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Grundwasser – Altlasten –
Boden aktuell
Schriftenreihe, Heft 41/2012

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 2
Grundwasser – Altlasten – Boden
aktuell
Antje Sohr, Christina Lausch, Kati Kardel, Günter Rank, Bernd Siemer, Heiko Ihling, Sabine Gruhne, Dr. Peter Börke,
Dr. Natalja Barth, Holger Forberg, Dr. Erik Nowak, Mattias Hoyer, Sabine Wilscher, Doreen Knippert, Denise Kühn,
Kay Knöller, Christina Jeschke

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 3
Inhalt
1
Bodeninanspruchnahme und Bodenversiegelung im Freistaat Sachsen........................................................... 4
1.1
Einleitung................................................................................................................................................................... 4
1.2
Ziele........................................................................................................................................................................... 4
1.3
Istzustand..................................................................................................................................................................4
1.4
Statistik zur Flächennutzung...................................................................................................................................... 7
1.5
Fazit........................................................................................................................................................................... 11
1.6
Quellen und Literatur ................................................................................................................................................. 12
2
Geochemische Übersichtskarte des Freistaates Sachsen 1:400.000 (GcBÜK 400)........................................... 13
3
Entwicklung der Bodenfeuchte auf Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF II) in Sachsen .......................... 14
3.1
Einleitung................................................................................................................................................................... 14
3.2
Auswirkungen von extremer Trockenheit bzw. starkem Regen auf den Bodenfeuchteverlauf................................... 16
3.3
Zusammenfassung .................................................................................................................................................... 18
3.4
Literatur...................................................................................................................................................................... 18
4
Branchenblätter zur Altlastenbehandlung............................................................................................................. 19
4.1
Technologie ............................................................................................................................................................... 19
4.2
Altlastenrelevante Schadstoffe...................................................................................................................................20
4.3
Altlastenrelevanz........................................................................................................................................................ 21
5
Langzeitverhalten und Nachnutzungskonzeption für den Modellstandort "Ehem. Sonderabfalldeponie
Göda-Buscheritz" .................................................................................................................................................... 23
6
Sächsisches Altlastenkataster - Statistische Auswertung 2012.......................................................................... 27
7
Weiterführung der mikrobiologischen Untersuchungen zur Klärung der Ursachen der hohen
Ammoniumbelastung im Grundwasser auf der rekultivierten Kippe des Tagebaus Nochten.......................... 34
8
Ergebnisse der isotopenhydrologischen Untersuchungen an Grundwassermessstellen auf der
rekultivierten Kippe des Tagebaus Nochten.........................................................................................................42
8.1
Aufgaben- und Zielstellung ........................................................................................................................................ 42
8.2
Isotopenhydrologische Untersuchungen.................................................................................................................... 42
8.3
Ergebnisse der isotopenhydrologischen Untersuchungen ......................................................................................... 42
8.3.1
Bestimmung der δ15N-Gehalte am gelösten Ammonium..........................................................................................42
8.3.2
Bestimmung der δ15N- und δ18O-Gehalte am gelösten Nitrat.................................................................................. 43
8.3.3
Bestimmung der δ
34
S- und δ
18
O-Gehalte am gelösten Sulfat....................................................................................44
8.3.4
Bestimmung der δ13C-Gehalte am gelösten anorganischen und organischen Kohlenstoff ...................................... 45
8.3.5
Tritium- und 3H/3He-Altersdatierung am Wasser ...................................................................................................... 45
8.3.6
Radio-Carbon-Altersdatierung am anorganischen Kohlenstoff .................................................................................. 46
8.3.7
Methoden der Altersdatierung im Bergbaugebiet....................................................................................................... 49
8.4
Zusammenfassung .................................................................................................................................................... 49
8.5
Literatur...................................................................................................................................................................... 50
9
Bewertung von Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) anhand von Fraktionen ................................................ 51
10
Kurze Reflektion zweier Kolloquien 2012 .............................................................................................................. 54
10.1
XXII. Sächsisches Altlastenkolloquium ...................................................................................................................... 54
10.2
Weiterbildung „Repräsentative Grundwasserprobennahme“ .................................................................................... 54

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 4
1 Bodeninanspruchnahme und Bodenver-
siegelung im Freistaat Sachsen
Bernd Siemer – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Dr. Erik Nowak – Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
1.1 Einleitung
Die „Reduzierung der Flächeninanspruchnahme“ ist für den Schutz des Bodens von hoher Bedeutung. Neben einer Berücksich-
tigung von ökologischen Aspekten wie einer Beeinträchtigung und Zerstörung der natürlichen Bodenfunktionen und einer nach
„außen“ wachsenden Inanspruchnahme des Freiraumes stellen sich auch wirtschaftliche und soziale Forderungen nach einer
Reduzierung der Flächeninanspruchnahme. Als nicht erneuerbare Ressource ist der Boden als Schutzgut und Lebensgrundla-
ge für Menschen, Tiere und Pflanzen zu erhalten und vor Belastungen und Zerstörungen zu schützen.
1.2 Ziele
In Sachsen existiert ein eigenes, mit dem Ziel des Bundes korrespondierendes „Flächensparziel“. Die Landesregierung hat
beschlossen, die Flächenneuinanspruchnahme im Freistaat Sachsen auf < 2,0 ha/Tag (Bund 30 ha/Tag) bis zum Jahr 2020 zu
reduzieren
(http://www.medienservice.sachsen.de/medien/news/138434).
Das Flächensparziel wird im Sinne eines aktiven
Flächenmanagements
mit gemeinsamer Anstrengung von Staat und Kommunen unter Respektierung des kommunalen Selbst-
verwaltungsrechts angestrebt. Das sich derzeit in der Umsetzung befindliche sächsische Handlungsprogramm zur Reduzierung
der Flächeninanspruchnahme orientiert sich daran. Hierbei sollen insbesondere die folgenden fachlichen Grundsätze beachtet
werden (s. a.
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/download/luft/Hegewald_REFINA_DD_09.pdf):
verstärkte Revitalisierung von brach gefallenen Flächen insbesondere im Rahmen des sächsischen Stadtumbaus
Mobilisierung von Baulücken als primäre Flächenressourcen im Siedlungszusammenhang
Entsiegelung bzw. Teilentsiegelung nicht mehr benötigter oder bedeutungsarmer Siedlungs- und Verkehrsflächen
konsequent flächensparende Neuinanspruchnahme zur Vermeidung von überdimensionierter Innen- und Außenentwicklung
1.3 Istzustand
Die flächenhafte Inanspruchnahme des Bodens durch Siedlung und Verkehr ist im Bundesland Sachsen nach den Erhebungen
des Statistischen Landesamtes des Freistaates Sachsen (StaLa) im Zeitraum 2001 bis 2010 täglich um > 6 Hektar bzw. um ca.
1,1 % pro Jahr gewachsen. Diese Entwicklung hat sich vollzogen, obwohl die Einwohnerzahl in Sachsen sinkt und eine wach-
sende Zahl von untergenutzten Flächen und brachliegenden Grundstücken im Siedlungsbestand existiert. Vor allem durch den
Rückgang der Bevölkerungsentwicklung sowie durch eine nachlassende Bautätigkeit hat sich das Siedlungs- und Verkehrsflä-
chenwachstum in den letzten Jahren zwar verlangsamt, es betrug im Jahr 2011 immer noch mehr als 6 Hektar pro Tag (Anga-
ben: StaLa, Internet 2012). Abbildung 1 zeigt die aktuellen Entwicklungen von Bevölkerung und Flächeninanspruchnahme
durch Siedlung und Verkehr in der vergangenen Dekade auf.
Die Siedlungs- und Verkehrsfläche (SuV) enthält verschiedene Nutzungsarten. Sie setzt sich zusammen aus der Gebäude- und
Freifläche, aus der Verkehrsfläche, der Betriebsfläche ohne Abbauland, der Friedhofsfläche und der Erholungsfläche. Am
31.12.2010 umfasste die SuV 230.381 Hektar. Dies entspricht 12,5 % der Landesfläche. Aufgrund der unterschiedlichen Nut-
zungsintensität ist die SuV nicht mit der versiegelten Fläche gleichzusetzen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 5
Entwicklung von Bevölkerung und Flächeninanspruchnahme
nach Art der tatsächlichen Nutzung (2000 = 100%)
90,0
95,0
100,0
105,0
110,0
115,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
%
Grau: Flächeninanspruchnahme
Blau: Bevölkerung
Entwicklung von Bevölkerung und Flächeninanspruchnahme
nach Art der tatsächlichen Nutzung (2000 = 100%)
90,0
95,0
100,0
105,0
110,0
115,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
%
Grau: Flächeninanspruchnahme
Blau: Bevölkerung
Abbildung 1: Entwicklung von Bevölkerung und Flächeninanspruchnahme im Freistaat Sachsen
Tabelle 1: Entwicklung der Siedlungs- und Verkehrsfläche*, Stand 31.12.2010, Fläche in Hektar
Quelle: StaLa, Internet 2012 – nach Art der tatsächlichen Nutzung –
2001
2004
2006
2008
2010
Freistaat Sachsen
1841322
1841482
1841716
1841947
1841971
Siedlungs- und Verkehrsfläche
(SuV)
210240
(11,42 %)
214816
(11,67 %)
217568
(11,81 %)
224181
(12,17 %)
230381
(12,51 %)
Darunter
Gebäude- und Freifläche
120266
121687
122820
124851
125822
Betriebsfläche oder Abbauland
3162
3571
3836
4333
4735
Erholungsfläche
13291
14292
14987
17725
21499
Friedhofsfläche
1668
1670
1672
1678
1698
Verkehrsfläche 71853 73596 74254 75593 76627
Tabelle 1 zeigt die Flächennutzungsentwicklung in Sachsen während der letzten Dekade. Besonders auffällig ist die hohe Zu-
nahme der Nutzung „Erholungsfläche“ mit über 8.000 Hektar. In vielen Gemeinden Sachsens werden ehemalig bergbaulich
genutzte Flächen nach der Rekultivierung in die Kategorie „Erholungsfläche“ (SuV-Typ) eingeordnet. In der Regel verbleiben
diese Flächen ohne nennenswerte bauliche Inanspruchnahme. Die Einordnung in das „Zählsystem“ der SuV-Fläche erscheint
daher fragwürdig (s. a. Kap. Statistik).
Abbildung 2 verdeutlicht beispielhaft die außerörtliche und oft statistisch nicht erfasste Flächeninanspruchnahme insbesondere
im ländlichen Raum. Mehr als 120 Hektar Bodenfläche wurden 2011 durch Baumaßnahmen abgeschoben (>1 Mio. Tonnen
sehr fruchtbares lösslehmhaltiges Bodenmaterial), mit Frostschutzmaterialien beauftragt und sind für die Bodenversiegelung
vorbereitet. Die Neuinanspruchnahme findet vorrangig für logistischen Gewerbebau statt. Nur ca. 10 km entlang der BAB 4
entfernt ist in einem vorhandenen Gewerbegebiet noch > 50 Hektar ungenutzte und offene Gewerbefläche (IG Siebenlehn)

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 6
verfügbar (Wirtschaftsförderung Sachsen, Internet 2012). Stattdessen wird „Flächenschutz und Flächensparen“ in der
Planungs- und Genehmigungspraxis, wie an diesem Beispiel deutlich wird, nicht vollumfänglich beachtet. Die Frage, wie bei-
spielsweise der im Baugesetzbuch (BauGB) geforderte Grundsatz eines sparsamen und schonenden Umgangs mit Boden und
Fläche im Rahmen der Bauleitplanung zu berücksichtigen ist, lässt sich nicht allgemein beantworten.
Beispiel: Umgang mit Bodenfläche im logistischen Baugeschehen
Abbildung 2: Aktuelles Beispiel Berbersdorf, Gemeinde Striegistal, an der BAB 4, ländlicher Raum
(Bild vom November 2011)
Immer deutlicher wird es, dass mit dem Siedlungs- und Verkehrsflächenwachstum nicht nur Boden und Landschaft verbraucht
werden und mehr Verkehr entsteht, sondern auch innerhalb von Siedlungen Probleme entstehen, die sich verschärfend auswir-
ken. Städte und Gemeinden wachsen nach außen, während im Inneren des Siedlungsbestandes Nutzungen zusehends „verlo-
ren gehen“. Der Handlungsdruck zu einer forcierten Innenentwicklung wird damit gerade auch unter den Bedingungen
„schrumpfender“ Städte und Regionen evident. Die vorhandenen Flächenressourcen im Siedlungs- und Gewerbeflächenbe-
stand sind hierfür eine große Chance. Deren Nutzung stellt allerdings eine erhebliche Herausforderung dar, die nur durch einen
integrativen Ansatz zu meistern ist. Aus diesem Grund wurde durch die sächsische Landesregierung ein eigenes Flächenspar-
ziel begründet und ein Handlungsprogramm zur Reduzierung der Flächenneuinanspruchnahme aufgestellt. Schwerpunkte die-
ses Programms sind:
Erfassung der Brachflächen (Kataster)
spezielle Förderprogramme zur Brachenrevitalisierung
Bündelung vorhandener Kräfte des Freistaates
Schutz der landwirtschaftlichen Fläche
Nutzung von Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 7
Abbildung 3: Handlungsprogramm des Freistaates Sachsen zur Reduzierung der Flächeninanspruchnahme
(Schema, SMI/SMUL 2009)
1.4 Statistik zur Flächennutzung
Die für das Bundesgebiet und die Länder aufgestellten Ziele zur Reduzierung der Flächeninanspruchnahme bis 2020 wurden
und werden auf Basis der amtlichen Statistik abgeleitet. Hauptprobleme in der statistischen Erfassung und Darstellung der Flä-
cheninanspruchnahme sind
Verlust ("-") landwirtschaftlicher Fläche versus Zuwachs an Fläche für Siedlung und Verkehr ("+"),
in Sachsen: hoher Zuwachs durch kommunale Erholungsflächen als Bestandteil der SuV durch Maßnahmen der Braunkohle-
und Uranbergbausanierung, des Stadtumbaus u. a.,
Rückbau/Rekultivierung kaum oder gar nicht statistikwirksam,
Auswertung der „amtlichen“ SuV-Nutzungen ausschließlich nach „Art der tatsächlichen Nutzung“.
Zur Messung der Wirksamkeit der Maßnahmen soll die amtliche Statistik angewandt werden. Genau dies ist aber so einfach
nicht möglich, wie an Hand verschiedener Beispiele gezeigt wird. Hinzu kommen noch verschiedene Statistiken zur Flächennut-
zung, welche vor allem im Bereich der landwirtschaftlichen (Nutz-)Flächen unterschiedliche Zahlen auf Grund verschiedener
Datenquellen ausweisen.
Statistik Landwirtschaftszählung - Bodennutzung im Freistaat Sachsen
Für die landwirtschaftlichen Nutzflächen (LNF) erfolgen sog. Direktzahlungen der EU. Diese Flächen sind seit Jahren bei jährli-
chen Schwankungen bei ca. 915.000 Hektar weitgehend konstant. Die Zahl leitet sich aus dem Förderumfeld ab.
Statistik Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen Nutzung (hier findet sich die SuV)
Die von der dieser Statistik verwendete Landwirtschaftsfläche umfasst neben der "echten" Landwirtschaft auch weitere Katego-
rien wie Grünland, Moor und Heide. Diese Fläche, im Jahr 2010 waren es 1.015.188 Hektar, nimmt seit Jahren ab.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 8
Verlust an Offenland
Verliert nun ein Landwirt z. B. durch den Bau einer Straße LNF, kann er seit Mitte des letzten Jahrzehnts den nicht mehr an der
Bodenscholle hängenden Anspruch auf Direktzahlungen der EU auf eine andere geeignete, bisher nicht genutzte Fläche über-
tragen. De facto kompensieren die Landwirte ihre tatsächlichen Verluste der LNF durch Rückgriff auf sogenannte Offenland-
Flächen. Diese werden dann - fördertechnisch - als neue LNF ausgewiesen, sodass die Zahl in etwa konstant ist.
Beispiele problematischer Flächennutzungserhebung
Abbildung 4: Nutzungen im Vergleich: Liegenschaftskarte (ALK) versus IÖR Monitor
(Quelle: GeoSN und IÖR 2012)
Abbildung 5-1: Bereich Vermessung: fehlende Erfassung

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 9
Abbildung 5-2: Bereich Vermessung – fehlende Aktualität der Flächennutzung – Freiraum
(Quelle: GeoSN 2012)
Abbildung 5-3: Bereich Vermessung – Fehlen von Gebäuden in der Liegenschaftskarte
(Quelle: GeoSN 2012)

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 10
Abbildung 5-4: Bereich Vermessung – geplante statt „tatsächliche“ Nutzung?
Abbildung 6-1: Methodische Fragen: Kleingärten und Flächennutzungen an Bestandsrändern

