca-Cl-SO
4
ZWI 10, Hy 17/2004
70,1
7,23
230
229
605
373
-
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 45, GWM 1/06
46
4
76
43
80
246
< 1
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 45, GWM 11/07
30
2
128
49
78
188
< 1
Ca-Mg-Cl-SO
4
ZWI 45, GWM 12/07
73
12
208
199
150
876
16
Ca-Mg-SO
4
ZWI 45, GWM 14/07
14
2
76
41
53
62
29
Ca-Mg-Cl-SO
4
TrinkwV
*
200 12 400 50 400 240 50 -
*
zum Vergleich Grenzwerte nach TrinkwV
Auch im Rotliegend-GWL ist eine Verschiebung der Anteile der Hauptkomponenten
gegenüber den Haldensickerwässern zu beobachten. Die abstromigen Grundwässer
sind als Ca-Mg-Cl-SO
4
-Wässer zu bezeichnen. In GWM B10/92 ist außerdem eine
Verschiebung zugunsten von Na vorhanden. Damit ist das Grundwasser im Rotlie-
genden (Abstrom) neben der Beeinflussung durch die Halde ZWI 10 auch weitge-
hend als deponiebeeinflusst zu bezeichnen.
Tab. 24: Makrokomponenten des Grundwassers im Bereich der Halde OEL 10
Bezeich-
nung
N
Cl
-
SO
4
2-
Na
K
Ca
Mg
Mineralisa-
tion
Charakteris-
tik
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mmol/l]
GWM4 1 4 62 4.4 7.6 28.1 21.9 2.8 Mg-Ca-SO
4
GWM5 1 4 71 7.3 7.6 28.1 12.1 2.6 Ca-Mg-SO
4
GWM2 2 19 493 9.7 8.1 90.1 70.4 11.8 Mg-Ca-SO
4
GWM7 1 53 3240 87.0 72.1 321.0 474.0 71.1 Mg-Ca-SO
4
GWM3 2 108 3195 63.5 31.5 350.5 631.5 79.9 Mg-Ca-SO
4
SWH10 12 326 8538 118.1 39.9 389.4 1709.8 189.6 Mg-SO
4
SWH10a 11 159 2845 85.0 60.2 179.3 663.6 71.8 Mg-SO
4
GWM6 1 200 3040 219.0 118.0 200.0 742.0 86.0 Mg-SO
4
OW10a 1 11 72 8.6 4.3 40.0 21.0 3.4 Ca-Mg-SO
4
blau umrandet
– Sickerwassermessstellen zum Vergleich
Das Grundwasser im Bereich der Halde ZWI 45 weist im Holozän - GWL eine gerin-
ge Gesamtmineralisation auf. Die sickerwasserbeeinflusste Pleistozän - Messstelle
GWM 12/07 zeigt die Mineralisation der Haldensickerwässer und ist als Ca-Mg-SO
4
-
Wasser zu typisieren. Die Abstrommessstellen zeigen eine eindeutige Verschiebung
zugunsten SO
4
.
Teilweise sind die Wässer der Zwickauer Halden aufgrund der Sulfatgehalte als
schwach bis stark betonangreifend zu kennzeichnen.
Tab. 24 zeigt für den Bereich der Halde OEL 10, dass die anströmenden oberflä-
chennahen Grundwässer einen fast identischen Makroelementchemismus aufweisen
(in Tab. 24 helltürkis hinterlegt) und Hintergrundwerte für unbeeinflusste oberflä-
chennahe Grundwässer darstellen.
54

Die auf die Anstromverhältnisse normierten Gehalte in den Haldensickerwässern
bzw. den oberflächennahen Grundwässern ergeben in den Haldensickerwässern ei-
ne im Schnitt 70 mal größere Mineralisation als im anströmenden oberflächennahen
Grundwasser.
Die Berechnung der Frachten anhand der ermittelten Sickerwasserkonzentrationen
und den ermittelten Grundwasserneubildungsraten ergibt bezüglich der Makroele-
mente für die Zwickauer Halden die in Tab. 25 dargestellten Ergebnisse.
Für die nicht abgedeckte Haldenfläche von Halde ZWI 10 wurden die arithmetisch
gemittelten Konzentrationen der OF 16 als Grundlage für die Abschätzung genom-
men.
Im Sickerwasser der Halde ZWI 10 werden vorwiegend Ca, Mg und SO
4
ausgetra-
gen. Die Sulfatfracht über den Wasserpfad beträgt erhebliche 73 t pro Jahr. Der Aus-
trag erfolgt sowohl in die Vorflut, als auch in die Grundwasserleiter des Tertiärs und
des Rotliegenden.
Die Frachtabschätzung für die Halde ZWI 45 erfolgte auf Basis der der Werte in der
SP 13/07. Aufgrund der vollflächigen Lehm- bzw. Mutterbodenabdeckung ist die Si-
ckerwasserneubildung geringer als bei Halde ZWI 10.
Tab. 25: Frachtabschätzung Sickerwasseraustrag Makroelemente der Halden
ZWI 10 und ZWI 45
Halde
Parameter
Na
K
Ca
Mg
Cl
SO
4
OF 16
[mg/l]
46 21 244 523 130 2.588
jährliche Fracht
ZWI 10
Menge
[kg/a]
1.306 596 6.925 14.844 3.690 73.453
SP 13/07
[mg/l]
25 9 601 219 78 1.840
jährliche Fracht
ZWI 45
Menge
[kg/a]
71 26 1.706 622 221 5.222
Die Hauptausträge über den Sickerwasserpfad sind bei den Parametern SO
4
und Ca
festzustellen. Jährlich werden rund 1,7 t Ca und 5,2 t SO
4
ausgetragen. Die gelöste
Fracht gelangt über den Sickerwasserabstrom in den Planitzbach.
Spurenelemente und Organik
Die Spurenelementgehalte für die Grundwässer sind in Tab. 26 und 27 zusammen-
gefasst.
Die Dominanz der Spurenelemente Cd, Ni, Zn aus dem Haldensickerwasser der
Halde ZWI 10 ist in GWM 3/96 wiederzufinden (Tab. 26). Bemerkenswert sind die
hohen Cd- und Ni-Konzentrationen im Tertiär - GWL. Die Prüfwerte nach BBodSchV
werden bei diesen Parametern teilweise um mehr als das 10-fache überschritten.
Der Rotliegend-GWL ist im Anstrom durch niedrige Spurenelementgehalte, stets un-
ter den Prüfwerten gekennzeichnet. Im Abstrom zeigt nur GWM 17/2004 die hydro-
chemische Signatur der Haldensickerwässer mit erhöhten Cd, Ni und Zn-Gehalten.
Diese Konzentrationen in der GWM 17/2004 bestätigen den Input von Sickerwasser
in den Rotliegend – GWL über Klüfte und Störungen.
55

Tab. 26: Spurenelemente und Organik im Grundwasser Revier Zwickau
Parameter
As
Cd
Cr
gesamt
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Zn
AOX
Einheit
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
Hy 19/2004 1,0 9,9 2,5 45,3 0,5 1,0 283 2,0 1.400 66,5
Hy 18/2004 1,0 12,2 3,1 38,0 0,5 2,1 328 2,0 465 60,0
GWM B 3/96 1,0 63,8 13,9 40,3 0,5 1,0 433 2,0 2.925 64,3
GWM B 15/99 1,0 3,1 2,6 30,3 0,5 1,3 54 2,8 758 90,5
GWM B 11/92 1,0 0,2 2,0 19,5 0,5 1,0 3 2,0 39 11,0
GWM B 12/92 1,0 0,2 2,2 27,3 0,5 1,0 7 5,3 45 11,0
GWM B 10/92 1,0 0,7 4,9 15,5 0,5 1,6 12 2,8 89 59,0
Hy 17/2004
1,0 31,6 2,5 16,8 0,6 1,0 97 2,3 1.946 61,3
GWM 1/06
22,5
<0,2
4,5
26
<0,5
<1,0
5
<2,0
<20
15
GWM 11/07 12 <0,2 <2,0 16 <0,5 <1,0 4,9 <2,0 <20 11
GWM 12/07
<1,0
29
6,6
58
<0,5
<1,0
2.400
9,2
17.000
23
GWM 14/07 12 0,7 7 24 <0,5 <1,0 15 6,1 <20 16
Prüfwerte
BBodSchV
*
10 5 50 50 1 50 50 25 - -
*
als Vergleichswert Schutzgut Grundwasser, Wirkungspfad Grundwasser - Mensch
Tab. 27: Spurenelemente und Organik im Grundwasser
im Bereich der Halde OEL 10
Bezeichnung
N
As
Pb
Cd
Cr
Cu
Mo
Ni
Zn
AOX
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
GWM4 1 1.5 1.0 1.7 1.0 15 0.5 88.0 250 16
GWM5 1 0.5 1.0 0.6 1.0 23 0.5 19.0 88 24
GWM2 2 11.1 18.4 124.5 22.0 52 0.5 390.0 20500 11
GWM7 1 1.6 1.0 1100.0 13.0 190 0.5 3200.0 170000 11
GWM3 2 3.6 5.1 490.0 5.2 68 0.5 1700.0 84000 33
SWH10 12 0.6 1.0 1950.0 5.9 118 0.8 7358.3 336667 29
SWH10a 11 7.5 19.0 80.8 2.5 49 1.4 1614.5 40727 51
GWM6 1 0.5 1.0 260.0 3.1 63 0.5 1700.0 37000 33
OW10a 1 0.5 3.0 0.5 1.0 24 0.5 7.0 57 22
blau umrandet
– Sickerwassermessstellen zum Vergleich
PW SiWa 10 25 5 50 50 50 50 500
G
10 7 0,5 7 14 35 14 580
B OW
1
3,4
0,07
10
4
4,4
14
B GW 10 10 5 50 50 35 20 500
D GW
60 50 20 250 250 350 100 3500
Alle Messstellen weisen durch den erhöhten AOX-Gehalt eine Deponiebeeinflussung
auf.
Anhand der Untersuchungen ist ein Übertritt von Sickerwasser in den Tertiär- und
auch in den Rotliegend-GWL belegt. Der Abstrom von Sickerwässern der Halde fin-
det im Tertiär vor allem Richtung W statt. Dabei tritt eine Verdünnung auf.
Im direkten westlichen Abstrom der Halde wird auch das tiefere Rotliegendgrund-
wasserstockwerk durch die Halde beeinflusst. Das abstromige Wasser erfährt noch-
mals eine Verdünnung und ist durch einen starken Temperaturinput charakterisiert.
Im Bereich der Halde ZWI 45 liegen anstromig die Schwermetallgehalte des Holo-
zän-GWL, mit Ausnahme von Cu, im Bereich der Bestimmungsgrenzen. Beim Para-
meter As liegt eine Aufkonzentration im niedrigen Wertebereich auf rund 23 μg/l vor.
Nur bei diesem Parameter werden die Prüfwerte der BBodSchV für den Wirkungs-
pfad Grundwasser -Mensch überschritten.
56

 
Die hydrochemische Sickerwassersignatur mit hohen As, Ni und Zn-Werten tritt im
quartären GWL im bereich der Halde ZWI 45 nicht auf. Im Pleistozän sind erhöhte
Cd-, Ni- und Zn-Werte vorhanden. Die Vorbelastung des Anstroms zeigt damit die
hydrochemische Signatur von Haldensickerwasser. Die Vorbelastung ist auf die süd-
östlich des Standortes gelegene Halde ZWI 26 zurückzuführen.
Der holozäne Grundwasserleiter wird durch das Haldensickerwasser nicht wesentlich
beeinträchtigt. Außer beim Parameter As liegen keine Erhöhungen der Konzentratio-
nen vor. Durch den überlagernden Auelehm ist der lokal ausgebildete holozäne GWL
relativ gut geschützt. Sickerwässer treten nicht vom Haldenkörper in den GWL über,
sondern stauen sich auf dem Auelehm und fließen zusammen mit dem vorbelasteten
Grundwasser aus dem Pleistozän-GWL direkt in den Planitzbach ab.
Die Gehalte der Spurenelemente in den Grundwässern der Halde OEL 10 (Tab. 27)
zeigen Überschreitungen der Dringlichkeitswerte (braun hinterlegt). Die oberflächen-
nahen Grundwässer unterhalb bzw. im unmittelbaren Abstrom der Halde sind ein-
deutig haldenbürtig mit Cd, Ni und Zn kontaminiert.
Wie für die Makroelemente sind die Gehalte der Mikroelemente in den Messstellen
GWM 4 und 5 als von der Halde unbeeinflussten Gehalte anzusehen.
Die Berechnung der Frachten anhand der ermittelten Sickerwasserkonzentrationen
und den ermittelten Grundwasserneubildungsraten ergibt für die Zwickauer Halden
bezüglich der Spurenelemente die in Tab. 28 dargestellten Ergebnisse.
Tab. 28: Frachtabschätzung Sickerwasseraustrag Spurenelemente der Halden ZWI
10 und ZWI 45
Halde
Parameter
As
Cd
Cr
gesamt
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Zn
OF 16
[μg/l]
1 243 2,0 47,5 0,7 1,2 640 4,5 16.250
jährliche Fracht
ZWI 10
Menge
[kg/a]
0,028 6,897 0,056 1,344 0,020 0,034 18,164 0,128 461,21
SP 13/07
[μg/l]
73 0,6 5,4 26 0,5 1 210 580 8.800
jährliche Fracht
ZWI 45
Menge
[kg/a]
0,207 0,002 0,015 0,074 0,001 0,003 0,596 1,646 24,977
Für die Halde ZWI 10 liegen die Austräge an Schwermetallen im kg-Bereich. Die
größten Mengen mit 461 kg liefert Zn.
Die Schwermetallfracht für Halde ZWI 45 konzentriert sich hauptsächlich auf den Pa-
rameter Zink mit Mengen von 25 kg/a.
5.3
Hydrogeologische und geochemische Modellierung
5.3.1
Sickerwassermodellierung (BOWAHALD)
Das verwendete Modell
BOWAHALD
wurde speziell zur Abbildung der wesentlichen
hydrologischen Prozesse innerhalb von wasserungesättigten Halden bzw. Deponien
einschließlich von Sicherungssystemen entwickelt. Die der Modellierung den einzel-
nen Schichten zugrunde gelegten Parameter fasst Tab. 29 zusammen. Diese basie-
ren bis auf den K
f
-Wert auf modellinternen Werten.
57

