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Fachstudie „Quellregion Erzgebirge"

Logo Technische Universität Bergakademie Freiberg

Das Einzugsgebiet der Mulde breitet sich über ca. 7.400 km² von der Tschechischen Republik über Sachsen bis Sachsen-Anhalt aus, bevor die Mulde bei Dessau in die Elbe mündet. Damit hat sie einen Anteil von 5 % am Elbe-Einzugsgebiet.


Das Mulde-Einzugsgebiet stellt auch heute noch eine wesentliche überregionale Quelle für Schwermetalle und Arsen in der Elbe dar. Die Teileinzugsgebiete Freiberger und Zwickauer Mulde sind durch zahlreiche Mineralisationen und Lagerstätten gekennzeichnet, die im Zuge des erzgebirgischen Bergbaus seit über 800 Jahren abgebaut und verarbeitet wurden. Damit sind primär geogen vorhandene Elementanreicherungen in Gesteinen, Böden und Gewässersedimenten durch sekundäre anthropogene Belastungen überprägt worden, deren Anteil heute nur schwer abgeschätzt werden kann.

Die Mulde wurde bereits Anfang der 1990er Jahre als belastungsrelevanter Zufluss der Elbe erkannt und stellt auch heute noch eine wesentliche überregionale Quelle vor allem für Schwermetalle und Arsen in der Elbe dar. Ursächlich für die Belastungen sind die geogenen Besonderheiten im Einzugsgebiet.

Einzugsgebiet Mulde

Übersicht über die Lage des Muldeeinzugsgebietes im Elbeeinzugsgebiet (Quelle: A. Greif 2013)

Insbesondere die Emissionen aus dem Erzbergbau gelangen sowohl über die beiden Nebenflüsse Freiberger und Zwickauer Mulde in die Vereinigte Mulde als auch über den Rothschönberger Stolln in die Triebisch und somit direkt in die Elbe. Als besonders relevant gelten in diesem Zusammenhang das als prioritär gefährlich ausgewiesene Element Cadmium, weiterhin Arsen und die Schwermetalle wie Blei, Kupfer, Nickel, Uran und Zink.

Zur Klärung dieses bergbaugeprägten Einflusses der Stoffausträge aus der Mulde in die Elbe wurde die TU Bergakademie Freiberg durch die BUE Hamburg mit einer „Studie zur Charakterisierung der Schadstoffeinträge aus den Erzbergbaurevieren der Mulde in die Elbe" beauftragt.

Hauptbelastungsgebiete der Mulde

Lage der Hauptbelastungsgebiete im Muldeeinzugsgebiet (Quelle: A. Greif 2013)

Mineralisationen und Bergbaugebiete an der Mulde

Übersicht über die Mineralisationen und bedeutenden Bergbaureviere im oberen Einzugsgebiet der Mulde (Quelle: Beuge et al. 1999)

Ergebnisse der Studie

Die Mulde als eine wesentliche überregionale Quelle für Schwermetalle und Arsen in der Elbe ist durch zahlreiche Mineralisationen und Lagerstätten in den Teileinzugsgebieten der Freiberger und Zwickauer Mulde gekennzeichnet, die im Zuge des erzgebirgischen Bergbaus seit über 800 Jahren abgebaut und verarbeitet wurden.

Die bergbaugeprägten Belastungen setzen bereits in den Oberläufen und Nebenflüssen ein und erreichen durch die Passage der zwei großen Bergbau- und Industriegebiete Freiberg an der Freiberger Mulde und Aue-Schlema an der Zwickauer Mulde ihr Maximum. Sowohl im Wasser als auch in den schwebstoffbürtigen Sedimenten lässt sich die regionale Herkunft der einzelnen Elemente nachweisen.

Die Elemente Zink, Cadmium, Blei und Kupfer haben ihren Belastungsschwerpunkt im Einzugsgebiet der Freiberger Mulde, die Elemente Uran und Nickel stammen überwiegend aus der Zwickauer Mulde. Das Element Arsen ist ein Belastungselement in beiden Flusssystemen.

In den Belastungsgebieten an der Freiberger und Zwickauer Mulde wurden die maßgeblichen Punktquellen ermittelt und quantifiziert. Einen wesentlichen Einfluss auf die Fließgewässer üben Sickerwasserzuflüsse aus Bergbau- und Aufbereitungshalden sowie Grubenwässer gefluteter Gruben, die nur teilweise behandelt werden, aus.

Rösche des Rothschönberger Stollns

Rösche des Rothschönberger Stollens, Entwässerung in die Triebisch (Foto: Ilka Keller)

Stollen

Stollen wurden im erzgebirgischen Bergbau in der Regel zur Wasserlösung der Gruben und zum Erztransport angelegt. Die wasserabtragende Funktion erhält sich auch nach Abwerfen der Gruben. Je nach Größe und Tiefe des aufgefahrenen Hohlraums, des eingebrachten Versatzes, der anstehenden Mineralisationen und des Flutungsniveaus stellen sich abhängig von vertikal versickernden Niederschlägen, lateral einströmenden Grundwässern und aufsteigenden Tiefenwässern spezifische hydrodynamische Gleichgewichtszustände ein, die dem ausfließenden Grubenwasser die jeweilige stoffliche Charakteristik verleihen.