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 11
Abbildung 6-2: Methodische Fragen: Bodenbedeckung und Bodennutzung
Die Konsequenzen sind, dass die Grundlagen der Statistik zur Erfassung der Flächeninanspruchnahme und der Maßnahmen
zu ihrer Reduzierung überarbeitet werden sollten. Der Freistaat Sachsen hat konkret dazu eine eigene AG gegründet, um mit
den vorhandenen Verfügbarkeiten von Informationsquellen für Sachsen eine aussagekräftigere Flächenstatistik zu erreichen.
Deshalb wird ergänzend zur amtlichen Statistik der IÖR-Monitor
(www.ioer-monitor.de)
zur Betrachtung aktueller Entwicklungen
eingesetzt.
1.5 Fazit
Statistik und deren Grundlagen
Es wird eine aussagekräftige Statistik mit gesicherten Grundlagen benötigt.
Dazu ist zu überlegen, welcher Weg gegangen werden sollte:
Entweder sind die Grundlagen zu qualifizieren (wird die ALK durch ALKIS besser?)
oder die Grundlagen sind zu wechseln (z. B. ATKIS?).
Dazu müssten auch die gesetzlichen Grundlagen geändert werden.
Schwerpunkte der Reduzierung der Flächeninanspruchnahme
Die Erfassung von Brachflächen ist landesweit auszudehnen.
Brachflächen sollen einer nachhaltigen Nachnutzung zugeführt werden (Bewertung).
Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen von Neuversiegelungen sollen stärker auf Revitalisierung bzw. Entsiegelung von Brachen
gelenkt werden.
Die landwirtschaftlich genutzte Fläche ist auch vor der weiteren Inanspruchnahme zu schützen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 12
1.6 Quellen und Literatur
BOCK, S.; HINZEN, A. & LIBBE, J. (Hrsg,) (2011): Nachhaltiges Flächenmanagement – Ein Handbuch für die Praxis.
Ergebnisse
aus der REFINA - Forschung. Deutsches Institut für Urbanistik (Difu), 2011.
Institut für Ökologische Raumentwicklung (2012): Internet: IÖR-Monitor
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (2012): Internet - Bodenschutzinformationen
Sächsisches Staatsministerium des Innern (2011): Landesentwicklungsbericht, Kap. 3.4
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (2009): Handlungsprogramm zur Reduzierung der Flächeninan-
spruchnahme
Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen (2012) Internetportal und Materialien zu Luftbildern und Liegen-
schaftsinformationen
Statistisches Landesamt des Freistaates Sachsen (2012) – Internetportal: Flächennutzung

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2 Geochemische Übersichtskarte des Frei-
staates Sachsen 1:400.000 (GcBÜK 400)
Kati Kardel; Günter Rank – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Nachdem mit dem Bodenatlas des Freistaates Sachsen Teil 3
(http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/11634.htm)
2000
grundlegende
Informationen zur Verteilung von Arsen und Schwermetallen in Böden vorgelegt wurden (Aufnahme Raster
4x4 km) und 2010 die Geochemischen Übersichtskarten für Arsen, Cadmium und Blei im Oberboden erschienen sind, folgen
jetzt die fünf aktualisierten Karten für die o. g. Elemente. Durch das Bodenmessprogramm des LfULG und die Einbeziehung der
Daten Dritter, wurde der Datenbestand in Sachsen ständig erweitert, sodass die Kartendarstellungen sukzessive verbessert
werden können. Derzeit liegen ca. 20.000 Proben mit Analysenwerten für die Oberböden vor.
Die Geochemischen Übersichtskarten des Freistaates Sachsen im Maßstab 1:400.000 werden vom LfULG herausgegeben und
sind als Plot beim Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen (GeoSN) plan oder gefaltet für den Preis von
5 EUR je Stück erhältlich
(http://www.landesvermessung.sachsen.de/inhalt/produkte/karten/geol/geologie.html).
Die digitalen
Karteninhalte sowie die zugehörigen Metadaten können vom LfULG unter
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/26190.htm
bezogen werden.
Die Elementkonzentrationen
sind in einer verteilungsbasierten Skala farbig dargestellt und durch eine einfache Statistik (Mittel-
werte, Min, Max) ergänzt. Zur geologischen Orientierung ist eine schematische Karte mit den wichtigsten Gesteinseinheiten
beigefügt. Der Karteninhalt ist in einem informativen Randtext verbal erläutert, wobei auf die spezifischen geogenen und
anthropogenen Ursachen von Elementanreicherungen eingegangen wird (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1: GcBÜK 400, Chrom im Oberboden

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 14
3 Entwicklung der Bodenfeuchte auf
Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF II)
in Sachsen
Dr. Natalja Barth; Kati Kardel; Holger Forberg – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
3.1 Einleitung
Seit 1995 wird in Sachsen ein Programm zur Erfassung und Langzeitüberwachung der Bodenbeschaffenheit umgesetzt. In
diesem Rahmen erfolgte die Einrichtung von Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF). Die Boden-Dauerbeobachtung in
Deutschland verfolgt die drei wesentlichen Ziele,
den aktuellen Zustand des Bodens zu erfassen und darzustellen
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/11631.htm,
die langfristigen Änderungen der Böden zu beschreiben, z. B. Humusvorratsänderungen (BARTH et al. 2011) und
zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren.
Im Mittelpunkt der vorliegenden Auswertungen stehen die Ergebnisse der Bodenfeuchte- bzw. Bodenwassergehaltmessungen
auf BDF II (Abbildung 1), die in unterschiedlichen Bodenlandschaften Sachsens liegen. Der Wasservorrat des Bodens wird sehr
stark von Klimafaktoren wie Niederschlag, Temperatur usw. beeinflusst, demzufolge besitzt der Bodenwassergehalt eine hohe
Aussagekraft und kann als Klimaindikator verwendet werden. Die Standortsubstrateigenschaften der Flächen, die die Höhe des
Bodenwassergehalts mitbeeinflussen, sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Abbildung 1: BDF II-Standorte innerhalb der Bodengroßlandschaften Sachsens: 12-Lippen, 23-Ehrenfriedersdorf,
24-Schmorren, 33-Colditz, 43-Hilbersdorf
Zusätzlich zur periodischen Erfassung von bodenkundlichen Parametern auf BDF I werden bei BDF II (Abbildung 2) kontinuier-
lich bodenphysikalische (Bodenfeuchte und Bodentemperatur) sowie klimatische Kenngrößen (Windgeschwindigkeit, Windrich-
tung, Luftfeuchte, Lufttemperatur und Niederschlagsmenge) registriert.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 15
Tabelle 1: Standorteigenschaften der Oberböden von BDF II
BDf-Nr.
BoArt
C
org
(%)
nFK (%)
PWP (%)
T (%)
U (%)
S (%)
12
Su2
1,0
11
9
4
11
89
23
Sl4
2,6
17
17
16
39
45
24
Ut3
1,2
25
16
13
82
5
33
Su2
3,8
18
12
4
19
77
43
Slu
2,6
20
13
13
49
38
Über Saugkerzen werden aus den unterschiedlichen Tiefenbereichen die Sickerwässer unter entsprechendem Unterdruck ge-
wonnen und darin bodenchemische Parameter (Sickerwasserinhaltsstoffe) im Labor ermittelt. Weiterhin erfolgen Messungen
zur Deposition und regelmäßige laborchemische Untersuchungen der Pflanzeninhaltsstoffe. Lage und instrumentelle Ausstat-
tung sowie Angaben zur Methodik im Hinblick auf Datenerfassung, Probenahme und laborchemische Untersuchungen sind
unter
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/11656.htm
und
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/11655.htm
zusammengefasst dargestellt.
Abbildung 2: Datenerhebung auf BDF II

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 16
3.2 Auswirkungen von extremer Trockenheit bzw. starkem Re-
gen auf den Bodenfeuchteverlauf
Im bisherigen Messzeitraum konnten auf den BDF II die Auswirkungen von zwei besonders extremen Witterungserscheinungen
studiert werden: extrem hohe Niederschläge im Jahr 2002 und extreme Trockenheit im Jahr 2003. Die FDR-Bodensensoren
registrierten einen steilen Anstieg des Bodenwassergehalts in allen Tiefen mitten im Sommer 2002 (August, Hochwasser) bzw.
das Erreichen von kritisch niedrigen Bodenwassergehalten in allen Tiefen im Sommer 2003 (Abbildung 3, hier exemplarisch
BDF 24-Schmorren).
Abbildung 3: Auswirkungen von extremer Trockenheit bzw. starkem Regen auf den Bodenfeuchteverlauf am Beispiel
der BDF II Schmorren
Die BDF Schmorren befindet sich im Mittelsächsischen Lösshügelland. Auf Grund der Standortsubstrateigenschaften besitzt der
Boden hier ein hohes Wasserhaltevermögen. Selbst unter diesen Bedingungen werden bei längerer Trockenheit die kritisch
niedrigen Werte des Bodenwassergehaltes auch in tiefsten Bodenhorizonten erreicht.
Den kritischen Wert des Bodenwassergehaltes bezeichnet man auch als Permanenten Welke-Punkt (PWP): Das ist der Grenz-
bereich für den Wassergehalt eines Bodens, bei dem die meisten landwirtschaftlichen Nutzpflanzen auch bei sonst optimalen
Standortbedingungen irreversibel zu welken beginnen. Er wird konventionell mit einer Saugspannung von 1,5 MPa oder pF 4,2
[lg hPa] festgelegt (KA 5). Die Ermittlung des PWP (Tabelle 1) erfolgte über Entnahme ungestörter Stechzylinderproben aus
dem entsprechenden Horizont und weiteren Bestimmung im Labor der BfUL nach DIN 19683.
Wertet man die jährliche Häufigkeit des Erreichens des PWP in Oberböden der BDF II an sieben aufeinanderfolgenden Tagen
(Abbildung 4, in-situ Bodenfeuchtemessungen) aus, stellt man fest, dass regionale, substratabhängige und jährliche Unter-
schiede zu beobachten sind. Der kritische Wassermangel trat bis jetzt auf den BDF Schmorren, Colditz und Lippen seit einigen
Jahren erst etwa ab Ende Juni auf (Abbildung 4, römische Zahlen im Kreis), wenn bei vielen Kulturen die Keim- und Hauptent-
wicklungsphase bereits abgeschlossen war. Auf den BDF Hilbersdorf und Ehrenfriedersdorf, die in der Bodengroßlandschaft
der Berg- und Hügelländer liegen, wurde innerhalb des Messraums kein kritischer Wassermangel innerhalb der festgelegten
Zeitdauer im Oberboden erreicht.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 17
Abbildung 4: Häufigkeit des Erreichens des PWP in den Oberböden der BDF II an sieben aufeinanderfolgenden Tagen:
12-Lippen, 23-Ehrenfriedersdorf, 24-Schmorren, 33-Colditz, 43- Hilbersdorf
Bei der Betrachtung der Bodenwasservorratsentwicklung im Frühjahr (Monate April und Mai) kann man feststellen, dass der
Wasservorrat sich sehr rapide verringert (Abbildung 5). Das hat zur Folge, dass bei evtl. zurückgehenden Niederschlägen die
kritischen Werte des Bodenwasservorrates öfter in Frühjahr erreicht werden könnten.
Abbildung 5: Bodenfeuchteverlauf in den Oberböden der BDF II im Frühjahr in den Monaten April und Mai

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 18
In diesem Fall ist das Auftreten von kritisch niedrigen Bodenwassergehalten bei der Verringerung der Niederschlagsmenge
großräumig in Sachsen zu erwarten (Abbildung 6); Ausnahme: Bodengroßlandschaft (BGL) der Berg- und Hügelländer.
Abbildung 6: Wahrscheinliches Auftreten von PWP innerhalb der Bodengroßlandschaften Sachsens
3.3 Zusammenfassung
In Sachsen ist das Auftreten von kritisch niedrigen Bodenwassergehalten bei der Verringerung der Niederschlagsmenge mit
Ausnahme der Bodengroßlandschaften (BGL) der Berg- und Hügelländer großräumig zu erwarten. Dabei reagieren die Boden-
substrate insbesondere sensibel auf die Frühjahrstrockenheit. Der Bodenwassergehalt hat eine hohe Aussagekraft bezüglich
des klimabeeinflussten Bodenwasservorrates (Niederschlag, Temperatur usw.) und kann als Indikator für deren langfristige
Entwicklung genutzt werden. Generell ist jedoch die zeitliche Variabilität des Indikators Bodenwassergehalt hoch. Infolgedessen
sind zuverlässige Trendaussagen erst nach langen Zeiträumen möglich.
Die Grundidee des langfristigen BDF-Messprogramms kann sehr sinnvoll durch kurzfristige spezielle Untersuchungen (z. B.
Auswirkungen von extremen Wetterereignissen) ergänzt werden.
3.4 Literatur
BARTH, N.; KARDEL, K; FORBERG, H. (2011): Boden-Dauerbeobachtung – Stoffvorratsänderungen im Boden am Beispiel des or-
ganischen Kohlenstoffs. – In: Grundwasser-Altlasten-Boden Aktuell, LfULG-Schriftenreihe, Heft 45/2011
DIN 19683-5 (1973): Bodenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichem Wasserbau– Physikalische Laboruntersuchungen
– Bestimmung der Saugspannung des Bodenwassers
KA
5 (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung - 5. verbesserte und erweiterte Auflage, Hannover 2005

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 19
4 Branchenblätter zur Altlastenbehandlung
Christina Lausch; Antje Sohr – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Jan Becker – TU Dresden, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten
Die branchenbezogenen Merkblätter zur Altlastenbehandlung in Sachsen dienen der Einschätzung der Altlastenrelevanz einer
Verdachtsfläche, deren Nutzung einer bestimmten Branche zugeordnet wird. Diese Merkblätter sind Grundlage einer entspre-
chenden Gefährdungsabschätzung. Eine einzelfallbezogene Anpassung muss in jedem Fall erfolgen. Im Folgenden wird das
neue Branchenblatt Schrottplätze/Autoverwertung kurz vorgestellt und außerdem eine Empfehlung zur Nutzung der Branchen-
blätter aus Schleswig-Holstein gegeben.
Sachsen, Branchenbezogenes Merkblatt 21 - Schrottplätze/Autoverwertung
Im Rahmen einer Bachelorarbeit (Februar 2012) wurde die Branche „Schrottplätze/Autoverwertung“ hinsichtlich der Altlastenre-
levanz untersucht. Im Ergebnis entstand ein branchenbezogenes Merkblatt, das als Grundlage für Gefährdungsabschätzungen
von ehemaligen Schrottplätzen/Autoverwertung dienen kann. Es ist als Branchenblatt 21 unter
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/download/21_Schrottplatz_Autoverwertung.pdf
verfügbar.
Eine Recherche im Sächsischen Altlastenkataster (SALKA) ergab 356 Flächen/Teilflächen der Branche 2090 „Schrottplät-
ze/Autoverwertung“. Für das Branchenblatt erfolgten umfassende Recherchen der erstellten Gutachten der Orientierenden
Untersuchung (OU) und Detailuntersuchung (DU), der Sanierungsuntersuchungen (SU) und der Sanierungen (SAN) aus dieser
Branche. Weitere Informationen wurden durch Befragung von Zeitzeugen erhalten. Mit der deutschen Wiedervereinigung kam
es zu großen Veränderungen in dieser Branche. Das konnten Schrottplatzbetreiber, die vor und nach 1990 aktiv waren, ein-
drucksvoll beschreiben.
Im Folgenden werden Auszüge aus dem Branchenblatt wiedergegeben.
Autoverwertungen
zerlegen, zerkleinern, sortieren und pressen (hydraulische Pressen) ggf. unbrauchbare Automobile. Zudem
werden wiederverwertbare Teile wie z. B. Automobilaggregate gereinigt und für den Weiterverkauf gelagert. Schwerpunkt der
Automobilverwerter in der DDR war i. d. R. der An- und Verkauf von Gebrauchtteilen. Ausgediente Fahrzeuge dienten als Er-
satzteilspender oder als Grundlage für den Neuaufbau eines Fahrzeuges. Wichtige Gebrauchtteile lagerten demnach nicht
unter freiem Himmel, sondern wurden überdacht zum Schutz von Rost gelagert. Auch enthielten die Fahrzeuge nur noch weni-
ge Betriebsflüssigkeiten, die die Umwelt schädigen konnten.
Schrottplätze
dienen der Sammlung, Lagerung und Vorsortierung von Altmetallen, Metall- und Schrottteilen aller Art. Auch
wurden bzw. werden z. T. ganze Geräte und Baugruppen entgegengenommen und in ihre Einzelteile zerlegt.
4.1 Technologie
Ein Auto wurde beim Autoverwerter unterschiedlichen Prozessen unterzogen:
Fahrzeugannahme
Demontage der Gebrauchsteile (Anlasser, Getriebe, Stoßdämpfer etc.)
Trockenlegung des Fahrzeuges (Entfernung der Betriebsstoffe)
Lagerung der Wracks auf Schrottplätzen für ggf. weitere Demontage
Je nach Gewissenhaftigkeit der Arbeiten wurden Schadstoffe aufgefangen oder freigesetzt. Hierbei muss der Umgang mit Be-
triebsflüssigkeiten (u. a. Benzin, Diesel, Bremsflüssigkeit, Kühlwasser) und Schmierfetten betrachtet werden. Weiterhin muss
geklärt werden, ob die Betriebe einen Schlammfang und einen Ölabscheider besaßen, in dem übergelaufene Flüssigkeiten