Tab. 29: Parametrisierung der einzelnen Schichten für die Berechnungen
mit BOWAHALD
Schicht
Bodenart
K
f
-Wert
[m/s]
Θ
S
[Vol-%]
Θ
FC
[Vol-%]
Θ
WP
[Vol-%]
Mutterboden (Ah)
Us 9,5*10
-6
40,5 36,5 10
Haldenaufschüttung (jC) Su2 1,69*10
-4
35
21,5 5,5
Tab. 30 gibt einen Überblick über die Bewertung der Parameter zur Modellquantifi-
zierung (Minimale Punktzahl: 1; Maximale Punktzahl: 4). Dabei ist festzustellen, dass
der Kenntnisstand und die Genauigkeit bezüglich der meteorologischen, geographi-
schen und morphologischen Daten hinreichend gut ist, wohingegen über die pedolo-
gischen Parameter nur wenige Informationen verfügbar bzw. diese mit Unsicherhei-
ten behaftet sind.
Tab. 30: Bewertung der Eingangsparameter zur Modellquantifizierung (Minimale
Punktzahl: 1; Maximale Punktzahl: 4)
Eingangsparameter
Bewertung
Punktzahl
meteorologische Daten
Messwerte der Messstation Stollberg
2
geographische / morphologische
Parameter
Topographische Karte, Geländemodell, Vermessungsdaten
3-4
Bodenart Geländeaufnahme, Bohrdaten 2-3
gesättigte hydraulische
Leitfähigkeit
Kombination aus Labor (Siebanalysen) und umfassenden Feld-
tests (Infiltrometermessung)
3
Feldkapazität
interne BOWAHALD-Werte anhand Bodenart
3
Welkepunkt
interne BOWAHALD-Werte anhand Bodenart
3
Kapillarität
interne BOWAHALD-Werte anhand Bodenart
3
Schichtenabfolge
Durch Bohrlochaufschlüsse schnelle Sprünge zwischen Schich-
ten unterschiedlicher Eigenschaften
3
Nutzungsparameter
Topographische Karte, Luftbild, Geländeaufnahme
3-4
Bewuchsparameter Luftbild, Geländeaufnahme, modellinterne Werte 2
Die Ergebnisse der
BOWAHALD
-Modellierung sind in Tab. 31 dargestellt. Die be-
rechnete Sickerwasserrate durch die Haldenaufstandsfläche der Halde OEL 10 be-
trägt 52,5 m³/d.
Tab. 31: Mittels BOWAHALD berechnete Wasserhaushaltskenngrößen für den Zeit-
raum 1960-2004
Niederschlag
(mm/a)
Oberflä-
chenabfluss
(mm/a)
Evapotranspira-
tion
(mm/a)
Interzeption
(mm/a)
Sickerwasserin-
filtration
(mm/a)
Grundwasser-
neubildung
(mm/a)
Halde 10 707 24 446 99 580 237
Von den im Durchschnitt 707 mm Jahresniederschlag im Zeitraum 1960 - 2004 ver-
dunsten im Mittel ca. 15 % von den Pflanzenoberflächen. Fast die gesamte restliche
Differenzwassermenge infiltriert (SW), nur ein kleiner Teil geht in Oberflächenabfluss
über. Aus dem Anteil der Infiltration geht ein großer Teil in die Verdunstung durch die
Pflanzen und den Boden sowie in die Auffüllung des Porenraumes in der Halde.
Letztendlich tragen rd. 33 % des Niederschlags zur eigentlichen Grundwasserneubil-
dung im Untergrund der Halden bei.
58

 
5.3.2 Strömungsmodellierung (FEFLOW)
Abgeleitet vom Kenntnisstand des Aufbaus der Halde OEL 10 entstand zuerst ein
konzeptionelles geologisches Modell, welches die verschiedenen geologischen Hori-
zonte bezogen auf die hydraulische Durchlässigkeit und das Wasserspeichervermö-
gen beinhaltet.
Zur eigentlichen Modellierung des Wasserhaushaltes und der Grundwasserströmung
wurden den einzelnen Layern des 3D-Modells in FEFLOW die verschiedenen benö-
tigten Parameter zugewiesen.
Tab. 32 gibt einen Überblick über die Bewertung der hydrogeologischen Parameter
zur Modellquantifizierung. Dabei konnte der Kenntnisstand bezüglich der Modellpa-
rameter unter gesättigten Bedingungen (gesättigte hydraulische Leitfähigkeit) als hin-
reichend bekannt eingestuft werden. Die Modellparameter für die ungesättigten Be-
dingungen (van-Genuchten) wurden im Gegensatz dazu teilweise nur entsprechend
der Bodenart berechnet bzw. geschätzt.
Tab. 32: Bewertung der hydrogeologischen Eingangsparameter zur Modellquantifi-
zierung
Hydrogeologischer Eingangsparameter
Bewertung
Punktzahl*
Spezifischer Speicherkoeffizient
Labor (Siebanalysen)
Geschätzt anhand Bodenart
2
Gesättigte hydraulische Leitfähigkeit
Kombination aus Labor (Siebanalysen) und umfas-
senden Feldtests (Infiltrometermessung)
Berechnung anhand Bodenart durch ROSETTA
3
Nutzbares Porenvolumen / nutzbare Poro-
sität
Labor (Siebanalysen)
Geschätzt anhand Bodenart
2
Residualer Wassergehalt
Feldtests (Infiltrometermessung)
Berechnung anhand Bodenart durch ROSETTA
2
Gesättigter Wassergehalt
Feldtests (Infiltrometermessung)
Berechnung anhand Bodenart durch ROSETTA
2
Formparameter van-Genuchten-Kurve
Berechnung anhand Bodenart durch ROSETTA
1
Formparameter van-Genuchten-Kurve n
Berechnung anhand Bodenart durch ROSETTA
1
* minimale Punktzahl 1; maximale Punktzahl: 4
Zur Validierung des Modells wurden diese Parameter anhand der gemessenen
Grundwasserstände in den vorhandenen Grundwassermessstellen kalibriert.
Tab. 33 gibt einen Überblick über die Bewertung der hydrogeologischen Größen zur
Modellstrukturierung/-aufbau (Minimale Punktzahl: 1; Maximale Punktzahl: 4). Dabei
ist festzustellen, dass der grundlegende Modellaufbau als hinreichend genau einzu-
schätzen ist. Schwierigkeiten im Modellaufbau bestehen jedoch in den hohen Gelän-
deunterschieden und schnellen Sprüngen zwischen Zonen unterschiedlicher hydrau-
lischer Leitfähigkeit. Weitere grundlegende Schwierigkeiten in der Modell-
Parametrisierung bestehen vor allem im Untergrund des Haldenkörpers für das Fest-
gestein. Information zu den Gesteinseigenschaften fehlen hier komplett. Aufgrund
der fehlenden Informationen wurde im Modell zur Vereinfachung nur der Grundwas-
serstand im Hangenden des Festgesteins berücksichtigt. Im Modellergebnis ist daher
das Festgestein als wassergesättigt angenommen worden.
59

Tab. 33: Bewertung der hydrogeologischen Größen zur Modellstrukturierung
Größe zur Modellstrukturierung
Bewertung
Punktzahl*
Strömungstyp Porengrundwasserleiter 3
Gebietsabgrenzung Geometrische Angrenzung anhand des oberirdischen Einzugs-
gebietes
2
Randbedingungen 1. Art
Flussläufe, Sickerwasseraustritte und Seen aus Feldbegehun-
gen und TK
4
Randbedingungen 2. Art
Grundwasserneubildung mit BOWAHALD berechnet
2
Mächtigkeiten
Durch Interpolation der Bohrlochaufschlüsse
3
Schichtung Durch Bohrlochaufschlüsse
Schnelle Sprünge zwischen Schichten unterschiedlicher Eigen-
schaften
2
Morphologie Digitales Geländemodell
Hohe Geländeunterschiede
3
Untergrund
Offene Grubenbaue, Störungszonen, Festgestein
1
* minimale Punktzahl 1; maximale Punktzahl 4
Prinzipielle Schwierigkeiten in der Modellierung unter ungesättigten Bedingungen
sind die hohen Geländeunterschiede und die starken Sprünge zwischen Schichten
unterschiedlicher hydraulischer Eigenschaften.
Tab. 34 gibt einen Überblick über die kalibrierten Parameter für das Layer-Modell
Oelsnitz.
Tab. 34: Kalibrierte Modell-Parameter der einzelnen Layer des Modellgebietes Oels-
nitz
Layer Beschreibung
k
s
[m/s]
S
s
[ ]
S
[ ]
R
[ ]
[1/m]
n
[ ]
n
eff
[ ]
1 Mutterboden
9,50*10
-6
0,20 1,00 0,0836 0,4965 1,7022 0,45
2 Haldenaufschüttung 1,69*10
-4
0,20 1,00 0,0863 4,5667 1,6823 0,40
3
Mutterboden + Hangschutt +
Zersatz
9,50*10
-6
0,20 1,00 0,836 0,4965 1,7022 0,45
4 Festgestein
8,25*10
-5
0,05 1,00 0,113 14,5 2,68 0,40
Die Ergebnisse der Grundwasserströmungsmodellierung sind in Abb. 11 dargestellt.
Die Abbildung zeigt die berechneten Druckhöhen im Liegenden der Halde (Auf-
standsfläche) für den Ist-Zustand. Abb. 12 zeigt die Wassersättigung der Halde OEL
10 und des Untersuchungsgebietes für den Ist-Zustand.
Die mittels FEFLOW berechnete Sickerwasserrate durch die Haldenaufstandsfläche
der Halde OEL 10 von 71.437 m² beträgt 32,1 m³/d.
60

image
image
image
image
image
image
image
 
Abb. 11: Mittels FEFLOW berechnete Druckhöhen im Layer Mutterboden + Hang-
schutt + Zersatz [m ü HN] (blau) im Modellierungsgebiet.
Abb. 12: Mittels FEFLOW berechnete Wassersättigung im Modellierungsgebiet
(blau - 100 % gesättigt; gelb - nicht gesättigt [0%])
5.3.3 Stofftransportmodellierung (PHREEQC)
Im ersten Modellierungsschritt wurden zunächst die Gleichgewichtreaktionen im kon-
taminierten Haldensickerwasser (Solution 0) am Beispiel der Sickerwassermessstelle
SWH10 und im unkontaminierten Grundwasser (Solution 1) im Hangschutt im
Anstrom der Halde OEL 10 am Beispiel der GWM 4 für den Stichtag 10./12.04.2007
modelliert. Zudem wurden die Gleichgewichtsreaktionen des Mischwassers aus So-
lution 0 und Solution 1 modelliert (Solution 2), welche das durch Haldensickerwasser
kontaminierte Grundwasser im Hangschutt im Abstrom der Halde OEL 10 repräsen-
tiert. Dazu wurden verschiedene Mischungsverhältnisse zwischen beiden Wässern
61

