Was enthalten eigentlich Grubenwässer

Acid Mine Drainage (AMD), saure Bergbauwässer, die hohe Konzentrationen an gelösten Metallen enthalten, sind die Hauptumweltbelastung, die bei Bergbauarbeiten entsteht. Unkontrolliertes Ablassen von saurem Grubenwasser kann für hunderte oder sogar tausende Jahre immense Gefahren für Boden, Gewässer, Mensch und Biosphäre bedeuten.

Ein Verständnis für den Umfang der Entstehung von sauren Bergbauwässern und die Entwicklung geeigneter Sanierungsstrategien stellen eine erhebliche technische Herausforderung dar. Deshalb wurde das Projekt "Copper isotopes as indicators of redox processes during acid mine drainage generation and mitigation" (CORAGEM) zur Untersuchung geochemischer Prozesse im Bergbau ins Leben gerufen.

Die Projektpartner verwendeten neue analytische Verfahren wie etwa die Analyse von schweren stabilen Isotopen in Kombination mit Synchrotron-Röntgenabsorptionsspektroskopie. Sie konzentrierten sich gleichermaßen auf unübliche stabile Metallisotope wie etwa Kupfer, Zink (Zn) und Nickel.

Neben ihrer Funktion als essentielle Mikronährstoffe für viele Organismen sind diese Elemente für das Wirtschaftswachstum von Bedeutung. Gleichzeitig sind sie aber auch übliche Schadstoffe in Bergwerken. Somit sind ihre potenziell schädlichen und toxischen Wirkungen auf Mikroorganismen und Vegetation von besonderer Wichtigkeit.

Untersuchungen zu diesen Isotopen wurden in Umweltsystemen wie zum Beispiel Mineralvorkommen und Gewässern durchgeführt. Jedoch beschäftigten sich nur sehr wenige Untersuchungen mit dem kritischen Problem der Erzeugung, Schadensbegrenzung und Sanierung von saurem Grubenwasser.

CORAGEM führte an metallreichem festen und flüssigen Abraum detaillierte geochemische, mikrobiologische und mineralogische Analysen durch. Die Resultate wurden auf reaktive Transportmodelle angewendet, um zu einem besseren Verständnis der Hauptreaktionswege zu gelangen.

Die Ergebnisse zeigten den Nutzen der Anwendung von Zn-Isotopen zur Nachverfolgung der Haupt-Zn-Quellen und Verwitterungsprozessen in komplexen Mehrphasenmatrizen. Man entdeckte überdies, dass Zn-Isotopenverhältnisse des Sickerwassers aus taubem Gestein als ein "Fingerabdruck" zur Nachverfolgung von Zn aus bergbaulichen Aktivitäten genutzt werden können.

Die Erkenntnisse aus dem Projekt brachten ein besseres Verständnis der Metallmobilisierungs- und dämpfungsprozesse mit sich, was ein wichtiger Beitrag in Bezug auf die zukünftige Nachverfolgung von Umweltbelastungen aus der Metallbergbauindustrie sein wird.