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aufgefangen wurden. Die Lagerung von ölverschmutzten Motoren und Getrieben, Bleiakkumulatoren mit Akkusäure, Buntmetal-
len, Kabelschrott und verschiedenen Kunststoffen kann eine Gefährdung des Bodens und Wasser zur Folge haben.
Ein Schrottplatz wird allgemein in folgende Bereiche gegliedert:
Annahmebereich mit Waage
unüberdachte Ablagenbereiche für verschiedene Schrottarten (u. a. Eisenmetalle, Buntmetallschrott, Metallspäne)
überdachte Lagerhallen für anfällige Schrottarten oder Flüssigkeiten
Hydraulikpresse
Büro-, Sozialräume, Sanitäranlagen
4.2 Altlastenrelevante Schadstoffe
Die am häufigsten zu erwartenden Schadstoffe auf diesen Altstandorten sind Mineralöle, weitere Kohlenwasserstoffverbindun-
gen und Schwermetalle. Die Flächen von Autoverwertungen haben dabei ein größeres Potenzial, mit Mineralölkohlenwasser-
stoffen
(MKW) und Betriebsstoffen belastet zu sein.
Als typische Entfettungsmittel eingesetzte LHKW waren Trichlormethan, Tetrachlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen. Als
Hydrauliköle wurden Di- und Triglykole bzw. als Bremsflüssigkeit Glykol eingesetzt.
Tabelle 1: Zuordnung Technologiebereich und Schadstoffe (Autoverwertung)
Bereich
Tätigkeit
Schadstoffe
Annahmebereich
Anlieferung von Fahrzeugen durch betriebseigene Abschleppfahrzeuge
oder Vertragspartner; Abstellen der Fahrzeuge
MKW, BTEX
Entsorgungsbereich
Abholen eines Kfz vom Annahmebereich; Entnahme der flüssigen
Betriebsstoffe wie Motoren- und Getriebeöl, Kraftstoff, Kühl- und Brems-
flüssigkeit; Ausbau der Batterie und des Ölfilters; Demontage verwert-
barer Ersatzteile
MKW, LHKW, Glykole, PCB, PAK,
H
2
SO
4
, Blei, Antimon, Cadmium, Zinn,
Arsen
Zwischenlager
Fläche zur Lagerung der flüssigkeitsentsorgten Kfz-Wracks
MKW, Glykole
Betriebsmittellager
Lager für aus dem Kfz entnommene Betriebsmittel, Ölfilter und Batte-
rien; Umfüllen der einzelnen entnommenen Flüssigkeiten vom Auffang-
behältnis in separate Sammelbehälter
MKW, LHKW, Glykole, PCB, H
2
SO
4
,
Blei, Antimon, Cadmium, Zinn, Arsen
Reifenlager
Lager für demontierte Reifen und Felgen der Kfz
Lagergebäude
Lagerung von ausgebauten Kfz-Teilen für den Weiterverkauf
MKW, BTEX
Lagerfläche
Lagerung größerer Gebrauchsteile der Kfz wie Karosserieteile, Schei-
ben und Stoßdämpfer
je nach Lagerung
Schlammfang, Leichtflüssigkeits-
und Ölbehälter
Auffangen von Öl, Benzin und Diesel
MKW, PCB
Büro- und Sozialräume
Organisation des Betriebes und Aufenthalt der Mitarbeiter

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 21
Tabelle 2: Zuordnung Schrottart und Schadstoffe (Schrottplätze)
Schrottart
Verunreinigungen
Metallspäne
Schneidöle (MKW, CKW); Emulsionen (AOX-haltig), Cyanide
Maschinengussbruch
Hydraulik- und Getriebeöl
Schrott aus Kaltumform- und Schmiedebetrieben
Umformöle (MKW)
Elektronikschrott, Trafos, Kondensatoren
PCB, Quecksilber, Kupfer
Stanzschrott
Stanzöle (AOX-haltig)
Verbrennungsmotoren MKW
4.3 Altlastenrelevanz
Die langjährige Verwertung von Fahrzeugen auf einer Fläche führte nicht zwangsläufig zu einer Verunreinigung des Bodens,
von der eine Gefährdung für Mensch und Umwelt ausgeht. Aufgrund der geringen Fahrzeugdichte und der Schwierigkeit einer
Neubeschaffung hatten die Gebrauchtwagen oft einen höheren Preis als Neuwagen. So sind zu DDR-Zeiten i. d. R. nur voll-
kommen defekte Fahrzeuge zu den Verwertungsbetrieben gelangt. Kraftstoffe und Öle waren daher bei Ankunft bei den Ver-
wertern kaum noch enthalten. Prinzipiell gab es für das Abtrennen von Ölen und anderen Betriebsmitteln speziell installierte
Auffangbecken. Diese zumeist gemauerten oder aus Beton gegossenen Becken wurden oft aufgrund von Verwitterung, Wur-
zelwuchs und Bodenbewegungen undicht.
Schrottplätze können je nach Umfang und Verschmutzung der angenommenen Teile eine mehr oder minder starke Kontamina-
tion des Bodens hervorrufen. Die Teile wurden meist auf unbefestigtem Gelände gesammelt, sodass noch enthaltene oder
anhaftende Betriebsstoffe/Schadstoffe ungehindert direkt oder mit dem Niederschlagswasser in den Boden entweichen konn-
ten.
Produzierende Betriebe nutzten oftmals einen kleineren Bereich ihres Betriebsgeländes für Schrottablagerungen. Diese Teilbe-
reiche fallen zwar unter die Branche 2090, weisen jedoch zumeist nicht die schrottplatztypischen Schadstoffe auf. Relevant sind
dort insbesondere die in der Produktion eingesetzten Stoffe und Chemikalien. Auch ist zu beachten, dass zwei unterschiedliche
Flächennutzungen in der Branche 2090 zusammengefasst sind. Eine Autoverwertung hatte nicht zwangsläufig einen Schrott-
platz auf dem Betriebsgelände und ein Schrottplatzbetreiber nahm nicht unbedingt Altautos auf seinem Gelände auf und ver-
wertete sie. So kann sich das Schadstoffspektrum auf Flächen, die derselben Branche (2090 Autoverwertung/Schrottplätze)
zugeordnet sind, unterscheiden.
Die wesentlichen Schadstoffgruppen, die eine Gefährdung von Boden, Grundwasser und Oberflächenwasser hervorrufen kön-
nen, sind bei den Branchen Schrottplätze und Autoverwertung insbesondere MKW und Schwermetalle sowie ggf. weitere Stoffe
wie PAK, PCB, LHKW. Die Flächen der Autoverwertungen besitzen dabei ein größeres Schadstoffpotenzial als die Schrottplät-
ze.
Schleswig-Holstein, Branchenblätter
Das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR) hat mehr als 30 Branchenblätter
als Hilfestellung für die Altlastenuntersuchung erarbeitet. Ihre Nutzung wird durch das LfULG, ergänzend zu den in Sachsen
vorliegenden Branchenblättern, empfohlen.
Folgende Branchenblätter sind veröffentlicht (Altlasten Leitfaden Erfassung Band 2, LLUR), eine Interneteinstellung ist geplant:
Anlagenbau
Apparatebau

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Bekleidungsbetriebe
Böttcherei
Dreherei
Fahrzeugbau
Feinmechanische Werkstätten
Galvanische und Feuermetallindustrie
Gießerei
Kraftfahrzeugwerkstätten
Kühlerbau
Küperei
Lackiererei
Malerei
Maschinenfabriken
Metallschleiferei
Metallwarenfabriken
Öl- und Margarinefabriken
Schiffswerften und Schiffsreparaturbetriebe
Schlosserei
Schmiede
Stahlbau
Tischlerei
Tuchfabriken
Werkzeugfabriken
Wollwäschereien und Hautwollfabriken
Zimmerei
Folgende Branchenblätter werden derzeit erarbeitet:
Chemische Reinigungen
Bettfederreinigungen
Matratzenreinigung
Teppichreinigung
Metallwerke
Druckereien
Gartenbereich (geplant)
Ansprechpartner für die Branchenblätter in Schleswig-Holstein ist Dr. Ulrike Ströh-Neben
(E-Mail:
Ulrike.Stroeh-Neben@llur.landsh.de).

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5 Langzeitverhalten und Nachnutzungskon-
zeption für den Modellstandort "Ehem. Son-
derabfalldeponie Göda-Buscheritz"
Matthias Hoyer - Technische Universität Dresden (Diplomarbeit
1
)
Deponien mit gefährlichen Abfällen stellen mit voraussichtlich Jahrhunderte währenden Nachsorgepflichten eine kaum zu be-
wältigende Herausforderung für Kommunen dar. Einer nachhaltigen Nachnutzungsrealisierung kommt dabei eine Schlüsselbe-
deutung zu. Neben einer Neubewertung des Gesamtzustandes einer Deponieanlage sind je nach Art der Folgenutzung auch
weitere Vorteile z. B. in der Reduktion der Nachsorgekosten oder einer gesellschaftlichen oder landschaftlichen Aufwertung zu
sehen.
Das Hauptziel der Diplomarbeit bestand in der Entwicklung eines realisierbaren Standortkonzeptes für die Altablagerung Göda-
Buscheritz. Dabei sollten möglichst alle notwendigen Einflussfaktoren zur Nachnutzung von Deponien zusammengetragen und
für den Standort entsprechend erhoben und bewertet werden. Im Ergebnis konnte ein Konzept mit neuer Anlagensicherungs-
technik und der Nutzung regenerativer Energien über eine Photovoltaikanlage erarbeitet werden. Dabei konnten neue Erkennt-
nisse
zur Standortsicherheit von in der Nachwendezeit sanierten Deponien,
zum Reaktionsverhalten von teils gefluteten Deponien mit Sonderabfällen und
zu Anforderungen an eine Nachnutzung mit baulichen Anlagen auf Deponiestandorten
gewonnen werden, welche auch für andere Standorte von Bedeutung sein können.
Standortgeschichte
Die ehemalige Sonderabfalldeponie Göda-Buscheritz ist eine für Südsachsen typische Altablagerung in einem kesselförmig
angelegten Steinbruch im Landkreis Bautzen. Nach Beendigung der Gewinnung von Werksteinen nutzte man den Steinbruch
(Abbildung 1) ab dem Jahr 1978 ohne künstliche Dichtungsmaßnahmen als Schadstoffdeponie mit Sonderabfällen höchster
Kategorie für den Gesamtbezirk Dresden.
Abbildung 1: Stillgelegter Granodiorit Steinbruch Göda-Buscheritz im Jahr 1978
1
HOYER, M. (2011): Nachnutzungskonzeption für eine Altablagerung im Freistaat Sachsen. Prüfung des Langzeitverhaltens und Einführung in die Nachnutzungsphase am Beispiel des Modell-
standortes der ehemaligen Sonderabfalldeponie Göda-Buscheritz. Diplomarbeit, Technische Universität Dresden

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 24
Neben für die DDR typischen Ascheablagerungen kamen hoch toxische Industrieabfälle und weitere Problemabfälle aus der
Arzneimittelproduktion, Lösemittelreste sowie Abfälle aus Havarien wie z. B. bei Tankwagenunfällen hinzu. Aufgrund in allen
Maßen unzureichender Deponie- und Einlagerungstechnik der Abfälle stand nach der Schließung der Deponie primär eine
Gefährdung über den Grundwasserpfad im Mittelpunkt der Betrachtung. Die daraus resultierende Brisanz erbrachte eine Auf-
nahme in das Modellstandortprogramm von Sachsen.
Ab dem Jahr 1991 wurden umfangreiche Arbeiten zur Erkundung und möglichen Sanierung der Altablagerung in Angriff ge-
nommen. Dabei entstand u. a. ein Deponiepegel im Zentrum der Deponie zur Deponiewassersanierung und -analyse. Dazu
wurde ein Grundwassermessstellennetz im weiteren Deponieumfeld zur Ermittlung potenziell gefährlicher Schadstoffmigratio-
nen aus dem Deponiekörper eingerichtet. Über den Deponiepegel und einen Infiltrationsbrunnen wurde eine Sanierungsanlage
betrieben, welche bis zum Jahr 2005 kontinuierlich Wasser aus dem Deponiekörper förderte.
Dazu wurden umfangreiche Abfall-, Deponiegas-, Festgesteins- und Wasseruntersuchungen durchgeführt. Mit innovativen Er-
kundungstechnologien wie Geophysik und Geoelektrik konnten Wasserwegsamkeiten in und aus dem Deponiekörper nachge-
wiesen werden. Besondere Aufmerksamkeit galt dem hoch anstehenden Wasser im Deponiekörper, dessen Austritt über die
Geländeoberkante unbedingt vermieden werden sollte.
Infolge des hohen Gefährdungspotenzials für Schutzgüter wurde im Jahr 1996 eine mineralische Deponieoberflächenabdich-
tung aufgebracht, welche die Abbildung 2 schematisch darstellt.
Abbildung 2: Anlagentechnik und mineralische Oberflächenabdeckung
Im Ergebnis der Arbeiten konnten hohe Deponiewasserbelastungen und Schadstoffmigrationen (LHKW, PAK, BTEX) über den
Kluftgrundwasserleiter in den quartären Porengrundwasserleiter nachgewiesen werden. Mit Beginn der Nachsorgephase im
Jahr 2005 sind relevante Schadstoffverunreinigungen nur noch im Deponiekörper nachweisbar, worüber keine altlastbedingte
Gefährdung für die Schutzgüter auf und um den Deponiekörper ermittelt wurde.
Untersuchungen innerhalb der Diplomarbeit
Zu den umwelttechnischen Arbeiten gehörten jeweils über 100 Boden- und Bodenluftanalysen aus Kleinrammbohrungen, Hand-
und Baggerschürfen in und unter der mineralischen Abdeckung.
Anhand bodenkundlicher Parameter konnte eine Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der einzelnen Schutzschichten der
Oberflächenabdichtung festgestellt werden, welche einen verminderten Gasaustrag und einen erhöhten Sickerwassereintrag
zur Folge haben. Über die Bodenluftuntersuchung wurden umweltrelevante Methangasbildungen im Deponiekörper nachgewie-
sen. Anhand von Wasserspiegelmessungen wurde ein Deponiewasserhöchststand ermittelt, welcher einen stetigen Weiteran-
stieg des Deponiewassers vermuten lässt.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 25
Über die nachgewiesenen Beeinträchtigungen der Schutzeinrichtungen hinaus, konnten Systemzusammenhänge aus den ab-
laufenden Prozessen hergestellt werden. Im wassererfüllten Deponiekörper findet gegenwärtig eine sich stabilisierende Metha-
nogenese statt. Dieser Sachverhalt ist für ehemalige Deponien der neuen Bundesländer untypisch, weil diese aufgrund fehlen-
der organischer Abfallstoffe als inert betrachtet werden. Über die Auswertung der bisherigen Wasseranalysen konnten wesentli-
che Indizien für eine Methanbildung erst nach Jahrzehnten der Ablagerung und Oberflächenabdeckung gefunden werden.
Untersuchungen zur Nachnutzung von Deponiestandorten
Im Hinblick auf eine Folgenutzung mit baulichen Anlagen fand eine intensive Zusammenarbeit mit allen relevanten Fachbehör-
den, einem Planungsbüro und weiteren Beteiligten statt. Hierbei konnten publizierte Erkenntnisse zu den Risiken und Anforde-
rungen an eine Nachnutzungsplanung für derartige Deponiestandorte erweitert werden. Die Abbildung 3 veranschaulicht durch
ein Beziehungsgefüge, dass sich die Kriterien zur Bewertung der geeignetsten Nachnutzung (Kreise) dynamisch auf Verände-
rungen eines Faktors verhalten.
Abbildung 3: Anforderungen an eine Nachnutzungskonzeption (Beispiel)
So sind z. B. kleine Anlagengrößen nicht per se für landwirtschaftliche Nutzungen unrentabel, wenn der Standort in benachbar-
te Ackerflächen eingegliedert werden kann oder Nutzungsarten über Gesetzesänderungen subventioniert werden.
Rechtlich sind auf Deponiestandorten alle vorstellbaren Nutzungsarten möglich, sofern sie die volle Funktionstüchtigkeit der
Schutz- und Überwachungseinrichtungen nicht beeinträchtigen. Die Nachnutzung einer sanierten Altlast stellt vordergründig ein
bauplanungs- bzw. bauordnungsrechtliches Problem dar. Daher müssen frühzeitig alle Umweltmedien, welche durch eine kon-
krete Nachnutzung berührt werden, durch Einholen einer fachrechtlichen Genehmigung Berücksichtigung finden. Je nachdem,
um welche Art der Nachnutzung es sich handelt, sind neben der Beteiligung der Abfall- und Bodenschutzbehörde ggf. Behörden
aus dem Raumordnungs-/Baurecht, Immissionsschutzrecht, Naturschutzrecht und Wasserrecht zu beteiligen. Für bauliche
Anlagen werden die genannten Aspekte durch Aufstellung eines Bebauungsplanes mit integriertem Umweltbericht vorgeschrie-
ben. Vom Aufstellungsbeginn bis zur Bewilligung des B-Planes muss eine Bearbeitungszeit bis zu einem Jahr und darüber
hinaus einberechnet werden.
Das Nachnutzungskonzept
Im Ergebnis der Untersuchungen wurde vorrangig unter Berücksichtigung des gegenwärtigen Anlagenzustandes und im Ver-
gleich am Standort möglicher Folgenutzungen ein Konzept zur
Sicherung der Anlage mit einer Ertüchtigung der Oberflächenabdeckung,
weitgehenden Erhaltung bereits bestehender schützenswerter Natur und
wirtschaftlichen Nutzung von Solarstrom über Photovoltaikmodule
erarbeitet.