angesetzt und mittels Trial-and-Error vorwärts bis zu einer hinreichenden Überein-
stimmung mit den real gemessenen Gehalten im Grundwasser im Hangschutt im
Abstrom der Halde OEL 10 an den Beispielen der GWM 2/06 und GWM 7/07 model-
liert.
Speziesverteilung der Hauptkomponenten der Haldensickerwässer
(Halde OEL 10)
Schwefel
:
Schwefel liegt in den Lösungen überwiegend in der Form des 2-fach negativen SO
4
2-
-Komplexes vor. In Abhängigkeit vom Angebot der Erdalkalien werden aber auch bis
zu 38 % MgSO
4
0
- und bis zu 21 % CaSO
40
-Komplexe angetroffen; die Haldensi-
ckerwässer der Halde OEL 10 führen aber auch 2 bis 3 % des nullwertigen ZnSO
4
0
-
Komplexes (Abb. 13 und Tab. 35).
HSO4-
0.3%
CaSO4
4.9%
Zn(SO4)2-
2
1.0%
ZnSO4
2.1%
SO4-2
55.2%
MgSO4
36.5%
SiWa H 10
GWM 5_2
SO4-2
90.1%
KSO4-
0.1%
CaSO4
5.9%
MgSO4
3.8%
NaSO4-
0.1%
Abb. 13: Speziation des Schwefels im Haldensicker- und unkontaminierten Grund-
wasser Halde OEL 10
Tab. 35: Speziation von S und Cl im Haldensicker- und Grundwasser, Anteile in %
Probe-Nr.
S
Cl
SO4-2
MgSO4
CaSO4
ZnSO4
NaSO4-
KSO4-
Cl-
ZnCl+
CdCl+
SWH1 56.4 34.4 7.2 0.8 0.5 0.3 99.97 0.03
SWH2 71.4 7.0 20.8 0.6 0.3 100.0
SWH3 84.9 8.7 6.2 0.0 0.1 0.1 100.0
SWH7 64.0 19.3 14.3 1.2 0.2 0.1 99.96 0.03 0.01
SW10 54.4 36.0 4.8 2.1 0.3 99.88 0.10 0.01
SW10a 57.0 37.2 4.0 0.9 0.4 0.2 99.98 0.02
SWH14 71.2 16.7 11.5 0.3 0.2 0.1 100.0
SWH16 60.7 33.5 4.8 0.2 0.5 0.2 100.0
SWH17 52.8 37.4 7.1 1.9 0.7 100.0
SWH19 59.2 27.9 11.3 1.4 0.2 100.0
GWM 2_1 73.6 13.9 10.3 1.8 0.1
99.96 0.03
GWM 2_2 81.9 9.2 7.7 0.9 0.1
99.99 0.01
GWM 3_1 59.9 28.2 8.9 1.7 0.3 0.1 99.94 0.06 0.01
GWM 3_2 60.7 27.3 10.0 1.1 0.3 0.1 99.96 0.03 0.01
GWM 4_2 87.4 6.6 5.7 0.1 0.1 100.0
GWM 5_2 90.1 3.8 5.9 0.1 0.1 100.0
GWM 6_2 62.0 30.4 5.3 0.6 1.0 0.4 99.98 0.02
GWM 7_2 61.9 23.6 9.3 3.0 0.4 0.3 99.87 0.11 0.02
62

Chlorid
:
Sowohl in den Haldensickerwässern des gesamten Lugau/Oelsnitzer Reviers als
auch in den Grundwässern der Halde OEL 10 wird das Chlor zu über 99 % in der
Form des Cl
-
angetroffen (Tab. 35).
Magnesium und Kalzium
:
Magnesium und Kalzium liegen in allen untersuchten Wässern überwiegend als freie
Ionen in der Form Mg
2+
und Ca
2+
vor. Je nach Vorhandensein von Sulfat in der Lö-
sung werden aber auch zwischen 5 % (sauberes Grundwasser GWM 4/07 im
Anstrom der Halde OEL 10) und 48 % (SiWa Halde OEL 10) der nullwertigen
MgSO
4
0
- und CaSO
40
-Komplexe angetroffen (Abb. 14 und Tab. 36).
Mg+2
52.0%
MgSO4
48.0%
SiWa H 10
GW 4
MgSO4
4.8%
Mg+2
95.2%
Abb. 14: Speziation des Magnesiums im Haldensicker- und unkontaminierten Grund-
wasser Halde OEL 10
Tab. 36: Speziation von Mg, Ca, Na und K im Haldensicker- und Grundwasser, An-
teile in %
Probe-Nr.
Mg
Ca
Na
K
Mg+2
MgSO4
Ca+2
CaSO4
Na+
NaSO4-
K+
KSO4-
SWH1 64.0 36.0 63.2 36.8 95.9 4.1 95.2 4.7
SWH2 83.8 16.1 82.3 17.7 99.0 1.0 98.8 1.2
SWH3 94.1 5.9 93.2 6.8 99.7 0.3 99.7 0.3
SWH7 68.7 31.3 67.4 32.5 97.2 2.8 96.7 3.3
SW10 52.0 48.0 52.9 47.0 93.0 7.0 91.8 8.2
SW10a 72.0 28.0 70.4 29.6 97.2 2.8 96.9 3.1
SWH14 85.1 14.9 83.7 16.3 99.1 0.9 99.0 1.0
SWH16 67.3 32.7 66.1 33.9 96.7 3.3 96.2 3.8
SWH17 53.2 46.8 56.5 43.5 93.8 6.2 92.4 7.6
SWH19 63.3 36.7 63.2 36.8 95.9 4.1 95.2 4.7
GWM 2_1 76.7 23.3 77.0 22.9 98.7 1.3 98.4 1.6
GWM 2_2 81.7 18.3 81.6 18.4 99.1 0.9 98.9 1.1
GWM 3_1 61.0 39.0 61.5 38.5 96.0 4.0 95.2 4.8
GWM 3_2 68.2 31.8 67.0 33.0 96.9 3.0 96.5 3.5
GWM 4_2 95.2 4.8 94.7 5.3 99.8 0.2 99.7 0.2
GWM 5_2 94.5 5.5 93.7 6.3 99.7 0.2 99.7 0.3
GWM 6_2 68.5 31.5 66.5 33.5 96.7 3.3 96.3 3.7
GWM 7_2 59.2 40.8 60.8 39.1 96.1 3.9 95.1 4.8
63

Natrium und Kalium
:
Wie die Erdalkalien, sind Natrium und Kalium in allen untersuchten Wässern über-
wiegend als freie Ionen in der Form Na
+
und K
+
anzutreffen. Als weitere Ionen kom-
men nur noch die einwertigen Komplexe NaSO
4
-
und KSO
4-
in Anteilen zwischen 0.2
% (unbeeinflusstes Grundwasser GWM 4/07 im Anstrom der Halde OEL 10) und 7-8
% vor (SiWa Halde OEL 10) (Tab. 36).
Zink
:
Zink liegt in allen untersuchten Wässern überwiegend als freies Ion in der Form Zn
2+
vor. Je nach Vorhandensein von Sulfat in der Lösung werden aber auch zwischen 6-
7 % (unbeeinflusstes Grundwasser GWM 4/07 im Anstrom der Halde OEL 10) und
41 % (SiWa Halde OEL 10) des nullwertigen ZnSO
4
0
- Komplexes angetroffen sowie
bis zu 16 % (hochmineralisierte Sickerwässer der Halde OEL 17) und 20 % (SiWa
Halde OEL 10) des Zn(SO4)
2
2-
- Komplexes (Tab. 37).
Die Verbindungen ZnCl
+
, ZnOH
+
, Zn(OH)
20
und ZnOHCl
0
liegen in Anteilen von 0.1
bis maximal 1.0 % in den Wässern vor.
Nickel
:
Wie bei Mg, Ca und Zn liegt auch Nickel in allen untersuchten Wässern überwiegend
als freies Ion in der Form Ni
2+
vor. Je nach Vorhandensein von Sulfat in der Lösung
werden aber auch zwischen 5-6 % (unbeeinflusste Grundwasser GWM 4/07 im
Anstrom der Halde OEL 10) und 46 % (SiWa Halde OEL 10) des nullwertigen Ni-
SO
4
0
- Komplexes angetroffen (Tab. 37).
So wie für Zink treten auch bei Nickel weitere Spezies in Anteilen zwischen 0.1 %
und 1.5 % (hochmineralisierte Sickerwässer der Halde OEL 17) auf: NiCl
2
0
,
Ni(SO4)
2
2-
und NiCl
+
.
Tab. 37: Speziation von Zn und Ni im Haldensicker- und Grundwasser, Anteile in %
Probe-Nr.
Zn
Ni
Zn
+2
ZnSO4
Zn(SO4)
2-
2
ZnCl
+
ZnOH
+
Zn(OH)
2
ZnOHCl
Ni
+2
NiSO
4
NiCl
+
SWH1 54.2 36.3 9.2 0.2
64.2 35.3 0.5
SWH2 78.3 19.9 0.8 0.2 0.4 0.3 0.1 82.4 17.1 0.4
SWH3 91.4 8.0 0.3 0.2 93.2 6.6 0.1
SWH7 61.2 34.1 4.7 0.1
68.5 31.3 0.2
SW10 39.2 40.6 20.0 0.2 53.7 45.8 0.3
SW10a 63.9 31.0 4.9 0.2
71.3 28.4 0.3
SWH14 80.7 18.5 0.6 0.1 0.1
84.1 15.8 0.1
SWH16 58.8 34.7 6.3 0.2
67.1 32.5 0.4
SWH17 43.9 39.2 15.9 1.0
56.6 41.7 1.5
SWH19 54.2 36.2 8.7 0.5 0.2 0.1 0.1 63.9 35.1 0.9
GWM 2_1 73.4 25.5 1.1
0.1
77.7 22.2 0.1
GWM 2_2
78.5
20.9
0.5
82.0
18.0
GWM 3_1 53.6 38.3 8.1
0.1
62.8 36.9 0.2
GWM 3_2 60.3 34.2 5.4
0.1
68.1 31.7 0.2
GWM 4_2
93.7
6.3
94.8
5.2
GWM 5_2
92.5
7.4
93.8
6.2
GWM 6_2 59.0 34.4 6.4
0.2
67.4 32.1 0.4
64

Probe-Nr.
Zn
Ni
Zn
+2
ZnSO4
Zn(SO4)
2-
2
ZnCl
+
ZnOH
+
Zn(OH)
2
ZnOHCl
Ni
+2
NiSO
4
NiCl
+
GWM 7_2 53.5 39.2 7.3
0.1
62.2 37.6 0.1
Kadmium
:
Bei Kadmium überschreiten die Anteile der Kadmiumsulfatspezies CdSO
4
0
- und
, das in den unbeeinflussten
der CdCl
+
-Komplex.
teilen zwischen 0.1 und 2.0 % CdCl
2
0
und CdOHCl
0
2-wertigen Form auf. Ausnahmen bilden
uzierte
2
C
8
0.6
auftreten (Tab. 39).
Tab. 38: Sp
ion
d im H
e
d Grundwasser, Anteile in %
Cd(SO4)
2
2-
in einigen Proben sogar die des freien Ions Cd
2+
: in den Sickerwässern
der Halde OEL 17, der Halde OEL10, der Halde OEL 19, der Halde OEL 16 und in
den Grundwässern der Halde OEL 10 in den GWM 3, 7 und 6 (Tab. 38).
In den andern Wässern überwiegt das freie Cd
2+
-Ion
Anstromgrundwässern der Halde OEL 10 (GWM 4 und 5) rd. 90 % des Cd ausmacht.
Nennenswerte Anteile zwischen 0.7 % (unbeeinflusstes Grundwasser GWM 4 und 5)
und 26.5 % (Halde OEL 17) bildet
Als weitere Spezies treten mit An
auf.
Kupfer
:
Kupfer tritt überwiegend in der oxidierten
nur die Haldensickerwässer der Halden OEL 2 und OEL 19, in denen die red
einwertige Form des Kupfers in der Speziation als CuCl
-
zu 19 % bzw. 29 % und als
u
+
zu 5. und
%
eziat
von C
aldensick r- un
Probe-Nr.
Cd
Cd+2
CdSO4
Cd(SO4)2-2
CdCl+
SWH1 41.6 35.1 11.8 11.3
SWH2 65.9 21.1 1.1 11.6
SWH3 86.4 9.5 0.1 3.9
SWH7 51.9 36.5 6.6 5.0
SW10 29.6 38.4 25.0 6.9
SW10a 52.2 32.1 6.7 8.9
SWH14 73.3 21.2 0.9 4.5
SWH16 47.2 35.1 8.4 9.2
SWH17 26.4 29.2 15.9 26.5
SWH19 37.9 31.9 10.1 19.3
GWM 2_1
66.6
28.9
1.7
2.8
GWM 2_2
73.5
24.5
0.9
1.2
GWM 3_1
44.2
39.6
11.0
5.2
GWM 3_2
51.0
36.4
7.6
5.0
GWM 4_2
91.5
7.7
0.1
0.7
GWM 5_2
90.0
9.2
0.1
0.7
GWM 6_2
47.3
34.9
8.6
9.1
GWM 7_2
45.6
41.6
10.3
2.5
Überwiegend in der Form als Cu(OH)
2
0
tritt das 2-wertige Kupfer in den Haldensi-
ckerwässern der Halde OEL 3 mit rd. 76 %, der Halde OEL 2 mit 63 % und der Halde
OEL 19 mit rd. 44 % auf.
65

66
Meist ist aber das Kupfer in der Form als freies Ion Cu
2+
und als nullwertiger CuSO
40
-
Komplex in Anteilen bis zu rd. 94 % (unbeeinflusstes Grundwasser GWM 4) bzw. rd.
48 % (SWHalde OEL 10) anzutreffen.