Aufgrund dieser Prozesse sind Stollen als mineralisations- und altbergbaubedingte Quellen, Punktquellen im System, aus denen auch weiterhin mit Schwermetall- und Arsen-Emissionen zu rechnen ist.

Halden

Halden beherbergen ein breites stoffliches und häufig enormes mengenmäßiges Inventar an Umweltschadstoffen. Das als „taub" bewertete Gestein wurde seit Jahrhunderten nahe den die Gruben erschließenden Schächte und Stollen und somit häufig entlang der Ufer aufgeschüttet. Mit fortschreitender Gewinnungstätigkeit kamen Halden der Aufbereitungs- und Verhüttungsrückstände und schließlich auch Abfälle der modernen metallurgischen Produktion hinzu. Je nach Wissen und technischem Stand konnten noch nicht alle heute als Wertstoffe bekannte Elemente gewonnen werden und gelangten auf die Halden. Neben den Bergehalden, die überwiegend grobe erzarme Gesteinsbruchstücke enthalten, sind die sogenannten Tailings als gut aufgearbeitete feinkörnige Ablagerungen mit hohem Schadstoffpotential hervorzuheben.

Neben der teilweise problematischen Standsicherheit resultieren aus diesen Anlagen die weit größeren Schadstoffemissionen in die Umwelt. Je nach dem Grad ihrer Sanierung geben Halden hauptsächlich über den Wasserpfad Schadstoffe in die Umwelt ab. Die Haldenschüttungen besitzen in der Regel keine Basisabdichtung, so dass lateral einströmendes Grundwasser Lösungsmechanismen in Gang setzen kann. Die aus der Abwägung der Verhältnismäßigkeit zwischen Umweltgefährdung und Bearbeitungsaufwand getroffene Entscheidung der standsicheren Endverwahrung der Halden an Ort und Stelle führt mit der Maßnahme einer Abdichtung bzw. Abdeckung der Oberfläche zur Unterbrechung bzw. Reduzierung der Wasserpfade und somit zu einer Emissionsminderung.

Mit der bestehen bleibenden Restkontamination in Form von Sickerwässern ist auch weiterhin zu rechnen. Eine Behandlung dieser Wässer wird nur im Einzelfall nach einer genauen Kosten-Nutzen-Rechnung möglich sein.

Freiberger Mulde

Freiberger Mulde am Standort Hütte Muldenhütten (Foto: Dr. René Schwartz)

Maßnahmen

Für alle Maßnahmen wurde in der Vergangenheit die Frage nach der Wahrung der Verhältnismäßigkeit zwischen Umweltgefährdung und Bearbeitungsaufwand gestellt, dies wird sich auch zukünftig nicht ändern. Es ist unstreitig, dass die von Grubengebäuden, Altablagerungen und sonstigen kontaminierten Flächen ausgehenden Umweltgefährdungen reduziert und minimiert werden müssen. Selbst mit großem Aufwand wird es nicht möglich sein, den vorbergbaulichen bzw. vorindustriellen Zustand wiederherzustellen. Vielmehr gehen die aktuellen Sanierungskonzeptionen dahin, durch den Ansatz der Emissionsminderung die Transportpfade zu reduzieren (Wasserweg) bzw. zu unterbrechen (Luftpfad). Die verbleibende Restkontamination ist fallspezifisch unter Beachtung der Exposition der Altlast und der bestehenden Belastung des Umfeldes zu definieren (Mollée 2003). Die Belastung der Freiberger Mulde ist aufgrund der nachgewiesenen diffusen Belastung nicht auf das Maß der Vorbelastung (insbesondere Cadmium) rückführbar. In der Zwickauer Mulde sind bereits Vorbelastungen zu Beginn des Belastungsgebietes Aue-Schlema vorhanden. Dafür wirkt die Talsperre Eibenstock bei den Elementen Arsen und Uran zu einem gewissen Prozentsatz als Sedimentationsfalle.

Zeitliche Entwicklung der Konzentrationen im Sediment der Mulde

Zeitliche Entwicklung der Konzentrationen im Sediment der Mulde 1999-2011 unter Berücksichtigung der Hauptbelastungsgebiete (Quelle: Greif 2013); Cd-Gesamtgehalte (Quelle der Gewässergütedaten: LfULG 2012a) - Zum Vergrößern bitte anklicken!

Roter Graben

Roter Graben mit Mundloch des Verträglichen Gesellschaftsstollens (Foto: Ilka Keller)

Im Belastungsgebiet Freiberg stellt der Rote Graben als Reaktions-, Sedimentations- und (versus) Transportraum einen Schwerpunkt der Schadstoffbelastung dar.

Aus den identifizierten hydraulischen und stofflichen Problemen ergibt sich dringender Handlungsbedarf. Es gilt, einerseits die hydraulischen Verhältnisse zu verbessern, die identifizierten (Schad-)Stoffströme zu quantifizieren und zu entkoppeln, sowie andererseits die Schadstoffeinträge (durch passive oder technische Maßnahmen) zu minimieren.

Download

„Studie zur Charakterisierung der Schadstoffeinträge aus den Erzbergbaurevieren der Mulde in die Elbe“ (Annia Greif, TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mineralogie) [pdf-Datei, 9 MB]