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Die entstehenden Sanierungs- und Nachsorgekosten könnten auch mit den zusätzlichen finanziellen Aufwendungen für eine
Solaranlage langfristig neutralisiert werden, weil das nutzbare Energiepotenzial am Standort entsprechend hoch ist. In der Ab-
bildung 4 sind die konzipierten Maßnahmen enthalten.
Legende
Abbildung 4: Nachnutzungskonzept Göda-Buscheritz
Die vorhandenen Waldflächen am Standortrand bleiben erhalten. Die kuppelförmig aufgebrachte Oberflächenabdeckung wird
durch eine Kunststoffdichtungsbahn mit Photovoltaikstreifen und einem veränderten Entwässerungssystem ergänzt. Auf der
südlichen Anlagenfläche wird eine aufgeständerte Solaranlage zur Energieerzeugung und anschließenden Netzeinspeisung
betrieben.
Zukunftsperspektiven am Standort und Ausblick
Neben den notwendigen Ertüchtigungsmaßnahmen am Standort sind zur Realisierung des vorgestellten Konzeptes wesentliche
finanzielle und eigentumsrechtliche Hürden zu nehmen, welche nur mit einer aktiven Zusammenarbeit aller betreffenden Akteu-
re überwunden werden können.
Die am Standort gewonnenen Erkenntnisse und sich daraus ergebende Fragestellungen bieten ein hohes Potenzial für weitere
wissenschaftliche Tätigkeiten am Standort, u. a. in folgenden Bereichen:
Erkundungen zum Wasser- und Gashaushalt
GW-Monitoring mit ausgewählten NA-Parametern
Reaktionsverhalten im Deponiekörper
Präzisierung der Nachnutzungskonzeption
Allein im sächsischen Raum existieren hunderte von Altablagerungen in Steinbrüchen, welche in der Altlastenbearbeitung zum
Teil noch rückständig sind. Die gewonnenen Kenntnisse zum Deponiezustand können für gleichartige Abfallablagerungsplätze
verwendet werden. Vor allem abgedeckte Sonderabfalldeponien sollten bezüglich ablaufender Reaktionsprozesse hinsichtlich
einer zu erwartenden Methanogenese im wasserbeeinflussten Deponiekörper überprüft werden.
Eine Übertragung des Nachnutzungskonzeptes auf andere Standorte ist, weil standortbezogen, kaum möglich. Die Kenntnisse
zu den Risiken und Anforderungen an eine Nachnutzung sowie die verfahrensrechtliche Vorgehensweise mit der Datenerfas-
sung kann auch für andere Lokalitäten genutzt werden.

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6 Sächsisches Altlastenkataster -
Statistische Auswertung 2012
Sabine Gruhne – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Auswertung Sachsen
Im Sächsischen Altlastenkataster sind mit Stand Mai 2012 22.414 Altablagerungen, Altstandorte und Militärische Altlasten ent-
halten, die in 31.156 Teilflächen untergliedert sind. Im Archiv zum Sächsischen Altlastenkataster befinden sich 6.083 Flächen
mit insgesamt 7.816 Teilflächen. Nach den einzelnen Flächenarten verteilt sich der Anzahl wie folgt:
Tabelle 1: Anzahl der Flächen und Teilflächen in Sachsen (Stand Mai 2012)
Flächenart
Anzahl Flächen/Teilflächen
Anzahl Flächen/Teilflächen (Archiv)
Altstandort (AA)
14.060/21.088
4.710/5.753
Altablagerung (AA)
7.928/8.367
1.285/1.329
Militärische Altlasten (MR)
426/1.701
88/734
Nach der Erfassung der Standorte erfolgt eine stufenweise Bearbeitung entsprechend Bundesbodenschutzgesetz. Die Bearbei-
tung wird unterteilt in die Stufen
Erfassung - Formale Erstbewertung (FEB) und Historische Erkundung (HE),
Orientierende Untersuchung (OU),
Detailuntersuchung (DU),
Sanierungsuntersuchung (SU) und
Sanierung (San).
Im Ergebnis jeder Stufe wird ein Handlungsbedarf festgelegt, der den weiteren Umgang mit der Fläche bestimmt.
Ausscheiden (A): Im Rahmen der Erkundung wurde kein Handlungsbedarf mehr festgestellt oder im Rahmen der Sanierung
erfolgte die vollständige Dekontamination, die Fläche wird nur noch im Archiv des SALKA geführt.
Belassen (B): Im Rahmen der Erkundung wurde bei der derzeitigen Nutzung kein Handlungsbedarf festgestellt oder trotz
Sanierung der Altlast ist die Fläche noch nicht uneingeschränkt nutzbar.
Erkunden/Sanierungsuntersuchung/Sanierung (E): Es sind weitere Maßnahmen nach BBodSchG erforderlich.
Überwachen (C): Die Entwicklung der Schadstoffsituation bleibt unter Beobachtung oder nach der Sanierung ist eine weitere
Überwachung der Fläche notwendig.
Keine Angabe (k. A.): Nach der Formalen Erstbewertung erfolgt noch keine Angabe zum Handlungsbedarf; bei höheren Stu-
fen liegt die Information teilweise nicht vor.
Insbesondere bei der Bearbeitung großer Altstandorte ergeben sich unterschiedliche Gefährdungssituationen in abgrenzbaren
Bereichen der Gesamtfläche, sodass diese für die weitere Bearbeitung in Teilflächen untergliedert werden. Auf den gebildeten
Teilflächen eines Standorts können Bearbeitungsstand und Handlungsbedarf variieren. Die Abbildung 1 zeigt deren aktuellen
Bearbeitungsstand und Handlungsbedarf.

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0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
Anzahl der Teilflächen
E (5.725)
299
3.235
1.269
375
547
0
C
(2.427)
0
0
860
453
68
1.046
B (13.907)
0
6.494
4.319
839
2
2.253
A1 (109)
0 66 22 8 0 13
A2 (7.816)
1.189
3.912
1.091
48
8
1.568
k.A. (8.988)
8.634
92
123
43
20
76
*FEB (10.122)
HE (13.799)
OU (7.684)
DU (1.766)
SU (645)
San (4.956)
FEB - Formale Erstbewertung
HE - Historische Erkundung
OU - Orientierende Untersuchung
DU - Detailuntersuchung
SU - Sanierungsuntersuchung
San - Sanierung
A1 - zur Archivierung vorgesehen
A2 - Archivierung vorgenommen
* - nach der FEB wird noch kein
Handlungsbedarf festgelegt
Abbildung 1: Bearbeitungsstand und Handlungsbedarf aller Teilflächen in Sachsen (Stand Mai 2012)
Die Abbildung verdeutlicht, dass der größte Anteil bei den Flächen mit den Bearbeitungsständen Historische Erkundung, For-
male Erstbewertung und Orientierende Untersuchung liegt. Bei diesem Stand der Untersuchung ist die Gefährdungsabschät-
zung noch nicht abgeschlossen und die Entscheidung, ob eine Altlast vorliegt und saniert werden muss, ist noch nicht gefallen.
Anhand des festgelegten Handlungsbedarfs ist aber auch erkennbar, dass von den wenigsten Flächen eine akute Gefährdung
für die Umwelt ausgeht. Nur auf Flächen, bei denen die Fortsetzung der Untersuchungen bzw. die Sanierung notwendig ist, sind
tatsächlich Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen die Flächen, bei denen noch Überwachungsmaßnahmen laufen. Ergeben
die Überwachungen, dass festgelegte Grenzwerte überschritten werden, sind auch hier Maßnahmen zur Abwendung der Ge-
fährdung notwendig.
Zur besseren Darstellung des bereits erreichten Bearbeitungsstandes (Abbildung 2) wurden die Teilflächen anhand des Bear-
beitungsstandes und des festgelegten Handlungsbedarfs zu folgenden Gruppen zusammengefasst:
Altlastverdacht ausgeräumt: Die Untersuchungen haben den Verdacht nicht bestätigt; es sind keine Maßnahmen mehr vorzu-
nehmen; Fläche wird nur noch im SALKA-Archiv geführt.
ALVF derzeit ohne Handlungsbedarf: Bei der derzeitigen Nutzung besteht kein Handlungs- bzw. Untersuchungsbedarf; bei
einer Änderung der Flächennutzung müssen eventuell erneut Maßnahmen ergriffen werden.
ALVF mit Handlungsbedarf: Auf der Fläche besteht Handlungs- bzw. weiterer Untersuchungsbedarf zur Gefährdungsab-
schätzung.
Altlast: Der Sanierungsbedarf wurde festgestellt.
Sanierte Altlast: Die Sanierung wurde abgeschlossen; ggf. besteht noch Überwachungsbedarf.

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16%
52%
16%
3%
13%
Altlastverdacht ausgeräumt
Altlastverdachtsflächen derzeit
ohne Handlungsbedarf
Altlastverdachtsflächen mit
Handlungsbedarf
Altlasten
sanierte Altlasten
Abbildung 2: Stand der Altlastenbearbeitung (Stand Mai 2012)
Bei altlastverdächtigen Flächen mit Handlungsbedarf ist die abschließende Gefährdungsabschätzung durch die zuständige
Behörde zu veranlassen. Dies betrifft insgesamt 6.374 Teilflächen. Auf altlastverdächtige Flächen ohne Handlungsbedarf
(20.286 Teilflächen) können Maßnahmen zur Gefährdungsabschätzung nötig werden, wenn Baumaßnahmen oder Flächennut-
zungsänderungen vorgenommen werden. Die Notwendigkeit von Sanierungsmaßnahmen ist derzeit auf 1.012 Teilflächen fest-
gestellt. Bisher konnten auf 4.956 Teilflächen die Sanierungen abgeschlossen werden.
Auswertung Landkreise
Die im Sächsischen Altlastenkataster enthaltenen Flächen und Teilflächen verteilen sich auf die einzelnen Landkreise und kreis-
freien Städte unterschiedlich. Das ist im Wesentlichen auf unterschiedliche wirtschaftliche Entwicklungen in der Vergangenheit
zurückzuführen. So sind in den ehemaligen industriellen Zentren verstärkt Altstandorte anzutreffen, während in den ländlich
geprägten Regionen der Anteil der Altablagerungen an der Gesamtanzahl der Flächen höher ist.
Tabelle 2: Anzahl der Flächen und Teilflächen in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)
Landkreis/kreisfreie Stadt
Anzahl der Flächen
Anzahl der Teilflächen
AA
AS
MR
Gesamt
AA
AS
MR
Gesamt
Bautzen
1.345
905
50
2.300
1.419
2.126
263
3.808
Chemnitz, Stadt
211
608
23
842
301
1.133
52
1.486
Dresden, Stadt
295
1.258
24
1.577
321
1.511
99
1.931
Erzgebirgskreis
581
1.218
30
1.829
610
1.743
53
2.406
Görlitz
831
1.395
30
2.256
849
2.302
137
3.288
Leipzig
666
1.056
38
1.760
712
1.411
134
2.257
Leipzig, Stadt
213
1.581
24
1.818
232
2.632
179
3.043
Meißen
719
1.237
56
2.012
741
1.811
484
3.036
Mittelsachsen
763
1.222
30
2.015
796
1.551
50
2.397
Nordsachsen
581
614
62
1.257
601
947
146
1.694
Sächsische Schweiz-Osterzgebirge
676
857
14
1.547
688
1.187
33
1.908

image
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Landkreis/kreisfreie Stadt
Anzahl der Flächen
Anzahl der Teilflächen
AA
AS
MR
Gesamt
AA
AS
MR
Gesamt
Vogtlandkreis
520
766
30
1.316
533
1.065
42
1.640
Zwickau
527
1.343
15
1.885
564
1.669
29
2.262
Freistaat Sachsen 7.928 14.060 426 22.414 8.367 21.088 1.701 31.156
Abbildung 3: Verteilung der Teilflächen in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)
In der Tabelle 2 sind die Summen der pro Landkreis und Flächenart erfassten Anzahl der Flächen/Teilflächen vermerkt. Die
Verteilung der Anzahl der Teilflächen auf die einzelnen Landkreise/kreisfreien Städte zeigt außerdem Abbildung 3.
Die größte Anzahl besitzt der flächenmäßig größte Landkreis Bautzen, gefolgt von den Landkreisen Görlitz und Meißen sowie
der Stadt Leipzig. Berücksichtigt man die zur Verfügung stehende Fläche, treten die kreisfreien Städte mit den höchsten Kon-
zentrationen hervor. Es wurden für die Stadt Leipzig 6,1; für die Stadt Dresden 4,8 und für die Stadt Chemnitz 3,8 Teilflächen
pro km² ermittelt.
Bei allen Landkreisen/kreisfreien Städten überwiegt die Anzahl der Altstandorte. In den kreisfreien Städten ist der Anteil der
Altstandorte deutlich erhöht. In der Stadt Leipzig sind 86 % aller Teilflächen Altstandorte, in der Stadt Dresden sind es 78 % und
in Chemnitz 76 %.
Die Landkreise mit dem höchsten Anteil von Altablagerungen auf ihrem Gebiet bezogen auf die Gesamtanzahl ihrer Teilflächen
sind Bautzen mit 37 %, Sächsische Schweiz-Osterzgebirge mit 36 % und Nordsachsen mit 35 %.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 31
Die Militärischen Altlasten sind insgesamt von geringerer Anzahl, jedoch ist ihre Bedeutung wegen des Gefährdungspotenzials
und der Flächengröße nicht zu vernachlässigen. Den größten Anteil weisen die Landkreise Meißen (16 %), Nordsachsen (9 %)
und Bautzen (7 %) auf.
Die Zuordnung zu den Gruppen altlastverdächtige Fläche (ALVF), Altlast (AL) und sanierte Altlast erfolgt entsprechend dem
Bearbeitungsstand und dem festgelegten Handlungsbedarf. Tabelle 3 und die nachfolgenden Abbildungen 4 bis 6 zeigen die
Verteilung dieser Gruppen auf die einzelnen Landkreise/kreisfreien Städte.
Tabelle 3: Anzahl der Teilflächen nach Kategorien in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)
Landkreis/kreisfreie Stadt
Ohne Archiv
Archiv
3
Summe
ALVF
Altlast
sanierte Altlast
1
keine Altlast
2
keine Altlast
sanierte Altlast
Bautzen
3.105
119
584
0
286
78
4.172
Chemnitz, Stadt
1.254
48
184
0
206
84
1.776
Dresden, Stadt
1.641
74
214
2
1.056
310
3.297
Erzgebirgskreis
2.096
80
226
4
582
120
3.108
Görlitz
2.810
95
373
10
353
85
3.726
Leipzig
1.834
142
278
3
800
50
3.107
Leipzig, Stadt
2.742
69
230
2
780
110
3.933
Meißen
2.674
53
307
2
313
514
3.863
Mittelsachsen
2.084
72
241
0
806
61
3.264
Nordsachsen
1.476
32
185
1
350
41
2.085
Sächsische Schweiz-Osterzgebirge
1.630
52
224
2
194
36
2.138
Vogtlandkreis
1.408
41
191
0
225
49
1.914
Zwickau
2.004
96
155
7
292
35
2.589
Freistaat Sachsen
26.758
973
3.392
33
6.243
1.573
38.972
1
nutzungsabhängige Sanierung, Restrisiko bei Nutzungsänderung
2
kein Handlungsbedarf nach Gefährdungsabschätzung; nicht archiviert, weil evtl. noch andere Teilflächen betroffen
3
kein Handlungsbedarf nach Gefährdungsabschätzung oder nutzungsunabhängige Sanierung