66
Ta b. 39: Speziation von Cu und As im Haldensicker- und Grundwasser, Anteile in %
Probe-Nr.
Cu(2)
Cu(1)
As(5)
Cu
+2
CuSO
4
CuCl
+
CuOH
+
Cu(OH)
2
CuCl
2-
CuCl
3-2
Cu
+
H
2
AsO
4-
H
3
AsO
4
HAsO
4-2
SWH1 62.5 36.9 0.2 0.2 0.2 91.7 8.3
SWH2 9.0 2.0 1.4 63.0 1.6
8 5.8 28.0 72.0
SWH3 20.3 1.6 2.5 75.7 43.4 56.6
SWH7 67.0 32.9 0.1
97.3 2.7
SW10 52.2 47.6 0.2
97.5 2.5 0.1
SW10a 69.9 30.0 0.2
99.0 0.8 0.2
SWH14 58.6 11.8 2.4 27.2 61.5 38.5
SWH16 65.4 34.0 0.2 0.2 0.2 92.3 7.7
SWH17 55.3 43.1 1.2 0.2 0.2 88.5 11.5
SWH19 15.3 9.0 0.1 1.4 43.6 28.8 1.1 0.6 26.0 73.9
GWM 2_1 76.6 23.3 0.1
99.1 0.2 0.6
GWM 2_2 81.0 18.9
99.2 0.4 0.4
GWM 3_1 61.3 38.5 0.1
99.1 0.3 0.5
GWM 3_2 66.5 33.2 0.1 01
. 0.1
95.1
4.9
GWM 4_2 93.7 5.5
0.4 0.4
96.2 3.8
GWM 5_2 86.9 6.2
1.4 5.5
86.5 13.5
GWM 6_2 65.9 33.9 0.2
99.1 0.6 0.3
GWM 7_2 60.9 39.0 0.1
98.5 1.4 0.1

Arsen
:
Arsen liegt nur in der oxidierten Form As(5) vor und bis auf wenige Ausnahmen als
Spezies H
2
AsO
4
-
in Anteilen zwischen rd. 90 und 99 % (Tab. 39).
Überwiegend als HAsO
4
2-
-Spezies kommt As in den Haldensickerwässern der Halde
OEL 19 mit rd. 74 %, der Halde OEL 2 mit 72 % und der Halde OEL 3 mit rd. 57 %
vor.
Sättigungsindizes
Die Gleichgewichtsberechnungen ergaben, dass sich nur in einigen Wässern Gips im
Gleichgewicht (SI ± 0.2) mit der Lösung befinden könnte, wobei meist eine leichte
Untersättigung festzustellen ist (grün hinterlegte Felder in Tab. 40). Eine nur leichte
Übersättigung ist in den Proben SWH17 mit SI = +0.15 (Halde OEL 17) und SWH10
echen würde.
Für die Sickerwasserprobe (6. Beprobung) an der Halde OEL 2 wurde für Cuprit
Cu
2
O ein Sättigungsindex von SI = +1.16 berechnet. Bei entsprechenden kinetischen
Bedingungen könnte also Cuprit ausfallen.
Tab. 40: Sättigungsindizes für Gips, Anhydrit und Cuprit
(Halde OEL 10) und SWH19 (Halde OEL 19) mit SI = +0.05 festgestellt worden. In
diesen drei genannten Halden befindet sich auch der Sättigungsindex für Anhydrit im
Bereich von SI ± 0.2, so dass ebenso von Gleichgewichtsbedingungen gesprochen
werden kann.
Die Dokumentation der Bohrungen und Rammkernsondierungen auf der Halde OEL
10 ergab keine Hinweise auf Gipsausblühungen, was den Berechnungen, die keine
wesentlichen Übersättigungen an Gips und Anhydrit ergaben, entspr
Probe-Nr.
Gips
Anhydrit
Cuprit
CaSO4:2H2O
CaSO4
Cu2O
SWH1 -0.09 -0.34
SWH2 -0.54 -0.79 1.16
SWH3 -1.84 -2.1
SWH7 -0.13 -0.38
SW10 0.05 -0.20
SW10a -0.55 -0.81
SWH14 -0.88 -1.14
SWH16 -0.45 -0.71
SWH17 0.15 -0.09
SWH19 0.05 -0.20 -1.23
GWM 2_1
-0.84
-1.09
GWM 2_2
-1.23
-1.48
GWM 3_1
-0.12
-0.37
GWM 3_2
-0.19
-0.45
GWM 4_2
-2.07
-2.33
GWM 5_2
-1.99
-2.25
GWM 6_2
-0.40
-0.66
GWM 7_2
-0.18
-0.42
Im Schnitt der 12 Beprobungen weisen die meist schwach gelblich gefärbten, neutra-
len Sickerwässer dieser Halde das zweitgeringste Redoxpotenzial (331 mV) und den
zweitgeringsten Sauerstoffgehalt auf (3.18 mg/l). Der Kupfergehalt ist mit 27 μg/l ge-
ring.
67

Mischungsmodellierung zwischen kontaminiertem Sickerwasser und unkonta-
miniertem Grundwasser:
Die im Grundwasser unter der Halde OEL 10 gemessenen Gehalte und Parameter
kommen durch die Zumischung der Haldensickerwässer (SWH10) zum anströmen-
den unbeeinflussten Grundwasser (z. B. GWM 4/07) zustande. Das in der GWM 2/06
anzutreffende oberflächennahe Grundwasser repräsentiert einen Fließweg unter der
Halde OEL 10 von rd. 80 Metern Länge, das in der GWM 7/07 - einen von rd. 200
Metern.
Durch die Zumischung von 5 % Haldensickerwässer zu 95 % anströmendem unbe-
einflussten Grundwasser lassen sich unter Gleichgewichtsbedingungen sehr gut die
Verhältnisse in der
GWM 2/06
nachvollziehen (hellgrün hinterlegte Felder in Tab.
41). Die Verhältnisse in den GWM 7/07 und 3/06 sind aber nicht mehr durch Mi-
schungsreaktionen zwischen den SWH10 und der GWM 4/07 zu erreichen.
Um die Verhältnisse in der GWM 7/07 zu simulieren, werden die Wässer aus der
GWM 2 mit den Haldensickerwässern verschnitten, für die GWM 3/06 - die Wässer
aus der GWM 7/07 mit den Haldensickerwässern (Tab. 41).
Tab. 41: Ergebnisse der Mischungsrechnungen
Probe-Nr.
pH
Cl-
SO42-
Na
K
Ca
Mg
Cd
Cu
Ni
Zn
[%]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[mg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
[μg/l]
sauberes, oberflächennahes Grundwasser, Anstrom:
GWM 4
5.7 4 62 4.43 7.58 28.1 21.9 1.7 15 88 250
Haldensickerwasser:
SWH 10
3.7 300 9900 106 36.9 421 1880 1900 110 7200 340000
kontaminiertes oberflächennahes Grundwasser:
GWM 2
4.5 19 493 9.725 8.07 90.05 70.4 124.5 52 390 20500
GWM 7
4.0 53 3240 87.0 72.1 321 474 1100 190 3200 170000
GWM 3
5.1 108 3195 63.45 31.5 350.5 631.5 490 68 1700 84000
Ergebnisse der Mischungsrechnungen:
SWH 10
5
GWM 4
95
4.6 19 560 10 9 48 116 98 20 448 17462
SWH10
40
GWM 2
60
3.9 133 4276 49 20 225 804 845 76 3152 150096
SWH10
5
GWM7
40
4.2 39 1837 43 35 166 298 539 90 1699 85661
GWM4
55
Der pH-Wert in der GWM 2/06 wird ziemlich genau erreicht, und die Gehalte an
on 40 % Haldensickerwasser SWH10 und 60 % Grundwasser
aus der GWM 2/06 sehr genau berechnet, nur ungefähr stimmen die Sulfat-, Ca- und
Cd-Gehalte überein. Im Mischungsergebnis deutlich zu geringe Gehalte wurden für
Na, K und Cu berechnet, deutlich zu hohe - für Chlorid und Mg.
Chlorid- und Sulfat- sowie der Alkaliionen gut widergespiegelt. Die Erdalkalien hinge-
gen lassen sich nicht so gut abbilden. Die Schwermetallgehalte der GWM 2/06 wie-
derum sind, bis auf Cu, durch die Mischungsrechnungen relativ gut erreicht worden.
Die Gehalte in der
GWM 7/07
lassen sich durch Mischung von Haldensickerwasser
mit dem in der GWM 2/06 aufgefundenem Grundwasser simulieren; die Ergebnisse
sind allerdings unterschiedlich für die verschiedenen Elemente bzw. Ionen (blau hin-
terlegte Felder in Tab. 41). pH-Wert, Zn- und Ni-Gehalte werden durch ein Mi-
schungsverhältnis v
68

Die Gehalte in der Abstrommessstelle
GWM 3/06
sind durch die Mischung von Hal-
densickerwasser SWH10, dem anströmenden Grundwasser aus der GWM 7/07 und
unbeeinflussten oberflächennahen Grundwasser (entspre-
ert des Grundwassers in der GWM 3/06 ist mit 5.1 rel. hoch, so dass man
M 4/07 (pH-
ert 5.7) relativ groß zu veransc
interlegt
ch-
ebnis (Mischung von 5 % SWH10,
eine gute Übereinstimmung
wesentlichen Schadstoffgehalte Ni, Cd
sowie der K-Gehalte. Der pH-We
urde deutlich zu niedrig berechnet, auch
n Chlorid, Sulfat, Na, Ca und Mg. Lediglich Cd und Cu wurden etwas zu
nterteilt. Als Durchlässigkeit im Hangschutt wurde 9.5*10
-6
m/s, als
persivität 1.0 m angesetzt. Abb. 14
ser über den Zeitraum von 5 Jahren im Abstrom der Halde OEL 10.
dem seitlich
zusitzendem
chend GWM 4/07) simuliert worden. Auch durch die Simulation mit den unterschied-
lichsten Mischungsverhältnissen kann kein befriedigendes Ergebnis erhalten werden.
Der pH-W
die Mengen an SWH10 (pH-Wert 3.7) und GWM 7/07 (pH-Wert 4.0) nicht so hoch
veranschlagen kann und die des unbeeinflussten Grundwassers in GW
W
hlagen sind (gelb h
40 % GWM 7/07 und 55 % GWM 4/07)
in Tab. 41.) Im Bere
nungserg
erhält man
der
und Zn
rt w
die Gehalte a
hoch berechnet.
Zur Modellierung des eigentlichen Transportvorgangs wurde die gedachte 300 m
lange Stromlinienbahn vom Anstrom zum Abstrom der Halde OEL 10 in 60 Zellen zu
je 5 m Länge u
Diffusionskoeffizient
1.315*10
-7
m
2
/s und als Dis
und 15 zeigen den Verlauf einiger Elemente bzw. der pH-Werte im Ergebnis des
Mischvorgangs von kontaminiertem Sickerwasser mit unkontaminiertem Grundwas-
1,00E+00
days
177
359
542
725
908
1090
1273
1456
1639
1821
1,00E-01
Cd
Cu
Zn
1,00E-02
1,00E-04
1,00E-03
[mol/l]
1,00E-06
1,00E-05
1,00E-08
1,00E-07
Abb. 15: Verlauf der Cd-, Cu- und Zn-Gehalte im oberflächennahen Grundwasser
am Ende des Transportweges von 300 m
5E-8)
Die berechneten Grundwasserneubildungsraten im Untergrund der Halden liegen
zwischen 134 mm/a und 246 mm/a.
Der Durchbruch der Haldensickerwässer in der Abstrommessstelle GWM 3/06 erfolgt
nach 270 bis 430 Tagen nach der ersten Zumischung des Haldensickerwassers. Der
Verlauf der gelben Linie (pH-Werte bei Disp = 1) in Abb. 15 ist unter der magentafar-
benen Linie verborgen (Disp = 1, Diff.-Koeffizient = 2,31
69

