Innovative Ansätze zur Behebung von Umweltschäden. Von Lydia Rösel

Forschung


In meinem Dissertationsvorhaben untersuche ich die Belastung von Grund- und Oberflächenwasser in Ostdeutschland durch die jahrzehntelange Bergbautätigkeit im Lausitzer Braunkohlerevier und den Kalibergbau im Thüringer Südharzrevier. Die bergbaubedingte Versauerung und Versalzung der Gewässer beeinträchtigen massiv das ökologische Gefüge in den Gewässern, verändern die Wasserchemie, erschweren die Trinkwasseraufbereitung und greifen im und am Wasser stehende Bauwerke an. Die Bergbauhinterlassenschaften werden noch für viele weitere Jahrzehnte für die stetige Belastung der Gewässer und die daraus resultierenden Folgen sorgen.
Meine Forschung soll mit neuen Ansätzen einen Beitrag zur Eindämmung der Gewässerbelastung leisten. Da meine Forschungsvorhaben auch einen praktischen Bezug haben, kann ich gleichzeitig akademische Forschungslücken und anwendungsorientierte Wissenslücken schließen. Dies soll die zielgerichtete Umsetzung geeigneter Maßnahmen auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse erleichtern und verbessern.
Meine Arbeit besteht aus drei Teilen, die unterschiedliche innovative Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität betrachten.

Im ersten Teil meiner Dissertation beschäftigte ich mich mit der Versauerung des Grund- und Oberflächenwassers – ein weltweites Problem in vielen Bergbauregionen. Bei der Förderung von Kohle oder Erzen gelangen auch Gesteine und Minerale an die Oberfläche, die dann zerfallen und große Mengen gelöster Stoffe freisetzen. Im Lausitzer Braunkohlerevier geht die Versauerung daher mit hohen Konzentrationen an Eisen und Schwefel einher. Mit chemischen und technischen Reinigungsmaßnahmen gelang es bisher nicht hinreichend, Eisen und Schwefel gleichzeitig aus dem Wasser zu entfernen, um dauerhaft eine Versauerung zu verhindern. In meinem Ansatz untersuche ich deshalb den natürlichen Bildungsprozess von Eisendisulfid (Pyrit). Es handelt sich dabei um ein Mineral, welches aus Eisen und Schwefel besteht und unter Abwesenheit von Sauerstoff stabil vorliegt. Pyrit entsteht unter sauerstofffreien Bedingungen in organischen Böden über mehrere Zwischenschritte unter Beteiligung von Mikroorganismen. Exakt diese Bedingungen herrschen in intakten Mooren. Da intakte Moore selten sind, untersuche ich in einem Laborexperiment, ob sich trockengelegte Moore in der Nähe von Bergbauflächen quasi zu einem natürlichen „Filter“ revitalisieren lassen. Im Zuge dessen kann auch Pyrit neu gebildet und die Versauerung im Grund- und Oberflächenwasser reduziert werden.

Die bergbaubedingte Versalzung von Gewässern ist der Untersuchungsgegenstand im zweiten Teil meiner Arbeit. Die Reste des Kalibergbaus sind im Norden Thüringens zu enormen Kegeln aufgehaldet. Das Regenwasser löst große Mengen Salz aus dem Haldenkörper, transportiert es in das Grund- und Oberflächenwasser, mit dem es weiträumig in der Landschaft verteilt wird. Die bisherige Abdeckungspraxis und die Begrünung der Kalihalden sind nicht ausreichend, um den Salzaustrag auf ein umweltverträgliches Minimum zu reduzieren. Mit einer Wasserhaushalts-Modellierung berechne ich, ob eine neuartige Dichtschicht den Salzaustrag weiter reduzieren kann. Das Material für die Dichtschicht besteht zum größten Teil aus Eisen und ist aufgrund seiner geochemischen Zusammensetzung komprimierbar, umweltverträglich und standsicher. Über seine Eignung bei der Reduktion von Salzausträgen ist aber bisher nichts bekannt.

Im dritten Teil meiner Dissertation untersuche ich mit Hilfe geostatistischer Methoden, ob die bergbaubedingten Stoffeinträge aus der Lausitz einen Einfluss auf die Ausbreitung des Schilfs am Ufer der Berliner Gewässer haben. Das Schilf trägt entscheidend zur Vorreinigung des Trinkwassers für die Stadt Berlin bei und ist damit von großer Bedeutung. Die Spree verbindet das nahegelegene Lausitzer Braunkohlerevier mit Berlin. Durch die Bergbautätigkeit ist in der Spree die Sulfatkonzentration in den letzten Jahren stetig angestiegen. Eine zu hohe Sulfatkonzentration könnte im Wurzelbereich des Schilfgürtels toxisch wirken, was die Pflanzen absterben ließe – mit erheblichen ökologischen und wasserwirtschaftlichen Folgen.

Lydia Rösel, M.Sc. promoviert im Fach Ökologie in Berlin. Sie ist seit April 2019 in der Promotionsförderung der FNF.

freiraum #66