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 32
Abbildung 4: Verteilung der altlastverdächtigen Flächen in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)
Abbildung 5: Verteilung der Altlasten in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 33
Abbildung 6: Verteilung der sanierten Altlasten in den einzelnen Landkreisen/kreisfreien Städten Sachsens
(Stand Mai 2012)
Die Darstellungen zeigen in den Landkreisen Bautzen, Görlitz, Meißen und der Stadt Leipzig die größte Anzahl von altlastver-
dächtigen Flächen (Abbildung 4). Auf 76 % dieser Flächen besteht derzeit kein akuter Handlungsbedarf. Maßnahmen zum
Schutz vor Gefährdung sind dagegen auf den Teilflächen notwendig, die bereits als Altlast eingestuft wurden. Davon sind die
meisten in den Landkreisen Leipzig (142), Bautzen (119) und Zwickau (96) bzw. Görlitz (95) erfasst (Abbildung 5). Bereits ab-
geschlossen wurden Sanierungsmaßnahmen am häufigsten in Meißen (821), Bautzen (662) und in der Stadt Dresden (524).
Sanierte Altlasten verbleiben häufig auch nach einer Sanierung im aktiven Datenbestand. Nur wenn ein Restrisiko auch bei
Nutzungsänderungen ausgeschlossen werden kann, gelangen sie ins Archiv des SALKA. Bei rund 20 % aller sanierten Altlas-
ten ist im Anschluss noch eine Überwachungsmaßnahme notwendig.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 34
7 Weiterführung der mikrobiologischen
Untersuchungen zur Klärung der Ursachen
der hohen Ammoniumbelastung im Grund-
wasser auf der rekultivierten Kippe des
Tagebaus Nochten
Sabine Willscher, Doreen Knippert, Denise Kühn - TU Dresden, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten
Heiko Ihling - Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Einführung und Darstellung des in der vergangenen Arbeitsetappe gewonnenen Erkenntnisstandes
Im Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten erfolgten Arbeiten zur Klärung des Prozessverständnisses bezüglich der im Unter-
grund ablaufenden mikrobiellen Aktivitäten und deren Beteiligung an der geschilderten Problematik der erhöhten Ammonium-
konzentrationen im Grundwasserkörper (GWK). In einer 1. Arbeitsetappe waren vorher verschiedene am Stickstoffumsatz betei-
ligte Bakteriengruppen und verschiedene Enzymreaktionen im Kippsubstrat quantifiziert worden.
In dieser 1. Arbeitsetappe waren verschiedene Stoffwechselgruppen von Mikroorganismen teufenorientiert quantifiziert worden
und verschiedene enzymatische Untersuchungen vor allem zum N-Kreislauf durchgeführt worden. Zu den untersuchten MO-
Gruppen zählten die aeroben heterotrophen Mikroorganismen als Übersichtscharakterisierung, heterotrophe Denitrifikanten,
Thiobacillus denitrificans und Sulfatreduzierer. Mit diesen Testmethoden konnten zahlreiche der am N-Kreislauf beteiligten
Mikroorganismen-Gruppen bzw. deren Aktivität erfasst werden. Auch die Aktivität verschiedener am N-Kreislauf beteiligter En-
zyme (Urease, Phosphatase, Amidase) war untersucht worden, um die mögliche Herkunft des NH
4
+
im GWK zu prüfen [1].
Als Ergebnis dieser 1. Untersuchungsetappe wurde festgestellt, dass auch in tieferen Bereichen der Kippe höhere Keimzahlen
an Mikroorganismen nachgewiesen werden, was auf den Abbau des kohligen Kippsubstrates hinweist. Die erhöhten Keimzah-
len der heterotrophen Mikroorganismen waren bis zum Grundwasserleiter relativ gleichmäßig feststellbar und variierten mit dem
Substratangebot, d. h. bei höherem Organikgehalt wurden höhere Keimzahlen nachgewiesen und bei geringerem Organikge-
halt (stärkerer Sandanteil) entsprechend geringere Keimzahlen. Dies deutete auf ein relativ gleichmäßiges Mikroorganismen-
wachstum über den gesamten Teufenbereich durch den Abbau des kohligen Kippsubstrates hin. Bei einem stärkeren Eindrin-
gen von N-Verbindungen aus der Melioration hätte eine stärkere Zonierung der Keimzahlen zu beobachten sein müssen, mit
einem Rückgang der Mikroorganismenzahlen in größeren Tiefen. Damit war ein wesentlicher Hinweis auf einen möglichen
mikrobiellen Abbau des kohligen Kippsubstrates gegeben [1].
Bei der Untersuchung der Denitrifikanten wurden die höchsten Keimzahlen aller hier untersuchten Mikroorganismen-Gruppen
festgestellt. Auch hier wurden die höchsten Keimzahlen in den tieferen Kippenbereichen mit kohligem Substrat beobachtet, was
auch einen wesentlichen Hinweis auf einen Abbau des kohligen Substrates durch Denitrifikation gab sowie einen Hinweis auf
ein erhöhtes, intermediäres Vorkommen von NO
2
-
/NO
3-
. Thiobacillus denitrificans besaß in dieser Fläche jedoch keine hohe
Bedeutung, vermutlich durch die Substratkonkurrenz mit den heterotrophen Denitrifikanten [1].
Als Ergebnis der Enzymmessungen war ermittelt worden, dass die Urease (zur Freisetzung von NH
4
+
aus Harnstoff) und die
Phosphatase nur im Decksubstrat erwartungsgemäß eine hohe Aktivität besaßen; bereits in 1 m Tiefe waren diese Enzyme
kaum noch aktiv. Ein organisches Substrat auf der Basis der Proteinzersetzung (z. B. organischer Dünger) konnte damit als
Quelle des NH
4
+
ausgeschlossen werden. Im Gegensatz dazu zeigten die Amidasen im Untergrund eine erhöhte Aktivität, die
auf Abbauprozesse im Kippsubstrat unter NH
4
+
-Freisetzung deutlich hinwies [1].
Ein Vergleich der Umsatzraten im N-Kreislauf hatte ergeben, dass Nitrifikanten die niedrigsten Aktivitäten aufwiesen und damit
auch eine Hemmung im N-Kreislauf besteht. Die ermittelte Situation war also, dass NH
4
+
in erhöhtem Maße in Abbauprozessen

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 35
freigesetzt wird, während ein Abbau des NH
4
+
im Kippenkörper nur mit geringeren Umsatzgeschwindigkeiten abläuft, sodass es
dadurch zu einer Akkumulation des NH
4
+
im Grundwasserleiter kommt [1].
In der 2. Arbeitsetappe sollte nun noch einmal der Abbau von kohligem Kippsubstrat durch eine Mikroorganismengemeinschaft
deutlich nachgewiesen werden. Zu diesem Zweck wurden die bei den in der 1. Arbeitsetappe gewonnenen Mikroorganismen-
kulturen isoliert und eine Bestimmung dieser Organismen durchgeführt, um weitere Informationen zu ihren Stoffwechselleistun-
gen zu erhalten. Weiterhin wurden mit ausgewählten Mikroorganismen-Kulturen (Pilze, Streptomyceten, Bakterien) Versuche
auf spezifischen Nährböden zum Nachweis der Fähigkeit des Abbaus von Lignin durchgeführt. Als Ergebnis wurde erwartet,
eine Bestätigung der Fähigkeit der Mikroorganismengemeinschaft zum Abbau des kohligen Kippsubstrates zu erhalten.
Durchgeführte Arbeiten
Die hier verwendeten Mikroorganismenkulturen stammten aus den teufenorientierten Probennahmen aus den Kippsubstrat- und
Grundwasserproben vom Probennahmestandort. Aus den Feststoff- und Grundwasserproben waren auf unselektivem Agar
(R
2
A 10 %) in Parallelansätzen die koloniebildenden Einheiten (KBE) sowie die Anzahl der Pilze ermittelt worden (siehe Abbil-
dung 1). Die Einzelkolonien wurden isoliert und im Verdünnungsausstrich mindestens fünfmal aufeinanderfolgend kultiviert, bis
sie ein mikroskopisch und morphologisch einheitliches Bild ergaben. Danach wurde von diesen Isolaten eine 16S-RNA-
Bestimmung durchgeführt, mit der die Stämme identifiziert werden können, bzw. bei neuen Isolaten, die höchste phylogeneti-
sche Ähnlichkeit mit bekannten Stämmen festgestellt werden kann.
Die Ergebnisse der Stammbestimmungen wurden dann teufenorientiert erfasst und gleiche oder ähnliche Stämme bzw. Grup-
pen auch in Abhängigkeit von der Teufe (ungesättigte Zone, gesättigte Zone, Grundwasser) summiert und dies für die verschie-
denen Probenahmestellen verglichen.
Abbildung 1: Bestimmung allgemeiner heterotropher Mikroorganismen (KBE) auf R
2
A-Agar
Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen
Tabelle 1 zeigt als Beispiel eine teufenorientierte Aufstellung von verschiedenen Mikroorganismengruppen, die an der Wald-
Probennahmestelle ermittelt wurden. In der Spalte Teufe bedeuten:
B = Bodenauflage
s = sandiges Kipp- oder Decksubstrat
k = kohliges Substrat
KapZ = Kapillarzone, in der Mikroorganismen-Zahlen und Diversität meist stark erhöht sind
oGWZ = obere Grundwasserzone
kschl = Kohleschlamm
kschl = Kohleschluff

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 36
Tabelle 1: Beispiel für eine teufenorientierte Aufstellung verschiedener Mikroorganismen vom Probenahmestandort
Waldfläche
Teufe
Identifizierte Stämme
0,1 B
Penicillium decumbens +++, Bacillus simplex/megaterium
1,0 s
Arthrobacter methylotrophus
2,5 s
Penicillium janthinellum +
4,5 s
Streptomyces nodonus
6,5 k
Arthrobacter methylotrophus
10,3 k
Subtercola pratensis, Leifsonia shinshuensis, Williamsia maris
17,3 k-s
Bacillus aryabhattai
22,4 s-k
Cochliobolus kusanoi +++, Bacillus simplex/megaterium, Bacillus cereus/thuringiensis
24,5 k-s
Streptomyces parvisporogenes, Cellulomonas sp.
25,5 KapZ k
Bacillus mycoides, Pseudomonas migulae, Cellulomonas sp. 2x
26,5 s-k, oGWZ
Sphingomonas subarifaciens, Brevibacillus sp., Arthrobacter humicola
27 – 28 s-k, gZ
Variovorax paradoxus
30 – 31 kschl
Rhodococcus fascians, Acidovorax defluvii
32 – 33 kschl
Rhodococcus corynebacterioides, Stenotrophomonas rhizophilia
34 – 35 kschlf
Arthrobacter agilis, A. sulforivorans 2x, Cellulomonas sp.
Die häufig wiederkehrenden Isolate wurden summiert und ihr Vorkommen registriert. Tabelle 2 zeigt generell häufiger vorkom-
mende Isolate und ihre Verteilung in den verschiedenen Probennahmestellen bzw. in verschiedenen Zonen des GWK oder ein
generelles Vorkommen (Generalisten). Ziel dieser Zusammenstellung war es, einen Überblick über die teufenorientierte Vertei-
lung dieser Mikroorganismen zu erhalten und damit tiefere Erkenntnisse zu Abbauprozessen im Kippsubstrat zu gewinnen.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 37
Tabelle 2: Häufige Isolate an den verschiedenen Probennahmestellen und deren Verteilung in verschiedenen Kippsub-
stratzonen
Stamm
Waldfläche
Sukzessionsfläche
Grundwasser
n
Zone
n
Zone
n
Zone
Arthrobacter
6
Generalist
5
Ungesättigte Zone, Kapillarzone
2
Generalist
Bacillus
6
Ungesättigte Zone, Kapillarzone
-
-
-
-
Penicillium (Pilz)
2
Ungesättigte Zone
2
Ungesättigte Zone
-
-
Streptomyces
2
Ungesättigte Zone
3
Ungesättigte Zone
-
-
Cellulomonas
2
Kapillarzone, ungesättigte Zone
3
Ungesättigte Zone, gesättigte Zone
-
-
Rhodococcus
2
Gesättigte Zone
2
Gesättigte Zone
2
Grundwasserzone
Pseudomonas
1
Kapillarzone
4
Generalist
2
Generalist
Mycobacterium
-
-
2
Generalist
Mycobacterium
-
-
1
Generalist
In Tabelle 2 ist deutlich ein Vorkommen bestimmter Mikroorganismengruppen speziell in bestimmten Zonen zu beobachten
(Penicillium, Bacillus, Streptomyces); diese Mikroorganismen sind besonders in der ungesättigten Zone aktiv. Andere Gruppen,
z. B. Rhodococcus, wurden vor allem aus der gesättigten Zone isoliert. Eine dritte Gruppe, die sogenannten Generalisten, kom-
men sowohl in der ungesättigten als auch in der gesättigten Zone vor und finden sich häufig an allen Probennahmestellen und
in verschiedenen Teufenbereichen. Sie sind generell an den Abbau derartiger Substrate angepasst und können diesen Abbau
unter aeroben, mikroaeroben sowie anaeroben Bedingungen durchführen. Die Abbauleistungen der einzelnen Gruppen sollen
im folgenden Unterabschnitt noch einmal detailliert beschrieben werden.
Die Kultivierung verschiedener Pilze auf einem speziellen Lignin-Agar wurde durchgeführt, um die Fähigkeit dieser Pilze zum
Abbau lignin- und huminstoffartiger Substanz zu prüfen. Abbildung 2 zeigt ein solches Beispiel mit dem Pilz Cochliobolus kusa-
noi aus 22.4 m Teufe (ungesättigte Zone, sandig-kohliges Kippsubstrat). Die dunklen Zonen um die Pilzkultur zeigen den Lig-
ninabbau an.
Abbildung 2: Lignin-Abbautest mit dem Pilz Cochliobolus kusanoi, Waldfläche, 22.4 m Teufe, ungesättigte Zone

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 38
In Tabelle 3 sind die verschiedenen Pilzisolate mit der zugehörigen Teufe und Zone sowie ihre Stoffwechselleistungen darge-
stellt.
Tabelle 3: Pilzisolate aus verschiedenen Kippsubstratproben bzw. aus Grundwasserproben
Standort
Pilz
Teufe
Abbauleistungen
Waldfläche
Penicillium decumbens
Obere Bodenschicht
Holz- und Laubzersetzer
Penicillium janthinellum
2,5 m
Lignin- und Celluloseabbau
Cochliobolus kusanoi
22,4 m
Holz- und Laubzersetzer, wichtiges Bindeglied im C- und
N-Kreislauf
Sukzessi-
onsfläche
Cladosporium cladosporioides Obere Bodenschicht
Holz- und Laubzersetzer (typischer Schimmelpilz), Lignin-
und Celluloseabbau, Wachstum im Sumpfgebiet, Wald,
Gärten; auch anaerobes Wachstum möglich
Umbelopsis autotrophica
9,25 m
Weit verbreiteter Schimmelpilz, Holz- und Laubzersetzer
Merimbla ingelheimensis
12,5 m, k.-s.
Ligninabbau, anaerobes Wachstum möglich
Lachnum virgineum („Weiß-
haarbecher“)
35 m, kohliges Substart
Holz- und Laubzersetzer, Ligninabbau
Penicillium chrysogenum
42,5 m, k.-s. Kapillarzone
Holz- und Laubzersetzer, Lignin- und Celluloseabbau
Lecythophora hoffmannii
44,7 m, Sand, Kohleschlamm, Grundwas-
serzone
Ligninabbauer
Grundwasser
Sarocladium kiliense
Grundwasserzone
Ligninabbauer
Dothideomycetes sp.
Grundwasserzone
Ligninabbauer
Die Pilze kommen überwiegend in der ungesättigten Zone vor, aber einige können auch unter mikroaeroben bzw. anaeroben
Bedingungen existieren. Die Braunkohle im Kippsubstrat ist zum Teil noch auf der Stufe des Xylits, sodass unter aeroben bzw.
mikroaeroben Bedingungen ein mikrobieller weiterer Abbau vorstellbar ist. Viele der hier isolierten Mikroorganismen sind in der
Lage, in einer Gemeinschaft bzw. Nahrungskette huminstoffhaltige Substanz abzubauen. Abbildung 3 zeigt einen Ausschnitt
der Molekülstruktur der in der Braunkohle vorkommenden huminstoffartigen Substanz, wie sie auch in den am Probennah-
mestandort vorkommenden Xyliten enthalten sein muss.
Abbildung 3: Strukturausschnitt aus der huminstoffartigen Substanz in Braunkohlesubstrat