3
3,5
days
49
4
4,5
5
5,5
6
104
158
213
268
323
378
433
487
542
597
652
707
761
816
871
926
981
1036
1090
1145
1200
1255
1310
1365
1419
1474
1529
1584
1639
1693
1748
1803
pH
pH_Disp=3
pH_Disp=1
pH_Disp=1, Diff_Coef=2.315E-8
Die Untersuchungen in Halde ZWI 10 haben keine messbaren Konzentrationen an
organischen Bestandteilen in der Bodenluft nachgewiesen. Die Werte lagen durch-
weg unter den Bestimmungsgrenzen. Anhand der sehr geringen Konzentrationen
von organischen Schadstoffen in der Bodenluft ist zu schlussfolgern, dass keine Be-
sorgniswerte in der Außenluft überschritten werden. Formell ist damit kein Gefähr-
dungspotenzial für den Wirkungspfad Bodenluft - atmosphärische Luft - Mensch ab-
zuleiten.
Im Bereich der Entgasungsstellen kommt es durch den Austritt der Brandgase zur re-
lativen Abreicherung von Luftsauerstoff und zur Anreicherung von CO
2
und SO
2
.
Vergleicht man die Konzentrationen in der Bodenluft mit den MAK-Werten, ergeben
sich bei einem angenommenen Verdünnungsfaktor von 1:100 keine Überschreitun-
Somit ist eine Gefährdung durch den Aufenthalt in der Außenluft im Entgasungsbe-
tzen. Ein Auf-
r von 30 bis
Abb. 16: Verlauf der pH-Werte im oberflächennahen Grundwasser am
Ende des
Transportweges von 300 m
5.4 Bodenluft
gen der MAK-Werte.
reich auszuschließen.
Der angesetzte Verdünnungsfaktor von mindestens 1 : 100 ist
durch die starke Exponiertheit des Standortes als realistisch einzuschä
enthalt in bodennahen Luftschichten ist dennoch zu vermeiden, da dort durch gerin-
gere Verdünnungsfaktoren Sauerstoffknappheit bzw. Vergiftungsgefahr durch zu ho-
he SO
2
- und CO
2
-Konzentrationen auftreten können. Aus der Literatur ist bekannt,
dass Konzentrationen von 8 Vol-% CO
2
bereits bei einer Aufenthaltsdaue
60 min letal wirken.
70

6 FORSTLICHE STANDORTAUSWERTUNG
Floristische Ergebnisse
ten auf den untersuchten Halden zeigt
Tab. 42.
Tab. 42: Anzahl der Pflanzenarten auf den Halden OEL 10 und OEL 17
Die Anzahl der vorkommenden Pflanzenar
Anzahl auf Halde OEL 10
Anzahl auf Halde ZWI 17
Baumarten 22 19
Straucharten 13 7
Kräuter 88 74
Moosarten 7 13
Gesamtanzahl 130 113
Ein Haldenvergleich ergab, dass in den beiden Halden 57 gemeinsame und 81 unter-
schiedliche Pflanzenarten vorhanden sind. Der Unterschied im Arteninventar ist so-
mit signifikant.
Naturschutzfachliche Auswertung der Florenliste
Auf der Halde OEL 17 kommen keine Pflanzenarten mit einem Schutzstatus vor. Auf
lättrige Stendelwurz (Epipactis helleborine, Schutzka-
tegorie 3 Rote Liste Sachsen) als eine heimische Orchideenart nachgewiesen wer-
Die Florenlisten wurden nach Vorkommen von Arten mit einem Schutzstatus geprüft.
Halde OEL 10 konnte die Breitb
den.
Vegetationskundliche Auswertung
Auf der Halde OEL 17 kommen Pflanzenarten aus der Klasse der Nadelwälder vor,
die auf der Halde OEL 10 fehlen (Abb. 17). Hingegen treten dort verstärkt Arten aus
dem Verband der Eichen-Hainbuchenwälder auf.
Die Schlussfolgerung für die weitere waldbauliche Behandlung ist, dass auf Halde
OEL 17 u. a. die Weißtanne gute Wuchsbedingungen vorfindet. Auf der Halde OEL
en Waldbestände aus Eichenarten und Edellaubbaumarten
bestehen.
e. Hier ist auch zukünftig die
Schwarzerle als Hauptbaumart zu betrachten.
Die schwelenden Bereiche auf der Halde OEL 17 haben ein eigenes Arteninventar.
Im Straußgras-Magerrasen kommen übergreifend Arten aus der Klasse der Acker-
wildkrautfluren vor. Das Baumwachstum ist begrenzt, so dass forstwirtschaftliche
Zielstellungen in diesen Bereichen nicht sinnvoll sind.
10 sollten die zukünftig
Im Bereich der mineralischen Nassstandorte kommen auf der Halde OEL 17 kleinflä-
chig Pflanzengesellschaften vor, die dem Verband der Auenwälder zuzuordnen sind.
Dies sind vor allem Standorte in Entwässerungsrinnsalen, in denen das erodierte
Haldenmaterial auenartig angeschwemmt wurd
71

Flächenanteile der Vegetationstypen auf der Vertrauensschachthalde
4%
7%
20%
3%
30%
36%
Vorwaldgebüsch Salweide
Vorwaldgebüsch Holunder
Birkenvorwald Ruprechtskraut
Birkenvorwald Farnreich
Birkenvorwald Rotes Straußgras
Birkenvorwald Typisch
Flächenanteile der Vegetationstypen auf der Deutschlandschachthalde
5%
1%
1%
2%
23%
2%
18%
48%
Straußgras Magerrasen
Erlenvorwald Farnreich
Erlenvorwald Honiggras
Erlenvorwald Brennnessel
Birkenvorwald Farnreich
Birkenvorwald Honiggras
Birkenvorwald Rotes Straußgras
Birkenvorwald Typisch
Abb. 17: Übersicht der Flächenanteile der Vegetationstypen auf der Halden OEL 10
und OEL 17
Waldwachstumskundliche Ergebnisse
für diese Schwankungen sind un-
terschiedliche Standortsbedingungen und Sukzessionsstadien der Waldbestände
beider Halden.
Abb. 18 zeigt, dass die Waldbestände auf der Halde OEL 10 einen größeren Anteil
an Gewöhnlicher Birke aufweisen. Auf der Halde OEL 17 sind vor allem auch
Schwarzerle und Zitterpappel am Bestandesaufbau beteiligt. Die Robinie und Nadel-
baumarten kommen nur auf der Deutschland-Schacht-Halde vor.
Es wurde ein mittlerer Holzvorrat auf der Halde OEL 17 von 116 Vfm/ha und auf Hal-
de OEL 10 von 220 Vfm/ha errechnet. Die Ursache
Baumartenverteilung der Vertrauensschachthalde
0%
1%
3%
5%
4%
2%
Gew. Birke
Schwarzerle
Zitterpappel
Roteiche
Stieleiche
Weichlaubhölzer
Hartlaubhölzer
85%
Baumartenverteilung der Deutschlandschachthalde
64%
13%
12%
5%
4%
2%
0%
0%
0%
Gew. Birke
Schwarzerle
Zitterpappel
Robinie
Roteiche
Stieleiche
Weichlaubhölzer
Hartlaubhölzer
Nadelhölzer
Abb. 18: Aktuelle Baumartenanteile im Oberstand der Waldbestände auf den Halden
OEL 10 und OEL 17
Ergebnisse aus den Erhebungen der natürlich verjüngten Gehölzarten
Abb. 19 zeigt, dass in der Naturverjüngung der Halde OEL 10 anspruchsvolle Edel-
laubbaumarten (Bergahorn, Gewöhnliche Esche, Vogelkirsche) dominieren, woge-
gen auf Halde OEL 17 vor allem Rotbuche und Stieleiche vorherrschen.
Ent-
wicklung zu Eichen-Hainbuchenwäldern mit hohem Edellaubbaumanteil.
Außerdem kommen auf der Halde OEL 17 Nadelbaumarten (Gewöhnliche Waldkie-
fer, Gewöhnliche Fichte, Weymouthskiefer) vor. Auf der Halde OEL 17 zeigt die Na-
turverjüngung die Tendenz zu einem Rotbuchen-Eichenwald mit montanen Nadel-
baumarten wie der Fichte. Die Naturverjüngung der Halde OEL 10 zeigt eine
72

Es wurden folgende Verjüngungsdichten errechnet: Halde OEL 10 2420 Bäum-
chen/ha; Halde OEL 17 562 Bäumchen/ha.
Der Wert der Halde OEL 17 ist zu gering, um ohne gezielte Maßnahmen ökologisch
stabile Waldbestände aufbauen zu können.
Baumartenverteilung der Naturverjüngung
7%
15%
3%
23%
1%
1%
5%
18%
18%
4%
3%
1%
0%
1%
Gew. Birke
Schwarzerle
Zitterpappel
Roteiche
Stieleiche
Rotbuche
Bergahorn
Gew. Esche
Winterlinde
Salweide
Eberesche
Vogelkirsche
Hainbuche
Spitzahorn
Baumartenverteilung der Naturverjüngung
4%
5%
6%
Gew. Birke
1%
3%
5%
2%
2%
3%
1%
1%
10%
Schwarzerle
Zitterpappel
Robinie
Roteiche
Stieleiche
Rotbuche
Bergahorn
Gew. Fichte
Gew. Waldkiefer
Weymouthskiefer
Gew. Esche
Winterlinde
Salweide
25%
27%
5%
Sonstige
Abb. 19: Übersicht der aktuellen Baumartenanteile der Naturverjüngung der Halden
OEL 10 und OEL 17
Forstliche Standortskartierung
Beide Halden bestehen etwa zur Hälfte aus mäßig nährstoffhaltigen Böden mit mittel-
prozentual höher. Auf der Halde OEL 17
ährstoffausstattung und trockenem Was-
serhaushalt sowie mineralische Nassstandorte vor. Letztere Standorte müssen wald-
Baumwachstum begrenzt, so dass über eine alternative
frischem Wasserhaushalt. Ebenso ist der Anteil von 28 % der mäßig nährstoffhalti-
gen, frischeren Böden gleich. Der Anteil der trockeneren Böden mit mäßiger Nähr-
stoffversorgung ist auf der Halde OEL 10
kommen auch Böden mit ziemlich armer N
baulich eine besondere Beachtung erhalten. Vor allem auf den Böden mit armer
Nährstoffausstattung ist das
Nachnutzung nachgedacht werden sollte.
Baumartenökogramme
Die unterschiedlichen Standortsbedingungen verursachen eine spezifische Auswahl
ie für den zukünftigen Aufbau ökologisch stabiler Waldbestände auf
sind. Abb. 20 und 21 zeigen die Zuordnung möglicher Baumar-
rmen. Diese sollte bei zukünftigen Anpflanzungen oder der
jüngung beachtet werden.
an Baumarten, d
den Halden geeignet
ten zu den Standortsfo
Förderung von Naturver
73

1
Rotbuche
2
Stieleiche, Traubeneiche
3
Bergahorn
Spitzahorn
Gewöhnliche Esche
2 3 4
6
Bergulme
13
Vogelkirsche
4
5
12341
1234
5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 7
Winterlinde
9 10 11 12 9 10 11 12 9 10 11 12 8
Robinie
13
13
13
9
Schwarzerle
10
Gewöhnliche Birke
Wasserhaushaltsstufe
11
sonstige Straucharten
12
Hainbuche
Nährkraftstufe
123
M
Abb. 20: Baumartenökogramm der Halde OEL 10
1 Rotbuche
nicht
vorkommend
nicht vorkommend
1 2 3 4
2Stieleiche
NM
5 6 7 8
3Bergahorn
9 10 11 12
4 Spitzahorn
13
14
15
16
5
Gewöhnliche Esche
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 6Bergulme
M
5 6 7 856 78 567 8 7Winterlinde
9
nicht
vorkommend
nicht vorkommend
10
11
12
9
10
11
12
9
10
11
12
8
Robinie
13 14 15 16 13 14 15
16
9 Schwarzerle
i
Nährkraftstufe
13
14
15
16
1 2 3 4 1 234 10 Gew
n
öhnliche
icht
vorkommend
Birke
Nährkraftstufe
Z
5 6 7 8 5 678 11 sonstige Straucharten
9
10
11
12
9
10
11
12
12
Weißtanne
13
14
15
16
13
14
15
16
13
Gewöhnliche Fichte
123
14
Waldkiefer
Wasserhaushaltsstufe
15 Europäische Lärche
16
sonstige Vegetationstypen
n cht vorkommend
Abb. 21: Baumartenökogramm der Halde OEL 17
Forstliche Nutzbarkeitszonen
gt durch starke Hangneigungen erschwert nutzbar. Die
schwelenden Bereiche wurden mit 6 % als nicht nutzbar klassifiziert. Die restlichen
icht genügend
en zu können.
Über die Hälfte der
Flächen sind forstwirtschaftlich gut nutzbar, da ebene Plateaulagen mit günstigen
gungen vorhanden sind. Auf 3 % der Flächen muss bei der zukünfti-
Abb. 22 zeigt die Flächenanteile der Nutzbarkeitszonen. Auf Halde OEL 17 ist ein
Drittel der Flächenbedin
Bereiche dieser Halde sind forstwirtschaftlich nutzbar, es ist jedoch n
Naturverjüngung vorhanden, um eine Selbstentwicklung garantier
Die Halde OEL 10 ist insgesamt besser forstlich nutzbar. Die erschwert nutzbaren
Bereiche weisen dennoch eine gute Naturverjüngungsschicht auf.
Standortsbedin
gen Nutzung das Vorkommen einer geschützten Pflanzenart beachtet werden
.
74