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 39
Abgeleitetes Abbaumodell im Festsubstrat von Braunkohle-Kippenkörpern
Mit der Kenntnis ausgewählter Mikroorganismenstämme an den verschiedenen Probennahmestandorten bzw. in den verschie-
denen Teufen wurden nun die Stoffwechselleistungen dieser Mikroorganismen-Gruppen zusammengestellt und daraus mögli-
che Abbauwege für die im kohligem Kippsubstrat enthaltenen Huminstoffe abgeleitet.
Zum
Ligninabbau
sind Nahrungsgemeinschaften von Pilzen und Bakterien in der Lage; derartige Nahrungsgemeinschaften
werden als Kommensalismus bezeichnet, d. h. ein gemeinsamer Abbau und die Verwertung in heterogenen syntrophen Assozi-
ationen dieser Pilze und Bakterien. Zu den typischen
Cellulose
-
Zersetzern
zählen Mikroorganismen der Gruppen Pseudomo-
nas
,
Bacillus und Arthrobacter. Die Streptomyceten und Cellulomonas- Arten werden zu den Actinomyceten gezählt, die eben-
falls Cellulose zersetzen können, weiterhin auch
Cellobiose
und
Xylose
. Die Streptomyceten sind auch in der Lage,
Lignocel-
lulosen
abzubauen, stellen also eine sehr wichtige Gruppe in der Gemeinschaft der Reduzenten dar. Die gesamte Mikroorga-
nismengemeinschaft kann unter gegenseitiger Förderung des Gesamtabbaus das Substrat besser und effizienter zersetzen als
nur einzelne bestimmte Stämme, was in der Biologie als Mutualismus bezeichnet wird; dies kann auch als Synergieeffekt be-
zeichnet werden.
Die im Grundwasser gefundenen Mikroorganismengruppen sind meist als
Aromaten
-
und Heterocyclenabbauer
bekannt; so
wurde z. B. auch Mycobacterium chlorophenolicum isoliert, das selbst zum Chlorphenolabbau befähigt wäre. Die im Grundwas-
ser häufig gefundene Mikroorganismengemeinschaft wäre auch in der Lage, Carbonsäureamide, die als Zwischenprodukte des
N- Heterocyclenabbaus auftreten, hydrolytisch zu spalten und damit NH
4
+
freizusetzen, was die hohe Aktivität der Amidasen im
Kippsubstrat erklärt.
Als Schlussfolgerung aus den in den Kippsubstraten und Grundwasserproben gewonnenen Mikroorganismen-Isolaten und
deren Stoffwechselleistungen wurde nun folgendes Schema zur mikrobiellen Zersetzung der in der Braunkohle enthaltenen
Huminstoffe hergeleitet (Abbildung 4):
BRAUNKOHLE
Huminstoffe
Partielle Abspaltung von
Oligomeren durch
Pilze
(Exoenzyme)
Abbau ligninartiger
Strukturen
Pilze und Bakterien
Abbau von
Lignocellulosen
(
Streptomyceten
)
Abbau von Cellobiose
und Xylose
(
Actino-
myceten)
Abbau von
heterocyclischen
Aromaten
(oxidative
Ringspaltung)
Pilze, Bakterien
Organische Säureamide als Zwischenprodukte
Organische Säuren +
NH
4
+
Amidasen
Stoffwechsel (z.B. Denitrifikation)
CO
2
+ H
2
O + Energie (ATP) + Biomasse
Akkumulation im Grundwasser
Abbildung 4: Schema des Abbaus der Huminsubstanz durch verschiedene Organismengruppen im Kippsubstrat und
dadurch Freisetzung von Ammonium in den Grundwasserleiter
Der Abbau ligninartiger Strukturen erfolgt durch eine Gemeinschaft von Pilzen und Bakterien; der Abbau von enthaltenen
Lignocellulosen durch Streptomyceten; Cellulose- und Xyloseeinheiten können durch Actinomyceten zersetzt werden. Hetero-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 40
NH
4
+
+ O
2
Nitrifikanten
NO
2
-
/ NO
3-
(intermediär)
+ Huminstoffe
Denitrifikanten
N
2
+ CO
2
+ H
2
O
+ Energie (ATP)
+ Biomasse
Huminstoff - Abbau
Amidasen
cyclische Aromateneinheiten können von Pilzen und Bakterien über eine oxidative Ringspaltung (enzymatisch) abgebaut wer-
den. In der vielfältigen Mikrobengemeinschaft existieren auch genügend Mitglieder, die die entstehenden Oligomere bzw. Ab-
baureste weiter spalten und verwerten können.
Als intermediäre Zwischenprodukte aus den in dem kohligen Kippsubstrat enthaltenen N- Heterocyclen entstehen organische
Carbonsäureamide als intermediäre Zwischenprodukte, von denen mit Hilfe der Amidasen NH
4
+
abgespalten wird, das sich
schließlich im Grundwasserleiter akkumuliert. Die intermediär gebildeten organischen Säuren werden von der Mikrobengemein-
schaft verstoffwechselt, wobei CO
2
, H
2
O, Energie (ATP) und neue Biomasse gebildet werden. Die finalen Abbauprozesse ver-
laufen entsprechend der am Standort vorherrschenden Charakteristika in starkem Maße unter denitrifizierenden Bedingungen,
was die hohen Zahlen an Denitrifikanten im Kippsubstrat erklärt. Unter denitrifizierenden Bedingungen wird schließlich auch
noch N
2
als Endprodukt gebildet. Das erhöhte Vorkommen von CO
2
und N
2
wird von vielen Probennehmern vor Ort als erhöhter
Gasgehalt in Grundwasserproben immer wieder bestätigt und erklärt diesen auch hiermit. Die erhöhten Konzentrationen an
NH
4
+
können auch anhand eines N-Kreislaufes beim Abbau des kohligen Kippsubstrates erklärt werden (Abbildung 5).
Abbildung 5: Schema des Stickstoffkreislaufes im Kippsubstrat bei mikrobiellem Abbau der Huminsubstanz und Nach-
lieferung von Ammonium in einem Kreislaufprozess
NH
4
+
wird in begrenztem Maße zu NO
2-
/NO
3-
nitrifiziert, die jedoch nur intermediär entstehen und durch die hohe Zahl der De-
nitrifikanten sofort wieder durch erneuten Abbau von Huminstoffen denitrifiziert werden. Dabei entstehen CO
2
, N
2
, H
2
O, Energie
(ATP) und neue Biomasse. In der erneuten Stufe im Kreislauf des Huminstoffabbaus wird wieder neues NH
4
+
erzeugt, sodass
dieses in einem ständigen Fließgleichgewicht vorliegt, ständig regeneriert wird und sich damit in den GWK zu erhöhten Kon-
zentrationen akkumuliert.
Mit diesen Ergebnissen konnte die Herkunft des NH
4
+
in den Kippen-GWK des ehemaligen Braunkohle-Tagebaus aufgeklärt
werden. Weitere Arbeiten wurden durchgeführt zur Ermittlung der Nitrifikationsraten, zu deren limitierenden und inhibierenden
Faktoren, die ebenfalls publiziert werden sollen.
Zusammenfassung
Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen:
1.
Aus den verschiedenen Probennahmestandorten (Waldfläche, Sukzessionsfläche) und teufenorientiert wurden verschiede-
ne Mikroorganismen aus der ungesättigten und gesättigten Zone sowie aus Grundwasserproben isoliert.
2.
Es wurden Tests zum Ligninabbau durchgeführt.
3.
Eine vielfältige Mikroorganismengemeinschaft aus Pilzen und Bakterien mit der Fähigkeit zum Abbau der im Kippsubstrat
enthaltenen Huminstoffe wurde isoliert.
4.
Eine Ligninzersetzung erfolgt v. a. durch Pilze (
Penicillium, Cladosporium, Cochliobolus, Lecythophora, Lachnum
).
5.
Ein Abbau celluloseartiger Strukturen kann durch eine Gemeinschaft von Bakterien und Pilzen (Mutualismus) stattfinden.
6.
Ein Aromaten- bzw. Heterocyclenabbau und die Freisetzung von NH
4
+
aus Carbonsäureamiden als intermediäre Zwi-
schenprodukte des Abbaus sind auch unter mikroaeroben Bedingungen durch Rhodococcus möglich.
7.
Im Kippsubstrat wurde eine vielfältige Gemeinschaft aus allen diesen Mikroorganismen nachgewiesen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 41
Gemeinsam mit den vorhergehenden Ergebnissen (Keimzahluntersuchungen, Untersuchung der Enzymaktivitäten) wurde be-
stätigt, dass die untersuchten Mikroorganismengemeinschaften im kohligen Kippsubstrat eine mikrobiologische Zersetzung des
huminstoffhaltigen Substrates bewirken und damit zur Freisetzung und Akkumulation von NH
4
+
in den Grundwasserleitern bei-
tragen.
Durch den immer wieder erneuten Abbau von Huminstoffen bei der Denitrifikation wird NH
4
+
immer wieder regeneriert und liegt
damit in einem Fließgleichgewicht im Kippsubstrat vor, was zu einer makroskopischen Akkumulation von NH
4
+
im GWK führt.
Literatur
[1] WILLSCHER, S.; KNIPPERT, D.; IHLING, H.; KNÖLLER, K. & C. JESCHKE (2011): Erste Ergebnisse der mikrobiellen und isotopenhyd-
rochemischen Untersuchungen zur Klärung der Ursachen der hohen Ammoniumbelastung im Grundwasser auf der rekulti-
vierten Kippe des Tagebaus Nochten, Schriftenreihe des LfULG, Heft 45/2011 „Grundwasser – Altlasten – Boden aktuell“, S.
24-37.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 42
8 Ergebnisse der isotopenhydrologischen
Untersuchungen an Grundwassermess-
stellen auf der rekultivierten Kippe des
Tagebaus Nochten
Kay Knöller; Christina Jeschke - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Heiko Ihling - Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
8.1 Aufgaben- und Zielstellung
In Ergänzung der „Ersten Ergebnisse zur Klärung der Ursachen der hohen Ammoniumbelastung im Grundwasser der rekulti-
vierten Kippe des Tagebaus Nochten“ wurden weitere Messreihen durchgeführt. Die isotopenhydrochemische Untersuchung
und die Altersdatierung des Kippengrundwassers sollen zum einen Aufschluss zur Ammonium- und Nitratumsetzung im Rah-
men von „Natural Attenuation“ Prozessen geben. Zum anderen sollen Möglichkeiten verschiedener Methoden der Altersdatie-
rung in einem Bergbaugebiet geprüft werden.
8.2 Isotopenhydrologische Untersuchungen
In weiteren Messkampagnen 2011 wurden aus sechs Grundwassermessstellen im Rand- und Innenkippenbereich des Tage-
baus Nochten Wasserproben zur Bestimmung des Gehaltes an gelöstem Ammonium, Nitrat und Sulfat sowie deren Isotopen-
signatur
δ
15
N,
δ
18
O und
δ
34
S entnommen.
Zur Erprobung der Altersdatierung von Kippenwasser und zur Klärung eines möglichen Zusammenhanges zwischen der Alters-
struktur und der Belastung an anorganischen Kontaminanten wie Ammonium wurde versucht, den Wert an Tritium, Radio-
Carbon und Helium zu bestimmen.
Für die Ermittlung des
15
N-Isotops wurden die Wasserproben vor Ort stabilisiert. Zur Isotopenanalyse am gelösten Nitrat wurden
die Proben durch einen 0,2 μm-Membran-Filter filtriert und für den
15
N-Gehalt am gelösten Ammonium wurden mindestens zwei
Liter Wasser mit konzentrierter Schwefelsäure stark angesäuert. Ebenfalls unverzüglich konserviert wurde das Wasser für die
Bestimmung der Schwefelisotopie durch die Zugabe von Zinkacetat-Lösung.
Die Proben für die Tritiumbestimmung wurden in 1 l-Glasflaschen, für die Radio-Carbon-Datierung in zweimal 50 l-Fässer abge-
füllt. Die Analyse erfolgte im Isotopenlabor des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung Halle/Saale. Für die Untersuchung
des im Kippenwasser gelösten Heliums wurde das Probenwasser durch ein Kupferrohr geleitet und verschlossen.
8.3 Ergebnisse der isotopenhydrologischen Untersuchungen
8.3.1 Bestimmung der δ15N-Gehalte am gelösten Ammonium
In der zweiten Messkampagne sind die
δ
15
N-Werte in den Grundwassermessstellen weniger variabel (siehe Abbildung 1) und
liegen im gleichen Größenbereich wie bei der Erstbestimmung. Das deutet darauf hin, dass der Ursprung des im Grundwasser
gelösten Ammoniums Kohle bzw. kohlige Substrate sein könnten. Der Isotopenmesswert in Bohrung 4537 wurde in der zweiten
Messung nicht bestätigt und scheint somit ein Ausreißer zu sein. Die Ammoniumkonzentrationen der Messpunkte sind nahezu
konstant geblieben.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 43
Tabelle 1: Isotopenhydrologische Daten der Messreihen mehrerer Kippenpegel im rekultivierten Tagebau Nochten vom
Juli und Oktober 2011
PN – Datum
4138
4537
4538
4539
7277
7278
δ
15
N-NH
4
26.07.2011
1,0
-12,0
6,8
2,2
4,1
7,4
[‰] (AIR)
18.10.2011
2,6
2,7
3,2
2,3
3,8
1,1
26.07.2011
A
0,7
5,7
2,4
0,8
1,4
2,9
NH
4
– Konzentrati-
on
[mg/l]
18.10.2011
6,3
1,1
0,7
1,2
2,6
δ
15
N-NO
3
26.07.2011
4,2
2,9
7,4
3,6
3,3
[‰] (AIR)
18.10.2011
2,8
16,5
3,2
0,4
δ
18
O
26.07.2011
21,1
21,6
14,9
38,7
23,1
[‰] (VSMOW)
18.10.2011
21,5
17,6
13,6
26,6
δ
34
S
26.07.2011
-1,9
-0,7
0,8
6,4
-6,9
-7,7
[‰] (CDT)
18.10.2011
-1,7
-2,2
-0,4
6,2
-6,9
-8,2
δ
18
O
26.07.2011
-2,3
5,5
3,5
8,9
-1,4
-1,2
[‰] (VSMOW)
18.10.2011
-2,3
5,1
2,5
8,4
-0,7
-2,0
26.07.2011
A
717
2000
707
166
1510
1580
Sulfatkonzentration
[mg/l]
18.10.2011
534
2087
715
150
1448
1804
δ
13
C / TIC
26.07.2011
-24,7
-23,5
-23,2
-19,9
-23,6
-23,1
[‰] (PDB)
18.10.2011
-23,3
-22,7
-21,7
-19,0
-22,3
-22,1
δ
13
C / DOC
26.07.2011
-23,9
-22,5
-22,2
-21,3
-22,8
-22,1
[‰] (PDB)
18.10.2011
-23,7
-20,9
-20,0
-19,5
-25,3
-20,1
Tritiumgehalt
26.07.2011
7,4 ± 0,8
6,1 ± 0,6
9,4 ± 1,0
7,0 ± 0,7
5,1 ± 0,6
5,5 ± 0,6
[TM]
18.10.2011
6,0 ± 1,7
4,9 ±1,5
8,6 ± 2,0
6,6 ± 1,7
4,1 ± 1,4
5,2 ± 1,5
26.07.2011
10,1 ± 0,3
46,3 ± 0,8
36,5 ± 1,0
12,0 ± 0,3
21,3 ± 0,5
14
C
[pMC}
18.10.2011
Alter
26.07.2011
18366 ± 228
6134 ± 138
8047 ± 145
17003 ± 210
12349 ± 168
[J.BP]
18.10.2011 2865 ± 113
A
Daten IWB Dresden
Um die Konstanz der Messwerte gegenüber saisonalen und lokalen Schwankungen zu überprüfen, ist ein weiteres Monitoring
ratsam.
8.3.2 Bestimmung der δ15N- und δ18O-Gehalte am gelösten Nitrat
In der Gegenüberstellung von
δ
18
O und
δ
15
N am gelösten Nitrat (Tabelle 1) liegt die Isotopensignatur des Sauerstoffs im Werte-
bereich von Düngemitteln, während die Isotopenwerte der N-Verbindung typisch für Bodennitrate sind, aber auch in der Domä-
ne der Kohle (-2,5 bis +6,3 ‰ nach Kendall) liegen (Messpunkt 4538, 7277, 7278). Bedingt durch die geringe Nitratkonzentrati-
on konnte in Messstelle 4138 und 4537 keine Isotopenanalyse erfolgen. Die Messergebnisse aus dem Punkt 4539 heben sich

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 44
auch in der zweiten Messreihe von den anderen Grundwassermessstellen ab. Es kann bestätigt werden, dass hier der Isoto-
penwert des Nitrats durch andere Quellen beeinflusst wird und sich nicht in-situ im Grundwasserleiter bildet.
Im Vergleich der
δ
15
N-Gehalte der Ammonium- und Nitrat-Stickstoffverbindungen zeigt die Isotopensignatur keine eindeutige
Wechselwirkung der Stickstoffkomplexe Ammonium und Nitrat im Sinne des Nitrifikationsprozesses (Abbildung 1).
Abbildung 1: Gegenüberstellung der
δ
15
N-Gehalte der Ammonium- und Nitratverbindungen
8.3.3 Bestimmung der δ
34
S- und δ
18
O-Gehalte am gelösten Sulfat
Auf dem Gebiet der Altkippe Nochten ist eine positive Korrelation zwischen der Sulfatkonzentration und den δ
34
S- und δ
18
O-
Werten des gelösten Sulfats (Tabelle 1 und Abbildung 2) sichtbar. Mit Abnahme des Sulfatgehaltes
werden die Isotope δ
34
S
und
δ
18
O des Sulfats angereichert. Die Messstellen 4538 und 4539 zeigen im Vergleich zu den neuen Messpunkten 7277 (Suk-
zessionsfläche) und 7278 (Waldfläche) positive Isotopensignaturen auf. Zudem wurden hier die höchsten Sulfatkonzentrationen
ermittelt. Dies ist als Hinweis auf eine ablaufende Sulfatreduktion zu werten, weil durch mikrobielle Fraktionierung während der
Sulfatreduktion die leichteren Schwefelisotope bevorzugt umgesetzt werden, das schwere Isotop bleibt zurück und die Sulfat-
konzentration sinkt.
Während in den eher oxidativ geprägten Grundwassermessstellen (7277, 7278) die Signaturverschiebung -6,9 bis -8,2 ‰ be-
trägt, ist diese in den reduktiven bzw. indifferenten Messstellen (4538, 4539) bis zu 6,4 ‰ stärker.
Die Messstellen an den Randbereichen der Altkippe repräsentieren einen vollgesättigten Wasserkörper und weisen eine fortge-
schrittene Sulfatreduktion mit geringer Sulfatkonzentration und stärkere Fraktionierung der Schwefel- und Sauerstoffisotope am
gelösten Sulfat auf. Im Gegensatz dazu zeigen die hoch mineralisierten, wasserteilgesättigten Messstellen 7277 und 7278 im
Innenkippenbereich
δ
34
S bzw.
δ
18
O-Werte entsprechend der Eisensulfid-Oxidation. Im Wasser des Punktes 4537 wurde trotz
Anreicherung der Isotopenwerte
δ
34
S und
δ
18
O die höchste Sulfatkonzentration bestimmt. Es könnte sich dabei um ein Misch-
signal von evtl. Bodensulfat oder anderen Sulfidquellen handeln.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 45
Abbildung 2: Zusammenhang zwischen den
δ
18
O-Werten und
δ
34
S-Werten des gelösten Sulfats und der Sulfatkonzent-
ration des Kippengrundwassers Tagebau Nochten
Die Fläche des Kreises repräsentiert den Sulfatgehalt der Probe (Daten vom 18.10.2011).
8.3.4 Bestimmung der δ13C-Gehalte am gelösten anorganischen und organischen Kohlenstoff
Die
δ
13
C-Werte geben Aufschluss über die Herkunft des gelösten anorganischen Kohlenstoffs. Durch die zweite Messserie
werden die bisherigen Erkenntnisse bestätigt. In beiden Untersuchungen sind die Isotopenwerte des gesamtanorganischen
Kohlenstoffs (TIC) stabil und auf mikrobiologische Aktivität zurückzuführen. Die Isotopensignatur des Kohlenstoffs der Grund-
wassermessstellen 4138, 4537, 4538, 7277 und 7278 ist typisch für Umsetzungsprozesse im Bereich der Kohle. Die Messstelle
4539 wird zudem durch weitere Quellen des Kohlenstoffdioxids wie z. B. Bodenwasserzuflüsse beeinflusst. Die Bestimmung
δ
13
C-Werte am gelösten organischen Kohlenstoff zeigen ebenso einen einheitlichen Isotopenwert und sind in Tabelle 1 aufgelis-
tet.
8.3.5
Tritium- und 3H/3He-Altersdatierung am Wasser
Tritium dient der Altersdatierung relativ junger Wässer (N
ESTLER 2003). Die im Juli und Oktober 2011 vom Helmholtz-Zentrum
für Umweltforschung gewonnenen Grundwasserproben und deren Tritiumgehalt sind in Tabelle 1 erfasst. Der Tritiumeintrag der
Grundwasserpegel 4538 und 4539 liegt über dem natürlichen Tritiumgehalt von ca. 5 TU und könnte durch andere Wasser-
strömungen beeinflusst sein. Wenig Tritiumeintrag wurde in den neuen Messstellen der Sukzessions- und Waldfläche bestimmt.
Die Helium-Altersdatierung sollte zusammen mit den Tritiumgehalten der Grundwasserproben Aufschluss über die Altersstruk-
tur des Grundwasserkörpers geben. Es konnten jedoch aus dem Probenwasser keine repräsentativen Daten gewonnen wer-
den. Diese Methode scheint auf Grund von CO
2
-Ausgasungen im Gebiet des Tagebaus für eine Analyse des Kippengrundwas-
seralters nicht geeignet zu sein. Des Weiteren besteht die Gefahr der Kontamination des Probenwassers durch atmosphärische
Einträge.
In einem Vergleich der δ3H-Gehalte mit den δ15N-Ammoniumwerten im Kippengrundwasser hat sich kein linearer Zusammen-
hang gezeigt. Ebenso sind Isotopenwerte des gelösten Nitrats und das Tritiumalter unabhängig voneinander. In Abbildung 3
sind die
Tritiumwerte
den δ34S-Sulfatwerten gegenübergestellt. Weil einzelne Messstellen durch Infiltration „gestört“ sind, konn-
te keine eindeutige Korrelation zwischen den Parameter Alter und der Isotopensignatur des Sulfats nachgewiesen werden.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 46
Abbildung 3: Gegenüberstellung der Tritium-Altersdatierung mit der Isotopensignatur des gelösten Sulfats
Schwarz umkreist sind Wässer (7277, 7278), beeinflusst durch Sulfat aus der Pyritoxidation. Mit einem blauen Ring markiert
sind Wässer (4538), die der quartären Hintergrundsignatur entsprechen.
8.3.6
Radio-Carbon-Altersdatierung am anorganischen Kohlenstoff
In Tabelle 1 sind die gewonnenen Grundwasserproben, deren
14
C-Gehalt und die daraus errechnete Altersdatierung aufgeführt.
Der prozentuale Anteil an modernem Kohlenstoff [pMC] liegt im Innenkippenbereich (7277, 7278) wesentlich geringer (zwischen
zehn und zwölf pMC) als bei der Messstellen im Randbereich der Kippe (4537, 4539) und das daraus kalkulierte Alter beträgt
ca. 18.300 bzw. 17.000 Jahre Before Present [J.BP; (1950)]. Hier ist im Probenwasser ein hoher Anteil an
14
C enthalten, dem-
entsprechend wurden hier wesentlich jüngere Wässer ermittelt (ca. 6.000-8.000 J.BP). Nach diesen Ergebnissen gibt es im
Grundwasserkörper des Tagebaus Nochten große Unterschiede am
14
C-Gehalt und ein hohes Alter der Wässer.
Im Bereich eines Tagebaus ist die starke mikrobielle Aktivität bei der Umsetzung von Kohlenstoffverbindungen, wie sie durch
die
δ
13
C-Isotopensignatur am TIC nachgewiesen wurde, zu bedenken. Deshalb wurde zur besseren Abschätzung der Alters-
struktur des Grundwasserkörpers die Analyse des
14
C-Gehaltes dem Anteil an Tritium gegenübergestellt (Abbildung 4). Im Ver-
gleich der Messwerte wird bestätigt, dass sich der Randbereich und der Innenkippenbereich des Tagebaus unterscheiden las-
sen. Jedoch entspricht der hohe bzw. niedrige
14
C-Gehalt der Messpunkte nicht den zugehörigen Tritiumwerten. Gründe dafür
könnten in Lösung gehende kohlenstoffhaltige Verbindungen, CO
2
-Ausgasung oder weitere Kohlenstoffquellen sein, die zu
niedrigen bzw. höheren Kohlenstoffgehalten führt. In dieser Annahme ist das sich aus dem prozentualen
14
C-Anteil ermittelte
Alter hier fehlerbehaftet.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 47
Abbildung 4: Gegenüberstellung der Altersdatierung durch Kohlenstoff und Tritium
Die Messwerte zeigen keinen einheitlichen Grundwasserkörper, deren Messpunkte in Rand- und Innenkippenbereich unter-
schieden werden kann. In Abhängigkeit der in Lösung gehenden Kohlenstoffverbindungen ist das errechnete
14
C-Alter verzerrt.
In Abbildung 5 wurde das anscheinende Radio-Carbon-Alter den
Daten
von Ammoniumkonzentration und dem Isotopenwert
δ
15
N gegenübergestellt. Der Vergleich von Konzentration mit dem kalkulierten Radio-Carbon-Alter deutet an, dass der Ammoni-
umgehalt zunächst steigt und es später nach anscheinender Verweildauer von 10.000 Jahren zu einem Ammoniumabbau
kommt. Aber die Isotopendaten des gelösten Ammoniums zeigen keine Anreicherung der
15
N-Gehalte, sondern es wurden
leichtere
δ
15
N-Werte ermittelt. Grund dafür könnte die Zersetzung von Kohlenstoffverbindungen durch Mikroorganismen, die
dabei Ammonium freisetzen, sein. Indem anscheinend „jungen“ Wasser ist nur mehr Kohlenstoff aus dem Untergrund gelöst,
während im „alten“ Wasser noch nicht so viel Kohlenstoff und Ammonium ausgelöst wurde. In diesem Fall bleibt die Ammoni-
umquelle zunächst erhalten.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 48
Abbildung 5: Das
14
C-Alter ist durch die Lösung von Kohlenstoffverbindungen im Sediment und mikrobielle Umset-
zungsprozesse im Wasser verzerrt; der Vergleich von Ammoniumgehalt (rechts) und Isotopenwert (links) gegen das
berechnete Alter des Wassers. Durch mikrobielle Untersetzungsprozesse im Sediment und Wasser wird das
14
C-Alter
verzerrt und Ammonium weiterhin freigesetzt.
Die Gegenüberstellung der Radio-Carbon-Altersdatierung mit den
δ
15
N-Werten des gelösten Nitrats (Daten s. Tabelle 1) zeigt
nochmals die Abhängigkeit zur Mobilisierung des Kohlenstoffs.
δ
15
N wird mit abnehmendem
14
C-Gehalt angereichert. Diese
Isotopensignatur des
δ
15
N am gelösten Nitrat deutet auf einen Abbau von Nitrat im Rahmen des Denitrifikationsprozesses hin.
Ein ähnliches Bild ergibt sich bei der Aufstellung der Altersdatierung mit den Sulfatanalysen. Durch die mikrobielle Aktivität bei
der Zersetzung von huminstoffhaltigen Nährstoffen könnte die Sulfatreduktion unterstützt werden (Abbildung 6).
Abbildung 6: Gegenüberstellung der Radio-Carbon-Altersdatierung mit
δ
34
S und dem Gehalt an gelöstem Sulfat
Je mehr huminstoffhaltige (Nähr-)Stoffe nachgeliefert werden, desto mehr wird die Aktivität der Sulfatreduktion unter-
stützt.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 49
8.3.7
Methoden der Altersdatierung im Bergbaugebiet
Die bisherigen Ergebnisse zur Altersdatierung zeigen einen heterogenen Grundwasserkörper, der in allen Messstellen beein-
flusst sein kann durch Mobilisierung von C aus den Sedimenten oder Verdünnung von tritiumfreien bzw. tritiumarmen Wasser
mit kohlenstoffhaltigen Wasser. Ebenso können mikrobielle Stoffumsetzungsprozesse des Kohlenstoffs die Messwerte beein-
flussen.
Die Analyse von Tritium und Radio-Carbon sind nicht kennzeichnend für Ermittlung der Quelle von anorganischen Kontaminan-
ten wie Ammonium, Nitrat, Sulfat. Die
14
C-Isotopensignatur wird verändert durch die Freisetzung von C aus dem Sedimentmate-
rial, dadurch kann das Alter des Wassers im Bergbaugebiet nicht korrekt ermittelt werden.
Allerdings kann die Altersbestimmung von Kippengrundwasser helfen, die mikrobielle Umsetzung von Kontaminanten mit nach-
zuweisen. Die Datierung der Altersstruktur von Wasser im Bergbaugebieten mit Hilfe von Tritium und Radio-Carbon kann beein-
flusst werden durch mikrobielle Stoffumsetzungsprozesse im Wasser und Sediment, Infiltration und Mischung mit anderen koh-
lenstoffhaltigen Wässern sowie CO
2
-Ausgasung und ist nur eingeschränkt möglich. Die Ergebnisse sollten stets geprüft bzw.
weiteren Untersuchungen gegenübergestellt werden.
8.4 Zusammenfassung
In Ergänzung der „Ersten Ergebnisse zur Klärung der Ursachen der hohen Ammoniumbelastung im Grundwasser der rekulti-
vierten Kippe des Tagebaus Nochten“ wurden weitere Messreihen zur Kontrolle der bisherigen Daten durchgeführt. Die isoto-
penhydrochemische Untersuchung des Kippengrundwassers sollten Hinweise zur Umsetzung der Stickstoffverbindungen Am-
monium und Nitrat im Rahmen von „Natural Attenuation“ Prozessen geben. Dazu wurden die
δ
15
N- und
δ
18
O-Gehalte am gelös-
ten Ammonium bzw. Nitrat, die
δ
13
C-Gehalte am gelösten organischen und anorganischen Kohlenstoff und darüber hinaus die
δ
34
S- und
δ
18
O-Gehalte am gelösten Sulfat bestimmt.
Die Isotopenwerte des Ammoniums liegen in der zweiten Messreihe teilweise divergent zum ersten Messlauf, können aber
ebenso in die Domäne typischer Isotopensignale für kohlige Sedimente eingeordnet werden.
Die Analyse der Isotopensignatur vom gelösten Nitrat zeigt Sauerstoffwerte wie Düngemittel, diese könnten jedoch durch atmo-
sphärische Deposition oder Einträge anderer Wasserzuflüsse modifiziert sein. Die Nitratkonzentrationen lagen bei den Untersu-
chungen unter der Bestimmungsgrenze der Analytik, die Isotopensignatur des Nitrats deutet jedoch auf Stickstoffwerte aus
Bodennitraten oder Kohle.
Auch in der zweiten Messreihe konnte keine eindeutige Wechselwirkung der Stickstoffverbindungen Ammonium und Nitrat im
Sinne des Nitrifikationsprozesses nachgewiesen werden.
Auf dem Gebiet der Altkippe Nochten konnte eine positive Korrelation zwischen den Isotopiewerten
δ
34
S bzw.
δ
18
O und der
Sulfatkonzentration nachgewiesen und im weiteren Messlauf bestätigt werden, was auf eine ablaufende mikrobielle Fraktionie-
rung bzw. Umsetzung von Sulfat hindeutet. Am Randbereich mit einem vollgesättigten Wasserkörper ist die Sulfatreduktion
bereits fortgeschritten, während im Innenbereich (7277, 7278) mit den teilgesättigten Bereichen die Sulfatreduktion noch wenig
fortgeschritten ist.
Die Messungen im Oktober 2011 bestätigten die ersten Erkenntnisse zur Analyse von
δ
13
C. Die Werte des gelösten Kohlen-
stoffs sind in der Mehrheit der Messstellen auf mikrobielle Aktivität zurückzuführen und sind typisch für Umsetzungsprozesse im
Bereich der Kohle. Des Weiteren sollten verschiedene Methoden der Altersdatierung bzw. Charakterisierung der Altersstruktur
eines Grundwasserkörpers in einem Tagebau erprobt werden, dafür wurde der Tritium- und Heliumgehalt sowie das Radio-
Carbon-Alter bestimmt.
Die bisherigen Ergebnisse beider Messreihen zur Altersdatierung mittels
δ
3
H-Bestimmung zeigen einen heterogenen Grund-
wasserkörper, der in allen Messstellen beeinflusst sein könnte durch Mischung von tritiumfreiem bzw. tritiumarmem Wasser. Im
rekultivierten Tagebau Nochten ist von einem rezenten Grundwasser, das nur wenige Jahrzehnte alt ist, auszugehen. Ein er-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 50
kennbarer Zusammenhang zwischen Tritiumalter und den Isotopenwerten von Ammonium oder Nitrat konnte bisher nicht ermit-
telt werden. Weil einzelne Messstellen durch Infiltration „gestört“ sind, konnte ebenfalls keine eindeutige Korrelation zwischen
den Parameter Tritiumalter und der Isotopensignatur des Sulfats nachgewiesen werden.
Die
14
C-Daten und das daraus ermittelte Kippenwasseralter kann durch in Lösung gehende kohlenstoffhaltige Verbindungen
verzerrt werden. In der Gegenüberstellung mit der Konzentration und dem Isotopensignal am Ammonium wird erkennbar, dass
es eine Abhängigkeit zur Mobilisierung des Kohlenstoffs gibt und dass anderseits die Ammoniumquelle zunächst erhalten bleibt.
Durch die Freisetzung von C aus dem Sedimentmaterial und mikrobielle Stoffumsetzungsprozesse können natürliche Selbstrei-
nigungsprozesse wie Sulfatreduktion und Denitrifikation unterstützt werden.
Die Altersbestimmung von Kippengrundwasser kann helfen, die mikrobielle Umsetzung von Kontaminanten mit nachzuweisen.
Die Datierung der Altersstruktur von Wasser im Bergbaugebieten mit Hilfe von Tritium und Radio-Carbon kann im Besonderem
beeinflusst werden durch mikrobielle Stoffumsetzungsprozesse im Wasser und Sediment, Infiltration und Mischung mit anderen
kohlenstoffhaltigen Wässern sowie CO
2
-Ausgasung und ist nur eingeschränkt möglich.
Literatur
CASCIOTTI, K.L.; SIGMAN, D.M.; HASTINGS, M.G.; BOHLKE, J.K.; HILKERT, A. (2002): Measurement of the Oxygen Isotope Composi-
tion of Nitrate in Seawater and Freshwater Using the Denitrifier Method, Anal. Chem. 74(19), 4905-4912.
H
OTH, N.; RAMMLMAIR, N.; GERTH, J.; HÄFNER, F. (2008): Leitfaden: Natürliche Schadstoffminderungsprozesse an Bergbaukip-
pen/-halden und Flussauensedimenten; KORA Themenverbund 6.
K
ENDALL, C. & MCDONELL, J.J. (Hrsg.) (1998): Isotope tracers in catchment hydrology, Elsevier, Amsterdam, 519-576 S.
N
ESTLER, A. (2009): Brief introduction into the nitrate isotope methodology and analysis; European Commission Joint Research
Centre, Institute for Reference Materials and Measurements, Geel, Belgien.
N
ESTLER, W.; GRISCHEK, T. (Hrsg.) (2003): Handbuch Wasserversorgung und Sulfatbelastung des Grundwassers unter land- und
forstwirtschaftlich genutzten Flächen, Forschungszentrum Karlsruhe, 135-218 S.
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) (2009): Grundwasser – Altlasten aktuell, Schriften-
reihe, Heft 37/2009, 1-16 S.
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) (2010): Grundwasser – Altlasten aktuell, Schriften-
reihe, Heft 28/2010, 23-30 S.
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) (2011): Grundwasser – Altlasten – Boden aktuell,
Schriftenreihe, Heft 45/2011, 24-37 S.
S
IGMAN, D.M.; CASCIOTTI, K.L. et al. (2001): A Bacterial Method for Nitrogen Isotope Analysis of Nitrate in Seawater and Fresh-
water, Anal. Chem. 73(17), 4145-4153.
S
TIEHL, G. & LEHMANN, M. (1980): Isotopenvariationen des Stickstoffs humoser und bituminöser natürlicher organischer Sub-
stanzen, Zentralinstitut für Isotopen- und Strahlenforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR.
IAEA: Startseite des IAEA Water Resources Programme mit zahlreichen frei verfügbaren Veröffentlichungen der IAEA:
http://www-naweb.iaea.org/napc/ih/index.html
Für die Unterstützung des Projektes und die Diskussionsbeiträge bedanken wir uns bei der Vattenfall Europe Mining AG, Dr.
Thomas Koch, dem Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann und Dr. Sabine Willscher von der TU Dresden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 51
9 Bewertung von Mineralölkohlenwasser-
stoffen (MKW) anhand von Fraktionen
Antje Sohr – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
In der Altlastenbearbeitung sind Mineralölschäden relativ häufig anzutreffen. Daraus ergibt sich auch die Notwendigkeit zu ent-
scheiden, ab wann ein Mineralölschaden im Boden (MKW-Belastung) einer Sanierung bedarf und wann er unproblematisch ist.
Eine Bewertung erfolgt wirkungspfadbezogen. Hauptwirkungspfade sind dabei der Pfad Boden - Grundwasser und der Direkt-
pfad Boden - Mensch. Zum Schutz des Grundwassers gibt es einen Sickerwasser-Prüfwert für MKW in der BBodSchV. Ein
Prüfwert für den Boden (Direktpfad Boden - Mensch) existiert nicht. Der Bedarf zur Festlegung eines Prüfwertes wurde vom
Vollzug schon länger signalisiert. Das Umweltbundesamt beauftragte deshalb die Firma Forschungs- und Beratungsinstitut
Gefahrstoffe (FoBiG) und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) mit der Bewertung von MKW im Boden
mit dem Ziel der Ableitung von Prüfwerten. Diese Prüfwertableitung liegt seit 2005 vor, ist aber noch nicht flankiert mit einer
entsprechend genormten Analytikvorschrift. Im Folgenden soll der Sachstand beschrieben werden, sodass bei Bedarf im Einzel-
fall die Bewertung dieser MKW-Fraktionen verwendet werden kann.
Die Schwierigkeit in der Bewertung von Summenparametern liegt in der großen Bandbreite von physikalischen, chemischen
und toxikologischen Eigenschaften der Einzelsubstanzen. MKW können Hunderte von Einzelverbindungen enthalten. Für die
Bewertung hat FoBiG eine Methode erarbeitet, angelehnt an Vorschläge aus den USA. Dabei werden die MKW in aliphatische
und aromatische Kohlenwasserstoffe unterteilt, außerdem entsprechend ihrer Siedepunkte und Laufeigenschaften im
Gaschromatogramm in Fraktionen. So entstehen die folgenden Fraktionen, wobei die Eigenschaften der Verbindungen durch
die äquivalente Kohlenstoffzahl (EC) charakterisiert werden. Jede Fraktion ist toxikologisch durch eine Indikatorsubstanz ge-
kennzeichnet.
Tabelle 1: Charakteristische Fraktionen von Mineralölkohlenwasserstoffen mit Indikatorsubstanzen
(FoBiG & BAM 2005)
Fraktionen Aromaten
Indikatorsubstanzen
Aromatisch, EC < 9
Einzelstoffbewertung
Aromatisch, EC > 9 bis 10
Trimethylbenzole
Aromatisch, EC > 10 bis12
Naphthalin
Aromatisch, EC > 12 bis 15
Naphthalin
Aromatisch, EC > 15
Bewertung von PAK
Fraktionen Aliphaten
Aliphatisch, EC < 6
Einzelstoffbewertung
Aliphatisch, EC > 6 bis 8
Cyclohexan
Aliphatisch, EC > 8 bis 10
White Spirit (aromatenfrei)
Aliphatisch, EC > 10 bis 12
White Spirit (aromatenfrei)
Aliphatisch, EC > 12 bis 16
White Spirit (aromatenfrei)
Aliphatisch, EC > 16 bis 34
Weiße Öle
Aliphatisch, EC > 34
nicht relevant