 
Flächenanteile der forstlichen Nutzbarkeitszonen auf der
Vertrauensschachthalde
19%
55%
23%
3%
IIa): f orst wirt schaf t liche
Nut zung erschwert möglich, gut
ausgeprägt e
Nat urverjüngungsschicht
III: f orst wirt schaf t liche Nut zung
möglich
IV: f orst wirt schaf t lich gut
nut zbar
IVb): f orst wirt schaf t lich gut
nut zbar, Einschränkungen durch
nat urschut zf achlichen Aspekt
Flächenanteile der forstlichen Nutzbarkeitszonen auf
der Deutschlandschachthalde
6%
61%
33%
I: f orst wirt schaf t liche Nut zung
nicht sinnvoll
II: f orst wirt schaf t liche Nut zung
erschwert möglich
III: f orst wirt schaf t liche Nut zung
möglich
Abb. 22: Übersicht der Flächenanteile forstlicher Nutzbarkeitszonen der Halden OEL
Zu
iden H
itzer Revier gesagt
werden, dass sie unterschiedliche Standortsbedingungen und örtliche Besonderhei-
ell mit den Halden in
rfahren werden sollte, ist aus den bisherigen
chungen im kli-
begünstigte
LLGEMEINE EBNISSE
.
n in Ergänzung von GEFA:
ich zu bereits v
r ähnliche Abfallarten sowie analytischer Untersuchungen an
keiten abgeleit
den folgende r -Werte für die
10 und OEL 17
sammenfassend kann für die be
alden im Lugau/Oelsn
ten aufweisen, die unterschiedliche Bedingungen für das Pflanzen- und Baumwachs-
tum bewirken. Im Gegensatz zur Halde OEL 17 ist der Waldbestand auf der Halde
OEL 10 insgesamt forstwirtschaftlich besser nutzbar.
Eine allgemeingültige Aussage, wie aus forstlicher Sicht gener
beiden Steinkohlerevieren zukünftig ve
Untersuchungen allein nicht möglich. Dazu sind noch Haldenuntersu
matisch wärme
ren Bereich Zwickau notwendig.
7 VERA RBARE ERG
7.1
Formalisiertes Bewertungsschema für Steinkohlenhalden
Mit dem steinkohlenhaldenspezifischen GEFAHALD wurden alle Konventionen aus
der GEFA-Methodik übernommen
Zusätzlich gelte
neue Stoffgefährlichkeiten r
0
-Werte mit Berücksichtigung geochemischer Anoma-
lien,
neue m-Werte als Korrekturfaktoren für die Parameter:
o
thermische Umwandlungen/Brandpotenzial,
o
Branderscheinungen,
o
Mineralneubildungen,
o
Bewuchs,
o
Hangneigung,
o
Standsicherheit.
r
0
- Stoffgefährlichkeit
Es werden
spezifische Abfallarten
eingeführt. Im Vergle
orhandenen
Stoffgefährlichkeiten fü
haldenspezifischen Ablagerungen werden Stoffgefährlich
et. Es wer-
0
Schutzgüter Boden, Grund- und Oberflächenwas-
ser
vergeben:
75

r
0
(min max)
Grobberge Rotliegendes
1,5
(1 2),
Kar
3,0
(3 3),
nt 2,5 (2 3),
mm (Aufbe
(2 3),
abfälle
uft
werden abweichende Stoffgefährlichkeiten
r
0
eingeführt. Da
zial des haldenspezifischen Inventars vorwiegend auf Schwer-
trachtung lassen sich Abfallarten mit Brandpotenzial von solchen
ial unterscheiden. Haldenspezifische Abfallarten ohne Brandpo-
en-
tnissen auf Elementanreiche-
Flözgruppe der Zwickau-
r Grö-
0
mwandlung des Haldeninventars
als Parameter wird für die
Schutzgüter Grund- und Oberflächenwasser bzw. Luft berücksichtigt. Für den Wir-
Grob-/Waschberge bon ungebrannt
gebran
Kohleschla
reitungsrückstände) 2,0
sandige Wasch
3,0
(3 3).
Für das
Schutzgut L
das Schadstoffpoten
metalle begrenzt ist und diese im Bereich der Steinkohlenhalden für den Wirkungs-
pfad Bodenluft-Außenluft-Mensch nur eine untergeordnete Rolle spielen, wurden die
r
0
-Werte auf 1,5 herabgesetzt. Wesentlich dafür ist, dass keine Schwermetalle über
den Luftpfad ausgetragen werden.
Bei detaillierter Be
ohne Brandpotenz
tenzial und damit Freisetzungsmöglichkeit von Brandgasen sind Grobberge Rotlie-
gendes, Grob-/Waschberge Karbon gebrannt sowie Kohleschlamm.
In GEFAHALD wurden diese Unterschiede zwischen Abfällen mit Brand- bzw. ohne
Brandpotenzial nicht berücksichtigt, da in den Halden in der Regel Mischungen aus
brennbaren und nicht brennbaren Material bestehen. Dabei ist der brennbare Anteil
meist höher als der nicht brennbare. Das Potenzial zur Entstehung von Brandgasen
wird unter dem Punkt m
1
(Austrag) als Korrekturfaktor über den gesamten Hald
körper bewertet.
Geochemische Anomalie
Da sich bei der Untersuchung des Haldenmaterials zwischen den Halden im Zwi-
ckauer Revier deutliche Unterschiede in den Feststoffgehalten ergeben, sollte dies
auch in den r
0
-Werten Berücksichtigung finden. Die bisherigen Untersuchungen er-
geben signifikant höhere Feststoffgehalte bei den Parametern Pb, Cd, Hg und Zn in
der Halde ZWI 45. Dies ist nach vorliegenden Erkenn
rungen im Nebengestein der abgebauten Flöze der tieferen
Schichten zurückzuführen. Die Grobberge der Halde OEL 10 weisen von de
ßenordnung her eben solche Gehalte an Pb, Cd, Hg und Zn auf, wie in der Halde
ZWI 45.
Die oben genannten r
0
-Werte werden für Halden, in denen das Ludwig- und Segen
Gottes Flöz abgebaut wurden, um 0,5 erhöht. Der Flözbezug ist durch den zugehöri-
gen Schacht herstellbar.
Vergleichslage: positive geochemische Anomalie nicht vorhanden,
positive geochemische Anomalie ist nachweisbar: r = + 0,5.
Für alle weiteren aus den Steinkohlenhalden bekannten Abfälle wurden bereits Stoff-
gefährlichkeiten im Rahmen der GEFA-Bewertung vergeben.
m
I
- Austrag
Die
thermische U
76

kungspfad Boden kann das Austragsverhalten bezüglich der thermischen Umwand-
lung des Haldenmaterials nicht statistisch gesichert beschrieben werden.
Aus den zahlreichen Eluatuntersuchungen und der sequentiellen Extraktion können
aber für den Sickerwasserpfad folgende Korrekturwerte für m
I
abgeleitet werden:
Schutzgut Grund-/Oberflächenwasser
Vergleichslage: Umwandlung durch Haldenbrand gering, geringer Anteil an ge-
brannten Schiefertonen
m = + 0,0.
Korrekturlagen:
Anteil umgewandelter Haldenmassen
nicht vorhanden:
m = - 0,1,
m = + 0,2.
leichsweise ge-
ringem Anteil an gebrannten Schiefertonen. Nach der statistischen Verteilung des
tgelegt:
mittel: m = + 0,1,
hoch:
Die Vergleichslage entspricht dem „Normalfall“ der Halden mit verg
Anteiles gebrannten Haldenmaterials am Gesamthaldenkörper in den Zwickauer
Halden werden folgende Grenzen für die Einteilung fes
Anteil nicht vorhanden:
< 2 Vol %,
Anteil gering:
< 2 Vol % bis < 9 Vol % (Vergleichslage),
Anteil mittel:
< 9 Vol % bis < 33 Vol %,
Anteil hoch:
> 33 Vol %.
eßlich auf den eigentlichen Haldenkörper und
ülldeponien u. a., die später auf den Hal-
Diese Anteile beziehen sich ausschli
nicht auf assoziierte Ablagerungen, wie M
denkörper aufgebracht worden.
Schutzgut Luft
Das Austragspotenzial zur Entstehung von Brandgasen wird durch die thermische
Umwandlung über den gesamten Haldenkörper berücksichtigt. Das Austragsverhal-
ten berücksichtigt dabei nicht die Schwermetallgehalte, sondern vielmehr den Rest-
kohleanteil im Haldenkörper. Dabei wird das
Brandpotenzial
und nicht der aktuell
vorhandene Haldenbrand bewertet. Es werden folgende m-Werte vergeben:
Vergleichslage: Brandpotenzial sehr niedrig (sehr hoher Anteil an thermisch um-
gewandelten Material bzw. potenziell thermisch inaktiven Material)
m = + 0,0
Korrekturlagen:
Brandpotenzial niedrig
(hoher Anteil potenziell thermisch inaktiven Materials):
m = + 0,1,
Brandpotenzial mittel
(mittlerer Anteil potenziell thermisch inaktiven Materials):
m = + 0,2,
inaktiven Materials):
durch das Alter der Halde auf.
Brandpotenzial hoch
(geringer Anteil potenziell thermisch
m = + 0,3.
Die Korrekturlagen berücksichtigen den Restkohleanteil in der Gesamthalde. So tre-
ten Unterschiede durch den Anteil an gebrannten, d. h. restkohlefreien Schiefertonen
bzw. auch
77

Nach der statistischen Verteilung des potenziell thermisch inaktiven Anteiles am Ge-
samthaldenkörper werden folgende Grenzen für die Einteilung festgelegt:
Anteil gering:
< 2 Vol %,
Anteil mittel:
< 2 Vol % bis < 20 Vol %,
Anteil hoch:
< 20 Vol % bis < 55 Vol %,
Anteil sehr h
e).
Die Mineral
nvo
ameter nur für das Schutzgut
Boden, Gru
wasser.
n
als
Resultat der
inungen/Haldenbrände aber auch al
der Verwitte
annt. Es wurden Me-
thylphenolverbindungen und PAK-Gehalte in Großenordnung festgestellt. Des Weite-
einkohlenhalden Neubildungen von Schwefel bekannt. Derartige Mi-
neralneubildungen führen zur Erhöhung des Gefährdungspotenzials für den Direkt-
bei der OE Mineralneubildungen festgestellt werden, ist davon auszugehen,
dass ein erhöhtes Lösungspotenzial vorhanden ist. Bei den festgestellten Mineral-
t lösliche Sulfate, wie z.B. Gips,
die zur Frachterhöhung führen und teilweise an der Sulfatsignatur der Sickerwässer
höhtes Austragspotenzial vor. Als Vergleichslage
Aktuelle Branderscheinungen
lle Branderscheinungen nicht vorhanden
aktuelle Branderscheinungen vorhanden
m = + 0,1
och:
> 55 Vol % (Vergleichslag
Mineralneubildung
neubildung im Halde
ächen
lumen gilt als Par
nd-/Oberfl
Vorzugsweise entstehe die Neubildungen
Brandersche
s Oxidationsprodukt bei
rung.
Schutzgut Boden
Aus Untersuchungen der Halde ZWI 23 sind krustenartige Mineralneubildungen an
den Ausgasungsbereichen infolge aktiven Haldenbrandes bek
ren sind von St
pfad Boden - Mensch, da diese direkt an der Oberfläche auftreten und toxisch wir-
ken. Daher wird für derartige Mineralneubildungen ein Zuschlag von + 0,1 erteilt.
Schutzgut Grund-/Oberflächenwasser
Wenn
neubildungen handelt es sich größtenteils um leich
beteiligt sind. Es liegt daher ein er
werden Halden ohne Mineralneubildungen betrachtet.
Vergleichslage: Mineralneubildungen nicht vorhanden
Korrekturlage: lösliche Mineralneubildungen vorhanden
m = + 0,1
Aktuelle Branderscheinungen gelten als das Gefährdungspotenzial beeinflussender
Parameter ausschließlich für das
Schutzgut Luft
.
Vergleichslage: aktue
Korrekturlage:
Anhand der durchgeführten Untersuchungen der Brandgase in Halde ZWI 10 ergibt
sich kein deutlich erhöhtes Gefährdungspotenzial durch organische Brandgase. Es
kommt hauptsächlich zu Sauerstoffentzug und Anreicherung von CO
2
, SO
2
und NO
x
in der Außenluft. Durch die Abreicherung des Atemgases O
2
wird ein leicht erhöhtes
Gefährdungspotenzial, z. B. durch Aufenthalt in den bodennahen Emissionsberei-
chen, verursacht.
78

Des Weiteren wird das Vorhandensein von Brandgasen mit organischer Schadstoff-
fracht mit geringen Konzentrationen vor allem in Halden mit Kokereiabfällen durch
die Halde ZWI 23 bestätigt.
Bewuchs/Infiltration
Der Bewuchs der Haldenoberfläche wirkt über die Beeinflussung der Verdunstung
d
Grund- und Oberf
vant. Die
ken, sind:
rt (Wald, Grünland, Kleingarten; andere Nutzungen (Versiegelungs-
grad)),
ehrere skalierbare Parameter anzusetzen, wie:
fbau (ein- oder mehrschichtig),
hnung an das CN-Verfahren des US Soil Conser-
des bisherigen Merk-
wesentlich auf die Menge des in die Halde infiltrierenden Niederschlagswassers un
ist demzufolge für die Schutzgüter
lächenwasser
rele
einzelnen Faktoren, die auf die Verdunstungsleistung bzw. die Infiltrationshöhe wir-
Nutzungsa
Intensität des Bewuchses (schwach, mittel, üppig),
Stockwerksbau, Bestandsalter und -schädigung bei Waldnutzung.
Für die quantitative Beschreibung der Verdunstungsleistung der o. g. Sachverhalte
sind m
Vegetationsbedeckungsgrad,
Blattflächenindices,
max. Durchwurzelungstiefe, Bereich der max. Wurzeldichte und Durchwurzelungs-
form,
Bestandshöhe,
Bewuchsentwicklung (Üppigkeit),
Waldau
Schädigung der Vegetation durch äußere Einflüsse.
Die Menge der Sickerwasserneubildung wird neben Evaporation und Interzeption
auch durch das Abflussverhältnis kontrolliert. Unter diesem Aspekt gehen vor allem
die Nutzungsart durch die Parameter Versiegelung, Verdichtungsgrad und aufge-
brachte Fremdböden (Lehmabdeckung) sowie eventuell Bewässerung und Boden-
bearbeitung ein. Damit wird in Anle
vation Service das Verhältnis Oberflächenabfluss zu infiltrierender Wassermenge be-
rücksichtigt.
Trotz der Komplexität der wasserhaushaltlichen Situation der Halden wird ein einfa-
ches Punktebewertungssystem eingeführt. Damit wird der Wasserhaushalt der Hal-
den empirisch, ohne eine Modellierung durchzuführen, bewertet.
Es werden demzufolge zwischenzeitlich als Konkretisierung
mals Abdeckung/Bewuchs sog.
Bewuchs-/Infiltrationskategorien
eingeführt, die
wie folgt eingeteilt werden:
Vergleichslage: Halde komplett bewachsen, Nutzung Waldfläche
m = + 0,0,
Sickerwasserbildung gering:
m = - 0,2,
hoch:
m = + 0,2.
Die Kategorien werden dabei mit folgenden Merkmalen des Bewuchses/der Infiltrati-
on belegt:
79

Tab. 43: Bewuchs-/Infiltrationskategorie
Kategorie
Kategorie I
m = + 0,2
Kategorie II
Kategorie III
m = + 0,0
Vergleichslage
m
= - 0,2
Eigenschaft Sickerwasserbildung hoch
g bis gering
Sicke
ig
- Infiltration hoch
- nte
Sickerwasserbildung gering
ing
n gering
nabfluss hoch
- Infiltration hoch
- Interzeption mäßi
rwasserbildung mäß
I
rzeption hoch
- Infiltration ger
- Interzeptio
- Oberfläche
Merkmale (als
Beispiel)
- Waldflächen
» einstöckiger Aufbau
» Dickung und Jungwuchs
» mittlere bis spärliche Be-
wuchsintensität
- Klein
- Da
nd
- Ödland unversiegelt
- Wal
» me
ger Aufbau
» Alt- und Stangenholz
» star
uchs-
inte
- Spo
elte Flächen
» Parkplätze
- und Gewerbeflä-
chen
» Wohngebiete
gärten
hme aufgebracht
uergrünla
dflächen
- Versieg
hrstöckiger bis einstöcki-
ke und mittlere Bew
nsität
- Deckle
rt- und Spielplätze
» Industrie
Durch die Kartierung der Vegetation auf
a-
tegorie II bestätigt. Die flächenmäßige Wichtung der Nutzungs- und Bewuchsanteile
führt zur Bewuchskategorie. Flächennutzung und Bewuchs können, wenn keine Kar-
tierung vorliegt, auch anhand von Luftbild
Hangneigung
Beeinflussung der
Menge des oberflächennah abfließenden bzw. des in die Halde infiltrierenden Nie-
sermenge und ist demzufolge für die Schutzgü-
lde ist von einer
chen Sickerwassermenge als bei einer reinen Kegelhalde auszuge-
Plateauhalde
m = + 0,1.
Plateauform exis-
n. Ab einer Plateaufläche von mehr als 30 % der Aufstandsflä-
che ist von einer Plateauhalde auszugehen.
m
III
- Transport/Wirkung
keiten für Oberflächenwässer in das Haldeninnere und
demzufolge bessere Möglichkeiten, aus dem Haldeninneren Schadstoffe auszutra-
gen. Zum Teil kann es auch zur Freilegung von Haldenmaterial durch lokal begrenzte
den Halden wird die Vergleichslage der K
ern ermittelt werden.
Die Hangneigung bzw. die Morphologie der Halden wirkt über die
derschlagswassers auf die Sickerwas
ter
Grund- und Oberflächenwasser
relevant. Bei einer Plateauha
höheren spezifis
hen.
Folgende zwei Haldentypen sind zu unterschieden:
Vergleichslage: Kegelhalde,
Korrekturlage:
Die zwei Haldentypen stellen Grenzfälle dar. Zwischen Kegel- und
tieren alle Mischforme
Des Weiteren wirkt sich die Morphometrie auch auf die Verdunstungsleistung aus. Je
nach Ausrichtung der Haldenflächen kommt es durch verstärkte Sonneneinstrahlung
auch zu stärkeren Entzugsleistungen durch Verdunstung.
Standsicherheit
Auf die Möglichkeiten des Schadstofftransports bzw. der Wirkung der Schadstoffe
hat die Standsicherheit der Halden einen entscheidenden Einfluss. Einerseits führen
Risse im Haldenkörper zu gute Belüftungsmöglichkeiten des Haldeninneren und in
der Folge zu besseren Bedingungen für Haldenbrände, andererseits verursachen sie
bessere Eindringmöglich
80

Rutschungen kommen. Die Steilheit bedingt weiterhin eine oberflächennahe han-
gabwärtige Bewegung von Haldenmaterial und organischer Substanz. Somit wird die
de Indikatoren nicht vorhan-
den
m = +
Ansiedlung von Pflanzen und damit die Bodenbildung behindert. Ein Direktkontakt
über den Pfad Boden - Mensch ist durch fehlende Barrierewirkung einer Pflanzende-
cke an den exponierten Böschungen möglich. Damit ist ein Einfluss der Standsicher-
heit auf
alle vier Schutzgüter möglich.
Vergleichslage: Standsicherheit negativ beeinflussen
0,0
m = + 0,1
Anmerkung:
Die B wertu
e
die Verfahrensweise in GEFA. Bei der Festlegung der Stoffgefährlichkeit r
0
wird prin-
zipiell der Stoff mit der maximalen Stoffgefährlichkeit auf die ganze Halde angewen-
det. D Meng
lt aufgrund
Kenntnisdefiziten hier noch kaum eine
Rolle
Im St ium de
die Abfall
it der max
ährlichk
das
Gefä ungsp
n, sonder us den be
nanteilen der
Inhaltsstoffe ein gewogenes Mittel gebildet werden. Mit GEFAHALD werden die
sons
GEFA
n Parame
icht abgefragt und bewertet. Somit stellt
das GEFAHALD-Ergebnis-R nur
einen Teil der relevanten Merkmale
dar und kann
nicht ne die
zur Priorisierung mit "s
herang gen
werden.
Wen
llgeme
u den in G AHALD bewerteten Parametern besteht
(Grund-m-Werte und Delta-m-Werte), sind diese zwing
werden.
Halden, für die bisher noch keine HE vorliegt, weisen auch keine r- und m-Werte aus
Korrekturlage: Standsicherheit negativ beeinflussende Indikatoren vorhanden:
e
ng der
Stoffgefährlichkeit
geschieht b i GEFAHALD in Anlehnung an
ie
enrelevanz spie
von
.
ad
r DU sollte nicht
art m
imalen Stoffgef
eit
hrd
otenzial vorgebe
n a
kannten Volume
t in
berücksichtigte
ter n
oh
GEFA-Werte
einen" Werten
ezo
n a
ine Akzeptanz z
EF
end in das GEFA zu integrie-
ren. Erst dann kann eine vollständige Gefährdungsbewertung durchgeführt
Auf Grundlage der in 7.1 genannten Merkmale und Wichtungen wurde die Bewertung
der Halden wie folgt durchgeführt.
GEFA auf, da mit den Informationen aus der FEB keine GEFA-Bewertung durchge-
führt werden kann. Diese Halden wurden ausschließlich mit GEFAHALD bewertet.
Die Informationen wurden dabei aus dem verfügbaren Karten- und Luftbildmaterial
entnommen sowie aus der lokalen Kenntnis hergeleitet. Da die Merkmale aus GE-
FAHALD nur einen Teil des Gefährdungspotenzials widerspiegeln, wurde ein einfa-
ches Punktebewertungsschema entwickelt und angewendet.
Darüber hinaus sind für die Halden mit Erkundungsstand auf der Stufe der HE und
höher die vorhandenen Daten aus GEFA und GEFAHALD zur Bewertung herange-
zogen worden. Die Bewertung zur Gefährdungsabschätzung erfolgte dabei als Kom-
bination von GEFA mit GEFAHALD entsprechend Anl. 12. Ziel der Bewertung war
die Priorisierung der Halden auf Grundlage ihres Gefährdungspotenzials.
Zur praktischen Bewertung der Halden wurde zum vorläufigen Gebrauch folgender
Rechenweg in einer EXCEL-Tabelle erstellt. Im Einzelnen sind für die Bewertung mit-
tels GEFAHALD die in Tab. 44 dargestellten Ausgangsparameter notwendig:
81

Tab. 44: Ausgangsparameter Bewertung mit GEFA/GEFAHALD
GEFA
GEFAHALD
Boden, Grund-/Oberflächenwasser
Stoffgefährlichkeit
r
0
Luft
abweichende
Stoffgefährlichkeit
als Korrekturwert
Boden, Grund-/Oberflächenwasser
r
0
Stoffgefährlichkeit
Δr
0
geochemische Anomalie
als Korrekturwert
Boden
Mineralneubildung
Grund-/Oberflächenwasser
thermische Umwandlung, Mineralneubildung, Bewuchs-
/Infiltrationskategorie, Hangneigung
Luft
m
I
Austrag
Δm
thermische
Umwandlung, Branderscheinungen aktuell
I
m
II
Eintrag
- -
als Korrekturwert
m
III
Tran
Boden/Grund-/Oberflächenwasser/Luft
Δm
III
ndsicherhei
sport/Wirkung
Sta
t
m
IV
Nutzung
- -
Danach erfolgt die Bewertung in nachfol
den Arb
Abgleich der Stoffgefährlichkeit r
0
der größte Wert aus GEFA bzw. GEF
LD wird
Addition der Korrekturwerte Δm GEFAHALD mit m GEFA → Multiplikation mit r
korrekturlose Übernahme Δm GEFA → Multiplikation
mit m
Grund- und Oberflä-
chenwasser sowie Luft. Über eine manuelle Korrekturmöglichkeit kann der resultie-
7.2
Haldenpriorisierung mit Einschätzung des Gefährdungspotenzials
Die Priorisierung der Halden erfolgte nach ihrem Gefährdungspotenzial auf die
er-
tungsschema bewertet.
gen
eitsschritten:
AHA
übernommen,
Korrektur m
I
I
I
0,
Übernahme m
II
korrekturlose Übernahme Δm
II
GEFA → Multiplikation mit m
I,
Korrektur m
III
Addition der Korrekturwerte Δm
III
GEFAHALD mit m
III
GEFA → Multiplikation mit
m
II,
Übernahme m
IV
IV
III,
Ergebnis R-Wert.
Die Bewertungsmatrix bezieht sich auf die Schutzgüter Boden,
rende R-Wert subjektiv abgeändert werden. Dies erfolgt, wenn der aus der Bewer-
tung resultierende R-Wert aufgrund subjektiver Einflussfaktoren zur Darstellung ei-
nes realitätsnahen Gefährdungspotenzials verändert werden muss.
Schutzgüter. Dazu wurden alle Halden, bei denen sich die Erkundung auf dem Stand
einer HE oder höher befindet, mit der Kombination aus GEFA/GEFAHALD bewertet.
Zum Vergleich wurden die GEFA-Werte gegenübergestellt. Halden, bei denen der
Erkundungsstand nicht über eine FEB hinausgeht, wurden mit einem Punktebew
82