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 52
Es wurden die folgenden Szenarien betrachtet:
Tabelle 2: Nutzungsszenarien und Aufnahmepfade nach B
ACHMANN et al. (FoBiG & BAM 2005)
Nutzungsszenario
orale Bodenaufnahme
inhalative Staubaufnahme
dermaler Bodenkontakt
Aufnahme über Raumluft
Kinderspielflächen
X
X
X
Wohngebiete
X
X
X
x
Park- und Freizeitanlagen
X
X
x
Industrie- und Gewerbe-
grundstücke
x X
Im Ergebnis der Bewertung über Indikatorsubstanzen konnten für folgende Fraktionen Prüfwertvorschläge erarbeitet werden
(Tabelle 3):
Tabelle 3: Nutzungsabhängige Prüfwertvorschläge für MKW-Fraktionen (in mg Schadstoff pro kg Boden)
(FoBiG & BAM 2005)
Fraktion
Kinderspielflächen
Wohngebiete
Park- und Freizeitanlagen
Industrie- und Gewerbe-
grundstücke
Aromatisch, AR1
EC > 9 bis 10
100
100
-
500
Aromatisch, AR2
EC > 10 bis 12
20
20
-
80
Aromatisch, AR3
EC > 12 bis 15
70
70
-
350
Aliphatisch, AL1
EC > 6 bis 8
20
20
-
200
Aliphatisch, AL2
EC > 8 bis 10
30
30
-
300
Aliphatisch, AL3
EC > 10 bis 12
150
150
-
1500
Aliphatisch, AL4
EC > 12 bis 16
700
700
-
7000
Die Summe aller Konzentrationen der Verbindungen einer Fraktion wird dann mit dem entsprechenden Prüfwert verglichen. Es
ist also noch eine Methode erforderlich, die die analytische Erfassung der Summe der Verbindungen der jeweiligen Fraktionen
ermöglicht.
Erste analytische Methodenentwicklungen erfolgten im Rahmen des o. g. Forschungsvorhabens durch die BAM. Es schloss
sich eine „Machbarkeitsstudie zur Durchführung von standortspezifischen Untersuchungen bezüglich der Bestimmung toxikolo-
gisch relevanter MKW-Fraktionen“ an (BAM 2010). Auftraggeber war das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie und das Landesamt für Natur und Umwelt Schleswig-Holstein. Das Vorhaben wurde 2010 abgeschlossen und
beinhaltete die Untersuchung von realen Altlastenböden mit einer von der BAM entwickelten neuen Methode einschließlich
weiterer Vergleichsmethoden zur analytischen Bestimmung der Fraktionen. Die verschiedenen Methoden basieren auf einer
Identifikation mittels GC-MS bzw. GC-FID. Einbezogen wurden hierbei auch internationale Normungsbestrebungen. Der nächs-
te Schritt wird die Testung der Robustheit der favorisierten Methode für die eher leichtflüchtigen MKW-Verbindungen in einigen

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 53
Laboren sein. Hier ist der Zeitraum 2014 avisiert. Es geht dabei zunächst um die Bestimmung der fünf Fraktionen AL 1 bis AL 3
und AR 1 bis AR 2 mittels HS-GC-MS in Anlehnung an die DIN ISO 22155.
Die durchgeführte Prüfwertableitung hat ergeben, dass der inhalative Pfad der leichtflüchtigen Verbindungen im Altlastenbe-
reich entscheidungsrelevant ist.
In Sachsen liegen bisher Orientierungswerte für MKW (C
10
bis C
40
nach DIN 16703) vor (LfULG 2011). Diese können in speziel-
len Einzelfällen mit der fraktionierten Bewertung untersetzt werden.
Literatur
Bundesanstalt für Materialforschung und Materialprüfung (2010): Machbarkeitsstudie zur Durchführung von standortspezifi-
schen Untersuchungen bezüglich der Bestimmung toxikologisch relevanter MKW-Fraktionen. Sächsisches Landesamt für
Umwelt und Geologie, Landesamt für Natur und Umwelt Schleswig-Holstein
FoBiG & BAM (2005): Bewertung von Mineralölkohlenwasserstoffen und Erarbeitung einer Begründung für einen Prüfwert ge-
mäß BBodSchV für den Direktpfad Boden-Mensch. UBA, UFOPLAN, FKZ 203 74 274
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (2011): Bewertungshilfen bei der Gefahrenverdachtsermitt-
lung in der Altlastenbehandlung

Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 54
10 Kurze Reflektion zweier Kolloquien 2012
10.1 XXII. Sächsisches Altlastenkolloquium
Christina Lausch – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Am 08./09.11.2012 luden der Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau (BWK), Landesverban-
des Sachsen, als Veranstalter, das Dresdner Grundwasserforschungszentrum e. V. (DGFZ) als Partner und das Sächsische
Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft als Schirmherr in den Ballsaal Lindengarten des Quality Hotel Plaza in Dres-
den zum XXII. Sächsischen Altlastenkolloquium ein.
Ökologische Altlasten zu behandeln und in verwertbare Flächen zu überführen, ist auch im Jahr 2012 immer noch relevant.
Dieser Prozess ist aber einem stetigen Wandel unterworfen. Zum einen entwickelt sich der Stand der Sanierungstechnik weiter,
zum anderen ändern sich die ökonomischen Rahmenbedingungen. Was bleibt, ist das Ziel, die Altlastenbehandlung so nach-
haltig wie möglich zu gestalten.
Auch in diesem Jahr gab es wieder zahlreiche spezifische Altlastenthemen, die einem interessierten Fachpublikum vorgestellt
und mit ihm diskutiert wurden. So gliederte sich das Programm in fünf Themenblöcke, in denen das breite Spektrum der tägli-
chen Altlastenbearbeitung angesprochen wurde. Angefangen von den bodenschutzrechtlichen Grundlagen bis hin zu ausge-
wählten Fallbeispielen, wurden neben Vorträgen sächsischer Vertreter auch Kollegen aus Bundes- und Länderbehörden sowie
Firmen und Forschungseinrichtungen aus dem gesamten Bundesgebiet eingeladen. Im Weiteren wurden Themen aus der Alt-
lastenfreistellung und der Flächenrevitalisierung vorgetragen.
In den Beiträgen der Forschungseinrichtungen und Ingenieurbüros wurde über neue und innovative Verfahren der Altlastensa-
nierung berichtet. Eine Ausstellung der Firmen, Forschungsinstitute und Verbände bereicherte wieder das Kolloquium.
Das XXIII. Sächsische Altlastenkolloquium findet 2014 wieder in Dresden statt.
10.2 Weiterbildung „Repräsentative Grundwasser-
probennahme“
Eike Barthel, Jörg Kunze, Dr. Peter Börke – Fachliche Leitung des Arbeitskreises Grundwasserbeobachtung
Der Arbeitskreis „Grundwasserbeobachtung“ führt seit 2002 in einem zweijährigen Rhythmus Weiterbildungsveranstaltungen
zum Thema Grundwasserprobennahme durch. Dem Arbeitskreis gehören die Landesumwelt- und Geologiebehörden der Län-
der Sachsen, Sachsen-Anhalt, Brandenburg sowie das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig-Halle und seit 2011
auch das Land Berlin an. Die Veranstaltungen haben neben der Grundwasserprobennahme auch ein vielfältiges Themenspekt-
rum rund um die Grundwasserbeobachtung. Auf Wunsch vieler Teilnehmer werden auch Elemente wiederholt. Die Weiterbil-
dung fand am 06. und 07.11.12 in Dresden-Pillnitz statt; folgende Kenntnisse konnten vertieft werden:
Bau von Grundwassermessstellen
Qualifiziertes Grundwassermonitoring
Spurenstoffe im Grundwasser
Ursachen und Wirkungen hoher Grundwasserstände
Der Vortragsteil wurde im Anschluss durch ein Praktikum auf dem Betriebsgelände der Stadtentwässerung Dresden GmbH in
Dresden-Kaditz ergänzt.

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Abbildung 1: Eröffnung der Weiterbildung durch den ständigen Vertreter des Präsidenten des LfULG, Heinz Gräfe
(links), mit im Bild: Dr. Andreas Eckardt, Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (2. v. l.), Karin
Kuhn, LfULG (3. v. l.), Mathias Weiland, Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt
(4. v. l.)
Heinz Gräfe, ständiger Vertreter des Präsidenten des LfULG, eröffnete die Veranstaltung. Karin Kuhn ging auf die 100-jährige
Tradition der staatlichen Grundwasserbeobachtung im mitteldeutschen Raum ein und verwies insbesondere darauf, dass die
Anfänge der Grundwasserstandsbeobachtung in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts nicht nur wasserwirtschaftlichen,
sondern vor allem kommunalhygienischen Bezug hatten. Mathias Weiland gab einen Überblick über die Anforderungen an die
Grundwasserbeobachtung seit Einführung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie in Verbindung mit der Grundwasserrichtli-
nie.
Hohe Grundwasserstände in den Jahren 2010 und 2011 waren in ganz Mitteldeutschland zu verzeichnen. Mit den Vorträgen
von Andrea Prüß und Christiana Mühlner vom LHW Sachsen-Anhalt sowie Alexander Limberg von der Senatsverwaltung für
Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz Berlin wurde das Spannungsfeld zwischen Eigenvorsorge der von hohen Grund-
wasserständen Betroffenen sowie Haftungsfragen aufgezeigt. Ausgewählte Aspekte des Grundwassermanagements in einer
Großstadt wurden von Kirsten Ullrich (Stadtverwaltung Dresden) beleuchtet.
Ein umfangreicher Vortragsblock widmete sich neuen analytische Möglichkeiten und Kriterien zur Bewertung von Spurenstoffen
sowie deren Vorkommen in Grund- und Oberflächengewässern, insbesondere auch in urbanen Bereichen. Dabei stehen Phar-
mawirkstoffe, Pflanzenschutzmittel und deren Metaboliten sowie Industriechemikalien im Vordergrund der Betrachtungen, wie
von Rüdiger Wolter vom Umweltbundesamt Dessau-Roßlau vorgetragen.
Inwieweit die Interaktion zwischen Oberflächen- und Grundwasser und damit auch der Stoffeintrag mittels der Temperatur als
Tracer detektiert werden kann, wurde durch Christian Schmidt vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig-Halle er-
läutert. Welche Rolle spielt die Mikrobiologie bei Stoffumsatz und Stoffaustrag in Kippen- und Haldenstandorten des Bergbaus?
Dieser Frage ging Dr. Sabine Willscher von der Technischen Universität Dresden nach.

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Schriftenreihe des LfULG, Heft 41/2012 | 56
Der letzte Vortragsblock widmete sich ausführlich dem neuen Merkblatt „Bau von Grundwassermessstellen“ des Arbeitskreises
Grundwasserbeobachtung, welches anhand von Beispielen im Festgesteinsbereich erläutert wurde. Große Unterstützung bei
Bau und Funktionsfähigkeitsprüfung von Grundwassermessstellen können geophysikalische Messverfahren liefern. Es sollten
hierzu solche Verfahren bevorzugt eingesetzt werden, die die Hinterfüllung der Bohrlochwand untersuchen, um das Vorhanden-
sein und die Lage von Tonsperren nachzuweisen.
Die Vorträge sind auf der Internetseite des Arbeitskreises Grundwasserbeobachtung unter
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/wasser/10828.htm
eingestellt.
Abbildung 2: Vorführung von Bohrlochgeophysik (Bildmitte: Karsten Baumann, Bohrlochgeophysik Storkow GmbH)
Die meisten Teilnehmer besuchten das Praktikum, bei dem geophysikalische Messgeräte und eine Grundwasserprobennahme
demonstriert wurden. Ergänzt wurde das Praktikum durch Vorführungen und interessante Beiträge von Mitarbeitern der Stadt-
entwässerung Dresden GmbH auf dem betriebseigenen Klärwerksgelände.

Herausgeber:
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden
Telefon: +
49 351 2612-0
Telefax: +
49 351 2612-1099
E-Mail: lfulg@smul.sachsen.de
www.smul.sachsen.de/lfulg
Autoren:
Antje Sohr, Sabine Gruhne, Christina Lausch, Dr. Natalja Barth, Kati Kardel,
Bernd Siemer, Heiko Ihling, Holger Forberg, Günter Rank, Dr. Peter Börke
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Dr. Erik Nowak
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
Jan Becker, Dr. Sabine Willscher, Doreen Knippert, Denise Kühn
TU Dresden, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten
Kay Knöller, Christina Jeschke
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Dep. Catchment Hydrology
Redaktion:
Christina Lausch
LfULG, Abteilung Wasser, Boden, Wertstoffe/Referat Boden, Altlasten
Zur Wetterwarte 11, 01109 Dresden
Telefon: + 49 351 8928-4209
Telefax: + 49 351 8928-4099
E-Mail: Christina.Lausch@smul.sachsen.de
Redaktionsschluss:
22.11.2012
ISSN:
1867-2868
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