 
7.2.1 Revier Zwickau
u, Ergebnisse der Priorisierung der Haldenkörper nach ihrem
Gefährdungspotenzial
Im Revier existieren 55 Haldenkörper. Davon befinden sich 36 Halden mindestens
auf dem Erkundungsstand der HE. Von den restlichen 19 Halden wurde eine Halde
(Halde ZWI 1) saniert. Die anderen 13 Halden wurden mit dem Punktebewertungs-
schema bewertet. Für 5 Halden liegen keine Daten vor. Das Ergebnis der Priorisie-
rung der Haldenkörper nach ihrem Gefährdungspotenzial für die Halden mit den
höchsten Bewertungszahlen ist in Tab. 45 dargestellt.
Tab. 45: Revier Zwicka
Gefährdungs-
potenzial
GEFA
GEFA/GEFAHALD
Größtes Risiko
1
aus Schutzgut Boden, GW/OW, Luft
R
max
aus Schutzgut Boden, GW/OW, Luft
Lfd. Halden-Nr.(AKZ
2
)
Punktzahl
Lfd. Halden-Nr. (AKZ
2
) Punktzahl
1
ZWI 23 (67000008)
13,2
ZWI 23 (67000008)
17,4
2
ZWI 26 (67000064)
11,3
ZWI 24(67000005)
11,0
3
ZWI 45 (67000284)
9,6
ZWI 20 (67000025)
10,0
4
ZWI 24 (67000005)
8,5
ZWI 10 (67000011)
9,9
5
ZWI 10 (67000011)
8,5
ZWI 15 (67000052)
9,9
6
ZWI 15 (67000052)
8,0
ZWI 17 (93100160)
8,7
7
ZWI 44 (67000283)
8,0
ZWI 16 (67000137)
8,6
8
ZWI 9 (93100155)
7,3
ZWI 45 (67000284)
8,5
9
ZWI 22 (67000067)
6,5
ZWI 26 (67000064)
8,0
10
ZWI 20 (67000025)
6,4
ZWI 9 (93100155)
7,9
11
ZWI 16 (67000137)
6,4
ZWI 30 (67000136)
7,9
12
ZWI 17 (93100160)
6,3
ZWI 22 (67000067)
6,5
13
ZWI 13 (93100157)
6,2
ZWI 13 (93100157)
6,2
14
ZWI 30 (67000136)
5,8
ZWI 39 (67000267)
5,8
15
ZWI 39 (67000267)
5,8
ZWI 8 (93100159)
5,5
1
größtes Risiko ausgehend von den jeweils mittleren Risiken der Schutzgüter,
2
Altlastenkennziffer
In Auswertung der Priorisierung ist festzustellen, dass bevorzugt Halden auf einer
höheren Erkundungsstufe in der Reihung nach vorn rücken. So treten acht Halden
auf den Plätzen 1 bis 10 auf, für die eine OU vorliegt.
Halden mit vergleichsweise hohem Gefährdungspotenzial und Untersuchungsbedar
(Plätze 4 bis 11) sind zum Teil kombinierte, aber auch einfache Standorte mit über-
deutlich e
konzentrationen festgestellt. Das
Sickerwasser kann zum Teil begünstigt durch die hydrogeologische Positionen direkt
ins Grundwasser übertreten. Die Infiltrationsbedingungen für die Neubildung von Si-
ckerwasser sind mäßig bis gut. An einigen Standorten fließt belastetes Sickerwasser
dem Oberflächenwasser direkt zu. Dort reichern sich Schwermetalle in den Sedimen-
ten der Vorfluter an. Das Sickerwasser wird zum Teil sensibel als Gießwasser für
Kleingärten bzw. zum Tränken von Vieh genutzt. Die Plateauhalden werden häufig
kleingärtnerisch genutzt. Durch die Bioverfügbarkeit einiger Schwermetalle im Hal-
denmaterial sind Gefährdungen über den Wirkungspfad Boden - Nutzpflanze -
Mensch durch den Anbau von Gemüse möglich. Zum Teil treten Branderscheinun-
gen und Standsicherheitsprobleme auf. Meist ergeben sich aus der Kombination von
Gefährdungen über die verschiedenen Wirkungspfade Risikowerte nach GE-
FA/GEFAHALD von 6,5 bis 10.
f
wiegend großen Haldenvolumina von über 1 Mio. m³. Im Sickerwasser wurden meist
rhöhte Schwermetall- bzw. As- sowie Salz
83

 
7.2.2 Revier Lugau/Oelsnitz
Im Revier unterlagen 21 Halden der Bewertung. Davon befinden sich 15 Halden
, 6, 12 und 15), eine Halde erhielt noch
keine amtliche Altlastbewertung.
a
für die Halden mit den jeweils höchsten Bewertungszahlen ist in Tab. 46 dargestellt.
mindestens auf dem Erkundungsstand der HE. Von den weiteren 6 Halden weisen 5
ein Beweisniveau der FEB auf (Halden OEL 4
D s Ergebnis der Priorisierung der Haldenkörper nach ihrem Gefährdungspotenzial
Tab. 46: Revier Lugau/Oelsnitz, Ergebnisse der Priorisierung der Haldenkörper nach
ihrem Gefährdungspotenzial
Gefährdungs-
potenzial
GEFA
GEFA/GEFAHALD
Größtes Risiko
1
aus Schutzgut Boden,
GW/OW, Luft
R
max
aus Schutzgut Boden, GW/OW, Luft
Lfd. Halden-Nr. (AKZ
2
)
Punktzahl Lfd. Halden-Nr. (AKZ
2
) Punktzahl
1
OEL 17 (88100230)
6,0
OEL 17 (88100230)
5,9
2
OEL 11 (88100121)
5,4
OEL 5 (88100236)
5,9
3
OEL 1 (88100243)
4,7
OEL 10 (88100241)
5,8
4
OEL 8 (88100235)
4,7
OEL 7 (88100237)
5,7
5
OEL 19 (88100238)
4,5
OEL 11 (88100121)
5,7
6
OEL 10 (88100241)
4,3
OEL 16 (88100231)
5,3
7
OEL 5 (88100236)
4,3
OEL 19 (88100238)
5,1
8
OEL 7 (88100237)
4,1
OEL 1 (88100243)
3,7
9
OEL 21 (88100234)
3,9
OEL 8 (88100235)
3,5
10
OEL 16 (88100231)
3,4
OEL 2 (73100174)
3,4
1
gr
Di
zum großen Teil nur den geringen Kenntnisstand zu den Halden zum Zeitpunkt der
ne
us
de
rings entspricht.
i
ralisation und Temperatur der Sickerwässer, die Halde OEL 10 die mit den sauersten
kombinierten Methode nach GE-
ein
ls als mit GEFA.
ENBERGEHALDEN
In
18
in
ha
ößtes Risiko ausgehend von den jeweils mittleren Risiken der Schutzgüter,
2
Altlastenkennziffer
e Reihung der Halden nach dem maßgeblichen Risiko aus GEFA kennzeichnet
HE. Würden die Bewertungen auf ein neues Beweisniveau gehoben, würden in die
uen Bewertungen auch die erweiterten Kenntnisse über die Sickerwassergehalte
w. mit einfließen und sicherlich eine Reihung ergeben, die der nach der Bewertung
s Sickerwassermonito
De Halde OEL 17 ist die mit aktuellen Branderscheinungen und der höchsten Mine-
und am stärksten mit Zn, Cd und Ni belasteten Sickerwässern.
r beide Reviere bringt die Bewertung mit der
FA/GEFA-HALD höhere Risikowerte als die mit GEFA. Mit GEFAHALD werden we-
sentliche haldentypische Merkmale in die Bewertung mit einbezogen. Damit erfolgt
e realitätsnähere Bewertung des Gefährdungspotenzia
7.3 BRANCHENBLATT STEINKOHL
Auswertung der Ergebnisse des Forschungsthemas wurde das Branchenblatt Nr.
“Steinkohlenbergbauhalden“ zur Altlastenbehandlung entwickelt. Das Ergebnis ist
Anl. 13 dargestellt. Bei einer weiteren Einzelfallbearbeitung der Steinkohleberge-
lden sind die Erkenntnisse und Hinweise aus dem Branchenblatt zu beachten.
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image
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DATENBANK STEINKOHLENHALDEN SACHSEN
Im Rahmen der Bearbeitung des Projektes fielen umfangreiche Daten an, die nur
teilweise über die SALKA-Softwarelösung erfassbar waren. Für eine effektive Ver-
ltung der Daten, die für die Einschätzung des Gefährdungspotenziales notwendig
d, wurde deshalb durch die G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH eine ge-
nderte ACCESS-Datenbanklösung mit ArcView-Anbindung (Abb. 23) entwickelt.
ese gestattet einerseits die Erfassung alle
wa
sin
so
Di
all
bank eingepflegt werden. Dazu sollte eine
n.
Abb.
r wesentlichen Haldendaten und verhin-
dert gleichzeitig eine doppelte Datenhaltung in Datenbanken des LfULG bzw. nach-
geordneter Behörden.
Die ACCESS-Datenbank bildet die Basis für eine effektive Arbeit aller beteiligten Be-
hörden und der in ihrem Auftrag arbeitenden Firmen. Deshalb sollten auch in Zukunft
e Ergebnisse aus weiteren Untersuchungen, Sanierungen etc. weiter in die Daten-
WEB-Umstellung der Datenbanklösung er-
folge
23: Startmaske aus der ACCESS-Datenbank „Gefährdungspotential Steinkoh-
lenhalden Sachsen“ (aus SCHERER, 2007)
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9
9.1
De
bz
o
o
ickerwässern aus dem Haldeninneren als
ischungsrech-
nungen für die Gleichgewichtsbetrachtungen, als Eingangswert für die hydrogeo-
o
o
der Gleichgewichtsberechnungen durch die Einführung neuer Mi-
schungsglieder, durch die Lösung und das Ausfällen fester Stoffe, die Einführung,
rtung der Sorption auf dem Weg der Sickerwasserbe-
wegung innerhalb der Halde
o
Untersuchung der Migration und der Bindung
der Schadstoffe
sverhaltens von Haldenmaterialien (rot, schwarz) für
bedin-
Metall(oid)e in Abhängigkeit vom Sorp-
ikrobiellen Oxidation des Haldenmaterials mit
Thiobacillus Denitri-
o
sich während der Verwitterung der
Identifikation von Sulfiden zur Klärung der Herkunft der hohen Zn- und Ni-
EINZULEITENDE/WEITERZUFÜHRENDE MAßNAHMEN
Weiterer Forschungsbedarf
r Forschungsbedarf ergibt sich aus den bei der Bearbeitung neu aufgeworfenen
w. nicht vollständig beantworteten Fragen:
hydrogeologische 3D-Modellierung: Vervollkommnung durch die Einbeziehung
gesicherterer Eingangsdaten für Infiltration, gesättigte und ungesättigte Leitfähig-
keiten
Gewinnung und Analytik von Haldens
Grundlage für die Entwicklung des Prozessverständnisses, der M
logische 3D-Modellierung, sowie für die analytische und mikrobiologische Charak-
terisierung
Erweiterung des Analysenprogramms um Fe, Mn, NO
3
-
, NO
2-
und NH
4+
, Co, As
(in Oxidationsstufen), U (in aktiven Zentren) zum besseren Verständnis der in den
Halden und Sickerwässern ablaufenden Prozesse sowie eine bessere Prognose
der Migrationsfähigkeit der Schadstoffe
Anpassung
Parametrisierung und Bewe
Durchführung von parallelen Säulenversuchen mit identischen Substraten und un-
terschiedlichem Versuchsaufbau (gesättigt, ungesättigt und ungesättigt inokuliert)
sowie verschiedenen Elutionsmitteln (synthetisches Regenwasser, Sickerwasser,
Abwasser) und unterschiedlichen Abdeckungen zur Ermittlung der Verminderung
der Schadstoff-Elution unter verschiedenen Bedingungen; sequentielle Extraktion
der Substrate aus den Säulen zur
o
Untersuchung des Sorption
Schwermetalle zur Klärung des teufenabhängigen Rückhaltevermögens von
Schadstoffen in Abhängigkeit von rotem und kohligem Material, pH, Redox
gungen (Eisenoxide)
o
Untersuchung des Transportverhaltens der
tionsverhalten und Untersuchung des Vorkommens von amorphen Eisenoxiden im
kohligen Material
o
Versuche der m
ficans
in Mikrokosmen zur Quantifizierung der Schadstofffreisetzung durch diese
Mikroorganismen; Ermittlung der Umsatzraten
Untersuchung des thermischen Umsetzungsverhaltens des kohligen Materials in
kalorimetrischen Versuchen zur Klärung der Wirkung der Pyritoxidation als Initial-